Клапан регулирующий давление до себя. Расчёт и Подбор Регулятора давления "После себя"

В трубопроводных системах при транспортировании разных веществ давление должно поддерживаться на установленном уровне.

Это очень важно для систем теплоснабжения, вентиляции, подачи топлива, для работы оборудования насосных станций, тепловых пунктов и т.д.

Для поддержания давления в автоматическом режиме ставят регуляторы прямого действия, которые работают за счет энергии движущегося потока, и непрямого действия, требующих внешние источники энергии.

Такие устройства поддерживают давление потока по ходу движения до его установки. Давление воды поддерживается на требуемом уровне за счет изменения размера проходного сечения.

Устройство, принцип работы и классификация

Производители выпускают широкий ассортимент изделий, которые отличаются конструкцией, материалами из которых они изготовлены, технологией изготовления, габаритами и весом, принципом действия, но в любом из них обязательно имеются следующие элементы:

корпус (чугун, сталь, латунь, медь);

• регулирующая часть (поршень, сильфон, мембрана);

  задатчик (пружина, рычажно-грузовой, пневматический);

  импульсная линия.

Принцип действия основан на использовании давления воды для перемещения затвора клапана, при этом степень открытия проходного сечения пропорциональна отклонению контролируемого давления от требуемого значения.

Второе название данного вида регулирующей арматуры: пропорциональные регуляторы. Регулятор давления до себя автоматически поддерживает рабочее давление транспортируемой среды и, если оно превышает требуемое значение, он открывает сечение до тех пор, пока оно не сравняется с заданным значением.

Чаще всего используются пружинные и мембранные регуляторы давления. У пружинного регулятора давления измерительным элементом является затвор клапана, а у мембранных – мембрана.

Оба вида имеют пружинный задатчик. Характеризуется такое оборудование высокой точностью поддержания величины давления, простотой конструкции и ремонтопригодностью.

В основе классификации лежат конструктивные отличия:

принцип действия (прямого и непрямого);

способ нагружения (пружинный, рычажно-грузовой или пневматический);

конструкция рабочего органа (одно- и двухседельные);

тип чувствительного элемента (поршневой, сильфонный, мембранный);

тип плунжера (поршневой, тарельчатый, полый, стержневой, многоступенчатый);

способ подсоединения к трубопроводу (фланцевый, муфтовый, с помощью приварки);

условный проход в мм;

пропускная способность в м 3 /час.

Регулятор давления до себя непрямого действия имеет в своей конструкции датчик давления, который выполняет функции измерительного элемента, программируемый контроллер и регулирующий клапан с электроприводом. Последний выполняет функцию исполнительного механизма.

Основные преимущества регуляторов давления до себя

К преимуществам изделий относят:

большой ассортимент выпускаемых устройств, что позволяет подобрать его под любые нужды;

способность стабилизировать давление транспортируемой среды;

способность поддерживать давление в различных диапазонах;

точность регулировки;

легкий монтаж и демонтаж;

способность значительно снижать уровень шума в трубопроводах;

ремонтопригодность;

высокая степень надежности;

большой срок эксплуатации.

Для изделий непрямого действия сюда относят еще факт возможности управления работой дистанционно.

Зависимость от необходимости иметь внешний источник управления у данного вида арматуры не всегда дает возможность использования данного оборудования.

Технические характеристики

При выборе регулятора давления до себя особое внимание уделяется таким факторам:

условному проходу, указываемому в мм;

номинальному рабочему давлению в бар, МПа или кгс/см 2 ;

пропускной способности в м 3 /час;

диапазону настройки;

диапазону рабочих температур, в котором он может работать;

способу присоединения к трубопроводу.

Если Вам требуется регулятор давления до себя и регулирующая арматура для отопления и теплоснабжения, обращайтесь к профессионалам

по бесплатному телефону: 8-800-77-55-449

или по электронной почте на сайте

www.gardarikamarket.ru

Принцип работы регулятора давления воды основан на работе мембранной коробки за счет энергии рабочей среды в трубопроводе. Регуляторы давления прямого действия состоят из трех основных элементов: корпуса клапана, мембранного блока и пружинного задатчика. Внутри мембранного блока жестко закреплена чувствительная мембрана, которая делит мембранное пространство на две части. Мембрана жестко закреплена с конусом регулятора, таким образом, воздействуя на мембрану конус клапана закрывает или открывает проходное сечение регулятора и регулирует давление. На мембрану (через импульсную трубку (для регуляторов перепада давления RD122), или непосредственно отбор осуществляется через корпус клапана (как у RD102V и RD103V)) действует рабочая среда (вода, пар или др.), с противоположной стороны мембрана испытывает усилие пружины. Направления давления пружины и рабочей среды определяются типом регулятора давления: «перепада давления», «регулятора давления до себя» или «регулятора после себя».

При равенстве настроенного давления в регуляторе действительному давлению в системе (то есть система находится в равновесии) усилие настроенной пружины равно давлению рабочей среды. Чем выше давление в системе нужно поддерживать, тем больший коэффициент сжатия имеет пружина. При изменении давления в системе, импульс по импульсному трубопроводу напрямую воздействует на мембрану, а та в свою очередь воздействует на конус регулятора. Регулятор при росте давления в зависимости от типа (регулятор давления «до себя» или «после себя) соответственно открывается или закрывается.

Например, регулятор давления после себя, при отсутствии давления в системе (Рис. 1.1), нормально открыт. При повышении давления и превышении значения, настроенного с помощью настроечной пружины по показаниям манометра за регулятором, конус клапана начинает закрываться до тех пор, пока давление, предварительно установленное с помощью пружинного блока, не станет равно действительному давлению после регулятора.

Клапан регулятора давления после себя (Рис. 1.2.) при отсутствии давления нормально открыт. (На рисунке изображена схема установки регулятора на входной ветви). Импульсы давлений подаются через импульсные трубки из прямого (+) и обратного (-) трубопроводов. Данные импульсы воздействуют на мембрану, и (в зависимости от установленного заранее перепада давления с помощью настроечного винта) изменение перепада давления приводит к сдвигу конуса регулятора (3) и его закрытию или открытию до момента, когда величина перепада давления достигнет величины, установленной на пружинном блоке.

Перекачивание жидкостей достаточно сложный, динамический процесс. В течение времени из-за воздействия внешних факторов может меняться направление движения, скорость потока, давление в трубопроводе. Также очень сильно влияние местных сопротивлений возникающих в местах установки арматуры, поворота трубопровода и при изменении проходного сечения.

Для стабильной и безопасной работы подключаемого оборудования необходима стабилизация внутрисетевого давления. Для этого необходима установка дополнительного оборудования регулирующего давление воды в сети.

Модельный ряд регулирующих клапанов

Компания Dorot производит ряд клапанов, осуществляющих регулирование режима потока в сетях водоснабжения различного назначения. Принцип действия регулятора давления воды послужил основой для классификации модельного ряда:

• клапан уменьшения давления PS - осуществляет регулирование на входном участке трубопровода (до себя);

• клапан поддержания давления PR - регулирование давления на выходе (после себя);

• дифференциальный клапан DI - поддерживает постоянную разницу величин давления на входе и выходе.

• особняком стоит регулирующий клапан QR, предназначенный для сброса аварийного избыточного давления. Данная модель выполняет функцию предохранителя и монтируется не в самом магистральном трубопроводе, а на отдельном отводе.

Как происходит регулирование давления

Принцип работы регулятора давления воды основан на передаче давления из трубопровода в регулирующую камеру клапана. В зависимости от того превышает это давление или ниже установленного порогового значения запорная мембрана уменьшает или увеличивает проходное сечение. Необходимая величина давления, которая будет определять работу арматуры, выставляется на пилотном регуляторе.

Можно выделить несколько режимов работы клапана

Поддержание постоянного давления до себя - клапан полностью закрывается при уменьшении входного давления ниже пороговой величины. При увеличении давления клапан будет открываться, увеличивая проходное сечение тем самым уменьшая давление в системе;

Принцип действия регулятора давления воды после себя противоположный. При уменьшении давления ниже установленного значения клапан будет в полностью открытом положении. При увеличении давления на входе клапан начнет автоматически закрываться, сохраняя давление на выходном участке сети постоянным;

Поддержание постоянной разницы давлений на входе и выходе реализуется изменением проходного сечения. При увеличении входного давления клапан прикрывается, при уменьшении наоборот - начинает открываться.

Конструктивное исполнение

В общем, приближенном виде конструкция клапана состоит из следующих элементов:

• корпус;

• регулирующая камера;

• запорный элемент;

• регулирующий пилотный элемент.

По конструктивному исполнению регулирующие клапана Dorot выпускаются в сериях 100, 300, 500. Основное различие состоит в том, как работает регулятор давления воды. Т.е. в зависимости от типа серии варьироваться конструкция и ориентация рабочего запирающего элемента:

• серия 100 - подпружиненная мембрана, перемещающаяся в вертикальной плоскости;

• серия 300 - подпружиненный шток с вертикальным перемещением;

• серия 500 - наклонно перемещающийся шток.

Корпуса регуляторов давления могут быть выполнены из чугуна или бронзы. По типу присоединения к трубопроводу может быть реализовано фланцевое, резьбовое или быстроразъемное соединение на зажимах (виктаулик).

Достоинства арматуры

Клапаны регулирования давления Dorot отличаются

• простотой и надежностью конструкции;

• применением высокопрочных коррозионностойких материалов;

• легкость и простотой монтажа и обслуживания;

• длительным периодом эксплуатации.

Компания «НЕМЕН» предлагает приобрести регуляторы давления «до себя» различных типоразмеров. У нас Вы можете купить оборудование с пропускной способностью (Kvs) от 3,2 до 400 м³/ч.

Назначение

Регулятор «до себя» — это вид , предназначенный для изменения параметров рабочей среды в контуре системы или заданном диапазоне на определенном ее участке, расположенном до клапана, путем увеличения или уменьшения величины проходного сечения. Регулятор управляется непосредственно от рабочей среды.

Конструкция регулятора

Клапан. Состоит из:

— корпуса, изготовленного из:

• стали марки GP240GH,
• серого чугуна EN-GJL-250 ,
• сфероидального чугуна EN- GJS-400-18LT ;

— тарелки и седла из нержавеющей стали X17CrNi6-2 , X6CrNiMoTi 17-12-2 и уплотнения из металла или полимеров (PTFE, EPDM, NBR).

Сервопривод. Состоит из корпуса, изготовленного из нержавеющей кислотостойкой стали X6CrNiTi18-10 , и мембраны. Корпус мембраны изготовлен из стали С22, уплотнитель — из армированного полимера EPDM или других материалов в зависимости от рабочей среды.

Агрегат задатчиков. Состоит из стальных пружин и элементов задатчика, изготовленных из углеродистой стали.

Виды регуляторов

Прямого действия. Регулирующий орган перемещается при использовании энергии, которой обладает регулируемый поток рабочей среды. Регуляторы давления прямого действия — дроссельные устройства, которые приводит в действие мембрана, находящаяся под регулируемым давлением. Любые изменения давления среды вызывают смещение мембраны, благодаря чему меняется проходное сечение дроссельного устройства. Ввиду этого уменьшается или увеличивается количество среды, пропускаемой регулятором.

Непрямого действия. Регулирующий орган перемещается под воздействием энергии от стороннего источника. Регуляторы этого типа оснащаются вспомогательным устройством — командным прибором. Уравновешивание усилий от давления среды на мембрану осуществляется при помощи давления, устанавливаемого командным прибором. В таких устройствах имеется усилитель, который воспринимает и усиливает измерительный импульс.

Схема подключения

Монтируется на горизонтальных участках системы. Направление потока рабочей среды должно соответствовать показанию стрелки на корпусе прибора. Если температура среды в трубопроводе не превышает 100 °С, то положение регулятора выбирается произвольно. При температуре среды свыше 100 °С устройство монтируется приводом вниз. Для обеспечения стабильной работы запорной арматуры перед регулятором устанавливается сеточный фильтр, а в точке отбора импульса монтируется сальниковый клапан ZWD.

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

Расчёт пропускной способности

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

Kvs - пропускная способность численно равная расходу в м³/ч, через полностью открытый затвор регулятора давления, 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 давления подставив в уравнение расчётный расход и избыток напора.

Некоторые производители рекомендуют выбирать регулятор 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 давления "после себя" таким образом, чтобы требуемое значение пропускной способности находилось в диапазоне от 50 до 70% хода штока. Регулятор 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 давления "после себя", для которых требуемое значение Kv попадает в диапазон хода штока от 40 до 70%.

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

Подбор диапазона настройки

Диапазон настройки регулятора давления зависит от силы сжатия пружины. Некоторые регуляторы давления серийно комплектуются одной пружиной и имеют всего лишь один диапазон настройки по давлению, а некоторые могут быть укомплектованы пружинами различной жёсткости и имею несколько диапазонов настройки. Давление которое будет поддерживать регулятор давления "после себя", должно находиться, примерно, в средней трети диапазона регулирования.

Выше приведенный алгоритм подбора регулятора давления выводит список регуляторов у которых заданное давление попадет в диапазон от 20 до 80% диапазона поддерживаемых давлений.

При выборе диапазона настройки необходимо учитывать, что допустимая погрешность калибровки пружины на граничных значениях диапазона настройки составляет 10%.

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 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 давления, 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 регулятора на возникновение шума

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