Автоматизация котла типа АВ в сельскохозяйственных предприятиях (стр. 6 из 13)

8. РАСЧЕТ РЕГУЛИРУЮЩЕГО КЛАПАНА

Регулирующим органом называется звено исполнительного устройства, предназначенное для изменения расхода вещества или энергии в объект регулирования. Различают дозирующие и дроссельные РО. К дозирующим относятся такие устройства, которые изменяют расход вещества за счет изменения производительности агрегатов (дозаторы, питатели, насосы, компрессоры, плужковые сбрасыватели и др.). Дроссельный РО представляет собой переменное гидравлическое сопротивление, изменяющее расход вещества за счет изменения своего проходного сечения; к ним относятся регулирующие клапаны, поворотные заслонки, шиберы и краны. Регулирующие органы характеризуются многими параметрами, основными из которых являются: пропускная и условная пропускная способности, условное давление и условный проход.

Пропускной способностью К_v называется расход жидкости с плотностью 1000 кг/м³, пропускаемой РО при перепаде давления на нем 10⁵ Па. Пропускная способность измеряется в кубических метрах в час (м³/час).

Условной пропускной способностью К_vу называется номинальное значение пропускной способности РО при максимальном (условном) ходе затвора, выраженное в кубических метрах в час м³/час). Условная пропускная способность зависит от типа РО и размера его условного прохода D_y.

Условным давлением Р_у называется наибольшее допустимое давление среды на РО при нормальной температуре.

Диаметр условного прохода, Dу, мм	Значение Kvy исполнительных устройств [м3/час]
	клапанных		заслоночных
	односедельных	двухседельных
20	4,0	10	—
25	8	16	—
32	12	25	—
40	20	32	—
50	32	40	60
65	50	63	100
80	80	100	160
100	125	160	250
25	200	250	400
150	320	400	600
200	500	630	1000

Поверхность, по которой соприкасаются плунжер (золотник) и седло, называется опорной поверхностью, площадь щели между ними - проходным сечением F, внутренний диаметр поперечного сечения в месте присоединения клапана к трубопроводу (по фланцу) - условным диаметром прохода клапана D_y значения которого определяются ГОСТ 356-67.

Физические основы выбора регулирующего органа (РО)

Максималь-ный расход	Регулирующая среда и ее теплофизические характеристики								P0 , МПа	Pк , МПа	DPл , МПа
	Регулирующая среда	Температура T1 , K		Температура T2 , K	Плотность r,	Динамическая вязкость	Абсолютное давление насыщенных паров Pнп, МПа
Qmax,
40	Вода	363		363	965	320	0,07		1,8	0,2	0,01
1000	Воздух	293	293		4,81	-		-	0,4	0,25	0,002
8	Мазут	323	323		960	566400		0,00001	0,5	0,2	0,02

Теплофизические условия непосредственно перед РО принимаются равными условиям в начале трубопровода, соответственно условия после РО аналогичны условиям в конце трубопровода. Определение потери давления в РО при максимальном расчетном расходе производится по уравнению.

Пит.вода.

DP_РОmax = DP_сети - DP_л =1,6 – 0,01 = 1,59 МПа,

где DP_сети^— общий перепад давлений в сети, МПа;

DP_л - потери давления в линии, а также в технологических аппаратах, МПа.

DP_сети = P₀ - P_к = 1,8 - 0,2 =1,6 МПа,

здесь P₀ – давление в начале трубопровода, МПа;

P_к – давление в конце трубопровода, МПа;

Высокое качество регулирования можно получить только в том случае, если перепад давления на РО больше максимальных потерь давления в трубопроводах и технологических аппаратах, т.е.

DP_РОmax > DP_л: 1,59 МПа > 0,01 МПа.

Уравнение для потока жидкости:

Из перечня типоразмеров РО или по данным, приведенным в справочниках и каталогах, выбираем РО с условной пропускной способностью К_vу = 12м³/час, ближайшей большей расчетного значения K_vmax на 20%:

Односедельный клапан К_vу = 12 м³/час, D_у = 32 мм.

Влияние вязкости жидкости на пропускную способность РО. Проверка влияния вязкости жидкости на пропускную способность РО производится после его выбора, так как увеличение вязкости протекающей через РО среды выше некоторого предела вызывает, как правило, уменьшение пропускной способности. Поправочный коэффициент на влияние вязкости зависит от вида РО и числа Рейнольдса протекающего потока.

Число Рейнольдса Re_y, отнесенное к условному проходу предварительно выбранного РО, определяем по формуле:

используя объемный расход

где m - коэффициент динамической вязкости среды, Па×с;

D_у – условный диаметр РО, м.

Re_y > 2000, выбираем РО с ранее определенной пропускной способностью К_vу.

Оценка возникновения кавитации при течении жидкости через РО. При дросселировании жидких потоков возможно явление кавитации, которое приводит к износу седла, клапана и плунжера РО. Для проверки РО на возможность возникновения кавитации определяем:

а) коэффициент местного сопротивления выбранного РО

,

где

— площадь сечения входного патрубка РО, см²;

б) коэффициент кавитации К_кав определяем при подаче среды под затвор; К_кав=0,89

в) перепад давления, при котором возникает кавитация,

DP_кав = K_кав(P₁-P_нп)=0,89(1,8-0,07)=1,5397

где P₁ — абсолютное давление перед РО, МПа;

Р_нп — абсолютное давление насыщенных паров жидкости при температуре перед РО, МПа.

Перепад давления на РО DP_Роmax £ DP_кав, выбираем РО с ранее найденной условной пропускной способностью K_{v у}.

Рис. 8. Зависимость коэффициента кавитации K_кав и K_кавmax от z_у:

1 - K_кав для односедельных и двухседельных регулирующих органов при подаче среды на затвор, 2 — K_кав и K_{кав max} для односедельных регулирующих органов при подаче среды под затвор; 3 — K_{кав max} для односедельных и двухседельных регулирующих органов при подаче среды на затвор

Мазут.

DP_РОmax = DP_сети - DP_л =0,3 – 0,002 = 0,298 МПа,

DP_сети = P₀ - P_к = 0,5 - 0,2 =0,3 МПа,

Односедельный клапан К_vу = 8 м³/час, D_у = 25 мм