книги из ГПНТБ / Сафонов А.П. Автоматизация систем централизованного теплоснабжения

с постоянным сопротивлением ввязаны следующей зави­ симостью с расходом воды:

где /?2 — давление в подающем трубопроводе перед ото­

пительной системой, Па (рис. 2-7,a); S0— сопротивление отопительного узла, Па-с2/кг2.

Из совместного решения уравнений (2-12) и (2-13) получаем:

На основании уравнений (2-12), (2-14) и (3-54) пред­ ставляется возможным построить теоретическую зависи­ мость /73=г|)(р4). Решение этих уравнений удобнее про­ изводить графоаналитическим методом. Для этого при

22

назначены для поддержания постоянного перепада дав­ ления на индивидуальных (ИТП) или центральных (ЦТГ1) тепловых пунктах.

По простоте устройства и удобству обслуживания наибольший интерес для систем централизованного те­ плоснабжения представляют регуляторы перепада давле­ ния прямого действия. К ним относится конструкция регулятора расхода РР, разработанная ОРГРЭС (инж. П. М. Брик) и модернизированная Теплосетью Мосэнер­ го (см. рис. 2-1,а). Этот регулятор поддерживает по­ стоянный перепад давления на регулируемом участке (между регулятором и местом присоединения импульс­ ной трубки).

При условии неизменного сопротивления Sp регули­ руемого участка трубопровода поддержание постоянного перепада давления в нем обеспечивает одновременно поддержание постоянного расхода воды. В качестве со­ противления регулируемого участка может использо­ ваться сопло элеватора (рис. 2-7,а) или специально уста­ навливаемая шайба (рис. 2-7,б).

В конструктивном отношении регулятор перепада давления прямого действия РР (см. рис. 2-1,а) отлича­ ется от рассмотренного выше регулятора давления РД только положением плунжера на потоке. Первые явля­ ются нормально открытыми, а последние— нормально закрытыми.

Так же как в регуляторе давления РД, эквивалент­ ная площадь сильфона регулятора РР подобрана при­ мерно равной площади горловины седла, вследствие чего клапан в первом приближении является разгруженным от давления до него, т. е. от давления в подающем тру­ бопроводе тепловой сети.

Рассмотрим работу регулятора перепада давления, сделав допущение о полной разгрузке его подвижной си­ стемы от давления до него. Давление воды непосред­ ственно за регулятором, действуя на плоскую поверх­ ность плунжера, стремится прикрыть его, но этому уси­ лию противодействует, во-первых, усилие от действия давления воды с внешней стороны сильфона, которое равно давлению воды в месте присоединения импульс­ ной трубки, и, во-вторых, усилие пружины. Указанные взаимно противоположные усилия уравновешиваются при некотором подъеме клапана, обеспечивающем за­ данный перепад давления. Иначе говоря, на плунжер

23

действует разность давлений, равная потере давления в регулируемом участке, причем усилие от этой разности давлений, стремящееся прижать плунжер к седлу, урав­ новешивается при некотором подъеме плунжера усилием

пружины.

При увеличении разности давлений на абонентском вводе в начальный момент также увеличивается пере­ пад давления в регулируемом участке. Вследствие этого усилие, создаваемое разностью давлений, окажется больше усилия пружины, и подъем плунжера будет уменьшаться до тех пор, пока не восстановится равнове­ сие усилий.

Если бы при перемещении плунжера оставались по-, стоянными усилие пружины и величина реакции потока регулируемой среды на плунжер, то равновесие сил на­ ступило бы при первоначальном перепаде давления в ре­ гулируемом участке. Однако ввиду изменения величины реакции потока на плунжер при новом подъеме послед­ него и изменения усилия пружины вследствие ее неко­ торого сжатия или растяжения новый перепад давления в регулируемом участке будет несколько отличаться от

ности) .

При уменьшении разности давлений на абонентском вводе в начальный момент уменьшается также перепад давления в регулируемом участке, и подъем плунжера будет возрастать до тех пор, пока не установится при­ мерно первоначальный перепад давления в регулируемом участке. Изменение регулируемого перепада (расхода воды) производится путем изменения натяжения пружи­ ны, причем увеличению натяжения пружины соответ­ ствует увеличение расхода воды, а уменьшению натя­ жения пружины—-уменьшение расхода воды.

Следует отметить, что при отключении импульсной линии от трубопровода рассматриваемый регулятор бу­ дет работать как регулятор давления «после себя».

Основные технические характеристики регуляторов перепада давления (расхода) РР приведены в табл. 2-1.

же самых допущениях напишем уравнение проекций -сил на вертикальную ось при произвольном подъеме плун­

25

жера РР:

pifc + pzfr + Pc = p 'lfnji + Pz (fr—fan) +

где pi, p'i, P2 и ps — давления соответственно во входном

отверстии корпуса регулятора, перед плунжером, в вы­ ходном отверстии корпуса регулятора и после сопротив­ ления регулируемого участка, Па.

Прочие обозначения те же, что в уравнении (2-1). Определение эффективной площади плунжера /пл,

давлений р \ и р 2, усилий Р„, Рс и Р к.д производим по формулам, выведенным для регулятора давления РД. Расход воды через регулирующий клапан определяем по формуле (2-10).

В результате совместного решения всех перечислен­ ных уравнений относительно перепада давления в ре­ гулируемом участке получаем уравнение для определе­ ния регулируемого перепада давления в зависимости от подъема плунжера, давления до регулятора и давления

Если принять, что Дк.д~5вхф, то получаем:

P » -P s = - j - l P * - < * - ( F - ? ) ( P i - P ,) ] - (2-17)

С другой стороны, этот же перепад давления мож­ но определить из выражения

где G — расход воды, кг/с; Sp — сопротивление регули­ руемого участка, Па-с2/кг2.

Отметим также, что между проводимостью регулиру­ ющего клапана и подъемом плунжера для регулятора РР остается справедливой та же зависимость, что и для регуляторов давления РД (3-54).

26

Из совместного решения уравнений (2-10), (2-17) и (2-18) получаем уравнение статической характеристики регулятора перепада давления параметр — ход:

Из последнего уравнения видно, что регулируемый перепад зависит как от подъема плунжера, так и от отношения сопротивлений S/Sp.

На рис. 2-8, характеризующем зависимость регули­ руемого перепада давления и расхода воды от подъема

согласуются с проведенными испытаниями.

На основании проведенного сравнения теоретических и экспериментальных данных можно сделать вывод, что уравнение (2-19) с допустимой степенью точности опи­ сывает процесс в регуляторе перепада давления (рас­ хода). Полученные выше уравнения (2-19) и (2-18) вме­ сте с уравнениями (2-10) и (3-54) позволяют построить

27

характеристики регулятора РР, выражающие зависи­ мость регулируемого перепада давления р2—рз от рас­ полагаемой разности давлений pi—рз при заданном зна­ чении сопротивления (проводимости) регулируемого участка. Такие зависимости для указанного выше регу­ лятора перепада давления РР с диаметром условного

изменение расхода воды обычно не превышает3%. Лишь при снижении разности давлений на вводе от номиналь­ ной (обычно 4 кгс/см2^0,4 МПа) до номинального зна­ чения регулируемого перепада давления (обычно 1 — 2 кгс/см2~0,1 н-0,2 МПа), т. е. когда идеальный регуля­ тор должен выходить из зоны регулирования, снижение расхода воды может достигнуть 10% номинальной ве­ личины.

28

Экспериментальные и теоретические исследования pej гуляторов расхода РР показывает, что при постоянной разности давлений на вводе увеличение расхода воды через регулятор снижает величину регулируемого пере­ пада давления. Кроме того, из-за различной жесткости сильфонов и пружин, а также различной оборки у каж­ дого образца регулятора может быть своя величина ре­ гулируемого перепада давления при одном и том же расходе воды.

Рис. 2-10. Изменение зоны регулируемого перепада давления в зависимости от расхода воды для различ­ ных типоразмеров регуляторов РР при полном натя­ жении пружины.-

Зона регулируемого перепада давления для различных типоразмеров регуляторов расхода прямого действия РР при номинальной разности давлений на вводе pi—ръ— = 4 кгс/см2»0,4 МПа и полном натяжении пружины представлена на рис. 2-10. Если регулятор не обеспечи­ вает необходимого перепада давления, следует умень­ шить число рабочих витков пружины и тем повысить ее

жесткость.

Номинальный регулируемый перепад давления всех типоразмеров регуляторов РР (кроме РР-25) составляет £±р = 2 кгс/см2~0,2 МПа, который отвечает среднему расходу воды для каждого типоразмера. При повышен­ ных расходах воды регулируемый перепад снижается примерно до 1,8 кгс/см2~0,18 МПа (рис. 2-10). В связи с этим при необходимом номинальном перепаде давле­ ния на отопительном узле (перед элеватором) менее 2 кгс/см2~0,2 МПа сильфонная камера соединяется им­ пульсной линией с обратным трубопроводом. При необ­ ходимом номинальном перепаде давления на отопитель­ ном узле более 2 кгс/см2«0,2 МПа регулятор перепада

29

давления РР можно включить по схеме с перепуском воды по импульсной линии из подающего в обратный трубопровод и с установкой двух шайб (см. рис. 2-7,6). В этом случае регулятор будет поддерживать постоян­ ным лишь часть необходимого перепада давления.

Действительно, если импульсная линия с шайбами di и dz включена параллельно сопротивлению регулируе­ мого участка, причем расход сетевой воды через регу­ лируемый участок составляет G, а через импульсную линию — GH, то можно написать:

ной шайбе 6, в дроссельной шайбе 7 и в отопительном узле (обычно в элеваторе); di и dz — диаметры дрос­ сельных шайб 6 и 7; си и az — коэффициенты расхода дросселей di и dz.

При cti=(X2 имеем:

(2- 22)

Последнее выражение указывает на то, что если ре­ гулятор перепада давления будет поддерживать посто­ янный перепад APi—pz—Ру, то перепад давления на ото­ пительном узле Ap0=pz—рз также будет поддерживать­ ся постоянным.

Из выражения (2-22) определяем отношение диамет­ ров шайб

(2-23)

здесь pz, Ру и рз — давления за регулятором, после шай­ бы 6 и в обратном трубопроводе.

Обычно у шайбы 6 диаметр принимается равным di=0,8-r 1 мм, а разность давлений р2—ру=1,6 кгс/см2= = 0,157 МПа.

Вместо схемы с перепускной импульсной линией при Д/?р>2 кгс/см2~ 0,2 МПа можно применять схему уста­ новки регулятора расхода с шайбой на трубопроводе после регулятора. В этом случае сильфонная камера со­ единяется импульсной линией с трубопроводом за шай­ бой (см. рис. 2-7,б).

30

б) Универсальные регуляторы перепада давления (расхода) и давления прямого действия

УРРД ОРГРЭС

Универсальный регулятор перепада давления (рас­ хода) и давления прямого действия (УРРД) конструк­ ции ОРГРЭС может быть использован для поддержания

1,6 МПа для воды с температурой 180°С. Верхний пре­ дел настройки регулятора составляет от 0,05 до 0,2 МПа при эффективной площади мембраны fM= 200 см2 и от

0,1 до 0,4 МПа при /м= 100 см2.

Одним из основных достоинств конструкции УРРД (рис. 2-11) является возможность сборки различных по назначению регуляторов прямого действия из унифици­ рованных деталей, а также возможность использования в качестве исполнительно-регулирующего устройства (регулирующего клапана с ме-мбранньш приводом) при

после него достигается за счет применения разгрузоч­ ного сильфона, эффективная площадь которого равна эффективной площади золотника. Вследствие этого уси­ лия от давления (до или после золотника) на золотник и на разгрузочный сильфон взаимно уравновешиваются. Сила, развиваемая мембраной исполнительного устрой­ ства под действием регулируемого давления или пере­ пада давления, уравновешивается усилием пружины.

Заданное значение регулируемого давления или пе­ репада давления устанавливается соответствующим на­ тяжением пружины с помощью настроечного винта. Для изменения неравномерности (зоны пропорциональности)

(рис. 2-12,а) импульсная линия соединяет точку регу­ лируемого давления с нижней мембранной камерой, азо-

31