Automatyka

Automatyka

Wyk

ład 5

Wyk

ład 5

Prowadz

ący:

Jan Syposz

PRZYK

ŁAD DOBORU ZAWORÓW

PRZYK

ŁAD DOBORU ZAWORÓW

REGULACYJNYCH

REGULACYJNYCH

PRZELOTOWYCH

PRZELOTOWYCH

Zasady doboru zaworów regulacyjnych

Zasady doboru zaworów regulacyjnych

1. W praktyce w instalacjach ogrzewania nale

ży preferować

zawory o charakterystyce sta

łoprocentowej.

2.

Z

przeprowadzonych

analiz

charakterystyk

sta

łoprocentowych wynika, że w celu osiągnięcia możliwie

dobrej jako

ści regulacji instalacji w zakresie najmniejszego

obci

ążenia należy wybrać możliwie duży stosunek

regulacji (

≥25, 30 a najczęściej 50).

3. Podstaw

ą do doboru średnicy nominalnej zaworu

regulacyjnego jest obliczenie wspó

łczynnika przepływu Kvs

[m3/h]

gdzie:

V[m3/h]

– obliczeniowy strumie

ń objętości wody,

Δp

z100

[bar] – strata ci

śnienia na zaworze regulacyjnym

ca

łkowicie otwartym.

Dla za

łożonej wartości współczynnika

)

(

100

100

S

Z

Z

p

p

a

p

∆

+

∆

⋅

=

∆

S

Z

p

a

a

p

∆

⋅

−

=

∆

1

100

Zasady doboru zaworów regulacyjnych

100

Z

S

VS

p

V

K

∆

=

s

z

z

p

p

p

a

∆

+

∆

∆

=

100

100

Spadek ci

śnienia na zaworze regulacyjnym

Spadek ci

śnienia na zaworze regulacyjnym

• Minimalny spadek ci

śnienia na zaworze regulacyjnym jako

Δp ≥ 0.1 bar ( np. wg. Simensa Δp ≥ 0.03) .

• W instalacjach parowych przy w obliczeniach Kv zaworów

regulacyjnych nale

ży przyjmować

0.4÷0.5 (P

1

-1) bar

P1- ci

śnienie pary przed zaworem w [bar]

=

∆

100

Z

p

Dobór

średnicy zaworu

Dobór

średnicy zaworu

4. Po obliczeniu wspó

łczynnika przepływu K

VS

z katalogu

zaworów dobieramy

średnicę zaworu o wartości K

VS

najbli

ższej mniejszej (jeżeli pozwala na to ∆p

d)

od

wyliczonej.

5. Sprawdzamy rzeczywist

ą wartość

[bar]

a nast

ępnie rzeczywistą wartość autorytetu zaworu a.

4. W katalogu sprawdzamy pozosta

łe parametry zaworu:

• dopuszczalne ci

śnienie robocze (materiał zaworu),

• maksymaln

ą dopuszczalną temp. czynnika grzejnego,

• charakterystyk

ę przepływową (powinna być

sta

łoprocentowa),

• zdolno

ść regulacyjną (stosunek regulacji ≥ 25),

• rodzaj po

łączenia (gwintowe, kołnierzowe).

2

100









=

∆

VS

s

RZ

Z

K

V

p

Dopuszczalny spadek ci

śnienia na zaworze

Dopuszczalny spadek ci

śnienia na zaworze

Dopuszczalny

spadek

ci

śnienia na zaworze,

zabezpieczaj

ący

przed

kawitacj

ą,

nie

mo

że

przekracza

ć dopuszczalnych wartości określonych

zale

żnością:

Δp

v100

≤ Z (p

1

– p

s

)

gdzie:

• p

1

- ci

śnienie przed zaworem,

• p

s

- ci

śnienie nasycenia dla danej temperatury,

• Z

- wspó

łczynnik o wartościach Z = 0,5÷0,8.

Zadanie

Zadanie

• Dobra

ć średnice zaworów regulacyjnych przelotowych w

obwodach regulacji: c.o. i

c.w.u. oraz obwodzie regulacji

ró

żnicy ciśnień i przepływu,

w w

ęźle ciepłowniczym

wykonanym zgodnie z za

łączonym schematem ideowym.

Schemat obliczeniowy

Schemat obliczeniowy

w.z.

c.o.

LC1

LC2

sie

ć

cyrk.

c.w.u.

1

2

3

4

5

6

WCO

WCWII

WCWI

Zco

Zcw

Z

RRC

Δp

RRC

Przygotowanie danych wyj

ściowych do

Przygotowanie danych wyj

ściowych do

oblicze

ń

oblicze

ń

• Najcz

ęściej przystępując do doboru elementów układu

automatycznej regulacji dysponujemy danymi z projektu
technologicznego w

ęzła:

• Obliczeniowe strumienie obj

ętości wody sieciowej:

V

SCO

= 7 m

3

/h, V

SCWU

= 3 m

3

/h, V

SC

= 10 m

3

/h

• Spadki ci

śnienia na przewodach i urządzeniach węzła

ciep

łowniczego (zgodnie z oznaczeniami na schemacie

w

ęzła): Δp

1-2

= 10 kPa,

Δp

WCO

= 25 kPa,

Δp

WCW(I)

= 23 kPa,

Δp

WCW(II)

= 15 kPa,

Δp

2-5

= 5 kPa,

Δp

5-WCO-6

= 8 kPa,

•

Δp

5-WCWII-6

= 4 kPa,

Δp

6-WCWI-3

= 7 kPa,

Δp

3-4

= 11 kPa.

• Ci

śnienie dyspozycyjne węzła: Δp

d

=

Δp

1-4

= 3 bar.

Warto

ści współczynników przepływu

Warto

ści współczynników przepływu K

K

vs

vs

przyk

ładowego

przyk

ładowego

typoszeregu zaworów przelotowych

typoszeregu zaworów przelotowych

Średnica nominalna DN [mm] 15

20

25

32

40

50

Współczynnik K

VS

[m

3

/h]

0.2

4.0

8.0

12

20

32

Współczynnik K

VS

[m

3

/h]

0.5

Współczynnik K

VS

[m

3

/h]

1.0

Współczynnik K

VS

[m

3

/h]

2.0

Dane techniczne regulatorów ró

żnicy

Dane techniczne regulatorów ró

żnicy

ci

śnień i przepływu typu 46

ci

śnień i przepływu typu 46--7 firmy Samson

7 firmy Samson

Średnica nominalna DN [mm]

15

20

25

32

40

50

Współczynnik K

VS

[m

3

/h]

4

6,3

8.0

12,5

16

20

Nastawa różnicy ciśnień [bar]

0.1-0,5

0,1-1

0,5-2

0,2-0,5

0,2-1

0,5-2

Nastawa strumienia objętości [m

3

/h] 0,6-2,5

0,8-3,6

0,8-5

2-10

3-12,5 4-15

Obliczenie wspó

łczynnika przepływu i dobór średnicy

Obliczenie wspó

łczynnika przepływu i dobór średnicy

zaworu regulacyjnego w obwodzie

zaworu regulacyjnego w obwodzie c.o

c.o. Z

. Z

CO

CO

• Wspó

łczynnik przepływu K

vs

obliczamy z zale

żności

m

3

/h

• Zak

ładamy stratę ciśnienia w zaworze całkowicie otwartym

przyjmuj

ąc wartość współczynnika autorytetu zaworu a = 0,5

i wówczas

• Strata ci

śnienia Δp

SCO

w obwodzie regulacji c.o. wynosi

•

Δp

SCO

=

Δp

2-5

+

Δp

5-WCO-6

+

Δp

WCO

+

Δp

6-WCWI-3

+

Δp

WCWI

=

5+8+25+7+23= 68 kPa

100

Z

SCO

VSCO

p

V

K

∆

=

SCO

SCO

SCO

Z

p

p

p

a

a

p

∆

=

∆

−

=

∆

⋅

−

=

∆

5

.

0

1

5

.

0

1

100

Obliczenie wspó

łczynnika przepływu i dobór średnicy

Obliczenie wspó

łczynnika przepływu i dobór średnicy

zaworu regulacyjnego w obwodzie

zaworu regulacyjnego w obwodzie c.o

c.o. Z

. Z

CO

CO

• Po postawieniu danych i wyliczonych wy

żej wartości

otrzymamy:

• Z katalogu zaworów dobieramy warto

ść K

VS

najbli

ższą

mniejsz

ą tj. dla zaworu o średnicy nominalnej

25 mm.

• Sprawdzamy rzeczywisty spadek ci

śnienia na zaworze

h

m

K

VSCO

/

48

,

8

68

,

0

7

3

=

=

h

m

K

VSCO

/

8

3

=

bar

K

V

p

vsco

sco

RZ

ZCO

76

,

0

8

7

2

2

=













=









=

∆

Obliczenie wspó

łczynnika przepływu i dobór średnicy

Obliczenie wspó

łczynnika przepływu i dobór średnicy

zaworu regulacyjnego w obwodzie

zaworu regulacyjnego w obwodzie c.w.u

c.w.u. Z

. Z

CW

CW

Przyjmuj

ąc zalecaną wartość współczynnika autorytetu

a = 0.5

obliczamy warto

ść spadku ciśnienia na zaworze Z

CW

jako równ

ą

•

Δp

Z100

=

Δp

SCW

=

Δp

2-5

+

Δp

5-WCWII-6

+

Δp

WCWII

+

Δp

6-WCWI-3

+

Δp

WCWI

=

5+4+15+7+23= 54 kPa

•

Wspó

łczynnik przepływu zaworu regulacyjnego Z

CW

Z katalogu zaworów dobieramy warto

ść K

VS

najbli

ższą mniejszą tj.

dla zaworu o

średnicy 20 mm.

•

Rzeczywisty spadek ci

śnienia na zaworze

h

m

K

VSCW

/

08

,

4

54

,

0

3

3

=

=

h

m

K

VSCW

/

4

3

=

bar

56

,

0

4

3

p

2

RZ
ZCW

=













=

∆

SCW

SCW

SCW

Z

p

p

p

a

a

p

∆

=

∆

−

=

∆

⋅

−

=

∆

5

.

0

1

5

.

0

1

100

Obliczenie regulowanej ró

żnicy ciśnień regulatora

Obliczenie regulowanej ró

żnicy ciśnień regulatora

ró

żnicy ciśnień

ró

żnicy ciśnień

•

Ca

łkowity spadek ciśnienia w obiegu zaworu c.o.

•

Ca

łkowity spadek ciśnienia w obiegu zaworu c.w.u.

•

Przyj

ęto jako regulowaną różnicę ciśnień regulatora różnicy ciśnień

warto

ść większą tj.

•

bar

p

p

p

RZ

ZCO

SCO

CO

RRC

44

,

1

76

,

0

68

,

0

=

+

=

∆

+

∆

=

∆

bar

p

p

p

RZ

ZCW

SCW

CW

RRC

10

,

1

56

,

0

54

,

0

=

+

=

∆

+

∆

=

∆

bar

p

RRC

44

,

1

=

∆

Sprawdzenie rzeczywistych warto

ści

Sprawdzenie rzeczywistych warto

ści

wspó

łczynników autorytetu zaworów

wspó

łczynników autorytetu zaworów

W katalogu sprawdzamy pozosta

łe parametry zaworu:

• dopuszczalne ci

śnienie robocze,

• maksymaln

ą temperaturę czynnika grzejnego,

• charakterystyk

ę przepływową (powinna być

sta

łoprocentowa),

• zdolno

ść regulacyjną (stosunek regulacji ≥25),

• rodzaj po

łączenia (gwintowe, kołnierzowe).

RRC

100

Z

p

p

a

∆

∆

=

52

,

0

44

,

1

76

,

0

=

=

CO

a

38

,

0

44

,

1

56

,

0

=

=

CW

a

Dobór zaworu oraz regulatora ró

żnicy

Dobór zaworu oraz regulatora ró

żnicy

ci

śnień i przepływu Z

ci

śnień i przepływu Z

RRC

RRC

• Spadek ci

śnienia do wykorzystania na zaworze regulatora

ró

żnicy ciśnień Z

RRC

Δp

ZRRC

=

Δp

1-4

– (

Δp

RRC

+

Δp

1-2

+

Δp

3-4

+

Δp

m

) = 3.0 – (1.44

+ 0.1 + 0.11+ 0,2) = 1.15 bar

gdzie:

Δp

m

=0,2 bar – mierniczy spadek ci

śnienia dla

regulatora przep

ływu typu 46-7.

• Wspó

łczynnik przepływu zaworu Z

RRC

h

m

K

VRRC

/

32

,

9

15

,

1

10

3

=

=

Dobór zaworu oraz regulatora ró

żnicy ciśnień i przepływu

Dobór zaworu oraz regulatora ró

żnicy ciśnień i przepływu

Z

Z

RRC

RRC

• Zgodnie z zaleceniami producenta wybranego regulatora

ró

żnicy ciśnień firmy SAMSON

• Przyj

ęto z katalogu SAMSON zawór typu 46-7 o Kvs=12,5

m3/h i

średnicy nominalnej DN 32 mm oraz zakresie nastaw

regulowanej ró

żnicy ciśnień Δp

RRC

= 0,5÷2,0 bar

• Rzeczywisty spadek ci

śnienia na całkowicie otwartym

zaworze Z

RRC

h

m

K

K

V

VS

/

65

,

11

25

,

1

32

,

9

25

,

1

3

=

⋅

=

⋅

=

bar

K

V

p

p

VS

m

RZ

ZRRC

84

,

0

64

.

0

2

,

0

2

5

,

12

10

2

,

0

2

=

+

=













+

=









+

∆

=

∆

Sprawdzenie zagro

żenia kawitacją

Sprawdzenie zagro

żenia kawitacją

• Zawory montowane w przewodzie powrotnym pracuj

ące

przy temperaturach poni

żej 100°C

nie s

ą zagrożone

kawitacj

ą.

• W

przypadku

zaworów

montowanych

w

przewodzie

zasilaj

ącym

sieci

ciep

łowniczej

dla

ekstremalnych

warunków: ci

śnienia zasilania

p

1

= 10 bar,

temperatury

zasilania T

1max

=150°C, ci

śnienia nasycenia p

s

= 4,8 bar

•

•

Δp

vmax

≤ Z (p

1

– p

s

) = 0.5 (10 – 4.8) = 2.6 bar

• Rzeczywiste spadki ci

śnienia na dobranych zaworach są

ni

ższe od 2.6 bar. Najwyższa różnica ciśnień to

bar

p

RRC

44

,

1

=

∆

KONIEC

KONIEC

do zobaczenia

J