Расчет регулирующих вентилей

Кроме того, для регулирующей арматуры нужно подобрать соответствующею дроссельную систему с учетом перепада давления и других условий расхода среды через вентиль (кавитация, испарение среды, абразивные включения, течение сжимаемых сред при сверхкритическом перепаде давления и т.д.), а также привод, который в определенной степени влияет на использование вентиля (разгруженный, неразгруженный, прямой, реверсивный). Вышеназванное является главным критерием для выбора конструктивного исполнения вентиля.

Сделав выбор, можем уделить влияние расчету регулирующих свойств вентиля.

Основной функцией регулирующей арматуры является регулирование расхода или потери давления в трубопроводной системе до заданного значения посредством примененного коэффициента расхода. Регулирующая арматура в отрегулированной системе в действительности показывает не то значение коэффициента расхода Kvs, на которое была рассчитана, а такое моментальное значение коэффициента расхода или потерь, которое установлено регулятором после достижения требуемого регулируемого значения. Это значит, что в конкретный момент находится значение коэффициента расхода между нулем (положение закрыто) и условным значение (полностью открыто). Плотность и тонкость регулирования заданы положением рабочей точки на регулирующей характеристике управляемого процесса, значит, как было указано выше, в значительной степени зависит от моментального положения рабочей точки на расходной характеристике регулирующей арматуры и всей системы (значительное влияние авторитета).

Рабочая кривая потребителя протекающей среды, следовательно, зависимость регулируемой величины от расхода среды через потребитель, определяет положение рабочей точки на расходной характеристике системы. В случае, если не существует точной зависимости целесообразно определить, как минимум, три основных рабочих состояния при максимальном, номинальном и минимальном расходе среды.

Гидравлические потери давления всей трубопроводной сети, вычтенные из моментальной доступной разности давления на источнике, определяет при данном отборе доступное давление на регулирующем вентиле, которое будет этим вентилем переработано. Необходимо подчеркнуть, что гидравлическая потеря трубопроводной системы не постоянная, а квадратически зависимая от расхода среды через эту систему. Следует иметь в виду в виду, что характеристика источника тоже не постоянная, но, благодаря внутреннему сопротивлению источника, падает доступный перепад давления на источнике ( высота напора насоса и т.д.). Исходя из вышеуказанного, необходимо уделить большое внимание определению доступного давления на регулирующем вентиле.

В каждом из трех состояний будет другой перепад давления на вентиле, поэтому каждой из них нужно определенно рассчитать Kv коэффициент вентиля. И только после обсуждения всех результатов расчетов можно выбрать Kvs коэффициент вентиля. Но предворительно следует ответить на вопросы:

- Действительно ли требуемый вычислительный расход через вентиль?

- Есть ли необходимость в этом состоянии еще регулировать (повышать расход в зависимости от других регулирующих параметров)?

- Что случится если не будет достигнуто требуемого расхода?

- Где находится рабочая точка ( ход при выбранной характеристике) вентиля при регулировании условного расхода?

- Где располагается рабочая точка вентиля при регулировании максимального количества?

- Реально ли регулировать одним вентилем максимальный и минимальный расход?

- Что случится если не будет способен регулировать минимальное количество?

- Что лучше – не достижение максимального или минимального расходов?

Несмотря на то, что предыдущие вопросы могут показаться опытным специалистам само собой разумеющимися, полезно их задать т.к. в них содержится не только расчет при условных значениях, но и реальное рабочее состояние при частичной загрузке, которое на практике создает проблемы, касающиеся качества регулировки, особенно в горячеводных установках.

И только теперь можем выбрать значение Kvs. В случае необходимости достижения максимального расхода рекомендуем повысить данное значение на 25 до 30%, что включает в себя как возможное минусовое отклонения максимального Kv значения от Kvs (-10%), так и деформацию расходной характеристики (гидравлические потери и падение давления источника, засорение фильтра , авторитет вентиля). Повышения значения Kvs необходимо в случаях, особенно в технологических процессах, когда требуется от оборудования определенная способность выдерживать перегрузки.

В реальной практике отопления, наоборот, чаще рекомендуется выбирать Kvs значение ближайшее низшее, так как нередко не проводятся ни тепловые, ни гидравлические расчеты , напорные и расходные отношения, к сожалению откладываются, причем здесь проявляется тенденция подстраховки. Если первое завышение размеров относительной системы начинается при расчетах тепловых потерь, продолжается при выборе теплоотдающей поверхности, трубопроводной сети, заканчивается источником тепла, то не удивительно, что процентное завышение относительной системы бывает довольно высоким. Кроме того большое влияние на изменения мощности оказывает температура подачи или температурный градиент, чем расход. Поэтому вышеупомянутая подстраховка оказывается лишней.

После выбора Kvs желательно проконтролировать регулирующий диапазон вентиля.

Если отношение 

приближается или даже превышает значение теоретического регулирующего отношения вентиля, следует задумать как избежать проблемы с регулированием минимального количества. Прежде всего, следует установить существует ли возможность повышения авторитета вентиля. Существует две возможности: повысить давление источника в области полной мощности или снизить гидравлические потери на трубопроводной трассе. При отсутствии таких возможностей следует использовать более качественный вентиль с высшим регулирующим отношением (при наличии) или решить регулирование минимального количества при помощи меньшего вентиля, параллельно присоединению к главному вентилю (параллельно включенные вентили).

О критериях выбора расходной характеристики уже упоминалось раньше. Прежде всего необходимо позаботиться, что бы регуляция работала хорошо и в полном диапазоне, т.е. чтобы регулирующая характеристика всего управляемого процесса приближалась к идеальной линейной зависимости. Если это не возможно, следует выбрать приоритетное рабочее состояние. Линейная характеристика больше подходит для области высших относительных расходов и при высоком авторитете вентиля, равнопроцентную характеристику, наоборот, целесообразно использовать там, где требуется хорошая чувствительность регулирования при малых относительных расходах и при низшем авторитете вентиля. Параболическая зависимость представляет собой компромисс между обеими вышеуказанными характеристиками.