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

Коэффициент g, отнесенный к скорости потока среды в условном проходе, характеризует собой потери дав­ ления как непосредственно в дросселирующей части регулирующего клапана, так и в его корпусе. Зависи­ мость |= ф ( 2 ) или £ = ip(z) называют гидравлической

характеристикой регулирующего клапана.

Зависимость а= а/ам= ф (I) называют пропускной ха­ рактеристикой.

В реальных условиях перепад давления в регулирую­ щем клапане обычно составляет лишь некоторую часть располагаемого перепада давления для всей системы в целом (регулирующий клапан вместе с трубопровода­ ми, запорной арматурой и пр.), причем этот перепад давления в регулирующем клапане изменяется в зави­ симости от степени его открытия. Таким образом, как это следует из уравнения (2 -10 ), на расход воды через

регулирующий клапан при изменении его степени откры­ тия влияет как его проводимость а, так и перепад дав­ ления в нем. Полученную при этом зависимость расхода воды от степени открытия клапана G= ip(2 ) принято на­

зывать рабочей расходной характеристикой. Указанная характеристика может быть также выражена в относи­ тельных величинах.

В реальных условиях вид рабочей расходной харак­ теристики зависит не только от свойств регулирующего клапана, но и от свойств других участков тепловой сети, в которую он включен.

Рассмотрим простейший случай определения рабочей расходной характеристики для абонентского отопитель­ ного ввода, состоящего из регулирующего клапана и последовательно включенного с ним отопительного узла (элеватора, подогревателя). Проводимость абонентского отопительного узла яа остается постоянной, а прово­ димость регулирующего клапана а изменяется по мере его открытия. Располагаемую разность давлений на рас­ сматриваемом абонентском вводе Л/ь примем постоян­ ной.

В рассматриваемом случае при текущем значении расхода воды G величину .располагаемой разности дав­ лений можно выразить следующей зависимостью:

86

откуда

При максимальном открытии регулирующего клапа­ на, которому соответствует проводимость ау= а ы, макси­ мальный расход воды в системе GM молено определить, если в последнюю формулу вместо а подставить вели­ чину ам.

В результате выражение для определения относи­ тельного расхода воды на абонентском вводе будет иметь вид:

где ац=ай/аы и а = а/ам.

Анализ полученного выражения показывает, что при линейной внутренней характеристике регулирующего клапана, т. е. при a=z, рабочая расходная характери­ стика для рассматриваемого упрощенного случая со­ храняет примерно линейную зависимость в том случае, когда проводимость трубопровода с арматурой значи­ тельно больше проводимости полностью открытого кла­ пана (т. е. при В остальных случаях наблюда­ ется заметное отклонение рабочей расходной характери­ стики от линейной зависимости.

В системах теплоснабжения приходится в основном ориентироваться на готовые регулирующие клапаны, из­ готовляемые заводами в качестве общепромышленной продукции. В этом случае для получения линейной ра­ бочей расходной характеристики при больших значениях аа можно пользоваться клапанами с линейной пропуск­ ной характеристикой. При малых значениях аа для луч­ шего приближения к линейной рабочей расходной ха­

центная пропускная характеристика описывается урав­ нением

87

где йо и йу— начальная (при 2 = 0 ) и условная (при

условном ходе z = z Y) проводимости (пропускные способ­ ности) регулирующего клапана; ao= ajay.

В ответственных случаях, когда регулирующий кла­ пан проектируют для конкретных условий, можно рас­ считать внутреннюю характеристику таким образом, что она будет обеспечивать при заданных условиях нужную рабочую расходную характеристику. Расчет и построе­ ние профилей таких золотников (плунжеров) рассматри­ вается в [Л. 10].

б) Характеристики некоторых типов регулирующих клапанов

Регулирующие клапаны с тарельчатым плоским за­ твором (в дальнейшем .плунжером) находят применение в системах теплоснабжения в основном для небольших диаметров трубопроводов при двухпозиционном регули­ ровании.

Площадь открытого сечения (рис. 3-7,а) между сед­ лом и плунжером в данном случае может быть принята

г) , д)

Рис. 3-7. Типы плунжеров н профили сечений окон золотника.

а — плоский плунжер; б — конический плунжер; в — коническо-шаровой плун­ жер; г — профиль сечений окон золотника с квадратичной характеристикой; д— то же с логарифмической характеристикой.

88

равной поверхности цилиндра с диаметром горловины

где г — подъем плунжера.

Из формулы следует, что конструктивная характери­ стика таких регулирующих клапанов имеет линейную зависимость. При малой степени подъема плунжера ли­ нейная зависимость сохраняется также для характе­ ристики a = tp(z). При повышенных подъемах плунжера угол наклона кривой a = ip(z) начинает уменьшаться за счет уменьшения коэффициента расхода.

Регулирующие клапаны с коническим плунжером (рис. 3-7,6) нашли применение в сильфонно-пружинных регуляторах давления и перепада давления прямого действия РД и РР, предназначенных в основном для абонентских тепловых пунктов водяных тепловых сетей. Конические плунжеры используются также в исполни- тельно-регулирующих устройствах некоторых гидравли­ ческих регуляторов.

Для исключения протечек воды при полностью за­ крытом клапане конический плунжер часто выполняют из резины в том месте, где происходит касание его с сед­ лом. Такая конструкция клапанов из-за смятия резины делает менее определенными конструктивные характери­ стики этих клапанов.

Т а б л и ц а 3-2

Основные размеры и технические характерастит регулирующих клапанов РР и РД с коническим плунжером

(рис. 3-7, б)

89

•нопроходности при ограни­ ченной величине максимального подъема плунжера.

Для регулирующих клапанов РР различного размера с коническими плунжерами на рис. 3-9 и 3-10 приведены

90

ВбДены на рис. 3-12. Высокий коэффициент местного

сопротивления этих регулирующих клапанов при пол­ ном его открытии (£=15=-18) объясняется низкими зна-

т

ч-(кгс/смг)

28

2 4

20

16

12

8

4

О

чениями коэффициентов полнопроходности.

Отметим, что для рассматриваемых регулирующих клапанов характеристики а = ф(г) с достаточной сте­ пенью точности могут быть описаны следующей упро­ щенной зависимостью:

в табл. 3-3. Если dv и z выражать в сантиметрах, а пере­ пад давления в кгс/см2, то проводимость а будет иметь

размерность ■■;(-к^ у Г,.

Для получения проводимости в системе СИ необхо­ димо пользоваться следующим соотношением между единицами:

1 лДкг^см^ЁТ'5“ 0.886-10'3 кг/(с-Па)0’5.

91

Ч-(КГС/С;\12) ’

0,9

0,8

0,7

0,6

0,5

0,4

Рис. З-П. Зависимость коэффициента рас­ хода от величины / у=///у для регулирую­ щих клапанов РР.

Удельная (на 1 см2 площади условного прохода)

условная пропускная способность регулирующих клапа­ нов РР с коническим плунжером при полном их откры­ тии составляет:

U—Kv/fj = 0,96-т-1,14 т/(ч-см2) при Д/7У = 1 кгс/см2.

Односедельные регулирующие клапаны РК-1 с грузо­ вым мембранным исполнительным механизмом, разра­ ботанные ОРГРЭС, предназначены для магистральных

92

‘теплопроводов больших д и а м е т р о в . Наличие ОДиОго сед­

ла позволяет снизить величину протечки воды при за­ крытом состоянии, что особенно важно в случае исполь­

опорной поверхностью и шарообразной частью еще ко­ ническую часть (рис. 3-7,в) или специльной формы вы­ точку.

Основные данные по некоторым из этих регулирую­ щих клапанов приведены в табл. 3-4.

Площадь открытого сечения регулирующего клапана, плунжер которого имеет коническую и шарообразную части, определяется в зависимости от хода плунжера.

При малом перемещении плунжера, когда

93