Розрахунок регулюючого клапана

 

Схеми регулюючих органів показані на Рис.10.1. В регулюючому клапані шток виконавчого механізму жорстко пов'язаний із затвором (Рис.10.1, а). При переміщенні останнього щодо сідла змінюється прохідний перетин і відповідно витрата речовини, що проходить через регулюючий орган. В засліночному регулюючому органі (Рис.10, б) шток приводу через важіль, сполучений з віссю, обертає заслінку, яка змінює витрату речовини.

Виконавчий пристрій, що складається з пневматичного мембранного виконавчого механізму і регулюючого органу, називають пневматичним регулюючим клапаном (Рис.10.2).

По виду замочного пристрою пари затвор — сідло пневматичні регулюючі клапани ділять на односідельні і двохсідельні. Перші мають неврівноважений затвор, оскільки на нього діє виштовхуюча сила середовища, і тому застосовуються у виконавчих пристроях малих розмірів при низькому тиску середовища. Другі мають урівноважений затвор і використовуються у виконавчих пристроях великих розмірів і при високому тиску середовища.

Пневматичні регулюючі клапани можуть бути «нормально відкритими» і «нормально закритими». У нормально відкритих (НО) за відсутності тиску повітря в головці клапана прохідний перетин повністю відкрито (Рис.10.2, а); з підвищенням тиску повітря на мембрану прохідний перетин закривається. Такі клапани також називають «повітря закриває» (ВЗ). У нормально закритих (НЗ) за відсутності тиску повітря в головці клапана прохідний перетин закритий (Рис.10.2, б); з підвищенням тиску повітря на мембрану прохідний перетин відкривається. Такі клапани також називають «повітря відкриває» (ВО).

Клапани типу НО застосовують в тих випадках, коли при аварійному припиненні подачі повітря в головку клапана за технологічних умов більш безпечно мати відкриту лінію. В осоружному випадку ставлять клапан НЗ.

Рис.10.1. Схеми регулюючих органів: а — односідельного; б — засліночного; 1 — корпус; 2 — затвор; 3 — шток;

 

Рис.10.2. Схеми пневматичних регулюючих клапанів: а -нормально відкритого (НО); б - нормально закритого (Н3) 1 – корпус; 2 – затвор; 3 — шток; 4 — пружина; 5 — мембрана.

 

Наприклад, при регулюванні за допомогою подачі пари температури реактора, в якому можливо затвердіння речовини, слід використовувати клапан НО. При виході з ладу системи подачі повітря такий клапан повністю відкриється і температура в реакторі не знизиться до неприпустимих значень. Якщо ж в цьому випадку встановити клапан НЗ, то в аналогічних умовах він закриється і припинить подачу пари, що може привести до аварії.

Робота регулюючих органів визначається їх характеристиками: конструктивної, виражаючої взаємозв'язок між переміщенням затвора і що змінюється при цьому площею прохідного перетину і витратної робочої, виражаючої взаємозв'язок між переміщенням затвооа і витратою речовини за реальних робочих умов, коли перепад тиску на регулюючому органі непостійний. Витратна робоча характеристика може бути лінійною або равнопроцентной (логарифмічної). Вибір витратної робочої характеристики регулюючого органу залежить від властивостей об'єкту регулювання і інших елементів, що входять в контур регулювання.

Для визначення роботи виконавчого пристрою в статичному стані розглянемо сталий рух потоку середовища (нестискувана рідина), що протікає через регулюючий орган виконавчого пристрою. Використовуючи рівняння Бернуллі для горизонтального потоку і властивість нерозривності середовища при рівних вхідному і вихідному перетинах регулюючого органу, можна записати

 

 (10.1)

 

де P₁ і Р₂ — статичний тиск середовища відповідно у вхідному і вихідному перетинах регулюючого органу, Па;

р — густина рідини, кг/м³;

W — швидкістьрідини в регулюючому органі, м/с;

ξ — коефіцієнт гідравлічного опору.

Підставляючи в рівняння (10.1) значення W=F/A (F — витрата середовища, м³/с; А — площа прохідного перетину регулюючого органу, м²) і проводячи необхідні перетворення, отримаємо

F = B  (10.2)

де В — числовий коефіцієнт;

ΔР = Р_1:—Р₂ — перепад тиску на регулюючому органі, Па.

Член B   називають коефіцієнтом пропускної спроможності регулюючого органу і позначають Kv. Коефіцієнт Kv відображає вплив гідравлічного опору і площі прохідного перетину регулюючого органу, вимірюється в м².

Для рідини коефіцієнт Kv розраховують по рівнянню

Kv = 36   (10.3)

 

де F — витрата рідини, що проходить через регулюючий орган, м³/с;

ΔР — перепад тиску на регулюючому органі, Па,

р — густина рідини, кг/м³.

Для середовищ (газ або пара), що стискаються, в рівняння (10.3) вводять відповідні поправочні коефіцієнти.

Звичайно при розрахунку регулюючих органів визначають максимальну пропускну спроможність K_vmax, яка дорівнює ΔP_mіn.

В промисловості користуються поняттям умовної пропускної здатний ст і регулюючого органу Kv _у, яку визначають експериментально як витрата рідини в м₃/ч, має густину р =1 г/см³ і що пропускається регулюючим органом при перепаді тиску на ньому в 1 кгс/см². Величина коефіцієнта умовної пропускної спроможності K_vy характерна для кожного регулюючого органу. Тому її використовують з метою порівняння різних регулюючих органів по їх продуктивності в статичному режимі.

При розрахунку АСР пневматичний регулюючий клапан представляють аперіодичною ланкою 1-го порядку.

Для розрахунку ми можемо використати програму «Для розрахунку клапанів» (Додаток к курсової роботі- Диск).

Програма дозволяє визначити тип клапану згідно разрохунків, та викреслює динамічні характеристики клапану, та багато іншого.

Висновок

 

В процесі виконання курсової роботи ми ознайомилися з основними завданнями монтажних організацій їх функціями і методами роботи. Вже самостійно змогли скласти перелік монтажних робіт, ознайомитися з правилами установки первинних перетворювачів і добірних пристроїв, ознайомилися з монтажем трубних проводок і електричних проводок, щитів і пультів, правильністю заземлення (занулення) систем автоматизації і технікою безпеки при виробництві монтажних робіт.

Розібравшись з принципом роботи трубчастої печі, змогли розробити систему автоматизації подачі палива залежно від проміжних чинників: тиск, температури і ін. Завдяки засобам автоматизації встановлюватиметься оптимальний режим подачі палива, а це у свою чергу викличе економію палива і збільшить термін служби трубчастої печі.