Как выбрать регулирующий клапан

Расчёт и Подбор Регулирующего клапана

Заполните ниже приведенную форму и в результате расчёта будет подобран список регулирующих клапанов соответствующих заданным исходным данным.

Давление перед регулирующим клапаном

Максимальная температура воды в месте установки

Температурный график Т1 – Т2

Перепад давлений на регулируемом участке

Это может быть перепад поддерживаемый регулятором давления, а при его отсутствии, перепад на вводе тепловой сети или напор насоса в рабочей точке

Потери давления на регулируемом участке, при расчётном расходе, без учёта потерь на клапане

Допустимые потери давления на регулирующем клапане

Устройство и конструкция

Расчёт и подбор

Установка и монтаж

Обслуживание и ремонт

Методика расчёта регулирующего клапана

Двухходовые регулирующие клапаны в инженерных системах имеют массу применений, самым распространённым из них стало использование в комплекте с контроллером и датчиками температуры, в качестве регулятора теплопотребления систем отопления, вентиляции и горячего водоснабжения.

Независимо от поставленной задачи, расчёт регулирующего клапана сводится к определению его пропускной способности, при которой на заданном расходе будет дросселирован заданный избыток напора. Кроме соответствия по пропускной способности, подобранный регулирующий клапан должен быть проверен на возможность возникновения кавитации и шумообразование из-за высокой скорости течения воды через него.

Регулирующий клапан необходим, прежде всего, – для регулирования, поэтому подбираться он должен таким образом, чтобы максимально приблизить зависимость регулируемой величины от хода штока к линейной, при этом следует учесть важность таких параметров как расходная характеристика клапана и авторитет регулирующего клапана.

Расчёт пропускной способности Регулирующего клапана

Зависимость потерь напора от расхода через регулирующий клапан называется пропускной способностью – Kvs.

Kvs – пропускная способность численно равная расходу в м³/ч, через полностью открытый регулирующий клапан, при котором потери напора на нём равны 1бар.

Kv – то же, при частичном открытии затвора клапана.

Зная, что при изменении расхода в «n» раз потери напора на клапане изменяются в «n²» раз не сложно определить требуемый Kv регулирующего клапана подставив в уравнение расчётный расход и избыток напора.

Некоторые производители рекомендуют выбирать регулирующий клапан с ближайшим большим значением Kvs от полученного значения Kv. Такой подход выбора позволяет с большей точностью регулировать расходы ниже заданного при расчёте, но не даёт возможности увеличить расход выше заданного значения, которое довольно часто приходится превышать. Мы не критикуем вышеописанный метод, но рекомендуем подбирать двухходовой регулирующий клапан таким образом, чтобы требуемое значение пропускной способности находилось в диапазоне от 50 до 80% хода штока. Регулирующий клапан, рассчитанный таким образом, сможет с достаточной точностью как уменьшить расход относительно заданного, так и несколько увеличить его.

Выше приведенный алгоритм расчёта выводит список регулирующих клапанов, для которых требуемое значение Kv попадает в диапазон хода штока от 50 до 80%.

В результатах подбора приведен процент открытия затвора регулирующего клапана, при котором дросселируется заданный избыток напора на заданном расходе. Приведенные значения процента открытия учитывают кривизну расходной характеристики регулирующего клапана и её искажение за счёт отклонения авторитета от 1.

Подбор расходной характеристики регулирующего клапана

Расходная характеристика регулирующего клапана отображает зависимость изменения относительного расхода через клапан от изменения относительного хода штока регулирующего клапана при постоянном перепаде давления на нём.

Регулирующие клапаны с линейной расходной характеристикой рекомендуется применять для регулирования процессов в которых изменение регулируемой величины линейно зависит от расхода, они могут применяться в качестве исполнительных клапанов регуляторов расхода и для регулирования температуры смеси в с тепловых пунктах систем отопления с зависимым присоединением к тепловой сети.

Регулирующие клапаны с логарифмической (равнопроцентной) расходной характеристикой рекомендуется применять в системах изменение регулируемой величины в которых нелинейно зависит от расхода и в системах с низким авторитетом регулирующего клапана. Регуляторы с равнопроцентной расходной характеристикой отлично подходят для регулирования теплоотдачи теплообменников независимых систем отопления и систем горячего водоснабжения со скоростными теплообменными аппаратами. При авторитете регулирующего клапана 0,1 – 0,3 логарифмическая характеристика искажается на столько, что регулирование происходит практически по линейному закону (линейная характеристика).

Основной задачей подбора регулирующего клапана, является создание линейной зависимости между регулирующим воздействием и изменением регулируемой величины, поэтому при выборе расходной характеристики следует учитывать её искажение за счёт отличия авторитета клапана от единицы.

Подбор привода регулирующего клапана

Электропривод подбирается под ранее выбранный регулирующий клапан. Электрические приводы рекомендуется выбирать из списка совместимых устройств, указанных в характеристиках клапана.

  • Узлы стыковки привода и клапана должны быть совместимы.
  • Ход штока электропривода должен быть не менее хода штока клапана.
  • В зависимости от инерционности регулируемой системы следует применять приводы с различной скоростью действия.
  • От усилия закрытия привода зависит максимальный перепад давления на клапане при котором привод сможет его закрыть.
  • Напряжение питания и управляющий сигнал привода должны соответствовать напряжению питания и управляющему сигналу контроллера.

Расчёт регулирующего клапана на возможность возникновения кавитации

Кавитация – образование пузырьков пара в потоке воды проявляющееся при снижении давления в нём ниже давления насыщения водяного пара. Уравнением Бернулли описан эффект увеличения скорости потока и снижения давления в нём, возникающий при сужении проходного сечения. Проходное сечение между затвором и седлом регулирующего клапана является тем самым сужением, давление в котором может опуститься до давления насыщения, и местом наиболее вероятного образования кавитации. Пузырьки пара нестабильны, они резко появляются и также резко схлопываются, это приводит к выеданию частиц метала из затвора клапана, что неизбежно станет причиной его преждевременного износа. Кроме износа кавитация приводит к повышению шума при работе клапана.

Основные факторы, влияющие на возникновение кавитации:

  • Температура воды – чем она выше, тем большие вероятность возникновения кавитации.
  • Давление воды – перед регулирующим клапаном, чем оно выше, тем меньше вероятность возникновения кавитации.
  • Допустимые потери давления – чем они выше, тем выше вероятность возникновения кавитации. Здесь следует отметить, что в положении затвора близком к закрытию дросселируемое давление на клапане стремиться к располагаемому давлению на регулируемом участке.
  • Кавитационная характеристика регулирующего клапана – определяется особенностями дросселирующего элемента клапана. Коэффициент кавитации различен для различных типов регулирующих клапанов и должен указываться в их технических характеристиках, но так, как большинство производителей не указывают данную величину, в алгоритм расчёта заложен диапазон наиболее вероятных коэффициентов кавитации.

В результате проверки на кавитацию может быть выдан следующий результат:

  • «Нет» – кавитации точно не будет.
  • «Возможна» – на клапанах некоторых конструкций возникновение кавитации возможно, рекомендуется изменить один из вышеописанных факторов влияния.
  • «Есть» – кавитация точно будет, измените один из факторов влияющих на возникновение кавитации.

Расчёт регулирующего клапана на возникновение шума

Высокая скорость потока во входном патрубке регулирующего клапана может стать причиной высокого уровня шума. Для большинства помещений в которых устанавливаются регулирующие клапаны допустимый уровень шума составляет 35-40 dB(A) который соответствует скорости во входном патрубке клапана примерно 3м/c. Поэтому, при подборе регулирующего клапана рекомендуется не превышать выше указанной скорости.

Как подобрать типоразмер регулирующего клапана

Встречали в описании регуляторов давлений следующую рекомендацию: «Не следует подбирать типоразмер клапана по диаметру трубопровода, используйте значение Kvs»? Эта надпись есть практически в любой технической документации на регулирующие клапаны, а также сайтах компаний, занимающихся их продажей.

Вот только, что это за значение Kvs и достаточно ли его для подбора регулятора, практически никто не объясняет. Эта статья поможет вам разобраться, как правильно рассчитать типоразмер любого регулирующего клапана.

В большинстве случаев подобрать регулятор давления под конкретное применение можно без привлечения специалистов. Точный расчет параметров арматуры потребуется для систем, где необходимо высокое качество регулирования или есть особые требования к ее работе, например, ограничения по уровню шума.

Читайте также:  Септик для загородного дома. Какой выбрать и как он работает

Основным параметром, по которому выбирается регулятор давления, является его пропускная способность или то самое значение Kvs. Как его рассчитать и что еще нужно учесть при выборе регулирующего клапана расскажет Андрей Шахтарин, директор компании «ВТК-Велес».

Определение пропускной способности клапана

Kvs, которая указывается в технической документации регулятора давления, — это пропускная способность полностью открытого клапана. Производители обычно указывают диапазон значений Kvs min— Kvs max, в котором работает устройство. Ваша задача определить необходимую пропускную способность клапана, при которой на заданном расходе будет обеспечено необходимое понижение давления пара, газа или жидкости при его прохождении.

Для каждого типа теплоносителя используется своя формула, учитывающая физические характеристики рабочей среды и перепад давления на входе и выходе:

P1 — давление на входе регулятора, бар;

P2 — давление на выходе регулятора, бар;

∆P — перепад давления, бар;

t1 — температура среды на входе, oC;

Q — расход для жидкости, м 3 /ч;

QN — расход для газов при нормальных условиях, нм 3 /ч;

G — расход для водяного пара, кг/ч;

ρ — плотность жидкости, кг/м 3 ;

pN — плотность газов при нормальных условиях, кг/нм 3 .

При расчетах учитывайте, что в формуле используется избыточное давление.

Расчетная Kv не учитывает все факторы, влияющие на работу устройства, так что про запас к полученному значению рекомендуется добавить 30%. Поэтому Kv умножаем на коэффициент 1,3 и только после этого подбираем клапан с самым близким значением Kvs max.

Однако на этом подбор регулятора давления не заканчивается. Рекомендуется учесть еще несколько показателей, если вы хотите, чтобы:

технологические процессы регулировались более точно;

клапан во время работы не шумел и не «хлопал»;

при эксплуатации регулятора не было особых проблем с кавитацией и, как следствие, эрозионным износом его элементов;

повысилась безопасность производственных процессов;

сократились расходы на техобслуживание системы.

Для нормальной эксплуатации регулирующего клапана важны следующие факторы.

Условный диаметр клапана

Помните рекомендацию в начале статьи? Она рабочая — регуляторы давления действительно никогда не подбираются по диаметру трубопровода. Однако придется рассчитать условные параметры подводящей линии. Особенно это касается редукционного клапана, который обязательно устанавливается с обвязкой (об этом мы писали в этой статье). Для определения диаметра используем следующую формулу:

w — рекомендуемая скорость потока среды, м/c;

Q — рабочий объемный расход среды м 3 /ч;

d — диаметр трубопровода, м.

Регулятор может иметь диаметр на одну-две ступени меньше полученного значения. Если подобрать подходящий регулирующий клапан нет возможности, допустимо выбрать модель с более низкой пропускной способностью Kvs.

Условное давление

Этот параметр определяет допустимое рабочее давление для арматуры при нормальной температуре (20 o C). При нагреве механические свойства и эксплуатационные характеристики конструкционных материалов снижаются. Поэтому реальное допустимое давление для арматуры будет ниже. Насколько измениться значение зависит от материала изготовления клапана. В приведенной таблице приведена зависимость максимального рабочего давления от температуры для серого чугуна, углеродистой и нержавеющей стали.

Риск возникновения кавитации

При больших перепадах давления это одна из самых больших проблем, приводящая к быстрому выходу из строя клапана. Особенно сильно эффект проявляется при использовании регуляторов давления пара после себя. Проверить возможность возникновения кавитации можно по формуле:

P1 – давление на входе регулятора, бар;

∆P – перепад давления на клапане, бар.

Кавитация возникнет, если условие соблюдается.

Уровень шума

Регулирующий клапан будет шуметь и хлопать, если скорость среды, проходящей по трубопроводам будет выше рекомендуемой. Рассчитать фактическую скорость можно по формуле:

w – скорость потока среды, м/c;

Q – рабочий объемный расход среды м 3 /ч;

d – диаметр трубопровода, м.

Рекомендуемые скорости для всех типов сред приведены в таблице.

Снизить уровень шума можно, установив клапан в специальном исполнении или смонтировав виброкомпенсаторы на участках до и после регулятора.

Допустимый перепад давления на клапане

Для ряда регуляторов давления пара после себя ограничено отношение входного давления к выходному, так как при превышении перепада давления клапан не сможет закрыться. При выборе такого устройства можно не беспокоиться о кавитации — ограничение по этому параметру ее полностью исключает.

Соблюдение перечисленных рекомендаций поможет вам выбрать оптимальную модель регулирующего клапана, который будет не только эффективно, но и долго работать. Также вы можете обратиться за помощью к нашим специалистам — мы ответим на все ваши вопросы и поможем подобрать подходящий регулятор. Связаться с нами можно любым удобным способом.

Правила подбора регулирующих клапанов

16 Ноября 2018

Регулирующая арматура в настоящее время является неотъемлемой составляющей систем водоснабжения, отопления и вентиляции, а также различных технологических линий. И правильный подбор регулирующего клапана для данных систем является важной задачей, так как позволяет получить следующие преимущества:

  1. Повысить эффективность работы предприятий за счет более точного регулирования технологических процессов.
  2. Решить проблемы, связанные с высоким уровнем шума и кавитацией, и, как следствие, — с эрозионным износом клапанов и трубопроводов.
  3. Сократить расходы на техническое обслуживание предприятий.
  4. Повысить безопасность технологических процессов.

Независимо от поставленной задачи, расчет регулирующего клапана сводится к определению его пропускной способности, при которой на заданном расходе будет дросселирован заданный избыток напора.

Пропускная способность регулирующей арматуры численно характеризуется коэффициентом пропускной способности Kv. Коэффициент Kv равен расходу рабочей среды с плотностью 1000 кг/м 3 через клапан при перепаде давления на нем 0,1 МПа.

В зависимости от типа среды применяются различные расчетные формулы для определения значения Kv, но исходные данные остаются неизменными:

  • P1 — давление на входе клапана, бар;
  • P2 — давление на выходе клапана, бар;
  • ∆P — перепад давления на клапане, бар;
  • t1 — температура среды на входе, o C;
  • Q — расход для жидкости, м 3 /ч;
  • QN — расход для газов при Н.У., нм 3 /ч;
  • G — расход для водяного пара, кг/ч;
  • ρ — плотность жидкости, кг/м 3 ;
  • pN — плотность газов при Н.У., кг/нм 3 .

Поскольку при расчете пропускной способности не учитывается ряд факторов, влияющих на работу клапана, для выбора клапана используется коэффициент Kvs, учитывающий запас в 30%.

По рассчитанному значению Kvs подбирается регулирующий клапан с максимально близким бóльшим значением Kvs c учетом рекомендуемого диаметра.

Клапан необходимо выбирать так, чтобы расчетная величина Kvs находилась в интервале между Kvs min и Kvs max клапана. Для клапанов различных производителей значения Kvs min различны. Указанные параметры приведены в технических описаниях оборудования.

Кроме соответствия по пропускной способности, существует ряд параметров, на которые следует обратить внимание при подборе регулирующих клапанов, а именно:

  • условный диаметр;
  • условное давление;
  • вероятность возникновения кавитации;
  • уровень шума;
  • отношение входного давления к выходному или допустимый перепад давления на клапане.

1. Условный диаметр

Регулирующая арматура никогда не подбирается по диаметру трубопровода. Однако диаметр трубопровода до и после клапана необходимо рассчитывать для подбора обвязки регулирующих клапанов. Так как регулирующий клапан подбирается по величине Kvs, часто условный диаметр клапана оказывается меньше условного диаметра трубопровода, на котором он установлен, особенно при большом перепаде на клапане. В этом случае допускается выбирать клапан с условным диаметром меньше условного диаметра трубопровода на одну-две ступени. При большей разнице рекомендуется использовать клапаны с пониженной пропускной способностью Kvs. Данное решение позволяет снизить стоимость оборудования, а также при таком подборе оборудование оказывается более компактным по габаритам и массе.

  • w — рекомендуемая скорость потока среды, м/c;
  • Q — рабочий объемный расход среды м 3 /ч;
  • d — диаметр трубопровода, м.

2. Условное давление

Условное давление Ру является единственным параметром для изготовляемой арматуры, гарантирующим ее прочность и учитывающим как рабочее давление, так и рабочую температуру. Условное давление соответствует допустимому рабочему давлению для данного вида арматуры при нормальной температуре (20 о С). При повышении температуры механические свойства конструкционных материалов ухудшаются, поэтому для арматуры с высокой рабочей температурой допустимые рабочие давления ниже, чем условные. Это снижение зависит от материала деталей арматуры и температурной зависимости прочностных свойств этого материала. Чем выше рабочая температура, тем ниже максимальное рабочее давление при одном и том же значении условного давления.

Ниже приведены таблицы зависимости максимального рабочего давления в зависимости от температуры для различных материалов исполнения:

3. Вероятность возникновения кавитации

Одной из серьезных проблем, возникающих при применении запорной и регулирующей арматуры, является возникновение кавитации. Особенно сильно этот эффект проявляется при использовании регуляторов, понижающих давление «после себя» — редукционных клапанов.

Кавитация — процесс образования и последующего схлопывания пузырьков вакуума в потоке жидкости, сопровождающийся шумом и гидравлическими ударами, что в свою очередь приводит к преждевременному износу элементов регулирующей арматуры.

Для проверки возможности появлении кавитации при больших перепадах давления на клапане применяется следующая формула:

  • P1 – давление на входе клапана, бар;
  • ∆P – перепад давления на клапане, бар.

4. Уровень шума

При выборе регулятора давления необходимо учитывать явления, связанные с шумом работающего регулятора. Возникновение шумов вызвано газодинамическими колебательными процессами у регулирующих органов и стенок регуляторов. При совпадении частоты колебаний амплитуда колебаний клапана может резко возрасти, что приведет к износу и разрушению клапана, а также к сильной вибрации регулятора.

Главной причиной повышенного шума является повышенная скорость среды в выбранном трубопроводе относительно рекомендуемой. Фактическая скорость среды может быть рассчитана по формуле:

  • w – скорость потока среды, м/c;
  • Q – рабочий объемный расход среды м 3 /ч;
  • d – диаметр трубопровода, м.

Ниже приведены рекомендуемые скорости сред для снижения риска появления критического уровня шума:

Одним из способов снижения уровня шума в системах, помимо использования клапанов специальной конструкции, является применение гибких вставок (виброкомпенсаторов) на участках до и после клапана.

5. Отношение входного давления к выходному или допустимый перепад давления на клапане

Для некоторых редукционных клапанов ограничено отношение входного давления к выходному. Входное давление, воздействуя на плунжер редукционного клапана, стремится его открыть. Выходное давление воздействует на мембрану (или другой управляющий элемент) клапана, стремясь закрыть клапан. При превышении ограничения по отношению входного и выходного давления клапан не сможет закрыться — и выходное давление будет больше давления настройки. Ограничения по указанному параметру также исключают кавитацию в седле регулирующего клапана.

Выполнение данных указаний при подборе регуляторов позволит значительно улучшить показатели технологических процессов и увеличить срок службы регулирующей арматуры. Примеры расчетов приведены в статье. По вопросам подбора оборудования просьба обращаться к инженерам отдела регулирующей арматуры компании АДЛ.

Как правильно подобрать регулирующий клапан

Это важная часть трубопроводов в системах водоснабжения и отопления. И не только потому, что с помощью регулирующих клапанов управляют расходом и давлением воды, но и потому, что от них зависит бесперебойная работа сантехнических коммуникаций и радиаторов отопления в вашем доме. Поэтому среди обилия вариантов нужно уметь отыскать тот клапан, который наилучшим образом подойдет к параметрам вашей инженерной системы и прослужит максимально долго. Как сделать это правильно, читайте далее.

1. Выбирайте тип устройства в зависимости от сферы его применения.

Клапаны для бытовых трубопроводов не подойдут для промышленных коммуникаций и наоборот. У них разные задачи, конструктивные особенности, пропускная способность. Функции бытовых вариантов ограничиваются регулированием или запиранием потока воды, а промышленные участвуют в автоматизированном управлении сложными процессами в трубопроводных магистралях. Поэтому первые уступают по техническим возможностям и пропускной способности вторым.

2. Учитывайте пропускную способность клапана

Клапан должен пропускать оптимальное для трубопровода количество воды за единицу времени. Чрезмерно высокая пропускная способность снижает точность регулирования расхода, дестабилизирует работу системы и в конце концов выводит клапан из строя. Заниженный проход изменяет давление и температуру воды и не обеспечивает нужного расхода. Рассчитывают пропускную способность по формуле, учитывающей расход рабочей среды через клапан и перепад давления на нем. Некоторые производители указывают эту характеристику в технической документации. Так, например, в техпаспортах Siemens клапаны регулирующие описаны с уточнением пределов пропускной способности.

3. Обратите внимание на конструкцию

Помимо расхода рабочей среды, клапаны также могут менять ее направление. Угловые модели устанавливают для формирования изгибов в трубопроводах, благодаря чему движение потока смещается на 90°. Смесительные или трехходовые соединяют два вида сред в один поток. Их используют для разных типов контуров. Если вернуться к Siemens, трехходовые клапана серии VXG, к примеру, выпускают для открытых, закрытых, а также одновременно для обоих типов контуров.

Также есть проходные клапаны, которые устанавливаются на прямых участках трубопровода и не меняют направление движения рабочей среды. Выбирая проходный регулирующий клапан Сименс, вы не измените направление водопроводных труб, но зато сможете использовать его в качестве запирающего или предохранительного эелмента.

4. Уточните тип управления

Современные регулирующие клапаны отличаются и по способу управления. Бытовые версии все еще могут иметь ручную настройку, но их настойчиво вытесняют модели со специальными приводами. В промышленных целях используют только приводные клапаны.

Приводы с высокой точностью регулируют работу клапана и бывают:

  • Электрическими — управление происходит с помощью электронных регуляторов (контроллеров),

  • Пневматическими – работают со сжатым воздухом,

  • Гидравлическими – взаимодействуют с жидкими средами,

  • Электромагнитными – реагируют на сигналы соленоида (катушки индуктивности).

Они бывают выносными и встроенными. В электромагнитные клапаны Siemens, к примеру, привод вмонтирован, поэтому они полностью готовы к установке и не требуют дополнительных настроек.

5. Присмотритесь к запирающему элементу и уплотнителям

Поскольку клапаны контактируют с жидкостями и паром, детали должны быть изготовлены из материалов, устойчивых к коррозии. Латунные или бронзовые запирающие элементы прослужат на порядок дольше, чем, к примеру, изготовленные из нержавеющей стали.

Будьте требовательны к качеству уплотнителей. Они не только отвечают за герметичность соединения, но и влияют на срок службы клапана. Выбирая между резиной и современными синтетическими материалами типа паронита, остановитесь на последних. Их механические свойства заведомо улучшены и адаптированы для определенных сред.

Расчет и выбор регулирующих и запорных клапанов (вентилей) по пропускной способности на воде, для жидкости, водяного пара или газа. Выбор регулирующей трубопроводной арматуры по Кv. Формулы для расчета объемного расхода жидкости через Kv.

Расчет и выбор регулирующих и запорных клапанов (вентилей) по пропускной способности на воде, для жидкости, водяного пара или газа. Выбор регулирующей трубопроводной арматуры по Кv. Формулы для расчета объемного расхода жидкости через Kv в различных размерностях

  1. По формулам упрощенного расчета из Таблицы 1 находим расчетный максимальный Kv=Kvs (м 3 /час) – объемный расход воды, протекающей через клапан при Т=20°С, при перепаде давления = 1 бар. (подробнее про Kv тут и ниже на странице)
  2. Определяем значение условной пропускной способности ругулирующего клапана Kv=η*Kvmax ,где η – коэффициент запаса в диапазоне 1,2-1,5 (подробнее про коэффициенты запаса тут).
  3. Выбираем из характеристик регуляторов ближайшее доступное Kv, с округлением вверх.
Таблица 1. Формулы упрощенного расчета пропускной способности клапана (вентиля) на воде, для жидкости, водяного пара паре или газа. Выбор регулирующей трубопроводной арматуры по Кv.

Режим работы клапанаПерепад на клапанеЖидкостьГазВодяной пар
кгс/см 2м 3 /ч
объемный расход
кг/час
массовый расход
м 3 /ч
объемный расход
кг/час
массовый расход
кг/час
массовый расход
Перепад давления не более
половины давления на входе
Перепад давления более
половины давления на входе
  • P1 – абсолютное давление среды до регулятора, кгс/см 2
  • Р2 – абсолютное давление среды после регулятора, кгс/см 2
  • ΔP = Р1-P2
  • ρ – плотность жидкости г/см 3 =т/м 3
  • ρn – плотность газа при Р=1,0332 кгс/см 2 и Т=0°С (ρвоздуха = 1,293 кг/м 3 )
  • Q – объемный расход в м 3 /час
  • G – массовый расход в кг/час
  • Qn – нормированный объемный расход газов в м 3 /час приведенный к условиям Р=1,0332 кгс/см 2 и Т=0°С
  • V – удельный объем = обратная плотность водяного пара м 3 /кг при Т1 и (Р1)/2
  • V1 – удельный объем = обратная плотность водяного пара м 3 /кг при Т1 и Р1
  • V2 – удельный объем = обратная плотность водяного пара м 3 /кг при Т2 и Р2
Взаимное соответствие между единицами измерений. Перевод единиц измерения.

Таблица 2. Формулы для расчета объемного расхода жидкости через Kv в различных размерностях расхода и давления.

Проблемы в выборе регулирующей арматуры. Решения компании MAGWEN Valves

Регулирующая арматура – что это такое и с чем его едят?

Под термином «регулирующий клапан» (control valve) подпадает не только седельный клапан в общем понимании, но и, к примеру, регулирующий дисковый затвор, регулирующий сегментный клапан.
Дроссельные клапаны, служащие для дросселирования (снижения) давления газа или пара также относятся к регулирующим клапанам.

Правильный выбор регулирующего клапана дает эксплуатирующему персоналу следующие существенные преимущества:

1. Увеличивается КПД компаний и заводов за счет более точного регулирования технологических процессов.
2. Решаются проблемы связанные с высоким уровнем шума и кавитацией, а в следствии и с эрозионным износом клапанов и трубопроводов.
3. Сокращаются расходы на техническое обслуживание предприятий.
4. Повышается безопасность технологических процессов.

Подбор регулирующего клапана является важной и ответственной технической задачей. И не такой простой, как может показаться на первый взгляд.

Все производители используют специальные программы для расчетов. Однако просто забить все параметры в программу и получить результат – этого не достаточно для выбора регулирующего клапана.

Квалификация людей, производящих данный расчет, должна быть достаточна, чтобы можно было анализировать все полученные данные. Т.к. необходимо найти решение для конкретного заказчика. И не всегда это решение является стандартным.

Основы работы и подводные камни

В некоторых случаях пропускная способность клапана Kvs может полностью соответствовать заданному номинальному диаметру трубы DN. Но во избежание высокого уровня шума (для пара и газа) должен выбираться клапан с большим DN.

Высокий уровень шума в клапане вызывает вибрацию оборудование, что в свою очередь сокращает срок его службы.
Также высокий уровень шума (выше 120 дБ) наносит вред здоровью человека.

Клапан с недостаточной пропускной способностью не сможет обеспечить требуемого расхода при заданном перепаде давления.
Обычно принято брать запас 20% от максимально рассчитанного Kv.

Однако, как показывает практика, иногда заказчики сами задают запас, который они хотят. Это может быть связано с технологическим процессом.
Например, клапан регулирующий подачу пара к уплотнениям турбины на электростанции. Заказчик просил предусмотреть двукратный запас по пропускной способности с учетом возможного износа уплотнений турбины.

Но надо помнить, что выбор клапана со слишком большой пропускной способностью приведёт к тому, что он не сможет обеспечить необходимую точность регулирования. Это связано с тем, что перемещение штока клапана, необходимое для регулирования будет мало по сравнению с полным ходом штока клапана.

В итоге это может привести к нестабильному регулированию, что в свою очередь приведет к преждевременному выходу из строя клапана и привода. А также это приведет к не возможности регулирования минимально заданных расходов.

Следует отдельно рассматривать регулирующие клапаны, работающие с жидкими средами.

В жидкостных средах возможно возникновения кавитации – это процесс парообразования и последующей конденсации пузырьков пара в потоке жидкости, сопровождающийся шумом и гидравлическими ударами, образование в жидкости полостей, заполненных паром самой жидкости, в которой возникает.

Кавитация возникает в нефтехимических отраслях промышленности, там, где клапаны регулируют нефть, и различные продукты.
Также кавитация возникает в энергетической отрасли на электростанциях, там, где используется вода для технологических процессов.

Кавитация вызывает эрозию поверхности металла, деформацию и разрушение материала регулирующих клапанов и трубопроводов.

Кавитация возникает, когда коэффициент перепада давления XF = (P1-P2)/(P1-Pv) выше, чем коэффициент исходной кавитации клапана ZY. В клапане образуются пузырьки пара, но вскоре схлопываются вновь, так как давление за клапаном P2 больше давления насыщенных паров Pv.
В случае если P2 Решения и примеры:

Компания MAGWEN является специалистом в области регулирующей арматуры.

Мы производим следующие типы регулирующих клапанов:

– седельный клапан VD,
– плунжерный осевой клапан RV,
– регулирующий дисковый затвор BC,
– регулирующий сегментный клапан TC.

Наши клапаны применяются в различных отраслях промышленности, таких как:

– Энергетическая,
– Нефтегазовая,
– Химическая,
– Металлургическая,
– Теплоснабжение.

Каждый регулирующий клапан – это отдельное техническое решение. Каждый затвор клапанов типов VD и RV проектируется и изготавливается индивидуально под каждого клиента.

Для регулирующих клапанов, работающих с жидкими средами в тяжёлых условиях эксплуатации при больших перепадах давлений, рассчитываются, проектируются и применяются специальные многоступенчатые антикавитацоионные затворы, которые ступенчато снижают перепад давления на клапане, и тем самым не дают возникнуть кавитации в затворе клапана.

Для клапанов работающих с сжимаемыми средами, такими как пар и газ, MAGWEN также предлагает заказчикам свои решения – дросселирующие затворы и дроссельные решетки регулирующих клапанов способные распределить давление и подавить турбулентность, вследствие этого снизить уровень шума и продлить работу всего оборудования заказчика.

Плунжерные клапаны осевого типа RV также находят применения для работы с несжимаемыми средами, такими как вода, нефть.

Данный клапан обладает большой пропускной способностью и может работать на больших перепадах давления за счет осесимметричного течения среды через полнопроходной корпус.
В нем также применяются специальные дроссельные и антикавитационные решётки для газов и жидкостей соответственно.

Пример нестандартного решения MAGWEN:

Для предприятия химической промышленности требуется клапан для регулирования температуры речной воды, участвующей в технологическом процессе.
Данный клапан регулирует подачу пара в теплообменный аппарат, в котором осуществляется теплообмен между двумя теплоносителями (паром и речной водой), имеющими различные температуры.
По заданным заказчиком параметрам специалисты компании MAGWEN вычислили, что на данную позицию по пропускной способности подойдет регулирующий дисковый затвор типа BC.

Однако расчетный уровень шума настолько велик, что возникает необходимость применение седельного регулирующего клапана типа VD с специальным дросселирующим затвором. Однако Kvs седельного регулирующего клапана значительно меньше, чем у дискового затвора, следовательно, нужно брать больший DN для заданных заказчиком параметров. Естественно все это очень удорожает проект.

Специалисты MAGWEN предложили следующее решение – установка в дисковый затвор дросселирующих шумоподавляющих решеток. Это позволило:

– подавить турбулентность потока, снизить уровень шума до соответствующего нормам;
– не изменять DN клапана;
– сделать лучшее ценовое предложение (по сравнению с седельным клапаном).

Регулирующий дисковый затвор BC с 2 дроссельными решетками

Принцип действия дроссельных решеток следующий: для подавления турбулентности на каждую решетку распределяется часть перепада давления. При распределении давления уменьшается шум и подавляется турбулентность.

Для обеспечения эффективного снижения шума решетки после клапана должны рассчитываться и проектироваться для конкретных условий и конкретного заказчика.
Данный метод более предпочтителен при низких и средних перепадах давления.

В заключении хотелось бы отметить, что выбор регулирующего клапана – это интерактивный процесс между клиентом-эксплуатационщиком и заводом-производителем. Поэтому в этом процессе очень важны квалификация и опыт компании, предлагающей свои решения клиентам.

Русско-немецкая команда профессионалов компании MAGWEN предлагает заказчикам самые современные решения в области регулирующей арматуры с учетом всех требований клиентов.

Автор: Абрамов К.В., MAGWEN Valves,
e-mail: kirill.abramov@magwen.ru

Если Вы хотите разместить свой обзор или интересную статью, Вы можете прислать её нам воспользовавщись формой обратной связи.

Обязательным условием размещения материала является соответствие тематики трубопроводной арматуры и инженерным системам.

Читайте также:  Как собираются металлические элементы ворот из профнастила?
Ссылка на основную публикацию