Розрахунок регулюючих клапанів
При розрахунку регулюючих клапанів необхідно розглянути всі основні характеристики та властивості клапана. Це стосується основних питань вибору матеріалу корпусу, матеріалу сальника, визначення умовного тиску та приєднувальних розмірів. Процес вибору такий самий, як і у звичайних запірних клапанів.
Крім того, для регулюючої арматури потрібно підібрати відповідну дросельну систему з урахуванням перепаду тиску та інших умов витрати середовища через клапан (кавітація, випаровування середовища, абразивні включення, перебіг стисливих середовищ при надкритичному перепаді тиску тощо), а також привід, який певною мірою впливає виконання клапана (розвантажений, нерозвантажений, прямий, реверсивний). Вищезгадане є головним критерієм для вибору конструктивного виконання клапана.
Зробивши вибір, можемо приділити увагу розрахунку властивостей регулюючих клапана.
Робоча крива споживача середовища, отже, залежність регульованої величини від витрати середовища через споживач, визначає положення робочої точки на витратній характеристиці системи. Якщо не існують точної залежності, доцільно визначити, як мінімум, три основні робочі стани при максимальній, номінальній та мінімальній витраті середовища. Гідравлічні втрати тиску всієї трубопровідної мережі, вираховані з моментальної доступної різниці тиску на джерелі, визначають при даному відборі доступний тиск на регулювальному клапані, який буде цим клапаном перероблено. Необхідно наголосити, що гідравлічна втрата трубопровідної системи не постійна, а квадратично залежна від витрати середовища через цю систему. Слід пам'ятати, що характеристика джерела теж непостійна, але,завдяки внутрішньому опору джерела падає доступний перепад тиску на джерелі (висота напору насоса і т. д.). Виходячи з вищесказаного, необхідно приділити велику увагу визначенню доступного тиску на регулювальному клапані.
У кожному з трьох станів буде інший перепад тиску на клапані, тому для кожного потрібно окремо розрахувати Kv коефіцієнт клапана. І лише після обговорення всіх результатів розрахунків можемо вибрати Kvs коефіцієнт клапана. Але попередньо слід відповісти на запитання:
- Чи дійсно потрібна обчислена максимальна витрата через клапан?
- Чи є необхідність у цьому стані ще регулювати (підвищувати витрати залежно від інших параметрів)?
- Що станеться, якщо не буде досягнуто необхідної витрати?
- Де знаходиться робоча точка (хід при вибраній характеристиці) клапана при регулюванні умовної витрати?
- Де знаходиться робоча точка клапана при регулюванні мінімальної кількості?
- Чи реально регулювати одним клапаном максимальну та мінімальну витрату?
- Що станеться, якщо не здатний регулювати мінімальну кількість?
- Що краще – недосягнення максимальної чи мінімальної витрати?
Незважаючи на те, що попередні питання можуть здатися досвідченим проектантам, що само собою зрозумілі, корисно їх поставити, тому що в них міститься не тільки розрахунок при умовних значеннях, але і реальний робочий стан при частковому завантаженні, яке на практиці створює проблеми, що стосуються якості регулювання, особливо у гарячоводних установках.
У реальній практиці в опаленні, навпаки, частіше рекомендується вибирати Kvs значення найближче нижче, тому що нерідко не проводяться ні теплові, нігідравлічні розрахунки, напірні та видаткові відносини, на жаль, відгадуються, причому тут проявляється тенденція підстрахування. Якщо перше завищення розмірів опалювальної системи починається при розрахунках теплових втрат, продовжується при виборі тепловіддаючої поверхні трубопровідної мережі, закінчується джерелом тепла, то не дивно, що відсоткове завищення опалювальної системи буває досить високим. Крім того, більший вплив на зміну потужності має температура подачі або температурний градієнт, ніж витрата. Тому вищезгадана підстраховка виявляється зайвою. Після вибору Kvs бажано проконтролювати регулюючий діапазон клапана. Якщо відношення Kvs/Kvs min