Выбор перепада давления на клапане

Расчёт и Подбор Регулятора перепада давления

Заполните ниже приведенную форму и в результате расчёта будет подобран список регуляторов перепада давления соответствующих заданным исходным данным.

Устройство и конструкция

Расчёт и подбор

Установка и монтаж

Обслуживание и ремонт

Методика расчёта

Расчёт регулятора перепада давления заключается в определении пропускной способности, требуемого диапазона настройки, проверке на возникновения шума и кавитации.

Расчёт пропускной способности Kvs

Зависимость потерь напора от расхода через регулятор перепада давления называется пропускной способностью — Kvs.

Kvs — пропускная способность численно равная расходу в м³/ч, через полностью открытый затвор регулятора перепада, при котором потери напора на нём равны 1бар.

Kv – то же, при частичном открытии затвора регулятора.

Зная, что при изменении расхода в «n» раз потери напора на регуляторе изменяются в «n» в квадрате раз не сложно определить требуемый Kv регулятора перепада давления подставив в уравнение расчётный расход и избыток напора.

Некоторые производители рекомендуют выбирать регулятор перепада давления с ближайшим большим значением Kvs от полученного значения Kv. Такой подход выбора позволяет с большей точностью регулировать расходы ниже заданного при расчёте, но не даёт возможности увеличить расход выше заданного значения, которое довольно часто приходится превышать. Мы не критикуем вышеописанный метод, но рекомендуем подбирать регуляторы перепада давления таким образом, чтобы требуемое значение пропускной способности находилось в диапазоне от 40 до 70% хода штока. Регулятор перепада давления, рассчитанный таким образом, сможет с достаточной точностью как уменьшить расход относительно заданного, так и несколько увеличить его.

Выше приведенный алгоритм расчёта выводит список регуляторов перепада давления, для которых требуемое значение Kv попадает в диапазон хода штока от 40 до 70%.

В результатах подбора приведен процент открытия затвора регулятора перепада давления, при котором дросселируется заданный избыток напора на заданном расходе.

Подбор диапазона настройки

Диапазон настройки регулятора перепада давления зависит от силы сжатия пружины. Некоторые регуляторы перепада серийно комплектуются одной пружиной и имеют всего лишь один диапазон настройки по перепаду давлений, а некоторые могут быть укомплектованы пружинами различной жёсткости и иметь несколько диапазонов настройки. Перепад давлений который будет поддерживать регулятор, должен находиться, примерно, в средней трети диапазона регулирования.

Выше приведенный алгоритм подбора регуляторов перепада выводит список регуляторов у которых заданный перепад попадет в диапазон от 20 до 80% диапазона поддерживаемых перепадов давлений.

Расчёт регулятора на возникновение кавитации

Кавитация – образование пузырьков пара в потоке воды проявляющееся при снижении давления в нём ниже давления насыщения водяного пара. Уравнением Бернулли описан эффект увеличения скорости потока и снижения давления в нём, возникающий при сужении проходного сечения. Проходное сечение между затвором и седлом регулятора перепада давления является тем самым сужением, давление в котором может опуститься до давления насыщения, и местом наиболее вероятного образования кавитации. Пузырьки пара нестабильны, они резко появляются и также резко схлопываются, это приводит к выеданию частиц метала из затвора регулятора, что неизбежно станет причиной его преждевременного износа. Кроме износа кавитация приводит к повышению шума при работе регулятора.

Основные факторы, влияющие на возникновение кавитации:

Температура воды – чем она выше, тем большие вероятность возникновения кавитации.
Давление воды – перед регулятором перепада, чем оно выше, тем меньше вероятность возникновения кавитации.
Дросселируемое давление – чем оно выше, тем выше вероятность возникновения кавитации.
Кавитационная характеристика регулятора – определяется особенностями дросселирующего элемента регулятора. Коэффициент кавитации различен для различных типов регуляторов давления и должен указываться в их технических характеристиках, но так, как большинство производителей не указывают данную величину, в алгоритм расчёта заложен диапазон наиболее вероятных коэффициентов кавитации.

В результате проверки на кавитацию может быть выдан следующий результат:

«Нет» — кавитации точно не будет.
«Возможна» – на клапанах некоторых конструкций возникновение кавитации возможно, рекомендуется изменить один из вышеописанных факторов влияния.
«Есть» – кавитация точно будет, измените один из факторов влияющих на возникновение кавитации.

Расчёт на возникновение шума

Высокая скорость потока во входном патрубке регулятора перепада давления может стать причиной высокого уровня шума. Для большинства помещений в которых устанавливаются регуляторы перепада, допустимый уровень шума составляет 35-40 dB(A), он соответствует скорости во входном патрубке клапана примерно 3м/c. Поэтому, при подборе регулятора перепада давления рекомендуется не превышать выше указанной скорости.

Выбор перепада давления на клапане

ООО «ОВК-Автоматика»
(343) 278-45-90

Тепловая автоматика SIEMENS
Регулирующие арматура LDM
Современные инженерные системы

Главная > Публикации > Статьи> Подбор регулятора перепада давления

Подбор регулятора перепада давления

Значения и единицы

Коэффициент расхода в составляющих единицах расхода

Коэффициент расхода при номинальном сдвиге

Коэффициент расхода при минимальной норме расхода

Условный коэффициент расхода арматуры

Объемный расход в рабочем режиме (T ₁ , p ₁ )

Объемный расход в нормальном состоянии (0 о C, 0.101 MПа)

Абсолютное давление перед регулирующим вентилем

Абсолютное давление зарегулирующим вентилем

Абсолютное давление насыщенного пара при данной температуре (T)

Перепад давления на регулирующем вентиле (Δp = p ₁ — p ₂ )

Плотность рабочей среды в режиме эксплуатации (T ₁ , p ₁ )

Плотность газа в нормальном состоянии (0 C, 0.101 MПa)

Абсолютная температура перед вентилем (T ₁ = 273 + t )

Вычисление коэффициента Kv

Основной расходной характеристикой регулирующей арматуры является у словный коэффициент расхода Kvs . Его величина обозначает характерный расход через данную арматуру в четко установленных условиях при 100%-ом открытии. Для выбора регулирующей арматуры с тем или иным значением Kvs необходимо произвести расчет коэффициента расхода Кv, который определяет объемный расход воды в м 3 /час , который протечет через регулирующий клапан в определенных условиях (потеря давления на нем в 1 бар, температура воды 15 о С, турбулентное течение, достаточное статическое давление, исключающее возникновение кавитации в указанных условиях).

Ниже в таблице приведены формулы расчета Кv для различных сред

Δp 3 и задав перепад давления в барах, получим простую и самую известную формулу для расчета Кv:

На практике вычисление коэффициента расхода производится с учетом состояния регулирующей цепи и рабочих условий материала по приведенным выше формулам. Регулирующий клапан должен быть подобран так, чтобы он был способен регулировать максимальный расход в данных эксплуатационных условиях. При этом следует контролировать чтобы наименьший регулируемый расход также поддавался регулированию.

При условии, что регулирующее oтношение клапана: r > Kvs / Kv _min

По причине возможного минусового допуска 10% значения Kv ₁₀₀ относительно Kvs и требования касательно возможности регулирования в области максимального расхода (снижение и повышение расхода) рекомендуется выбирать значение Kvs регулирующего клапана, которое больше максимального рабочего значения Kv:

При этом необходимо принимать во внимание содержание “предохранительного припуска” в расчете предполагаемого значения Q _max , который может стать причиной завышения производительности арматуры.

Расчет регулятора перепада давления

Исходные данные: среда — вода, статическое давление в точке присоединения 800 кПа (8 бар),

Δp _доступ = 110 кПа (1,1 бар), Δp _{трубопр} = 10 кПа (0,1 бар), Δp _{теплообм} = 20 кПа (0,2 бар),

Δp _вентил = 30 кПа (0,3 бар), номинальный расход Q _ном = 12 м 3 /ч.

Схема подключения регулирующего контура с регулятором перепада давления

в подающем трубопроводе

Схема подключения регулирующего контура с регулятором перепада давления

в обратном трубопроводе

Примечание: В случае, когда регулятор перепада давления должен отрабатывать большой перепад давления ( Δp _RDT > 250 кПа ), рекомендуется устанавливать регулятор и регулирующий клапан на подающем трубопроводе. Таким образом обеспечиваются более благоприятные условия для работы регулятора и качественного функционирования всей системы.

Сначала рассчитаем Kv значение регулятора перепада давления из отношения:

Δp _RDT = 110- (30 + 20 + 10) = 50 кПа (0,5 бар)

Читать еще: Инъекции при стенокардии

Kv = Q _ном / √ Δp _RDT = 12 / √ 0,5 = 17 м 3 /ч

Предохранительный припуск (при условии, что расход Q не был завышен):

Kvs = (1,1 ÷ 1,3) * Kv = (1,1 ÷ 1,3) * 17 = 18,7 ÷ 22,1 м 3 /ч

Из серийно производимого ряда Kv величин (в данном примере рассмотрим регуляторы давления фирмы LDM) выберем ближайшую Kvs величину, т.е. Kvs = 21 м 3 /ч. Этой величине соответствует регулирующий клапан диаметром DN 40.

Затем определяем требуемое дифференциальное давление регулятора, которое дано суммой потерь давления на участке.

Δp _сети = Δp _клапан + Δp _{теплообм +} Δp _{трубопр} = 30 + 20 + 10 = 60 кПа

Выбираем фланцевый регулятор перепада давления ду40, имеющий диапазон настройки дифференциального давления 25 — 70 кПа из серии RD122D LDM, и получаем типовой номер: RD122D 2211 25/150-40/F.

Требуемое значение перепада давления устанавливается во время монтажа при помощи регулирующей гайки в соответствии рекомендациями, содержащимися в инструкции по монтажу и обслуживанию.

Для быстрого и удобного расчета регуляторов давления можно воспользоваться специальной расчетной программой, которые предлагают производители регулирующей арматуры. Например программа VENTILY от фирмы LDM. У нее есть версия как для РС, так и приложение для Android, что несомненно будет удобно владельцам смартфонов.( перейти на страницу загрузки программы Ventily)

Правила подбора регулирующих клапанов

16 Ноября 2018

Регулирующая арматура в настоящее время является неотъемлемой составляющей систем водоснабжения, отопления и вентиляции, а также различных технологических линий. И правильный подбор регулирующего клапана для данных систем является важной задачей, так как позволяет получить следующие преимущества:

Повысить эффективность работы предприятий за счет более точного регулирования технологических процессов.
Решить проблемы, связанные с высоким уровнем шума и кавитацией, и, как следствие, — с эрозионным износом клапанов и трубопроводов.
Сократить расходы на техническое обслуживание предприятий.
Повысить безопасность технологических процессов.

Независимо от поставленной задачи, расчет регулирующего клапана сводится к определению его пропускной способности, при которой на заданном расходе будет дросселирован заданный избыток напора.

Пропускная способность регулирующей арматуры численно характеризуется коэффициентом пропускной способности Kv. Коэффициент Kv равен расходу рабочей среды с плотностью 1000 кг/м 3 через клапан при перепаде давления на нем 0,1 МПа.

В зависимости от типа среды применяются различные расчетные формулы для определения значения Kv, но исходные данные остаются неизменными:

P₁ — давление на входе клапана, бар;
P₂ — давление на выходе клапана, бар;
∆P — перепад давления на клапане, бар;
t₁ — температура среды на входе, o C;
Q — расход для жидкости, м 3 /ч;
Q_N — расход для газов при Н.У., нм 3 /ч;
G — расход для водяного пара, кг/ч;
ρ — плотность жидкости, кг/м 3 ;
p_N — плотность газов при Н.У., кг/нм 3 .

Поскольку при расчете пропускной способности не учитывается ряд факторов, влияющих на работу клапана, для выбора клапана используется коэффициент Kvs, учитывающий запас в 30%.

По рассчитанному значению Kvs подбирается регулирующий клапан с максимально близким бóльшим значением Kvs c учетом рекомендуемого диаметра.

Клапан необходимо выбирать так, чтобы расчетная величина Kvs находилась в интервале между Kvs min и Kvs max клапана. Для клапанов различных производителей значения Kvs min различны. Указанные параметры приведены в технических описаниях оборудования.

Кроме соответствия по пропускной способности, существует ряд параметров, на которые следует обратить внимание при подборе регулирующих клапанов, а именно:

условный диаметр;
условное давление;
вероятность возникновения кавитации;
уровень шума;
отношение входного давления к выходному или допустимый перепад давления на клапане.

1. Условный диаметр

Регулирующая арматура никогда не подбирается по диаметру трубопровода. Однако диаметр трубопровода до и после клапана необходимо рассчитывать для подбора обвязки регулирующих клапанов. Так как регулирующий клапан подбирается по величине Kvs, часто условный диаметр клапана оказывается меньше условного диаметра трубопровода, на котором он установлен, особенно при большом перепаде на клапане. В этом случае допускается выбирать клапан с условным диаметром меньше условного диаметра трубопровода на одну-две ступени. При большей разнице рекомендуется использовать клапаны с пониженной пропускной способностью Kvs. Данное решение позволяет снизить стоимость оборудования, а также при таком подборе оборудование оказывается более компактным по габаритам и массе.

w — рекомендуемая скорость потока среды, м/c;
Q — рабочий объемный расход среды м 3 /ч;
d — диаметр трубопровода, м.

2. Условное давление

Условное давление Р_у является единственным параметром для изготовляемой арматуры, гарантирующим ее прочность и учитывающим как рабочее давление, так и рабочую температуру. Условное давление соответствует допустимому рабочему давлению для данного вида арматуры при нормальной температуре (20 о С). При повышении температуры механические свойства конструкционных материалов ухудшаются, поэтому для арматуры с высокой рабочей температурой допустимые рабочие давления ниже, чем условные. Это снижение зависит от материала деталей арматуры и температурной зависимости прочностных свойств этого материала. Чем выше рабочая температура, тем ниже максимальное рабочее давление при одном и том же значении условного давления.

Ниже приведены таблицы зависимости максимального рабочего давления в зависимости от температуры для различных материалов исполнения:

3. Вероятность возникновения кавитации

Одной из серьезных проблем, возникающих при применении запорной и регулирующей арматуры, является возникновение кавитации. Особенно сильно этот эффект проявляется при использовании регуляторов, понижающих давление «после себя» — редукционных клапанов.

Кавитация — процесс образования и последующего схлопывания пузырьков вакуума в потоке жидкости, сопровождающийся шумом и гидравлическими ударами, что в свою очередь приводит к преждевременному износу элементов регулирующей арматуры.

Для проверки возможности появлении кавитации при больших перепадах давления на клапане применяется следующая формула:

P₁ – давление на входе клапана, бар;
∆P – перепад давления на клапане, бар.

4. Уровень шума

При выборе регулятора давления необходимо учитывать явления, связанные с шумом работающего регулятора. Возникновение шумов вызвано газодинамическими колебательными процессами у регулирующих органов и стенок регуляторов. При совпадении частоты колебаний амплитуда колебаний клапана может резко возрасти, что приведет к износу и разрушению клапана, а также к сильной вибрации регулятора.

Главной причиной повышенного шума является повышенная скорость среды в выбранном трубопроводе относительно рекомендуемой. Фактическая скорость среды может быть рассчитана по формуле:

w – скорость потока среды, м/c;
Q – рабочий объемный расход среды м 3 /ч;
d – диаметр трубопровода, м.

Ниже приведены рекомендуемые скорости сред для снижения риска появления критического уровня шума:

Одним из способов снижения уровня шума в системах, помимо использования клапанов специальной конструкции, является применение гибких вставок (виброкомпенсаторов) на участках до и после клапана.

5. Отношение входного давления к выходному или допустимый перепад давления на клапане

Для некоторых редукционных клапанов ограничено отношение входного давления к выходному. Входное давление, воздействуя на плунжер редукционного клапана, стремится его открыть. Выходное давление воздействует на мембрану (или другой управляющий элемент) клапана, стремясь закрыть клапан. При превышении ограничения по отношению входного и выходного давления клапан не сможет закрыться — и выходное давление будет больше давления настройки. Ограничения по указанному параметру также исключают кавитацию в седле регулирующего клапана.

Выполнение данных указаний при подборе регуляторов позволит значительно улучшить показатели технологических процессов и увеличить срок службы регулирующей арматуры. Примеры расчетов приведены в статье. По вопросам подбора оборудования просьба обращаться к инженерам отдела регулирующей арматуры компании АДЛ.

Расчет и подбор двухходового и трехходового регулирующего клапана

Специфика расчета двухходового клапана

Дано:

среда — вода, 115C,

статическое давление в точке присоединения 600 кПа (6 бар),

∆pдоступ = 40 кПа (0,4 бар), ∆pтрубопр = 7 кПа (0,07 бар),

∆pтеплообм = 15 кПа (0,15 бар), условный расход Qном = 3,5 м3/ч,

минимальный расход Qмин = 0,4 м3/ч

Расчет:

∆pдоступ = ∆pвентил + ∆pтрубопр + ∆pтеплообм =
∆pвентил = ∆pдоступ — ∆pтрубопр — ∆pтеплообм = 40-7-15 = 18 кПа (0,18 бар)

Предохранительный припуск на рабочий допуск (при условии, что расход Q не был завышен):

Kvs = (1,1 до 1,3). Kv = (1,1 до 1,3) x 8,25 = 9,1 до 10,7 м3/ч
Из серийно производимого ряда Kv величин выберем ближайшую Kvs величину, т .е. Kvs = 10 м3/ч. Этой величине соответствует диаметр в свету DN 25. Если выбираем клапан с резьбовым присоединением PN 16 из серого чугуна получим номер (артикул заказа) типа:
RV 111 R 2331 16/150-25/T
и соответствующий привод.

Определение гидравлической потери подобранного и рассчитанного регулирующего клапана при полном открытии и данном расходе.

Таким образом вычисленная действительная гидравлическая потеря регулирующей арматуры должна быть отражена в гидравлическом расчете сети.

Определение авторитета выбранного двухходового регулирующего клапана.

причем a должно равняться как минимум 0,3. Проверка установила: подбор клапана соответствует условиям.

Предупреждение: Расчет авторитета двухходового регулирующего клапана осуществляется относительно перепада давлений на вентиле в закрытом состоянии, т .е. имеющегося давления ветви ∆pдоступ при нулевом расходе, и никогда относительно давления насоса ∆pнасоса, так как из-за влияния потерь давления в трубопроводе сети до места присоединения регулируемой ветви. В таком случае для удобства предполагаем

Контроль регулирующего отношения

Осуществим такой же расчет для минимального расхода Qмин = 0,4 м3/ч. Минимальному расходу соответствуют перепады давления , , .

Требуемое регулирующее отношение

должно быть меньше, чем задаваемое регулирующее отношение вентиля r = 50. Расчет данным условиям удовлетворяет.

Типичная схема компоновки регулирующей петли с применением двухходового регулирующего клапана.

Специфика расчета трехходового смесительного клапана

Дано:

среда — вода, 90C,

статическое давление в точке присоединения 600 кПа (6 бар),

∆pнасоса2 = 35 кПа (0,35 бар), ∆pтрубопр = 10 кПа (0,1 бар),

∆pтеплообм = 20 кПа (0,2), номинальный расход Qном = 12 м3/ч

Расчет:

Предохранительный припуск на рабочий допуск (при условии, что расход Q не был завышен):
Kvs = (1,1-1,3)xKv = (1,1-1,3)x53,67 = 59,1 до 69,8 м3/ч
Из серийно производимого ряда значений Kv выберем ближайшее Kvs значение, т.е. Kvs = 63 м3/ч. Этому значению соответствует диаметр в свету DN65. Если выберем фланцевый клапан из чугуна с шаровидным графитом, получим тип №
RV 113 M 6331 -16/150-65

Затем мы выбираем подходящий привод в соответствии с требованиями.

Определение действительной гидравлической потери выбранного клапана при полном открытии

Таким образом, вычисленная действительная гидравлическая потеря регулирующей арматуры должна быть отражена в гидравлическом расчете сети.

Предупреждение: у трехходовых клапанов самым главным условием безошибочного функционирования является соблюдение минимальной разности давлений
на штуцерах A и B. Трехходовые клапаны в состоянии справиться и со значительным дифференциальным давлением между штуцерами A и B, но за счет деформации регулирующей характеристики, и тем самым ухудшением регулирующей способности. Поэтому при малейшем сомнении относительно разности давлений между обоими штуцерами (например, в случае, если трехходовой клапан без напорного отделения напрямую присоединен к первичной сети), рекомендуем для качественного регулирования использовать двухходовой клапан в соединении с жестким замыканием.

Типичная схема компоновки регулирующей линии с использованием трехходового смесительного клапана.

Energy
education

сайт для тех, кто хочет изучать энергетику

Теплоснабжение

Системы централизованного теплоснабжения

Системы централизованного теплоснабжения — источник производства тепловой энергии работает на теплоснабжение группы зданий и связан транспортными устройствами с приборами потребления тепла.

5. Подбор клапанов регулирующих устройств

Принцип подбора клапанов — общий для всех исполнительных механизмов регулирующих устройств (регуляторов температуры и давления прямого действия, регулирующих клапанов с электроприводами). Он также может использоваться при выборе балансировочной, подпиточной (соленоидных клапанов) и другой трубопроводной арматуры. Регулирующий клапан должен пропустить в бескавитационном и бесшумном режиме расчетное количество теплоносителя через теплоиспользующую систему при заданных параметрах теплоносителя, обеспечив требуемое качество и точность регулирования (в совокупности с исполнительными устройствами и регулирующими приборами).

Пропускная способность

В основе подбора регулирующего клапана лежит его условная пропускная способность $K_$, которая соответствует расходу $G$ (м 3 /ч) холодной воды ($Т = 20$ °C), проходящей через полностью открытый клапан при перепаде давлений на нем $ΔР_ <кл.>= 1$ бар. $K_$ — конструктивная характеристика клапана. При выборе клапана его $K_$ должна быть равна или близка значению требуемой пропускной способности $K_v$ с рекомендуемым запасом:

Требуемая пропускная способность определяется в зависимости от расчетного расхода теплоносителя через клапан и от фактического перепада давлений на нем по формуле, м3/ч:

где $G_р$ — расчетный расход теплоносителя через клапан, м 3 /ч; $ΔР_<кл.>$ — заданный перепад давлений на клапане, бар.

Расчетный расход теплоносителя

Системы отопления и вентиляции. При определении требуемой пропускной способности регулирующего клапана для систем отопления и вентиляции расчетный расход теплоносителя $G_<рО(В)>$ определяется по их тепловой нагрузке $Q_<О(В)>$ (кВт) и температурному перепаду $ΔT = (Т_1 – Т_2)$ в контуре, где установлен клапан, м3/ч:

При этом температурный перепад принимается по температурному графику при расчетной температуре наружного воздуха для проектирования отопления (например, 150–70 °C).

Система ГВС. Подбор регулирующих клапанов для подогревателей сис-темы ГВС производится при расходе греющего теплоносителя, который определяется по максимальной часовой тепловой нагрузке на ГВС $Q_<ГВС>$ (кВт) и перепаду температур греющего теплоносителя в точке излома температурного графика (например, 70–40 °C). Расчетный расход теплоносителя через клапан системы ГВС при непосредственном водоразборе из тепловой сети принимается в размере максимального часового расхода горячей воды для хозяйственно-питьевых нужд или на технологический процесс.

Пропускная способность клапанов регулирующих устройств, обслуживающих одновременно систему отопления и систему ГВС, например общего для этих систем регулятора перепада давлений, определяется:

при одноступенчатом нагреве воды для системы ГВС — по сумме их расчетных расходов;
при двухступенчатой смешанной схеме нагрева воды (I ступень водоподогревателя и система отопления подключены к тепловой сети последовательно, II ступень — параллельно системе отопления) — по сумме расчетных расходов на отопление и ГВС с коэффициентом 0.8.

Система подпитки. При выборе подпиточных устройств расчетный часовой расход берется в размере 20 % от полного объема воды в системе теплопотребления, включая подогреватель и расширительный сосуд. Объем воды в системе отопления с достаточной точностью можно принимать из расчета 15 л на каждый кВт тепловой мощности системы.

Расчетный перепад давлений

Выбор расчетного перепада давлений на регулирующих клапанах — наиболее сложно решаемая проблема. Если расход теплоносителя через клапан задан однозначно, то перепадом давлений на нем можно варьировать. От принятого перепада давлений зависит не только калибр клапана, но также работоспособность и долговечность регулирующего устройства, бесшумность его функционирования, качество регулирования. Выбор перепада давлений для всех регулирующих клапанов теплового пункта следует производить комплексно, во взаимосвязи, с учетом конкретных условий и приведенных ниже требований. Исходной величиной для выбора перепада давлений на регулирующих клапанах теплового пункта является перепад давлений в трубопроводах тепловой сети на вводе в здание (на узле ввода теплового пункта) $ΔР_с$. Обычно перепад давлений на вводе в здание принимается по официальным данным теплоснабжающей организации с запасом 20% ($0.8·ΔР_с$). Для обеспечения качественного процесса регулирования и долговечной работы регулирующего клапана перепад давлений на нем должен быть больше или равен половине перепада давлений на регулируемом участке:

Регулируемый участок — это часть трубопроводной сети с теплоиспользующей установкой, где расположен клапан, между точками со стабилизированным перепадом давлений или при его колебаниях в пределах ±10 %.

Рекомендуемое абсолютно минимальное значение перепада давлений на регулирующем клапане $ΔР^<мин>_ <кл>= 0.3$ бар. В то же время перепад давлений на клапане не должен превышать предельно допустимое значение, гарантирующее работу клапана в бескавитационном режиме. Проверку клапана на возникновение кавитации следует осуществлять при температурах проходящего через него теплоносителя. С этой целью для выбранного клапана определяется предельно допустимый перепад давлений $ΔР^<пред>_<кл>$ и сравнивается с принятым перепадом при расчете $K_v$. Предельно допустимый перепад давлений на регулирующем клапане рассчитывается по формуле, бар:

где $Z$ — коэффициент начала кавитации. Принимается по каталогам на регулирующие клапаны в зависимости от их типа и диаметра; $P_1$ — избыточное давление теплоносителя перед регулирующим клапаном, бар; $Р^<из б>_<нас.>$ — избыточное давление насыщенных паров воды в зависимости от ее температуры $Т_1$ в бар. Если рассчитанный $ΔР^<пред>_<кл>$ окажется меньше принятого ранее $ΔР_<кл>$, то необходимо либо уменьшить заданный перепад давлений на клапане путем перераспределения его между элементами трубопроводной сети, в том числе за счет дополнительной установки какого-либо дросселирующего устройства (например, ручного балансировочного клапана) перед клапаном, либо переместить клапан на обратный трубопровод, где температура теплоносителя менее 100 °C. При применении не разгруженного по давлению клапана перепад давлений на нем не должен превышать также предельного значения, свыше которого клапан не будет закрываться под воздействием привода, у которого ограничено усилие. Во всех случаях в целях минимизации шумообразования перепад давлений на регулирующих клапанах рекомендуется принимать не более 2.5 бар.

Регулирующие клапаны в сочетании с электрическими приводами имеют относительный диапазон регулирования не менее 1:30, т. е. клапан обеспечивает пропорциональное регулирование при уменьшении расхода проходящей через него среды по сравнению со значением $K_$ в 30 раз. Если требуется расширить диапазон регулирования, можно установить два клапана параллельно: один — с бóльшей пропускной способностью, подобранный на номинальный расход теплоносителя, а второй — с мéньшей пропускной способностью, рассчитанный на пропуск 1/30 части номинального расхода. При этом электрические соединения клапанов должны быть выполнены таким образом, чтобы сначала открывался «маленький» клапан и только после его полного открытия — «большой». Для обеспечения такой последовательности работы клапанов можно использовать их концевые выключатели (встроенные или дополнительные). Для системы подпитки перепад давлений на соленоидном клапане определяется как разность между требуемым статическим давлением в системе теплопотребления при ее независимом присоединении к тепловой сети и давлением перед клапаном (в обратном трубопроводе тепловой сети или создаваемое подпиточным насосом). Определение расчетных параметров и последовательность выбора регулирующих клапанов проиллюстрированы в приведенных ниже примерах.

Подобрать регулирующий клапан при следующих условиях:

клапан устанавливается на обратном трубопроводе после теплоиспользующей установки;
теплоноситель — вода с температурой в обратном трубопроводе: $Т_2 = 70$ °C;
потери давления в теплоиспользующей установке (в сети): $ΔР_ <то>= 1.5$ бар;
располагаемый напор на регулируемом участке произвольный (определяется по результатам подбора клапана);
расчетный расход теплоносителя: $G_р = 10$ м 3 /ч.

Решение 1. Расчетный перепад давлений на клапане из условия $ΔР_ <кл>≥ 0.5·ΔР_<ру>$, т.е. $ΔР_ <кл>≥ ΔР_<то>$, принимается равным $ΔР_у$, бар:

2. Рассчитывается требуемая пропускная способность клапана по формуле, м 3 /ч:

3. Из технического каталога выбирается клапан Ду 25 с $K_ = 10$ м 3 /ч (ближайший больший к $K_v$).

Выбрать регулирующий клапан при следующих исходных данных:

теплоноситель — вода с температурой: $Т_1 = 150$ °C, и давлением насыщенных паров: $Р_ <нас>= 3.85$ бар;
избыточное давление теплоносителя перед клапаном: $Р_1 = 7$ бар;
предварительно заданный перепад давлений на регулирующем клапане: $ΔР_ <кл>= 2.5$ бар;
расчетный расход теплоносителя: $G_р = 40$ м 3 /ч.

Решение 1. Рассчитывается требуемая пропускная способность клапана по формуле, м 3 /ч:

2. Из каталога «Регулирующие клапаны с электроприводами и гидравлические регуляторы температуры и давления» предварительно выбирается клапан Ду 50 с $K_ = 32$ м 3 /ч и коэффициентом начала кавитации $Z = 0.5$.

3. Рассчитывается предельно допустимый перепад давлений на клапане с запасом 10 %, бар:

4. Так как принятый первоначально перепад давлений на клапане оказался больше предельно допустимого по условиям кавитации ($ΔР_ <кл>= 2.5 > ΔР^<пред>_ <кл>= 1.4$), $K^<тр>_ пересчитывается при $ΔР_ <кл>= 1.4$ бар, м3/ч:

5. По скорректированному значению $K_v$ выбирается клапан Ду 65 с $K_ = 50$ м 3 /ч и коэффициентом начала кавитации $Z = 0.5$.

Выбрать моторные регулирующие клапаны и клапаны регуляторов перепада давлений для теплового пункта.

Теплоноситель — вода, подаваемая из закрытой системы теплоснабжения по температурному графику с «летней» срезкой для ГВС.
Расчетная температура теплоносителя в тепловой сети: $Т_1 = 150$ °C и $Т_2 = 70$ °C. Температура в точке «излома» графика: $T’_1 = 70$ °C и $T’_2 = 40$ °C.
Избыточное давление в трубопроводах тепловой сети: подающем: $Р_1 = 12$ бар, обратном: $Р_2 = 4$ бар.
Расчетная тепловая нагрузка: на отопление: $Q_О = 1000$ кВт, на вентиляцию: $Q_В = 2000$ кВт, на ГВС: $Q_ <ГВС>= 500$ кВт.
Потеря давления: в системе отопления: $∆Р_О = 0.5$ бар, в системе вентиляции: $∆Р_В = 1$ бар, в первой ступени водоподогревателя ГВС (по греющей воде): $∆Р_ <ГВС1>= 0.3$ бар, во второй ступени водоподогревателя ГВС (по греющей воде): $∆Р_ <ГВС2>= 0.2$ бар.

Решение 1. Расчетный расход через регулирующий клапан в узле приготовления теплоносителя для системы отопления рассчитывается по формуле, м 3 /ч:

$$G_ <ОТ>= 0.86 · Q_О / (T_1–T_2) = 0.86 · 1000 / (150 – 70) = 10.75.$$

2. Расчетный расход через клапан регулятора перепада давлений для системы вентиляции, м 3 /ч:

$$G_В = 0.86 · Q_В / (T_1 – T_2) = 0.86 · 2000 / (150 – 70) = 21.5.$$

3. Расчетный расход через регулирующий клапан системы ГВС, м 3 /ч:

$$G_ <ГВС>= 0.86 · Q_ <ГВС>/ (T’_1 – T’_2) = 0.86 · 500 / (70 – 40) = 14.33.$$

4. Расчетный расход через клапан регулятора перепада давлений РПД1 для систем отопления и ГВС, м 3 /ч:

$$G_ <РПД1>= 0.8 · (G_О + G_<ГВС>) = 0.8 · (10.75 + 14.33) = 20.06.$$

5. Предельно допустимый перепад давлений по условию бескавитационной работы на клапанах регуляторов перепада давлений для систем отопления с ГВС ($∆P^<макс>_<РПД1>$) и системы вентиляции ($∆P^<макс>_<РПД2>$) при $Z = 0.5$ (рекомендуемое значение для предварительного расчета) и $Р_ <нас>= 3.85$ бар, бар:

6. Принимаем перепад давлений на регуляторах перепада давлений с запасом 10 %, бар:

7. Давление в подающем трубопроводе перед регулирующими клапанами систем отопления и ГВС, бар:

$$Р_3 = Р_1 – ∆Р_ <РПД1>= 12 – 3.7 = 8.3.$$

8. Предельно допустимый перепад давлений по условию бескавитационной работы на регулирующих клапанах системы отопления ($∆Р_<клОТ>$) и ГВС ($∆Р_<клГВС>$) при предварительно принятом $Z = 0.5$ и $Р_ <нас>= 3.85$ бар, бар:

9. Принимаем перепад давлений на клапанах систем отопления и ГВС с запасом 10 %, бар:

10. Излишний напор в кольце систем отопления и ГВС гасим на дополнительно устанавливаемом на вводе ручном балансировочном клапане БКI, принимая располагаемый напор на вводе с запасом 10 %, бар:

$$∆Р_ <БК1>= 0.9 · (Р_1 – Р_2) – ∆Р_ <РПД1>– ∆Р_ <кл.О>– ∆Р_ <ГВСI>= 0.9 · (12 – 4) – 3.7 – 2 – 0.3 = 1.2.$$

11. Излишний напор в кольце системы вентиляции гасим на дополнительно устанавливаемом ручном балансировочном клапане БК2, бар:

$$∆Р_ <БК2>= 0.9 · (Р_1 – Р_2) – ∆Р_ <БКI>– ∆Р_ <РПД2>– ∆Р_В = 0.9 · (12 – 4) – 1.2 – 3.7 – 1 = 1.3.$$

12. Требуемая пропускная способность регулирующих клапанов, м 3 /ч:

13. Клапаны выбираются по каталогу на основе требуемых пропускных способностей: для отопления: Ду = 25 мм c $K_ = 10$ м 3 /ч и $Z = 0.5$; для ГВС: Ду = 32 мм c $K_ = 16$ м 3 /ч и $Z = 0.5$; для РПД1: Ду = 32 мм c $K_ = 16$ м 3 /ч и $Z = 0.55$; для РПД2: Ду = 32 мм c $K_ = 16$ м 3 /ч и $Z = 0.55$.