Zawory pilotowe Danfoss Pozycja regulatorów bezpośredniego działania pomimo nieustającego rozwoju układów regulacyjnych elektronicznych jest nie do podważenia. Bezobsługowe działanie i trwałość są niewątpliwymi atutami tych urządzeń. Jednak ze względu na proporcjonalną charakterystykę pracy w przypadku zaworów o dużych średnicach a więc też dużych skokach grzybka otrzymujemy duże uchyby regulacji. Ponadto regulatory te wykazują dużą niestabilność w zakresie małych obciążeń. Wady te udało się wyeliminować Danfossowi w rozwiązaniu pracującym w oparciu o dwa zawory nastawcze o różnych wymiarach.
Zasada działania zaworu pilotowego: Rys. 1 Schematyczna budowa układu z zaworem sterującym typu regulator różnicy ciśnień i przepływu. Główny zawór Zawór pilotowy Element sterujacy Rurki impulsowe Głównym elementem regulacji jest zawór membranowy o dużej średnicy zamontowany na przewodzie głównym. Na przewodzie obejścia zamontowany jest regulator w tym przypadku różnicy ciśnień i przepływu oraz dysza sterująca o małych stratach ciśnienia typu dyszy Venturiego. Początkowo medium przepływa jedynie przez przewód obejścia. Równocześnie podczas przepływu przez dyszę sterującą tworzy się względne podciśnienie odniesione do ciśnienia wejściowego zaworu sterującego. Ta różnica ciśnień zależna od strumienia objętości przepływającego przez przewód obejścia doprowadzana jest rurkami impulsowymi do napędu membranowego i służy do wysterowania zaworu nastawczego. Dopóki różnica ciśnień jest mniejsza od określonej wartości, sprężyna utrzymuje zawór główny w pozycji zamkniętej i układ jest regulowany jedynie poprzez regulator umieszczony na przewodzie obejścia. Powyżej określonego przepływu granicznego w obejściu i związanej z nim różnicy ciśnień w elemencie strującym zawór główny zaczyna pracować włączając się płynnie do regulacji. Sytuacja taka ma miejsce, gdy przez przewód obejścia płynie około 45% maksymalnego strumienia objętości. Gdy strumień ponownie maleje zawór główny zostaje zamknięty i regulacja odbywa się przy wykorzystaniu regulatora na obejściu. Do całkowitego otwarcia zaworu nastawczego niezbędna jest różnica ciśnień 1200mbar na napędzie membranowym, która występuje przy maksymalnej przepustowości przez przewód obejścia.! Zróżnicowane funkcje W zależności od rodzaju zamontowanego regulatora na przewodzie obejścia Danfoss uzyskał układ, który spełnia różnorodne wymagania. Na rysunku nr 2 przedstawiono układ z regulatorem różnicy ciśnień. Fotografia zaworu pilotowego przedstawia połączony szeregowo regulator różnicy ciśnień i zawór z napędem elektrycznym. W przypadku awarii uzyskano dzięki takiemu połączeniu możliwość zamknięcia układu.
Rys. 2A Regulator różnicy ciśnień Możliwe są też dowolne kombinacje umożliwiające połączenie równoległe na przewodzie obejścia dowolnego regulatora i normalnie zamkniętego zaworu z siłownikiem. W momencie wystąpienia takiej potrzeby wysyłany jest impuls otwierający do siłownika i zawór otwiera przepływ na przewodzie obejścia. Połączenia mieszane umożliwiają, więc wykorzystanie jednego urządzenia do wielu funkcji.! Analiza jakości regulacji zaworu pilotowego różnicy ciśnień Przedsiębiorstwo Therma w Bielsku-Białej poddało stację wymiennikową badaniom mającym na celu sprawdzenie przydatności zaworu pilotowego różnicy ciśnień o DN 65 produkcji Danfossa. Stacja dostarcza ciepło na potrzeby centralnego ogrzewania i ciepłej wody użytkowej. Pracuje w układzie szeregowo-równoległym z wymiennikami I i II stopnia. Na wykresie 1 przedstawiono przebiegi zmian parametrów podczas normalnej pracy w godzinach zwiększonego rozbioru.
Wykres 1 Objaśnienia: P1-Ciśnienie manometryczne na zasilaniu (bar) P2-Ciśnienie manometryczne na powrocie przed zaworem regulacyjnym (bar) P3-Ciśnienie manometryczne na powrocie ze stacji (bar) P=P1-P2 Q-Przepływ chwilowy (t/h) Dla zmian wartości przepływu od wartości średniej +_ 2 do 8 % oraz zmian ciśnienia na zasilaniu w granicach +_3 do 5 % a na powrocie+_ 24 do 29% przebieg wykresu zmienności wartości żądanej różnicy ciśnienia przebiega prawie na jednym poziomie i nie przekracza zakładanej odchyłki +_5%. Zauważono, że zwłaszcza przy małych przepływach poniżej 7% przepływu nominalnego pojawiają się pulsacje ciśnienia. W następnych badaniach użycie tłumiacych pulsacje specjalnych zaworków zabudowanych na rurkach impulsowych zniosło tę niedogodność. Badania wykazały również bardzo dobrą współpracę zaworu pilotowego z zaworem głównym nastawczym, Włączanie i wyłączanie zaworu nastawczego głównego odbywały się bez nagłych skoków ciśnienia czy przepływu. Maksymalny uchyb regulacji w badanym układzie zależał od skoku grzybka zaworu pilotowego na obejściu i dzięki temu był znacznie mniejszy od parametrów otrzymywanych w niepilotowym regulatorze różnicy ciśnień.
! Wnioski. Zawór pilotowy pozwala wyeliminować wady układów bezpośredniego działania w przypadku regulacji dużych przepływów:! Zapewnia dużą stabilność w utrzymywaniu żądanych parametrów pomimo znacznych wahań przepływu.! Umożliwia wysoką jakość regulacji i stabilność także w zakresie małych i niepełnych obciążeń! Powoduje wydatne zmniejszenie rozmiarów regulatora co jest szczególnie przydatne przy montażu tych urządzeń w komorach.! stosowanie różnorodnych kombinacji urządzeń stwarza możliwość niewielkim kosztem rozbudowania układu o kolejną funkcję! daje szeroki zakres regulacji od 200:1 dla DN 65 do 750:1 dla DN 250 Autor: mgr inż. Dorota Musiał Konsultacja: mgr inż. Zbigniew Lenarczyk