Ćwiczenie 4 PRZYKŁAD DOBORU ZAWORÓW REGULACYJNYCH JEDNODROGOWYCH

Transkrypt

1 Automatyzacja w ogrzewnictwie i klimatyzacji Ćwiczenie 4 PRZYKŁAD DOBORU ZAWORÓW REGULACYJNYCH JEDNODROGOWYCH

2 Zasady doboru zaworów regulacyjnych 1. W praktyce w instalacjach ogrzewania należy preferować zawory o charakterystyce stałoprocentowej. 2. W celu osiągnięcia możliwie dobrej jakości regulacji instalacji w zakresie najmniejszego obciążenia należy wybrać możliwie duży stosunek regulacji ( 25, 30 a najczęściej 50).

3 Zasady doboru zaworów regulacyjnych 3. Podstawą do doboru średnicy nominalnej zaworu regulacyjnego jest obliczenie współczynnika przepływu Kvs VS K [m3/h] VS = gdzie: Z100 Vs[m3/h] obliczeniowy strumień objętości wody, Δp z100 [bar] strata ciśnienia na zaworze regulacyjnym całkowicie otwartym. z100 Dla założonej wartości współczynnika a = z100 + s = a + ) Z100 ( Z100 S a = 1 a Z100 p S

4 Spadek ciśnienia na zaworze regulacyjnym Minimalny spadek ciśnienia na zaworze regulacyjnym jako Δp 0.1 bar (np. wg. Simensa Δp 0.03). W instalacjach parowych przy w obliczeniach Kv zaworów regulacyjnych należy przyjmować Z100 = (P1-1) bar P1- ciśnieniepary przed zaworem w[bar]

5 Dobór średnicy zaworu 4. Po obliczeniu współczynnika przepływu K VS z katalogu zaworów dobieramy średnicę zaworu o wartości K VS najbliższej mniejszej (jeżeli pozwala na to d) od wyliczonej. 2 RZ s 5. Sprawdzamy rzeczywistą wartość Z [bar] a następnie rzeczywistą wartość autorytetu zaworu a. 4. Wkatalogu sprawdzamy pozostałe parametry zaworu: dopuszczalne ciśnienie robocze (materiał zaworu), maksymalną dopuszczalną temp. czynnika grzejnego, charakterystykę przepływową (powinna być stałoprocentowa), zdolność regulacyjną (stosunek regulacji 25), rodzaj połączenia (gwintowe, kołnierzowe). V 100 = KVS

6 Dopuszczalny spadek ciśnienia na zaworze Dopuszczalny spadek ciśnienia na zaworze, zabezpieczający przed kawitacją, nie może przekraczać dopuszczalnych wartości określonych zależnością: Δpv100 Z(p1 ps) gdzie: p1 -ciśnienie przed zaworem, ps -ciśnienie nasycenia dla danej temperatury, Z -współczynnik o wartościach Z = 0,5 0,8.

7 Zadanie Dobrać średnice zaworów regulacyjnych przelotowych w obwodach regulacji: c.o. i c.w.u. oraz obwodzie regulacji różnicy ciśnień i przepływu, w węźle ciepłowniczym wykonanym zgodnie zzałączonym schematem ideowym.

8 Przygotowanie danych wyjściowych do obliczeń Najczęściej przystępując do doboru elementów układu automatycznej regulacji dysponujemy danymi z projektu technologicznego węzła: Obliczeniowe strumienie objętości wody sieciowej: V SCO = 7 m 3 /h, V SCWU = 3 m 3 /h, V SC = 10 m 3 /h Spadki ciśnienia na przewodach i urządzeniach węzła ciepłowniczego (zgodnie z oznaczeniami na schemacie węzła): Δp 1-2 =10 kpa, Δp WCO =25 kpa, Δp WCW(I) =23 kpa, Δp WCW(II) =15 kpa, Δp 2-5 =5kPa, Δp 5-WCO-6 =8kPa, Δp 5-WCWII-6 =4kPa, Δp 6-WCWI-3 =7kPa, Δp 3-4 =11 kpa. Ciśnienie dyspozycyjne węzła: Δp d =Δp 1-4 =3bar.

9 Schemat obliczeniowy Zco 5 Zcw c.w.u. WCO WCWII c.o. LC2 6 cyrk. 1 2 WCWI sieć LC1 ΔpRRC ZRRC 4 3 w.z.

10 Dane wyjściowe do obliczeń Obliczeniowe strumienie objętości wody sieciowej: V SCO = 7 m 3 /h, V SCWU = 3 m 3 /h, V SC = 10 m 3 /h Spadki ciśnienia na przewodach iurządzeniach węzłaciepłowniczego: Δp 1-2 =10 kpa, Δp WCO =25 kpa, Δp WCW(I) =23 kpa, Δp WCW(II) =15 kpa, Δp 2-5 =5kPa, Δp 5-WCO-6 =8kPa, Δp 5-WCWII-6 =4kPa, Δp 6-WCWI-3 =7kPa, Δp 3-4 =11 kpa. Ciśnienie dyspozycyjne węzła: Δp d =Δp 1-4 =3bar.

11

12 Wartości współczynników przepływu K vs przykładowego typoszeregu zaworów przelotowych Średnica nominalna DN [mm] Współczynnik K VS [m 3 /h] Współczynnik K VS [m 3 /h] 0.5 Współczynnik K VS [m 3 /h] 1.0 Współczynnik K VS [m 3 /h] 2.0

13 Dane techniczne regulatorów różnicy ciśnień i przepływu typu 46-7 firmy Samson Średnica nominalna DN [mm] Współczynnik K VS [m 3 /h] 4 6, , 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, ,5 4-15

14 Obliczenie współczynnika przepływu i dobór średnicy zaworu regulacyjnego w obwodzie c.o.. Z CO Współczynnik przepływu K vs obliczamy z zależności m 3 /h Zakładamy stratę ciśnienia w zaworze całkowicie otwartym przyjmując wartość współczynnika autorytetu zaworu a = 0,5 i wówczas Z100 K VSCO = a = 1 a SCO Z100 Strata ciśnienia Δp SCO w obwodzie regulacji c.o. wynosi Δp Z100 = Δp SCO = Δp Δp 5-WCO-6 + Δp WCO + Δp 6-WCWI-3 + +Δp WCWI = = 68 kpa V SCO 0.5 = SCO = SCO

15 Obliczenie współczynnika przepływu i dobór średnicy zaworu regulacyjnego w obwodzie c.o.. Z CO Po postawieniu danych i wyliczonych wyżej wartości otrzymamy: 7 3 K VSCO = = 8,48m / h 0,68 Z katalogu zaworów dobieramy wartość K VS najbliższą mniejszą tj. K VSCO = 8m 3 / h dla zaworu o średnicy nominalnej 25 mm. Sprawdzamy rzeczywisty spadek ciśnienia na zaworze 2 RZ V sco 7 2 ZCO = = = 0, 76 K vsco 8 bar

16 Obliczenie współczynnika przepływu i dobór średnicy zaworu regulacyjnego w obwodzie c.w.u.. Z CW Współczynnik przepływu K vs obliczamy zzależności jw. VSCW 3 KVSCW = m / h Δp Z100 obliczamy przyjmując zalecaną wartość współczynnika autorytetu a = 0.5. Obliczamy wartość spadku ciśnienia na zaworze Z CW jako równą a 0.5 Z100 = SCW = SCW = SCW 1 a Δp Z100 = Δp SCW = Δp Δp 5-WCWII-6 + Δp WCWII + Δp 6-WCWI-3 + Δp WCWI = = 54 kpa Współczynnik przepływu zaworu regulacyjnego Z CW VSCW 3 3 KVSCW = = = 4,08m / h Z100 0,54 Z katalogu zaworów dobieramy wartość K VS najbliższą mniejszą tj. K VSCW = 4m 3 / h dla zaworu o średnicy 20 mm. 2 RZ 3 Rzeczywisty spadek ciśnienia na zaworze ZCW = = 0,56bar 4 Z100

17 Obliczenie regulowanej różnicy ciśnień regulatora różnicy ciśnień Całkowity spadek ciśnienia w obiegu zaworu c.o. = + CO RZ RRC SCO ZCO = 0,68 + 0,76 = 1, 44 Całkowity spadek ciśnienia w obiegu zaworu c.w.u. CW RZ RRC = SCW + ZCW = 0,54 + 0,56 = 1, 10bar bar Przyjęto jako regulowaną różnicę ciśnień regulatora różnicy ciśnień wartość większą tj. RRC =1, 44bar

18 Sprawdzenie rzeczywistych wartości współczynników autorytetu zaworów a Z100 = CO = = 0, 52 RRC 0,76 0,56 a a CW = = 0, 38 1,44 1,44 W katalogu sprawdzamy pozostałe parametry zaworu: dopuszczalne ciśnienie robocze, maksymalną temperaturę czynnika grzejnego, charakterystykę przepływową (powinna być stałoprocentowa), zdolność regulacyjną (stosunek regulacji 25), rodzaj połączenia (gwintowe, kołnierzowe).

19

20 Dobór zaworu oraz regulatora różnicy ciśnień i przepływu Z RRC Spadek ciśnienia do wykorzystania na zaworze regulatora różnicy ciśnień Z RRC Δp ZRRC = Δp 1-4 (Δp RRC + Δp Δp Δp m ) = 3.0 ( ,2) = 1.15 bar gdzie: Δp m =0,2 bar mierniczy spadek ciśnienia dla regulatora przepływu typu Współczynnik przepływu zaworu Z RRC 10 3 K VRRC = = 9,32m / 1,15 h

21 Dobór zaworu oraz regulatora różnicy ciśnień i przepływu Z RRC Zgodnie z zaleceniami producenta wybranego regulatora różnicy ciśnień firmy SAMSON 3 KVS = KV 1,25 = 9,32 1,25 = 11,65m / h Przyjęto z katalogu SAMSON zawór typu 46-7 o Kvs=12,5 m3/h i średnicy nominalnej DN 32 mm oraz zakresie nastaw regulowanej różnicy ciśnień Δp RRC = 0,5 2,0 bar Rzeczywisty spadek ciśnienia na całkowicie otwartym zaworze Z RRC 2 2 RZ V 10 ZRRC = m + = 0,2 + = 0, = 0, 84bar K VS 12,5

22 Sprawdzenie zagrożenia kawitacją Zawory montowane w przewodzie powrotnym pracujące przy temperaturach poniżej 100 C nie są zagrożone kawitacją. W przypadku zaworów montowanych w przewodzie zasilającym sieci ciepłowniczej dla ekstremalnych warunków: ciśnienia zasilania p 1 = 10 bar, temperatury zasilania T 1max =150 C, ciśnienia nasycenia p s =4,8 bar Δp vmax Z(p 1 p s )=0.5 (10 4.8) =2.6 bar Rzeczywiste spadki ciśnienia na dobranych zaworach są niższe od 2.6 bar. Najwyższa różnica ciśnień to RRC =1, 44bar

23 KONIEC do zobaczenia J