Выбор регулирующих клапанов

Выбор регулирующего клапана определяется рабочей средой, пропускной способностью и рабочим давлением. Клапаны предназначены для регулирования потоков жидкостей с температурой до 150 °С.

Подбор клапана по диаметру производится по коэффициенту Kv. Значение Kv считается по формуле:

                                                                          

Где: ΔР - падение давления в клапане, кПа,

Q - расход, л /сек.

 Коэффициент расхода Kv определяется как расход через клапан в м³/час при падении давления в 1 атм.

Значение ∆P на клапане будет равно действительному перепаду давления, уменьшенному на величину падения давления на фильтрах, грязевиках, теплосчетчиках, теплообменниках и т.п.

Подбор клапанов осуществляется по его условной пропускной способности из условия:

Kv ≤ Kvy

Где: Kv — пропускная способность клапана при заданном (проектном)

перепаде (потерях) давления на нем, м³/ч;

Kvy - паспортная условная пропускная способность клапана, м³/ч.

В зависимости от регулируемой среды при определенном перепаде

давления пропускная способность определяется по формуле:

                                                   G_max       р

K_v = 1,1 -------- ----------;

                                               1000   ΔPmin

где Gmax - максимальный весовой расход среды, кг/ч;

р - плотность (объемный вес) среды при заданной температуре, г/см³;

ΔPmin - перепад (потери давления) на клапане при максимальном

расходе среды (кгс/см²).

Во избежание парообразования за клапаном при регулировании потока

жидкости ΔPmin выбирается из условия:

ΔРmin ≤ P₁ - Ркав,

                   где: Р₁ - давление среды до клапана;

Ркав - давление кавитации (парообразования) регулируемой среды при

заданной температуре.

 

После определения пропускной способности Kv подбирают соответствующий клапан исходя из условной пропускной способности Kvy

Регулирующий клапан горячего водоснабжения следует выбирать особенно тщательно. этот клапан сильно влияет на регулировку и стабильность температуры горячей воды. Кроме этого, протечка в закрытом состоянии должна быть минимальной. Регулирующий клапан для системы горячего водоснабжения рассчитывается по имеющемуся перепаду давления, первичной и вторичной температурам и вероятности расхода горячей воды. Следует использовать первичные перепады давления для условий летней эксплуатации, а также первичную температуру в подающем трубопроводе.

Расход через регулирующий клапан рассчитывается по формуле:

                                          

Где: Q- расход, л /сек,

Р - мощность системы, кВт,

∆T - разность температур подача/ отвод.

Следует иметь в виду, что завышение Kv приводит к ухудшению параметров регулирования, а занижение влечет за собой повышение потерь давления в сети.

Важным параметром клапана является его характеристики и диапазон применимости. Предпочтительными является характеристики логарифмического типа.

Логарифмические характеристики клапана компенсируют нелинейность управляемого объекта, в результате получается желаемый контур линейного контроля, позволяющий достичь устойчивой настройки управляющих параметров. Стандартный логарифмический клапан имеет диапазон применимости 20:1 или 30:1, чего в большинстве случаев достаточно для систем теплоснабжения, особенно если клапан правильно подобран по размеру, а перепад давления стабилен. В системах с большими различиями в нагрузке, таких как системы горячего водоснабжения, требуется более широкий диапазон применимости. Диапазон применимости определяется как отношение максимального расхода через клапан к минимальному управляемому расходу через него.

Величина диапазона применимости зависит от управляемости и фактора превышения номинального размера. Плохая управляемость и клапаны завышенного размера нарушают возможность управления во всем диапазоне изменения коэффициента расхода. На малых нагрузках управление будет похоже на операцию «включено -выключено», приводящую к плохому управлению и неизбежному изнашиванию исполнительных механизмов и клапанов.

Лучший диапазон применимости можно получить путем использования клапанов с логарифмически - модифицированными характеристиками и с диапазонами более чем 50:1.

Клапаны с диапазоном применимости до 300:1 можно использовать для систем с очень большими различиями в максимальной и минимальной нагрузке, или когда реальную нагрузку нельзя определить заранее.

Таким образом, для устойчивого регулирования потреблением тепловой энергии в теплоузлах необходимо использовать предназначенную для этих целей арматуру с соответствующими характеристиками. Применение арматуры на базе шаровых кранов, заслонок, игольчатых запорных устройств приводит к псевдорегулированию, излишним затратам в эксплуатации и может повлечь за собой серьезные аварийные ситуации. Электроприводы регулирующих клапанов.

Электропривод должен обеспечить плавность и точность хода плунжера клапана, необходимую временную характеристику, иметь возможность ограничения хода при помощи механических выключателей и муфту предельного усилия для предотвращения поломки исполнительного механизма.

Питание привода может осуществляться от сети 220-380 или 24 Вольта как переменного, так и постоянного тока.

Хорошие возможности в регулировании сложных объектов открываются при использовании приводов с аналоговым управлением, тогда по одному каналу управления согласно заложенной программе возможно управление несколькими регулирующими клапанами.

Электронные блоки управления должны обеспечивать возможность управления любым типом приводов, иметь достаточное количество информационных каналов по температуре, давлению и т.д. и необходимым количество каналов управления.

Процессорная часть электронного блока должна обеспечить ПИД закон регулирования, суточную, недельную и месячную программу управления (возможностью почасового снижения или увеличения графика потребления тепла.

Электронные блок должен иметь информационный канал связи для включения в АСУ.

 

Выбор насосов

Для подбора насоса необходимо знать требуемую его подачу и рабочее давление. Требуемая подача насоса V_Hac, м³ /ч, определяется тепловой нагрузкой ∑Q в сети, Вт и перепадом температуры воды:

 

где: С = 4,19 – удельная теплоемкость воды, кДж /(кг К^О)

          р – плотность воды, кг/м³,

          3,6 – коэффициент перевода Вт в кДж/ ч

          t₁ – температура подающего трубопровода,

          t₂  - температура обратного трубопровода.

Давление, создаваемое насосом должно быть достаточным для преодоления всех сопротивлений движению воды в системе.

Характеристика насоса задается производителем. Характеристика тепловой сети подчиняется закону:

 

 

где, S - сопротивление сети при расходе теплоносителя 1 м³/с, (м/(м⁶/ч²), зависит от абсолютной шероховатости, диаметра и длины трубопровода, плотности теплоносителя.

          Н, м                                                

                                                                                            характеристика сети

                                                                                                         параметры рабочего насоса
                                                                                          на данную сеть

                                                                                                                           V_нас. м³/час

В системе водяного отопления устанавливают два циркуляционных насоса, т.е. один насос всегда является резервным.

Циркуляционные насосы необходимо выбирать таким образом, чтобы предварительно заданная расчетная точка работы насоса на линии рабочих характеристик соответствовала бы максимальному числу оборотов двигателя в точке наивысшего КПД или была максимально близка к ней.

Если заданная рабочая точка отопительной установки находится между двумя линиями рабочих характеристик насоса, рекомендуется выбирать меньшую характеристику. Связанное с этим уменьшение подачи не оказывает никакого значительного влияния на эффективность работы отопительной системы, а напротив, имеет ряд преимуществ, таких как уменьшение уровня шума, более низкие закупочные цены и улучшение показателей экономичности.

Выбор насосов можно также проводить при помощи компьютерных программ производителей с оптимизацией по техническим параметрам, стоимости оборудования и эксплуатационным затратам или пользоваться специальными таблицами.