Как выбирают регулирующего клапана

Регулирующий клапан — это вид трубопроводной арматуры наиболее часто применяемый для регулирования расхода и давления.

Правильный подбор регулирующего клапана является необходимым условием для обеспечения нормальной работы трубопроводной системы. Подбор регулирующего клапана сводится к определению его пропускной способности, при которой на заданном расходе будет дросселирован заданный избыток напора. Пропускная способность регулирующего клапана 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.

Формулы для определения коэффициента Kv различаются для различных типов среды и величин давления, формулы для расчета Kv представлены в таблице 1.

• P1 — давление на входе клапана, бар;
• P2 — давление на выходе клапана, бар;
• dP=Р1 – Р2 — перепад давления на клапане, бар;
• t1 — температура среды на входе, 0 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 кг/м 3 (для газов плотность при Н.У. кг/нм 3 )

Величина Kv умножается на коэффициент запаса k1 (который обычно принимается в диапазоне 1,2-1,3): Kvs=k1*Kv. И получаем величину Kvs – условная пропускная способность клапана.

По рассчитанному значению Kvs, по каталогам производителей, подбирается регулирующий клапан с максимально близким большим значением Kvs c учетом рекомендуемого диаметра.

При подборе регулирующего клапана так же рекомендуется определять условный диаметр клапана и проводить проверку на возникновение кавитации.

Условный диаметр регулирующего клапана

Регулирующая арматура никогда не подбирается по диаметру трубопровода. Однако диаметр необходимо определять 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. В этом случае допускается выбирать клапан с условным диаметром меньше условного диаметра трубопровода на одну-две ступени.

Определение расчетного диаметра клапана ведется по формуле:

• d — расчетный диаметр клапана в, мм;
• Q — расход среды, м 3 /час;
• V – рекомендуемая скорость потока м/с.

Рекомендуемая скорость потока:

• жидкость – 3 м/с;
• пар насыщенный – 40 м/с;
• газ (при давлении &#60 0,001 МПа) – 2 м/с;
• газ (0,001 – 0,01 МПа) – 4 м/с;
• газ (0,01 – 0,1 МПа) – 10 м/с;
• газ (0,1 – 1,0 МПа) – 20 м/с;
• газ ( &#62 1,0 МПа) – 40 м/с;

По расчетному значению диаметра (d) выбирается ближайший больший условный диаметр клапан Ду.

Проверка клапана на кавитацию

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 определения возможности возникновения кавитации на клапане проверяется условие: dP >= 0,6P1.

Видео:Критерии выбора регулирующих клапановСкачать

Инструкция

1) Выберите тип транспортируемой по трубопроводу среды (жидкость / газ / пар).

2) Введите величину давления на входе в клапан (Р1) и на выходе клапана (Р2).

Важно! Величину давления необходимо задавать в бар.

3) Введите расход вещества м 3 /час и плотность вещества, кг/м 3 (Для газа и пара плотность газа указать при нормальных условиях).

4) Введите коэффициент запаса для пересчета kv в kvs (рекомендуется коэффициент запаса принимать в пределах 1,2-1,3).

5) Для проведения расчета нажмите кнопку «Расчет».

Важно! Перед выполнением нового расчета нажмите кнопку «Сбросить».

Видео:Типы регулирующих клапановСкачать

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

Видео:Как это работает: регулирующий клапан SpiraTrolСкачать

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.

Читайте также: Состав клапана предохранительного клапана

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.

Видео:Процесс сборки регулирующих клапанов. Мастер-класс от «КПСР Групп». Часть VII.Скачать

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.

Видео:Регулирующий клапан с пневмоприводомСкачать

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.

Видео:Как происходят сборка и испытание запорно-регулирующего клапана? САЗ Авангард. Часть VIIIСкачать

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.

Видео:⚡ Отсечной и регулирующий клапаны. Часть 1. Для чего нужны и как работают.Скачать

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.

Читайте также: Стеновые клапаны для притока воздуха

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.

Видео:Что это Регулирующий Клапан? Как это работает?Скачать

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.

Видео:Video 20 Т-4 Авторитет регулирующего клапанаСкачать

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.

Читайте также: Клапан регулятора хх kia sportage 1

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.

🎦 Видео

🔥 Отсечной и регулирующий клапаны. Часть 2. Для чего нужны и как работают.Скачать

Ремонт регулирующего клапана SpiraTrolСкачать

2, 3 и 4-х ходовые регулирующие клапаныСкачать

Расчет характеристик регулирующего клапана КРСкачать

Антикавитационные осесимметричные запорно-регулирующие клапаны НПО "Регулятор"Скачать

Как рассчитать регулирующий клапан?Скачать

Как собрать и испытать регулирующий клапан? Видеоинструкция от Старооскольского арматурного завода.Скачать

Клапана регулирующиеСкачать

Производство регулирующих клапановСкачать

Как подобрать типоразмер регулирующего клапана в паровую систему (на пар)Скачать

#222 Коллаж про расходную характеристику регулирующего клапанаСкачать