Гидравлика систем отопления и охлаждения

Логарифмическо-динейная рабочая расходная характеристика клапана

Клапаны MSV-F d ^ 200 и MSV-F Plus d ^ 200 (рис, 3.13) имеют логарифмическо-линейную рабочую расходную характеристику.

У них объединены положи­тельные свойства равнопро­центного и линейного зако­нов регулирования. Совме­щение характеристик дает возможность в широком ди­апазоне изменения полного внешнего авторитета клапана (ф+ ~ 0,3-»СО) выделить ус­ловную узкую зону (обозна­ченную точками на рис. 3.14). В ней происходит пример­но линейное регулирование с допустимым отклонением от номинального расхода. Кроме того, наличие лога­рифмической составляющей характеристики обеспечивает пример­но линейное регулирование при малых расходах и авторитетах кла­пана, что характерно для систем с переменным гидравлическим режимом.

Самая узкая зона примерно линейного регулирования по всему пере­мещению хода штока находится в диапазоне полного внешнего авторитета

клапана а+ = 0,5 ± 0,2. Примерно линейное ре­гулирование получают также при а+ ~ 0,2 ±0,1, если относительный расход теплоносителя находится в пределах от нуля до значения, со­ответствующего точке слияния кривых.

Точка слияния кри­вых указывает на изме­нение закона регулиро­вания с равнопроцент­ного на линейный. Ее положение зависит от того, какая часть затвора клапана осталась с лога­рифмическим профилем
при его укорачивании (сравни затворы на верхних рис. 3.5,6 и 3.5,г). Наилучших результатов достигают при использовании примерно по­ловины логарифмического затвора клапана. Законы регулирования в этом случае распределяются в пропорции 50 % на 50 %, что отражено на рис. 3.14. Тогда настройку клапана с логарифмическо-линейной рабочей расходной характеристикой определяют по уравнениям для логарифмической и для линейной характеристик. Их преобразуют с учетом пропорции распределения (0,5) и координаты точки слияния (0,5). Применение уравнений ограничивают областью допустимых зна­чений расхода относительно точки слияния расходных характеристик:

при V < 0,5 V100

ь г 1-(0,5Ут/У)2

п = 0,5п 1 —

при ¥> 0,5 V100

Либо, осуществляя замену внешнего авторитета а и расхода F100 на соответствующие отношения перепадов давлений (см. п. 3.4.1):

при ДPrs ^ 0,25 ДД,

(3.34)

при ДPvs >0,25 ДPv

При наладке системы расход теплоносителя в клапане с логариф - мическо-линейной характеристикой находят так же, как и в других ре­гулирующих клапанах со штуцерами отбора импульса давления на вхо­де и выходе, т. е. путем последовательного приближения к истинному значению при обеспечении постоянства перепада давления на регули­руемом участке. По настройке п и потерям давления ДPv на регулирую­щем клапане, измеренным прибором PFM-3000, определяют расход теплоносителя либо рассчитывают его по формулам:

при п < 0,5 пп

при п > 0,5 пп

У = 0,5к„Щ-

0, Hiax

п-0,5и„

Пример 8. Регулирующий клапан MSV-F d = 100 мм имеет логариф - мическо-линейную рабочую расходную характеристику, предоставляе­мую производителем (рис. 3.15). Зависимость пропускной способности клапана от настройки по этой характеристике приведена в таблице.

Необходимо определить базовый авторитет клапана.

Решение, Базовый авторитет клапана можно определить как по отдельным составляющим (логарифмической либо линейной), так и по совокупной характеристике (логарифмическо-линейной).

Пропорцию распределения законов регулирования определяют одним из способов: по рабочей расходной характеристике клапана; по пропускной

способности клапана; по данным производителя. Рассмотрим первый и второй способы.

По первому способу необходимо провести диагональ, соединяющую на­чало и конец рабочей характеристики клапана (см. рис. 3.15). Их точка пересечения соответствует настройке клапана, в которой происходит переход от логарифмического к линейному закону регулирования. Отноше­ние 6,9/12 = 0,58 является долей логарифмического регулирования. Остав­шаяся часть, т. е, 0,42, является долей линейного регулирования.

По второму способу из вышеприведенной таблицы необходимо найти такое положение настройки, при которой соблюдается зависимость (3.13), выраженная в виде настроек и пропускных способностей. Эта зависимость соответствует единственной точке на расходной характеристике с соблю­дением идеального линейного регулирования. Данный способ является более точным, чем графический способ. В результате получим настройку 6,96 с пропускной способностью клапана 95,8 (м3/ч)/бар0'5. При этом:

(6,96/12) = (95,8/165) = 0,58.

Базовый авторитет клапана для настроек до п = 6,96 рассчитыва­ют по логарифмическому закону регулирования. Для этого видоизменя­ют уравнение (3.32):

U6U “ i_e2cQ-nlO,5Snma) і_е2с(.1-п/0,Япта)’

а для настроек п > 6,96 — по видоизмененному уравнению (3.33), харак­теризующему линейный закон регулирования:

аа-а+- 1-[УюО-^8)/У-^)]2 _ l-[(^-ftv5s)/(*v-fcv58)]2

1 - [0,42^ /(« - 0,58«max)]2 1 - [0,42ишах /(« - 0,58WmJ]2 ’

где индекс 58 указывает на расход теплоносителя и пропускную способ­ность клапана при настройке 0,58wmax.

В этом примере следует принимать внешний авторитет а = 1, исходя из условий гидравлического испытания клапана, а постоянную с ~ 4,5. То­гда, подставляя максимальные параметры из последней колонки, а проме­жуточные — из соответствующих колонок таблицы, рассчитывают ав­торитет клапана. Результаты сведены в таблицу.

Среднеарифметическое значение во всем диапазоне регулирования аб = 0,42.

Разброс табличных значений базового авторитета вызван округле­нием пропускной способности клапана, погрешностью ее определения на границах действия законов регулирования, а также принятым в рас­чете примерным значением постоянной с.

Из рассмотренного примера 8 следует, что регулирование потока дан­ным клапаном при внешнем авторитете а = 1 осуществляется по расходной характеристике, примерно отображаемой кривой на рис. 3.14 с полным внешним авторитетом а+ = 0,42, которая идентична кривой на рис. 3.15. Дальнейшая деформация этой характеристики происходит при измене­нии внешнего авторитета. Влияние внешнего авторитета рассмотрено в примере 9.

Пример 9. Проектируют систему обеспечения микроклимата с от­ветвлением (стояком или горизонтальной веткой). Ближайшим и един­ственным автоматическим устройством стабилизации давления в сис­теме является регулятор перепада давления, установленный в индивиду­альном тепловом пункте по схеме на рис. 3.3,г. Поддерживаемый им пере­пад давления АР = 0,40 бар. Сопротивление регулируемого у частка без у че­та потерь давления на регулирующем клапане составляет ДР = 0,20 бар. Расход теплоносителя на регулируемом участке равен VN = 55 м3/ч.

Необходимо подобрать регулирующий клапан и определить настройку для увязки ответвления.

Решение. Гидравлическое увязывание ответвления обеспечивают определением настройки регулирующего клапана на перепад давления:

APV = АР - АР' = 0,40 - 0,20 = 0,20 бар.

По уравнению из таблицы 3 находят расчетную пропускную способ­ность клапана:

V„ 55

г =123 (м3/ч)/бар°’5.

)ад -7^20

Подбирают регулирующий клапан с большим значением максимальной пропускной способности. Таковым является клапан MSV-F d = 100 мм с логарифмическо-линейной расходной характеристикой и базовым авто­ритетом а6 = 0,42 (см. пример 8). Его максимальная пропускная способ­ность kvs =165 (м3/ч)/бар°’5, а минимальная — kv = 6,2 (м3/ч)/бар°’5. Для обеспечения возможности регулирования потоком теплоносителя при балансировке системы рекомендуется, чтобы выполнялось условие 0,2xkvs ^ kv ^ 0,8xkvs. Условие выполняется, т. к. 0,2x165 ^ 123 ^ 0,8x165. Это позволяет регулировать поток теплоносителя в процессе баланси­ровки системы как в большую, так и в меньшую сторону.

Минимальные потери давления на клапане при номинальном расходе:

Внешний авторитет клапана:

АР,

а =

АР„+АР~ 0,11+0,20

Полный внешний авторитет клапана:

а+ = а6а = 0,42 х 0,35 = 0,15.

Расход теплоносителя, при котором происходит изменение закона регулирования:

1 58 = 0,58x1100 =

= 0,58kvsJaAP =0,58x165^/0,35x0,40 =0,58x61,7 = 35,8 м3/ч,

где 0,58 — относительное положение хода штока, при котором происхо­дит изменение закона регулирования (см. пример 8); 61,7 — расчетное значение параметра Уюо.

Поскольку IС > 158, для определения настройки клапана применяют видоизмененное уравнение (3.33):

0,58-

1 4(^00-и8)/ж-и8)Г

При VN < 158 настройку рассчитывают по видоизмененному уравне­нию (3.32):

1 ''VI'’

1-

п = 0,58 п

Настройку принимают с округлением до указанной на шкале дольной кратности. У данного типа клапана шкала настройки разме­чена через 0,25, следовательно, устанавливают настройку п = 9,00.

Определить настройки регулирующего клапана можно также по диаграмме, графику или таблице, которые предоставляет производи­тель в техническом описании клапана при базовой деформации рас­ходной характеристики. В данном примере — по таблице из примера 8. При расчетной пропускной способности kv = 123 (м3/ч)/бар°’5 настройка п = 8,11. Принимают настройку п = 8,25.

При выборе окончательной настройки в практике проектирования применяют подход: устанавливать ближайшее большее значение настрой­ки. Для регулирования теплообменных приборов допускается применять противоположный подход, т. е. принимать меньшее ближайшее значение настройки. Данный подход основан на том, что увеличение расхода сверх номинального значения почти не влияет на тепловой поток прибора (см. п. р. 6.3), но возрастают при этом расходы на перекачивание теплоносителя.

Из результатов определения настройки клапана с логарифмичес - ко-линейной расходной характеристикой по различным методам про­ектирования получают незначительно отличающиеся значения на­стройки регулирующего клапана: с учетом внешнего авторитета — 9,00 (8,75); без учета — 8,25 (8,00). В скобках указаны настройки при округ­лении расчетных значений в меньшую сторону. И в том, и в другом слу­чае отклонение от номинального расхода не более ± 10 %.

Клапаны с логарифмическо-линейной рабо чей расходной характе­ристикой имеют зону примерно линейного регулирования в широ­ком диапазоне изменения общего внешнего авторитета.

Расходные характеристики клапана не претерпевают существен­ного изменения при внешнем авторитете 0,3...1,0.

Для упрощения расчетов и наладки системы, а также уменьшения погрешности потокораспределения рекомендуется применять ав­томатические регуляторы перепада давления, создавая внешний авторитет клапанов а > 0,3.