Примеры частых ошибок планирования при указании рабочих точек статических "нелогичных " характеристик показаны ниже:
Пример 1: давление на входе 8 бар при qmax требует расчета новой характеристики системы с дополнительным насосом. Данные по примеру приведены в табл. 2.1.
Табл.2.1. Данные по примеру 1.
На рис. 2.9. представлены результаты расчета.
Рис. 2.9. Результаты расчета в программе CONVAL
Пример 2: Давление за клапаном (ниже по потоку), равное 4,5 бар, было принято за постоянное для показанного увеличения qmax. Это не кажется "логичным", так как оно должно быть увеличено по правилу: "Δp пропорционально q2". Регулирующий клапан спроектирован слишком маленьким из-за неправильного предположения (отсутствует расчет перепада давления в технологическом процессе). Плановые показатели не достигнуты.
Табл. 2.2. Данные по примеру 2.
Результаты расчета представлены на рис. 2.10.
Рис.2.10. Результаты расчета в программе CONVAL
Пример 3: пример авторитета клапана показывает статическую "логическую" характеристику регулирования питательной воды, включающую важную рабочую точку qmin для условий пуска.
Рис. 2.11. Результаты расчета в программе CONVAL
Выбор оптимальной конструкции требует большого опыта, особенно при частых критических пусках с пусковым клапаном в контуре с несколькими регулирующими клапанами с разной пропускной способностью.
При использовании управляемых проточных машин с использованием антипомпажного регулирования карта динамических характеристик или модификация интегрированной системы управления приводит к появлению множества" динамических " характеристических кривых, которые могут быть объединены в 1-n статических характеристик системы для заданной скорости. При этом оптимальный выбор клапана и соблюдение требований безопасности требуют инженерного опыта. Здесь имеет смысл выбрать данные для расчета min. значение Cvs с наименьшим количеством и максимальным перепадом давления и максимальное значение Cv (точка 1 на рис.2.10) с данными наибольшего количества и с минимальным перепадом давления (точка 3 на рис.2.10). Для расчета максимального уровня звукового давления требуется рабочая точка, соответствующая максимальной мощности P [кВт], т. е. максимум Δp x q (точка 2 на рис.2.10).
Рис. 2.12. Расчет звукового давления по программе CONVAL
Две красные линии – это заданные точки для антипомпажного регулирования.
Три синие линии, показывающие три важные рабочие точки для расчета клапанов,
которые расположены слева направо:
1: мин. Cv = 63,6 при макс. скорости регулятора
2: макс. Cv = 231,0 Ат мин. скорости регулятора
3: макс. SPL = 118 дБ (А) при макс. скорости регулятора
В случае высоких динамических характеристических кривых системы, расчет характеристики регулирующего клапана невозможен. Это часто бывает при управлении большими горелочными системами (управление горением в печах). Если в результате динамического процесса происходит слишком много изменений в параметрах вещества, то для данных каждой проточной линии необходимо рассчитать индивидуальные значения характеристик клапанов и выбрать один (или несколько) клапанов в режиме раздельного диапазона регулирования, чтобы оптимально охватить рабочие диапазоны. Необходимые пары давления и расхода должны быть выбраны аналогично примеру 2.
Авторитет клапана (Δp/Δp0) – va
Авторитет клапана (valve authority) клапана va, рассчитываемый как va = Δp/Δp0, является мерой доступного расхода давления на клапане или по-другому – уровнем срабатывания (расхода) напора, подаваемого на клапан. Далее мы будем использовать сложившийся термин "Авторитет клапана".
Определение
Авторитет клапана – это доступный перепад давления во всем рабочем диапазоне. Это отношение перепада давления клапана в данной рабочей точке, деленное на перепад давления клапана при минимальном контролируемом расходе. Самое высокое значение находится в полностью открытом положении клапана Δp100/Δp0. Это данность динамики гидравлической системы. Неадекватное управление клапаном отрицательно сказывается на способности к регулированию. Авторитет клапана – один из самых важных параметров способности к регулированию, который нужно соблюдать.
Правила проектирования и расчета
Выбор регулирующего клапана должен основываться на расчетном расходе с соответствующими технологическими данными.
Если не указано иное, то должно применяться следующее:
* Клапан должен быть рассчитан на 110% расчетного расхода Qop1, чтобы обеспечить возможность регулирования при Qop1.
• Расход через полностью открытый регулирующий клапан Q100 должен быть равен или превышать максимальный контролируемый расход.
• Чтобы избежать чрезмерных колебаний коэффициента усиления контура, показатель авторитета регулирующего клапана при расчетных условиях v a, op1 должен быть больше 0,27.
Номинальное значение пропускной способности Cv клапана не должно быть слишком большим, чтобы избежать работы клапана в режиме "открыто-закрыто".
Для того чтобы регулирующие элементы действительно могли управлять в рабочей точке, проектировщики установок должны учитывать требования к перепаду давления клапанов. Регулирующий клапан может вмешиваться в процесс только в том случае, если он обладает достаточным значением авторитета:
• va = Δp100/Δp0 = 1
Высший авторитет. Полный перепад давления срабатывается на клапане. Отсутствие падения в характеристике насоса, отсутствие потерь давления в трубе. Это, однако, возможно только теоретически.
• 1 > va = Δp100/Δp0 > 0.3
Хороший авторитет, также с линейными модифицированными характеристиками клапанов. Такая ситуация тоже встречается сравнительно редко.
• 0,3 > va = Δp100/Δp0 > 0,1
Адекватный авторитет клапана путем настроек характеристики клапана в направлении равнопроцентной характеристики. Это наиболее распространенный вариант, встречающийся в реальных системах.
• 0,1 > va = Δp100/Δp0 > 0,0
Ограниченный авторитет клапана с потерей качества регулирования. Распространенными причинами являются затраты и временные ограничения при проектировании установки.
Рациональная конструкция установки, которая адекватно учитывает требования к перепаду давления регулирующих элементов, необходима для достижения максимального качества регулирования в рабочей точке путем выбора оптимального значения Cv100.
Графическая интерпретация
Низкая способность к регулированию клапана
Красная область под кривой параметра авторитета клапана предупреждает о проблемах регулирования при максимальном расходе в случае:
• низкий запас расхода a: Qop1 > 0,9 Q 100
• низкий авторитет клапана v a: v a, op1 < 0.23
В этом случае запас расхода и / или авторитет клапана слишком малы. Запас расхода может быть улучшен с помощью клапана с более высоким коэффициентом расхода. Улучшение работы клапанов требует изменения соотношения давлений Δp в общей гидравлической системе установки.
Рис.2.13. Определение регулирующей способности в программе CONVAL
Вывод значений
Вывод значений может быть осуществлен в виде таблицы. Таблица показывает числовые значения на графике в зависимости от различной степени открытия клапанов: h = 5, 20, 40 … 100%. График показан в программе Conval может представлять любое открытие с шагом 1%.
В случае жидкостей в таблице указаны диапазоны зарождающейся кавитации, дросселируемого потока и вскипания, а также недопустимые скорости на выходе из клапана, возникающие в сочетании с кавитацией.
Конец ознакомительного фрагмента.