Выбор размера регулирующего клапана

При выборе регулирующего клапана желательно обеспечить близкое совпадение требуемого и действительного значений (с учетом необходимого запаса). При значении меньшем, чем требуется, не будет обеспечен максимальный расход среды через систему, при большем значении регулирующий клапан будет работать в более узком интервале значений S, что ухудшает его эксплуатационные показатели: увеличивается погрешность регулирования, усиливается износ седла и плунжера в связи с работой на узких щелях и т. д. Поскольку ограниченная номенклатура выпускаемых регулирующих клапанов используется в разнообразных условиях эксплуатации, во многих случаях работа регулирующего клапана протекает в пределах части полного хода плунжера, определяемого рабочими значениями и при соответствующих им рабочих значениях хода плунжера ~ и определяемых по расходной характеристике. Значения и л определяют собой рабочий участок пропускной характеристики клапана, аи — рабочий участок хода плунжера. Это можно выразить и в относительных величинах: рабочий участок пропускной характеристики; — рабочий участок хода плунжера.

В конечном итоге выбор регулирующего клапана из числа серийно выпускаемых по его гидравлическим параметрам сводится к выбору вида пропускной характеристики (линейная или равнопроцентная) и его условного диаметра прохода Dy в мм. Методика выбора регулирующих клапанов и заслонок приведена в ГОСТ 16443 — 70. Условный диаметр прохода регулирующего клапана определяется по требуемой величине , которая находится из условия где — наибольшее рабочее (требуемое расчетное) значение при полном подъеме плунжера.

Коэффициент запаса 1,2 принимается с учетом возможных отклонений в пределах ± 8%, а также с целью обеспечить возможность регулирования при значениях не только в сторону уменьшения расхода, но и на некоторую величину в сторону его увеличения. Необходимость иметь запас диктуется и тем, что в процессе эксплуатации системы возможны колебания расхода среды, давления, температуры, вязкости, а также явления кристаллизации и намораживания солей и т. д. Поскольку для обеспечения достаточно высокого качества регулирования величину регулирующего клапана следует выбирать возможно ближе к расчетной, по расчетному значению с учетом данных каталогов выбирается регулирующий клапан с ближайшим большим значением, Значения некоторых серийно выпускаемых регулирующих клапанов приведены выше.

Для определения расчетных значений могут быть использованы следующие формулы.

1. Рабочая среда — невязкая жидкость. Вязкость не выше 20 С, перепад давлений не ниже 0,3 кгс см2:

где — максимальный объемный расход жидкости, м3 ч; — максимальный массовый расход жидкости, кг ч; — плотность жидкости, г см3. Если рабочей средой является вязкая жидкость, то

j где — поправочный коэффициент, учитывающий влияние вязкости.

Значение определяется следующим образом. Предварительно выбирают размер регулирующего клапана и для него определяют число Рейнольдса Re по формулам:

где — коэффициент кинематической вязкости жидкости при температуре , см2 с ( — температура жидкости до регулирующего клапана, °С); — коэффициент динамической вязкости жидкости при температуре , кгс-с м2; — условный диаметр прохода клапана, мм.

Если полученное значение Re меньше или равно 2000, то величина я) может быть определена с помощью графика на рис. IV.6.

Выбор считается законченным, если выдержано условие

где " — коэффициент пропускной способности поедваоительно выоранного клапана. Если , то по значению выбирают клапан

с ближайшим большим значением и затем снова определяют

После выбора размера регулирующего клапана, работающего на жидкости, производится проверка его на возможность возникновения кавитации. Перепад

давлений, при котором возникает кавитация, определяется по формуле

где — коэффициент кавитации (рис. IV.7); — абсолютное давление насыщенных паров жидкости при , кгс см2.

Коэффициент кавитации определяется по рис. IV.7 в зависимости от типа клапана, направления потока и коэффициента сопротивления регулирующего клапана , где — площадь сечения прохода по , см2.

Выбранный регулирующий клапан может быть использован, если выдержано условие, в противном случае производится перерасчет. Определяется максимальный перепад давлений , при котором прекращается прирост расхода в условиях кавитации или испарения жидкости при дросселировании: , где — коэффициент кавитации , соответствующий максимальному расходу; г — поправочный коэффициент, учитывающий свойства среды. При отсутствии необходимых данных принимается г — 1.

По полученному значению определяется пропускная способность регулирующего клапана.

2. Рабочая среда — газ. При докритическом перепаде давлений на регулирующем клапане используются формулы:

При критическом перепаде давлений на регулирующем клапане используются формулы:

Выше приняты следующие обозначения: — наибольший объемный расход газа (приведенный к условиям — наибольший массовый расход газа, кг ч; рг — абсолютное давление среды до регулирующего клапана при максимальном расходе, кгс см2; — абсолютное давление среды после регулирующего клапана при максимальном расходе, кгс см2; — минимальный перепад давлений на регулирующем клапане (при максимальном расходе), кгс см2; — плотность газа (приведенная к условиям — абсолютная температура газа до регулирующего клапана, — коэффициент, учитывающий отклонение данного газа от идеального.

3. Рабочая среда — перегретый или сухой насыщенный водяной пар. При докритическом перепаде давлений на регулирующем клапане используется формула

при критическом перепаде давлений на регулирующем клапане используется формула

где — наибольший массовый расход пара, кг ч; — удельный объем пара при температуре и давлении рл, м3 кг; — удельный объем пара при температуре и давлении , м3 кг.

Пропускная характеристика должна быть выбрана так, чтобы в эксплуатационных условиях создавалась требуемая расходная характеристика. Таким образом, пропускная характеристика выбирается с учетом целей регулирования, эксплуатационных свойств транспортируемой среды, ее агрегатного состояния (жидкость, газ, пар) и гидравлических параметров составляющих элементов расчетного участка трубопровода.

При развитом турбулентном течении жидкости и постоянной величине потери давления в расчетном участке трубопровода _ пропускная характеристика регулирующего клапана может выбираться в соответствии с данными ГОСТ 16443 — 70.