4.2.2 Редукционный клапан

Редукционный клапан предназначен для автоматического поддержания

давления воды, используемой для привода гидравлических исполнительных

механизмов. Устройство редукционного клапана показано на рисунке 4.7.

Чувствительным элементом редукционного клапана является плоская мембрана 1, на которую воздействует усилие, развиваемое давлением воды за клапаном, уравновешиваемое пружиной 2. Настройка заданной величины давления выполняется изменением натяжения пружины винтом 3.

Величина открытия проходного сечения клапана регулируется золотни­ком 4, который перемещается в вертикальной плоскости мембраной 1.

Вода к редукционному клапану подводится через сетчатый фильтр 5.

Диапазон настройки давления воды за клапаном составляет от 1 до 2 кГ/см². Погрешность поддержания заданной величины давления не превышает±0,2 кГ/см² при изменении расхода воды на 300 л/час.

Рисунок 4.7-Редукционный клапан

4.2.3 Ротационные измерительные устройства

Принцип действия ротационных измерительных устройств основан на отсчете количества определенных объемов, вытесняемых из измерительной камеры прибора под действием разности давлений на счетчике. Ротационные измерительные устройства предназначены для измерения количества газов. Основное их достоинство - малая погрешность и сравнительно широкий диапазон измерений. В качестве исполнительного механизма этих измерительных устройств используют поворотные дроссельные заслонки.

Поворотные дроссельные заслонки ПРЗ и ЗМС предназначены для регу­лирования количества газа или пара, протекающего по трубопроводу. Устройство дроссельной заслонки ПРЗ показано на рисунке 4.8.

Рисунок 4.8-Регулирующие заслонки ПРЗ.

Чугунный корпус 1 заслонки имеет прилир для крепления исполнитель­ного механизма.

В корпусе на двух полуосях 3 v. 4 вращается заслонка 2.

Полуось 4 выведена из корпуса через сальниковое уплотнение. На наруж­ном конце этой полуоси укреплены стрелка 5 для указания степени открытия заслонки и кривошип 6 с передвижной головкой 7, служащий для соедине­ния заслонки с исполнительным механизмом.

В передвижной головке имеется отверстие диаметром 10 мм для присое­динения тяги от исполнительного механизма.

Кривошип 6 может быть установлен на полуоси 4 под любым углом относительно заслонки.

Заслонки рассчитаны на условное давление 2,5 кГ/см² и температуру

не выше 300° С.

Максимальный угол поворота заслонки 360°. Максимальный момент, необходимый для поворота заслонки при нормально затянутом сальнике, составляет 1 кГм.

В отличие от заслонок ПРЗ, заслонки ЗМС имеют обтекаемую форму и характеризуются малой величиной сопротивления при полном открытии.

Устройство дроссельной заслонки малого сопротивления ЗМС пока­зано на рисунок 4.9.

Основными частями заслонки являются чугунный корпус 1, в котором на двух полуосях 2 и 3 свободно вращается заслонка 4.

Рисунок 4.9 Регулирующие заслонки ЗМС.

На полуоси 3, выведенной из корпуса через сальниковое уплотнение, укреплен рычаг ручного управления 5.

При ручном управлении заслонка может устанавливаться в любом положении в пределах угла от 0 до 90° через каждые 9° по сектору 6 со шка­лой, градуированной в процентах угла поворота заслонки. Сектор имеет десять отверстий, расположенных по дуге, в которые может входить ось рукоятки рычага 5.

При автоматическом управлении ось рычага ручного управления выво­дится из соединения с сектором 6; заслонка поворачивается кривошипом 7, который служит для соединения заслонки с исполнительным механизмом.

На стержне кривошипа имеется передвижная головка 8 для присоеди­нения тяги от исполнительного механизма.

Диаметр отверстия в передвижной головке для присоединения тяги равен 10 мм.

Кривошип может быть установлен на полуоси 3 под любым углом относительно плоскости заслонки.

К корпусу заслонки шпильками и гайками прикреплены фланцы 9 и 10. Фланец 9 установлен со стороны входа потока.

В заслонках диаметром 30—100 мм для правильной установки корпуса заслонки относительно фланцев на последних имеются штифты 11.

Заслонки рассчитаны на условное давление 1 кГ/см² и максимальную температуру протекающей среды 300° С.

Максимально возможный угол поворота заслонок всех модификаций 120⁰.

Наибольший момент, необходимый для поворота заслонки при нормально затянутом сальнике, составляет 0,3 кГм для заслонок диаметром 30-90 мм и 0,5 кГм для заслонок диаметром 100 – 250 мм.

4.3 Электрические расходомеры

Электрические расходомеры выпускаются для выполнения только функции автоматического регулирования и сигнализации или с обычными для измерительных приборов устройствами, показывающими и записывающими измеряемые величины.

Наряду с электрическими расходомерами, предназначенными для несвязанного регулирования различных величин, приборостроительной промышленностью выпускаются электрические расходомеры, осуществляющие связанное регулирование нескольких величин. Эти расходомеры состоят из взаимодействующих устройств, специально приспособленных для их совместной работы. Одним из этих устройств является регулирующий клапан.

4.3.1 Регулирующий клапан

Регулирующие клапаны предназначены для регулирования количества пара в котельных установках. Устройство регулирующих клапанов показано на рисунке 4.10.

а — устройство и основные размеры; б — график эависимости площади проходного сечения от угла поворота золотника.

Рисунок 4.10. Регулирующие клапаны

Основными частями регулирующих клапанов являются корпус 1, съемная крышка 2, сальник 3, золотниковое устройство 4 и шток 5 с приводным рычагом 6.

Конструкция корпуса клапана предусматривает присоединение его к трубопроводу при помощи сварки.

Золотниковое устройство клапана состоит из двух втулок, помещенных одна в другой. Внутренняя втулка яв­ляется неподвижной. В каждой втулке имеется по два одинаковых отверстия, расположенных на одной высоте.

При повороте рычага клапана про­ходное сечение золотника изменяется из-за частичного перекрытия его отверс­тий стенкой наружной втулки.

Максимальный угол поворота клапана 90°. При полном перекрытии окон клапана имеет место небольшой пропуск воды, вследствие чего клапан не может слу­жить запорным органом.

Кривые зависимости площади проходного сечения клапанов от угла поворота рычага показаны на рисунке 4.10,6.

Габаритные размеры клапанов приведены на рисунке 8, а.

4.4 Выбор и расчет регулирующего клапана

Так как пар – это газообразное вещество, то наиболее подходящим является расходомер с пневматическим выходом измеряемой величины, поэтому будем выбирать из пневматических расходомеров. Для системы стерилизатора регулировать пар можно при помощи многих датчиков рассмотренных выше в классификации, но наиболее подходящий под параметры системы является расходомер переменного перепада давления, исполнительным механизмом которого является регулирующий клапан. У регулирующего клапана есть много достоинств по отношению к другим регулирующим устройствам. Он также как и заслонка имеет малое сопротивление потока различных газов при полном открытии, но зато клапан более устойчив к большим температурам, поэтому он наиболее подходящий для регулирования пара. Для того чтобы правильно выбрать регулирующий клапан необходимо произвести расчеты таких параметров как: максимальный расход пара, удельная пропускная способность регулирующего клапана и максимальное перемещение золотника при максимальном расходе.

Для расчета используем следующие исходные данные

Re_D - число Рейнольдса, 8.6*10⁵;

t – температура пара, 210⁰С;

V – удельный объем пара, 0.444 м³/кг;

η – динамическая вязкость пара, 1.68*10^-6 кГ^.сек/м²;

D_mp – внутренний диаметр паропровода, 250 мм;

ε_кр - критическая поправка на расширение пара, 0.736;

Δр_ркр – критический перепад давления в клапане, 2.55 ата;

Определим максимальный расход пара по формуле (1)

(1)

Подставив значения получим:

, кг/час

Определим удельную пропускную способность регулирующего клапана при максимальном расходе по формуле (2)

(2)

Подставив значения получим:

Поэтому выбираем регулирующий клапан с линейной характеристикой с размерами D_у=150 мм и d=125 мм, для этого клапана С₁=245. Рабочая регулировочная характеристика клапана будет тоже линейной вследствие того, что перепад давления в клапане во всем диапазоне изменения расхода пара превышает критический.

Определим относительное перемещение золотника клапана при максимальном расходе по формуле (3)

(3)

По проведенным расчетам можно сделать выбор подходящего клапана для системы стерилизатора. Этим клапаном является ВКР – 4.

Статическая характеристика это зависимость расхода от давления и она представлена на рисунке 4.11.

Рисунок 4.11 – Статическая характеристика клапана ВКР-4