что такое авторитет клапана
Технические характеристики регулирующих клапанов
Пропускная способность регулирующего клапана Kvs — значение коэффициента пропускной способности Kvs численно равно расходу воды через клапан в м³/ч с температурой 20°C при котором потери давления на нём составят 1бар. Расчёт пропускной способности регулирующего клапана под конкретные параметры системы вы можете выполнить в разделе сайта Расчёты.
DN регулирующего клапана — номинальный диаметр отверстия в присоединительных патрубках. Значение DN применяется для унификации типоразмеров трубопроводной арматуры. Фактический диаметр отверстия может незначительно отличаться от номинального в большую или меньшую сторону. Альтернативным обозначением номинального диаметра DN, распространённым в странах постсоветского пространства, был условный диаметр Ду регулирующего клапана. Ряд условных проходов DN трубопроводной арматуры регламентирован ГОСТ 28338-89 «Проходы условные (размеры номинальные)».
Динамический диапазон регулирования, это отношение наибольшей пропускной способности регулирующего клапана при полностью открытом затворе (Kvs) к наименьшей пропускной способности (Kv), при которой сохраняется заявленная расходная характеристика. Динамический диапазон регулирования ещё называют регулирующим отношением.
Так, например, динамический диапазон регулирования клапана равный 50:1 при Kvs 100, означает, что клапан может управлять расходом в 2м³/ч, сохраняя зависимости присущие его расходной характеристике.
Большинство регулирующих клапанов обладают динамическими диапазонами регулирования 30:1 и 50:1, но существуют и клапаны с очень хорошими регулирующими свойствами, их диапазон регулирования равен 100:1.
Авторитет регулирующего клапана — характеризует регулирующую способность клапана. Численно значение авторитета равно отношению потерь давления на полностью открытом затворе клапана к потерям давления на регулируемом участке.
Рекомендуется терять на регулирующем клапане с линейной характеристикой не менее 50% располагаемого напора на участке, а на клапане с логарифмической характеристикой не менее 10%.
Расходная характеристика регулирующего клапана отображает зависимость изменения относительного расхода через клапан от изменения относительного хода штока регулирующего клапана при постоянном перепаде давления на нём.
Линейная расходная характеристика — одинаковые приросты относительного хода штока вызывают одинаковые приросты относительного расхода. Регулирующие клапаны с линейной расходной характеристикой применяются в системах, где существует прямая зависимость между управляемой величиной и расходом среды. Регулирующие клапаны с линейной расходной характеристикой идеально подходят для поддержания температуры смеси теплоносителя в тепловых пунктах с зависимым подключением к тепловой сети.
Параболическая расходная характеристика — зависимость относительного прироста расхода от относительного хода штока подчиняется квадратичному закону (проходит по параболе). Регулирующие клапаны с параболической расходной характеристикой применяются как компромисс между клапанами с линейной и равнопроцентной характеристиками.
Авторитет регулирующего клапана что это
Слово об авторитете
By Christina Cohr, CCO, M.Eng (Export), FlowCon International ApS, Denmark with courtesy of FloControl Ltd, United Kingdom — 03.2021
Что такое Авторитет клапана?
Авторитет клапана — это определение того, насколько хорошо регулирующий клапан с плавным регулированием будет управлять расходом под влиянием других элементов в системе HVAC.
Технически и математически авторитет клапана определяется следующим образом: Когда регули-рующий клапан полностью открыт, перепад давления (ΔpV) на регулирующем клапане минима-лен. Противоположная ситуация, когда регули-рующий клапан полностью закрыт, приведет к максимальному падению давления на регули-рующем клапане, который равен ΔpV плюс падение давления в остальном контуре (ΔpC), включая трубы, фитинги, сетчатый фильтр, запор-ный кран, DPCV и DRV, представленный как ΔpV + ΔpC. Эти перепады давления опреде-ляют авторитет клапана как отношение падения давления на полностью открытом регулирующем клапане (ΔpV) и падениe давления на остальной части контура (ΔpC) плюс полностью открытый регулирующий клапан (ΔpV):
Почему так важен Авторитет клапана??
Значение Авторитета используeтся при выборе регулирующего клапана и помогаeт понять, насколько хорошо выбранный регулирующий клапан будет работать в системе HVAC. Правильный выбор клапана обеспечит высокий авторитет и, следовательно, лучший контроль расхода при любой нагрузке.
Если регулирующий клапан имеет завышенные значения, падение давления на регулирующем клапане уменьшается. При неиз-менном максимальном падении перепада давления авторитет и перепад давления на клапане будут низкими. Клапан должен будет работать около своего закрытого положения, чтобы обеспечить приемлемый контроль. Фактически, это приведет к управлению ВКЛ/ВЫКЛ и значительным колебаниям температуры в помещении, кроме того это приводит к повышен-ному износу привода.
С другой стороны, если регулирующий клапан имеет заниженные значения, перепад давле-ния на регулирующем клапане увеличивается. Если максимальный перепад давления остает-ся неизменным, авторитет и перепад давления на клапане будут высокими, управление будет хорошим, но потребление энергии для переда-чи требуемого расхода через клапан меньшего диаметрa будет высоким и, следовательно, более дорогостоящим.
Очевидно, что существует компромисс между управлением и потреблением энергии и для выбора диаметра регулирующего клапана тре-буется баланс между двумя динамическими характеристиками.
Технические характеристики регулирующих клапанов
Пропускная способность регулирующего клапана Kvs — значение коэффициента пропускной способности Kvs численно равно расходу воды через клапан в м³/ч с температурой 20°C при котором потери давления на нём составят 1бар. Расчёт пропускной способности регулирующего клапана под конкретные параметры системы вы можете выполнить в разделе сайта Расчёты.
DN регулирующего клапана — номинальный диаметр отверстия в присоединительных патрубках. Значение DN применяется для унификации типоразмеров трубопроводной арматуры. Фактический диаметр отверстия может незначительно отличаться от номинального в большую или меньшую сторону. Альтернативным обозначением номинального диаметра DN, распространённым в странах постсоветского пространства, был условный диаметр Ду регулирующего клапана. Ряд условных проходов DN трубопроводной арматуры регламентирован ГОСТ 28338-89 «Проходы условные (размеры номинальные)».
PN регулирующего клапана — номинальное давление — наибольшее избыточное давление рабочей среды с температурой 20°C, при котором обеспечивается длительная и безопасная эксплуатация. Альтернативным обозначением номинального давления PN, распространённым в странах постсоветского пространства, было условное давление Ру клапана. Ряд номинальных давлений PN трубопроводной арматуры регламентирован ГОСТ 26349-84 «Давления номинальные (условные)».
Динамический диапазон регулирования, это отношение наибольшей пропускной способности регулирующего клапана при полностью открытом затворе (Kvs) к наименьшей пропускной способности (Kv), при которой сохраняется заявленная расходная характеристика. Динамический диапазон регулирования ещё называют регулирующим отношением.
Так, например, динамический диапазон регулирования клапана равный 50:1 при Kvs 100, означает, что клапан может управлять расходом в 2м³/ч, сохраняя зависимости присущие его расходной характеристике.
Большинство регулирующих клапанов обладают динамическими диапазонами регулирования 30:1 и 50:1, но существуют и клапаны с очень хорошими регулирующими свойствами, их диапазон регулирования равен 100:1.
Авторитет регулирующего клапана — характеризует регулирующую способность клапана. Численно значение авторитета равно отношению потерь давления на полностью открытом затворе клапана к потерям давления на регулируемом участке.
Чем ниже авторитет регулирующего клапана, тем сильнее его расходная характеристика отклоняется от идеальной и тем менее плавным будет изменение расхода при движении штока. Так, например, в системе управляемой клапаном с линейной расходной характеристикой и низким авторитетом — закрытие проходного сечения на 50% может уменьшить расход всего лишь на 10%, при высоком же авторитете закрытие на 50% должно снижать расход через клапан на 40-50%.
Рекомендуется терять на регулирующем клапане с линейной характеристикой не менее 50% располагаемого напора на участке, а на клапане с логарифмической характеристикой не менее 10%.
Расходная характеристика регулирующего клапана отображает зависимость изменения относительного расхода через клапан от изменения относительного хода штока регулирующего клапана при постоянном перепаде давления на нём.
Линейная расходная характеристика — одинаковые приросты относительного хода штока вызывают одинаковые приросты относительного расхода. Регулирующие клапаны с линейной расходной характеристикой применяются в системах, где существует прямая зависимость между управляемой величиной и расходом среды. Регулирующие клапаны с линейной расходной характеристикой идеально подходят для поддержания температуры смеси теплоносителя в тепловых пунктах с зависимым подключением к тепловой сети.
Равнопроцентная расходная характеристика (логарифмическая) — зависимость относительного прироста расхода от относительного прироста хода штока — логарифмическая. Регулирующие клапана с логарифмической расходной характеристикой применяются в системах, где управляемая величина нелинейно зависит от расхода через регулирующий клапан. Так, например, регулирующие клапаны с равнопроцентной расходной характеристикой рекомендуется применять в системах отопления для регулирования теплоотдачи отопительных приборов, которая нелинейно зависит от расхода теплоносителя. Регулирующие клапана с логарифмической расходной характеристикой отлично регулируют теплоотдачу скоростных теплообменных аппаратов с низким перепадом температур теплоносителя. Рекомендуется применять клапана с равнопроцентной расходной характеристикой в системах где требуется регулирование по линейной расходной характеристике, а поддерживать высокий авторитет на регулирующем клапане нет возможности. В таком случае сниженный авторитет искажает равнопроцентную характеристику клапана приближая её к линейной. Такая особенность наблюдается при авторитетах регулирующих клапанов не ниже чем 0,3.
Параболическая расходная характеристика — зависимость относительного прироста расхода от относительного хода штока подчиняется квадратичному закону (проходит по параболе). Регулирующие клапаны с параболической расходной характеристикой применяются как компромисс между клапанами с линейной и равнопроцентной характеристиками.
Авторитет регулирующего клапана что это
Группа: Участники форума
Сообщений: 63
Регистрация: 1.3.2005
Из: Киев
Пользователь №: 504
Группа: Участники форума
Сообщений: 831
Регистрация: 24.4.2006
Из: г.Новосибирск
Пользователь №: 2710
Группа: Участники форума
Сообщений: 63
Регистрация: 1.3.2005
Из: Киев
Пользователь №: 504
Но как-то все туманно в голове.
Когда это авторитет маленький — это плохо. Как сделать его больше мне толком никто не может объяснить. Попутно, при поиске инфы, познакомился с довольно бестолковыми технарями в местных представительствах производителей трубопроводной арматуры и бестактными секретаршами.
Впервые столкнулся при использовании программки RAUCAD от REHAU при расчете системы холодоснабжения.
Группа: Участники форума
Сообщений: 831
Регистрация: 24.4.2006
Из: г.Новосибирск
Пользователь №: 2710
Сообщение отредактировал zr84 — 10.8.2007, 4:35
Группа: Участники форума
Сообщений: 63
Регистрация: 1.3.2005
Из: Киев
Пользователь №: 504
Спасибо, немного прояснилось.
Еще один вопрос. Пользуюсь программой расчтеа сетей теплоснабжения RAUCAD от REHAU. Она расставила балансировочные клапаны, но часть из них подобрала в полностью открытом положении. При этом значение «авторитета» в пределах допустимого. Оставить как есть, или думать что-то другое?
Группа: Участники форума
Сообщений: 200
Регистрация: 24.1.2007
Пользователь №: 5676
Обеспечение эксплуатационных условий для регулирующих клапанов
В этой статье авторами анализируются технические характеристики применяемых клапанов. На основе теории регулирования предложены уравнения, соответствующие экспериментальным данным и определяющие изменения относительных расходов теплоносителя в зависимости от высоты подъёма штока. Прогнозируются возможные искажения реальных расходных характеристик при различных режимах эксплуатации инженерных систем.
Статья подготовлена на основе материалов сборника докладов VI Международной научно-технической конференции «Теоретические основы теплогазоснабжения и вентиляции» НИУ МГСУ.
Энергосберегающие технологии обеспечения микроклимата в помещениях предполагают автоматизацию всех потокораспределяющих узлов, но добиться более высокой эффективности посредством количественного регулирования можно при применении устройств, характеризующихся минимальными потерями [1, 2]. Представленное на рынке оборудование от различных производителей ставит перед проектировщиками сложную задачу поиска оптимального решения для конкретных условий эксплуатации инженерных систем.
Выбор подходящей конструкции клапана для потокораспределения в автоматизированно управляемых сетях целесообразно начинать с рассмотрения их расходных характеристик, которые показывают изменение пропускной способности от начального положения до полного открытия. Идеальные расходные характеристики, в зависимости от профиля затворов для дросселируемых отверстий клапанов, подразделяются на линейные, линейно-линейные с фиксируемой точкой излома, равнопроцентные (логарифмические), логарифмически-линейные и параболические [3]. Так, например, идеальная линейная и параболическая характеристики могут быть выражены обобщённой формулой:
где G и Gmax — действительный и максимально возможный расходы воды, проходящей через клапан, кг/ч; h и hmax — перемещение штока и его конечное положение при полном открытии клапана, мм; n — показатель степени, для линейной зависимости n = 1, для параболической — n = 2, при разработке оборудования с более плавным регулированием на малых значениях расхода теплоносителя можно получить показатель степени, превышающий 2, тогда для обобщённого выражения (1) n = 1, 2, 3.
Выбор подходящей конструкции клапана для потокораспределения в автоматизированно управляемых сетях целесообразно начинать с рассмотрения их расходных характеристик, которые показывают изменения пропускной способности от начального положения до полного открытия
Идеальные расходные характеристики вида (1) справедливы, если всё располагаемое давление регулируемого участка теряется в отверстии клапана. Для этого необходимо, чтобы данный регулятор был не только единственным устройством на рассматриваемом участке, но и его корпус обладал нулевым сопротивлением, что не соответствует действительным режимам эксплуатации каких-либо сетей [3]. В реальных условиях самую близкую к идеальной характеристике имеет клапан, посредством которого осуществляется изменение как расхода жидкости, так и перепада давления.
Совмещение данных функций достигнуто в автоматических комбинированных балансировочных клапанах АВ-QM фирмы «Данфосс» [3] (рис. 1), что дополнительно сокращает потери давления при регулировании поступления теплоносителя, в отличие от двух отдельно установленных для этих целей устройств.
В реальных условиях эксплуатации все расходные характеристики при полном закрытии клапана, то есть при h = 0, имеют значения, отличные от нулевого, в соответствии с которым выражение (1) изменяется до вида:
Для каждой конструкции клапана эту область минимизируют, чтобы не допустить потери регулируемости [3].
Наиболее часто встречаются клапаны с линейной и логарифмической характеристикой. Линейная характеристика (а, особенно, линейно-линейная) может иметь при создании определённых форм затворов разный угол наклона, поэтому при пренебрежении малым значением со выражение (2) принимает вид:
где с — коэффициент пропорциональности.
При линейно-линейной характеристике соотношение (3) переходит в систему следующих уравнений:
где c1, с2 — коэффициенты пропорциональности; h1 — перемещение в пределах от 0 до положения штока hp, при дальнейшем поднятии которого изменение расхода теплоносителя будет подчиняться выражению (5), мм; h2 — перемещение штока в пределах от hp до hmax, мм.
Равнопроцентная (иными словами, логарифмическая) характеристика по традиционной теории регулирования [3] подчиняет распределение расхода следующей зависимости от хода штока:
где е — основание натурального логарифма (е ≈ 2,718281828).
При эксплуатации инженерных систем расходные параметры клапанов претерпевают существенные изменения, оцениваемые коэффициентом искажения идеальных характеристик, или, как принято называть его в зарубежных технических регламентах, внешним авторитетом. Внешний авторитет клапана равен соотношению:
где Δp и Δpvs — потери на регулируемом участке и на клапане, бар.
где аб = Δррег/Δpvs — базовый авторитет клапана; Δpрег — потери давления в регулируемом сечении при полностью открытом клапане, бар.
При проектировании систем жизнеобеспечения, как правило, принимают первоначальную расходную характеристику клапана, предоставляемую производителем, как базовую для дальнейшего определения её деформации под действием внешнего авторитета.
Регулирующие клапаны чаще имеют линейную или логарифмическую расходные характеристики. Влияние полного внешнего авторитета на зависимость относительного расхода от относительного хода затвора клапана при базовой линейной характеристике имеет вид [3]:
В уравнении (9) подстановка нулевого значения подъёма штока приводит к некорректному результату, выраженному в бесконечности получаемого знаменателя, поэтому данную зависимость следует представлять в предлагаемой форме:
Классическая теория регулирования [3] предполагает для равнопроцентной расходной характеристики зависимость следующего вида:
Как показывают экспериментальные данные, традиционная теория не в полной мере отвечает действительности [4]. Искажение идеальной логарифмической расходной характеристики под воздействием полного внешнего авторитета с большей достоверностью описывается следующим выражением:
Влияние полного авторитета на искажение расходных характеристик наглядно демонстрируют графики, построенные по зависимостям (10, 11, 12) на рис. 2, 3 и 4. Уравнения (10, 12) можно применять для разных типов клапанов автоматических и ручных с соответствующей формой затворов. Они позволяют выполнить правильную оценку пропускной способности оборудования и его ресурсных возможностей в изменении параметров. Это является необходимым условием при проектировании, так как значительные потери давления на участке за счёт установки дополнительных устройств, создающих существенные гидравлические сопротивления, искажают расходные характеристики, зачастую переводя работу клапанов в двухпозиционный режим (рис. 4, а + = 0,1).
В этом случае регулирование затруднено из-за достижения максимальной пропускной способности при незначительном перемещении затвора, что в конечном итоге приводит к необоснованному увеличению потребления энергии.
Для эффективного регулирования посредством автоматических клапанов следует стремиться к созданию технических условий, способствующих повышению полного авторитета до значений не менее 0,7 [3, 5]. При применении двух последовательно установленных устройств, действие которых направлено на изменение давления и расхода теплоносителя, соблюдение указанного условия приводит к существенным потерям энергии потока. Замена на участках требуемого комплекта оборудования на автоматические комбинированные балансировочные клапаны АВ-QM (рис. 1) позволяет добиться необходимого повышения полного авторитета при снижении потерь, и при возможности выбора целесообразно рекомендовать их к применению как многофункциональное и энергоэффективное оборудование.