1.2. Расходная характеристика

В рабочих условиях вид пропускной характеристики изменяется в зависимости от изменения гидравлического сопротивления трубопроводной сети и режимов движения регулируемого потока. Характеристику РО в рабочих условиях принято называть расход-ной характеристикой, представляющей собой зависимость отно-сительного расхода среды от степени открытия РО = f(s), где=Q _s / Q _{s макс.} ;Q_s – расход среды при положении затвора РОs;Q_макс. расход среды при полностью открытом РО при s = 1.

Конструктивные, пропускные и расходные характеристики регулирующих органов связаны между собой соотношениями



где p _{РО макс.} – безвозвратная потеря напора в РО при его полном открытии, Па;

p _{РО s}  то же при положении затвора РО s;

w_{РО макс.} – средняя скорость вещества во входном патрубке

РО при его полном открытии, м/с;

w _{РО s}  то же при положении затвора s.

Пропускная характеристика поворотной заслонки близка к равнопроцентной, пропускные характеристики шиберов обоих исполнений – к линейной.

Если РО установлен в системе с трубопроводом, вид расходной характеристики РО изменяется.

Безвозвратная потеря напора в системе p _с складывается из потерь напора в трубопроводной линии p _л и в РО p _РО :

p _с =p _л + p _РО . ( 1 )

Безвозвратные потери напора p _л и p _РО и условные коэффициенты сопротивления линии  _л и РО _РО связаны следующими зависимостями:

p_л = _л w_РО²/2, Па; ( 2 )

p _РО = _РОw_РО²/2, Па, ( 3 )

где плотность вещества, кг/м³.

Условный коэффициент сопротивления линии выражает общее гидравлическое сопротивление линии, приведённое к скорости во входном патрубке РО. Отдельные участки линии могут иметь раз-личные внутренние диаметры, а следовательно, и различные ско-

рости движения вещества. При расчёте условного коэффициента сопротивления линии можно было бы использовать скорость вещества на любом участке и иметь соответствующие значения _л, но более целесообразно использовать скорость во входном патрубке РО, так как в этом случае все формулы упрощаются.

Если положить, как это имеет место в большинстве промышленных АСР, что плотность проходящего через РО вещества является величиной постоянной, и что условный коэффициент сопротивления линии не зависит от нагрузки, потерю напора в системе p _с для любого расхода можно выразить так:

p _с = (_л_РО ) w_РО²/ 2, Па.

Расход вещества через РО при некотором положении его затвора s может быть определён из выражения

, м³/с,

а относительный расход из выражения

( 4 )

где F_РО – площадь проходного сечения входного патрубка РО, м²;

_{РО макс.} и _{РО s} – условные коэффициенты сопротивления РО

соответственно при его полном открытии и при положе- нии затвора s;

p_{с макс.} и p_с – потери напора в системе соответственно при пол-

ном открытии РО и при положении s его затвора, Па.

Из этих выражений следует, что чем больше развит трубопро-вод, тем больше отличается расходная характеристика от пропуск-ной. При полном отсутствии трубопровода эти две характеристики совпадают.

На рис. 2 изображены примеры расходных характеристик шибера и поворотной заслонки при различных значениях условного коэффициента сопротивления линии.

Для обеспечения требуемых значений статических и динами-ческих параметров при расчётах АСР требуется правильный вы-бор формы пропускной характеристики РО. Задача выбора условно может быть разделена на два этапа:

1) выбор формы расходной характеристики, обеспечивающей постоянство коэффициента передачи РО во всём диапазоне на-грузок объекта регулирования;

2) выбор формы пропускной характеристики, обеспечивающей в данных условиях желаемую форму расходной характеристики регулирующего органа.

Если в АСР действуют преимущественно внутренние возмущения, идущие по каналу регулирующих воздействий, предпочтительным является применение РО с равнопроцентной пропускной характеристикой, поскольку в этом случае коэффициент передачи РО k = dds существенно не изменяется.

При преимущественно внешних возмущениях (изменение наг-рузки, задания и др.) коэффициент передачи остаётся неизменным у РО с линейной пропускной характеристикой.

Эти рекомендации действительны, однако, лишь в тех случаях, когда гидравлическое сопротивление в сети определяется почти исключительно РО, т.е. когда _{РО макс.} >> _л. В большинстве практических случаев это требование не выполняется. Как следует из рис. 2, форма расходных характеристик существенно изменяет-ся в зависимости от соотношения потерь напора в линии и в РО или, что то же, соотношения условных коэффициентов сопротив-ления линии и РО p_л / p_РО = _л / _РО . Поэтому выбор вида расходной характеристики в каждом конкретном случае применения РО диктуется необходимостью получения с заданной точностью постоянства коэффициента передачи РО k в заданном диапазоне изменения нагрузок от s₁ до s₂, а не формой предпочтительной пропускной характеристики РО, где s₁ и s₂ – пределы перемещения затвора РО в АСР.

Формулирование рекомендаций для выбора возможного диапазона перемещения затвора от s₁ до s₂ при различных отношениях условных коэффициентов сопротивления линии и РО для шибера и поворотной заслонки должно явиться главным результатом настоящей работы.