Гидравлика систем отопления и охлаждения

Равнопроиентная рабочая расходная характеристика клапана

Равнопроиентная рабочая расходная характеристика клапана

Рис. 3.10. Регулирующие клапаны с логарифмической расходной характеристикой

VF 2 VFS 2 VRB 2 VZ 2 MSV-C

Клапан MSV-C — новое поколение регулирующих клапанов ручно­го действия. Он предназначен для гидравлической балансировки цирку­ляционных колец. Имеет уменьшенное гидравлическое сопротивление за счет наклонного расположения штока. Следовательно, отбирает меньшую часть располагаемого давления регулируемого участка, улуч­шая тем самым работу терморегуляторов за счет увеличения их внешних

Клапаны, показанные на рис. 3.10, имеют равнопроцентную (лога­рифмическую) расходную характеристику Клапаны серии VF 2 и VRB 2 выполнены двухходовыми. Третий проход у них заглушен. Все клапаны, за исключением MSV-C, являются седельными и предна­значены для совместной работы с электроприводами типа AMV.

авторитетов. Расход воды в этом клапане определяют по встроенной рас­ходомерной шайбе.

VIVm

Равнопроиентная рабочая расходная характеристика клапана

Рис. 3.11. Равнопроцентная рабочая расходная характеристика клапана при с = 3

Клапаны с рав­нопроцентной рабо­чей характеристикой в идеальных услови­ях обеспечивают во всем диапазоне регу­лирования одинако­вое изменение рас­хода (относительно исходного расхода) при равном переме­щении затвора клапа­на. Так, на примере рабочей расходной характеристики (рис. 3.11) при дви­жении затвора с от­носительного поло­жения Мцдо = 0,2 до

h/hl00= 0,4 соотношение J7VU)0 изменится от 0,085 до 0,161, т. е. на 0,075, что составляет 87 % от исходного относительного расхода 0,085. При перемещении от 0,6 до 0,8 относительный расход изменится с 0,3 до 0,56, т. е. на 0,26, или те же 87 %. Математическое описание такой зави­симости имеет вид:

(3.21)

лг/гш

- = const = с.

A h/hmn-V/Vm

'400 г 7 М00

В реальности рабочая расходная характеристика обычно отличается от идеальной характеристики в зависимости от базового авторитета и точности заводского изготовления клапана. Допустимые отклонения регламентируются нормами, например, VDI/VDE 2173. Так, отклонение пропускной способности клапана при полном открытии не должно отли­чаться более, чем на ±10 % от параметра kvs; наклон отклонения рабочей характеристики от номинальной характеристики, совмещенных в систе­ме координат Iog(kv/kvs) =f(h/hmy), не должен превышать 30 % в области 0,1 ^ Мг10о - 1. Регламентируется также допустимое отклонение потока на начальном участке регулирования. Здесь регулирование не определя­ется общей зависимостью, т. к. кривая характеристики пересекает ось ординат выше нулевого расхода. Это означает, что происходит скачок
расхода, т. е. теряется управляемость клапана. Для улучшения регулиру­емости клапана на этом участке зависимость расхода от хода штока осу­ществляют по иному закону, например, линейному. При этом нижняя граница управляемости клапана kw/krs должна быть как можно меньшей. Приемлемую идеальную расходную характеристику клапана для систем обеспечения микроклимата получают при постоянной с > 3. Это дает возможность начинать регулирование с 1...3 % относительного расхода, что несколько хуже, чем у клапанов с линейной характеристикой, где регули­рование осуществляется почти с нуля. Одним из вариантов улучшения ре­гулируемости клапана является модификация вышеприведенной матема­тической зависимости таким образом, чтобы регулирование начиналось также с нулевого расхода [20]. Такие клапаны называют клапанами с моди­фицированной равнопроцентной рабочей характеристикой.

Равнопроцентная рабочая характеристика, как и линейная, зависит от полного внешнего авторитета клапана на регулируемом участке. Ее ис­кажение тем значительнее, чем меньше этот авторитет. Математическое описание искажения идеальной расходной равнопроцентной характерис­тики клапана в зависимости от авторитета представлено в работе [24]:

1

(3.22)

а

1 — о+ + -

VIV =

' ' ’ 100

Определение настройки регулирующего клапана с резьбовым шпинделем осуществляют преобразованием уравнения (3.22), изложен­ным в п. 3.4.1. В результате уравнение настройки клапанов с равнопро­центной расходной характеристикой принимает вид:

In -

Коо

I7

1 + -

(3.23)

на

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

, . , АР +АР"

In 1------- *--------- +

АР

<*бЬРш

(3.24)

п = п„

2 с

При балансировке системы клапанами с равнопроцентной расход­ной характеристикой расход теплоносителя определяют путем последо­вательного приближения к истинному значению. Для этого обеспечива­ют постоянство перепада давления на регулируемом участке. По на­стройке п и измеряемому перепаду давления ДPv на регулирующем кла­пане определяют расход и сравнивают его с номинальным значением. Расчеты производят по формуле:

К

V-

Равнопроиентная рабочая расходная характеристика клапана

(3.25)

В уравнениях (3.22)...(3.25) не учтена линейная составляющая рав­нопроцентной расходной характеристики вблизи положения штока "за­крыто". Этой области клапана присуща погрешность регулирования около 10...15 %. На практике следует избегать установки клапана в этой области не столько из-за погрешности, сколько из-за невозможности ма­нипулирования расходом регулируемого участка при наладке системы.

Равнопроиентная рабочая расходная характеристика клапана

Для упрощения определения расхода теплоносителя при баланси­ровке системы регулирующие клапаны MSV-C изготавливают со встро­енной расходомерной шайбой (диафрагмой). По ее пропускной способ­ности и перепаду давления на ней рассчитывают расход теплоносителя (табл. 3.1). Устройство PFM-3000 (см. п. р. 10.6) это делает автоматически. Расход воды G, кг/ч, плотностью р = 1000 кг/м3 в расходомерных шайбах можно найти также по уравнению [18]:

(3.26)

где dd — диаметр отверстия диафрагмы, мм; ДР — потери давления на диафрагме, Па.

У регулирующего клапана с равнопроцентной расходной характе­ристикой можно получить примерно линейную рабочую характеристи­ку (см. диагональ на рис. 3.11) путем изменения внешнего авторитета. Это делает его более универсальным, чем клапан с линейной характери­стикой, у которого достичь логарифмической зависимости расхода от хода штока изменением внешнего авторитета невозможно. Логарифми­ческая характеристика преобразуется в идеальную линейную при полном внешнем авторитете регулирующего клапана а* = 0,1...0,3 (10...30 %). Таким образом, замена клапана с линейной на клапан с лога­рифмической характеристикой дает возможность значительно умень­шить потери давления на рабочем участке и, следовательно, снизить расходы на перекачку теплоносителя.

Пример 5. Регулирующий клапан MSV-C d = 15 мм имеет равнопро­центную расходную характеристику. Зависимость пропускной способ­ности клапана от настройки приведена в таблице, предоставляемой производителем.

Положение настройки п

2

3

4

5

6

7

8

Пропускная способность клапана kv, (м '/ч)/бар" :'

0,51

0,85

1,19

1,45

1,64

1,72

1,75

Необходимо определить базовый авторитет клапана.

Решение. Базовый авторитет клапана рассчитывают из уравнения настройки (3.23), записанного в виде:

« 1_е2с(1

В данном примере следует принимать внешний авторитет а = 1, исходя из условий гидравлического испытания клапана. Для клапана MSV-C d = 15 мм принимают с = 4. Тогда, подставляя максимальные па­раметры из последней колонки, а промежуточные из любой другой колон­ки таблицы, например, для настройки 5, находят базовый авторитет:

_!-(!, 75/1,45)2 °б J _ g2x4(l-5/8) 0,024.

Для большей точности данного параметра рассчитывают его при каждой настройке и находят среднеарифметическое значение. Резуль­таты расчетов приведены в таблице.

Положение настройки п

2

3

4

5

6

7

8

Базовый авторитет клапана ag

0,027

0,022

0,022

0,024

0,022

0,021

-

Среднеарифметическое значение а6 = 0,023.

Незначительный разброс табличных значений базового авторитета вы­зван округлением пропускной способности клапана, погрешностью его гид­равлического испытания и округлением постоянной с. Предлагаемые ана­литические зависимости могут точнее определять пропускную способность клапана при известном значении постоянной с. Для этого необходимо лишь с достаточной достоверностью протестировать клапан по одной настройке.

Таким образом, из рассмотренного примера 5 видно, что регулирова­ние потока данным клапаном при внешнем авторитете а = 1 осуществля­ется не по идеальной, а по рабочей расходной характеристике с полным внешним авторитетом а+ = 0,023. Её дальнейшая деформация будет про­исходить при изменении внешнего авторитета. Существующая практика проектирования систем обеспечения микроклимата, как правило, не учитывает должным образом базовую деформацию. В примере 6 рассмо­трено влияние внешнего авторитета регулирующего клапана с равно­процентной расходной характеристикой на положение настройки.

Пример 6. 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 учета потерь давления на регулирующем клапане составляет ДР = 0,20 бар. Номинальный расход теплоносителя на регулируемом участке равен VN = 0,6 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 табл. 3.1 находят расчетную пропускную способ-

носпгь клапана:

к - *N - -1 34 (м3/ч)/бар°'5.

Равнопроиентная рабочая расходная характеристика клапана

Подбирают регулирующий клапан с большим значением макси­мальной пропускной способности. Таковым является клапан MSV-C d = 15 мм с равнопроцентной расходной характеристикой. Макси­мальная пропускная способность клапана kvs = 1,75 (м3/ч)/бар°'5. Зна­чение расчетной пропускной способности находится в середине регу­лируемого диапазона (см. kv в таблице примера 5). Это является луч­шим проектным решением, т. к. позволяет в дальнейшем осуществ­лять наладку системы в равной степени как закрыванием, так и от­крыванием клапана.

При выборе настройки, особенно в системах с переменным гидрав­лическим режимом, следует стремиться к тому, чтобы клапан был открыт не менее чем на 20 % от kvs и не более чем на 80 % от kvs. Необ­ходимо также, чтобы номинальный расход на клапане был не ниже ре­комендуемого производителем минимального расхода, определяемого

по допустимой точности измерения расходомерной шайбой. Мини­мально допустимый расход теплоносителя на выбранном клапане составляет 0,055 л/с.

Среднее значение базового авторитета клапана а6 = 0,023 (см. пример 5). Минимальные потери давления на клапане при номинальном расходе:

Равнопроиентная рабочая расходная характеристика клапана

Внешний авторитет клапана:

а =------------------------------------- —= =0,371

APVS+AP~ 0,118+0,20

Полный внешний авторитет клапана:

а+ = аб а = 0,023 х 0,371 = 0,0085.

Равнопроиентная рабочая расходная характеристика клапана

Подставляя известные параметры в уравнение (3.24), находят настройку клапана:

2x4

и = 8 1-

= 4,57.

Настройку принимают с округлением до указанной на шкале дольной кратности. У данного типа клапана шкала настройки размечена через десятые доли, следовательно, устанавливают настройку п = 4,6.

Определить настройку регулирующего клапана можно также по диа­грамме, графику или таблице, которые предоставляет производитель. В данном примере — по таблице из примера 5. Настройку находят интер­полированием табличных значений. Для обеспечения расчетной пропуск­ной способности 1,34 (м3/ч)/бар0-5 необходимо установить клапан на настройку п = 4,6.

Как следует из примера 6, теоретический подход полностью соот­ветствует данным производителя, полученным экспериментальным путем. По обоим методам настройка клапана п = 4,6. В то же время, тео­ретический расчет на основании общего внешнего авторитета отобра­жает регулируемость участка системы любой конфигурации, предоста­вляет возможность получения требуемых регулировочных характери­стик объекта регулирования путем манипулирования внешними авто­ритетами как автоматических, так и ручных клапанов, выявляет чувствительную область хода штока клапана, создавая пропорциональ­ное регулирование объекта и предотвращая работу клапана в двух­позиционном режиме.

Следует также учитывать, что ручные балансировочные клапаны с любой расходной характеристикой, в том числе и логарифмической, це­лесообразно применять в системе с постоянным гидравлическим режи­мом, так как их внешние авторитеты практически не изменяются при ее работе. Если ручные балансировочные клапаны применены в системе с переменным гидравлическим режимом, к тому же с низкими внешними авторитетами, то изначально закладываются неблагоприятные условия работы системы вследствие изменчивости внешних авторитетов. Не - учет влияния внешних авторитетов при расчете такой системы приво­дит к усложнению пусконаладочных работ.

При балансировке системы положение настройки клапана MSV-C опре­деляют измерительным устройством PFM-3000. Наличие у клапана встро­енной расходомерной шайбы упрощает установку номинального расхода — вращением рукоятки клапана до совпадения с показаниями PFM-3000, при этом обеспечивают постоянный перепад давления на регулируемом участке. Расход на клапане можно определить и другими приборами (устройствами), измерив перепад давления на расходомерной шайбе. По нему и пропускной способности диафрагмы, которую предоставляет производитель в техничес­ком описании, рассчитывают расход из уравнения в табл. 3.1.

Пример 7. В действующей системе обеспечения микроклимата на ответвлении (стояке или горизонтальной ветке) установлен регулиру­ющий клапан MSV-C d = 15 мм. Пропускная способность его расходо­мер ной шайбы kvs = 1,799 (м3/ч)/бар°’5. Номинальный расход тепло­носителя на регулируемом у частке равен VN = 0,6 м3/ч.

Необходимо обеспечить номинальный расход теплоносителя на регулируемом участке.

Решение. Номинальный расход на клапане будет обеспечен при пере­паде давления на измерительных штуцерах клапана:

О

АР = —!—- = ОД 1 бар.

1,799 F

Логарифмическую (равнопроцентную) расходную характеристику клапана можно приблизить к линейной путем изменения внешнего авторитета.

Логарифмическая расходная характеристика клапана не претерпе­вает существенного изменения при внешнем авторитете 0,5... 1,0.

С уменьшением внешнего авторитета ниже 0,5 логарифмическая рабочая расходная характеристика клапана значительно искажа­ется, что следует учитывать при обеспечении регулируемости си­стемы и возможности ее наладки.

Для упрощения расчетов и наладки системы, а также уменьшения погрешности потокораспределения рекомендуется применять автоматические регуляторы перепада давления на стояках вер­тикальных или на приборных ветках горизонтальных систем, обес­печивая внешние авторитеты клапанов а > 0,5.

Гидравлика систем отопления и охлаждения

Как работает расширительный бак мембранного типа

При монтаже отопительной системы и систем водоснабжения всегда приходится учитывать тот факт, что вода при нагревании расширяется. Для компенсации этого расширения требуется обязательное включение в систему специального расширительного бака, где …

Согрей свой дом с ЭлектроДруг

Отсутствие ковров в доме объясняется появлением практичных ламинатов, паркетов, ковролинов и т.д., благодаря которым уборка жилья стала занимать меньше времени, а сам интерьер стал привлекательнее. Однако решая одну проблему, мы …

Какой теплый пол лучше выбрать

Технология отопления помещений «теплый пол» известна миру еще со времен Древнего Рима. Некоторое время ее даже пытались внедрить при СССР, однако тогда на просторах нашей страны она не прижилась. Сегодня …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия

+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи новинок
e-mail: msd@msd.com.ua
Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Партнеры МСД

Контакты для заказов оборудования:

Внимание! На этом сайте большинство материалов - техническая литература в помощь предпринимателю. Так же большинство производственного оборудования сегодня не актуально. Уточнить можно по почте: Эл. почта: msd@msd.com.ua

+38 050 512 1194 Александр
- телефон для консультаций и заказов спец.оборудования, дробилок, уловителей, дражираторов, гереторных насосов и инженерных решений.