Automatyka
Automatyka
Wyk
ład 5
Wyk
ład 5
Prowadz
ący:
Jan Syposz
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