Курс «Инженер по расчету и выбору регулирующей арматуры»

Рис. 2.12. Расчет звукового давления по программе CONVAL

Две красные линии – это заданные точки для антипомпажного регулирования.

Три синие линии, показывающие три важные рабочие точки для расчета клапанов,

которые расположены слева направо:

1: мин. Cv = 63,6 при макс. скорости регулятора

2: макс. Cv = 231,0 Ат мин. скорости регулятора

3: макс. SPL = 118 дБ (А) при макс. скорости регулятора

В случае высоких динамических характеристических кривых системы, расчет характеристики регулирующего клапана невозможен. Это часто бывает при управлении большими горелочными системами (управление горением в печах). Если в результате динамического процесса происходит слишком много изменений в параметрах вещества, то для данных каждой проточной линии необходимо рассчитать индивидуальные значения характеристик клапанов и выбрать один (или несколько) клапанов в режиме раздельного диапазона регулирования, чтобы оптимально охватить рабочие диапазоны. Необходимые пары давления и расхода должны быть выбраны аналогично примеру 2.

Авторитет клапана (Δp/Δp0) – va

Авторитет клапана (valve authority) клапана va, рассчитываемый как va = Δp/Δp0, является мерой доступного расхода давления на клапане или по-другому – уровнем срабатывания (расхода) напора, подаваемого на клапан. Далее мы будем использовать сложившийся термин "Авторитет клапана".

Определение

Авторитет клапана – это доступный перепад давления во всем рабочем диапазоне. Это отношение перепада давления клапана в данной рабочей точке, деленное на перепад давления клапана при минимальном контролируемом расходе. Самое высокое значение находится в полностью открытом положении клапана Δp100/Δp0. Это данность динамики гидравлической системы. Неадекватное управление клапаном отрицательно сказывается на способности к регулированию. Авторитет клапана – один из самых важных параметров способности к регулированию, который нужно соблюдать.

Правила проектирования и расчета

Выбор регулирующего клапана должен основываться на расчетном расходе с соответствующими технологическими данными.

Если не указано иное, то должно применяться следующее:

* Клапан должен быть рассчитан на 110% расчетного расхода Qop1, чтобы обеспечить возможность регулирования при Qop1.

• Расход через полностью открытый регулирующий клапан Q100 должен быть равен или превышать максимальный контролируемый расход.

• Чтобы избежать чрезмерных колебаний коэффициента усиления контура, показатель авторитета регулирующего клапана при расчетных условиях v a, op1 должен быть больше 0,27.

Номинальное значение пропускной способности Cv клапана не должно быть слишком большим, чтобы избежать работы клапана в режиме "открыто-закрыто".

Для того чтобы регулирующие элементы действительно могли управлять в рабочей точке, проектировщики установок должны учитывать требования к перепаду давления клапанов. Регулирующий клапан может вмешиваться в процесс только в том случае, если он обладает достаточным значением авторитета:

• va = Δp100/Δp0 = 1

Высший авторитет. Полный перепад давления срабатывается на клапане. Отсутствие падения в характеристике насоса, отсутствие потерь давления в трубе. Это, однако, возможно только теоретически.

• 1 > va = Δp100/Δp0 > 0.3

Хороший авторитет, также с линейными модифицированными характеристиками клапанов. Такая ситуация тоже встречается сравнительно редко.

• 0,3 > va = Δp100/Δp0 > 0,1

Адекватный авторитет клапана путем настроек характеристики клапана в направлении равнопроцентной характеристики. Это наиболее распространенный вариант, встречающийся в реальных системах.

• 0,1 > va = Δp100/Δp0 > 0,0

Ограниченный авторитет клапана с потерей качества регулирования. Распространенными причинами являются затраты и временные ограничения при проектировании установки.

Рациональная конструкция установки, которая адекватно учитывает требования к перепаду давления регулирующих элементов, необходима для достижения максимального качества регулирования в рабочей точке путем выбора оптимального значения Cv100.

Графическая интерпретация

Низкая способность к регулированию клапана

Красная область под кривой параметра авторитета клапана предупреждает о проблемах регулирования при максимальном расходе в случае:

• низкий запас расхода a: Qop1 > 0,9 Q 100

• низкий авторитет клапана v a: v a, op1 < 0.23

В этом случае запас расхода и / или авторитет клапана слишком малы. Запас расхода может быть улучшен с помощью клапана с более высоким коэффициентом расхода. Улучшение работы клапанов требует изменения соотношения давлений Δp в общей гидравлической системе установки.

Рис.2.13. Определение регулирующей способности в программе CONVAL

Вывод значений

Вывод значений может быть осуществлен в виде таблицы. Таблица показывает числовые значения на графике в зависимости от различной степени открытия клапанов: h = 5, 20, 40 … 100%. График показан в программе Conval может представлять любое открытие с шагом 1%.

В случае жидкостей в таблице указаны диапазоны зарождающейся кавитации, дросселируемого потока и вскипания, а также недопустимые скорости на выходе из клапана, возникающие в сочетании с кавитацией.