zasady doboru regulatorów dla pary

WROCŁAW
DOBÓR URZĄDZEŃ
Zasady doboru regulatorów dla pary wodnej
Obowiązujące zależności:
p1 , T 1
1. Przewidziany współczynnik przepływu w zaworze, dla warunków
rzeczywistych:
- dla:
- dla:
p2 >
p2 <
p1
2
p1
2
Kv = W
Kv = W
0,00345
0,00345
2 n
2
1,1
p1
1+0,00126 T1
p2 DN2
W celu uniknięcia nadmiernej głośności podczas pracy zaworu M<0,33
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1,0
1,1
1,2
1,3
1,4
1,5
1,6
1,7
1,8
1,9
2,0
2,2
2,4
2,6
2,8
3,0
3,2
3,4
3,6
3,8
4,0
4,5
5,0
5,5
6,0
6,5
7,0
8,0
9,0
10
T
nas.
O
C
45,8
60,1
69,1
75,8
81,3
58,9
89,9
93,5
96,7
99,6
102,3
104,8
107,1
109,3
111,3
113,3
115,2
116,9
118,6
120,2
123,3
126,1
128,7
131,2
133,5
135,7
137,8
139,9
141,8
143,6
147,9
151,8
155,5
158,8
162,0
164,9
170,4
175,3
179,8
nas.
1462
756
523
399
324
273
236
209
187
169
155
143
132
124
116
109
103
97,7
92,9
88,5
81,0
74,6
69,2
64,6
60,6
57,0
53,8
51,0
48,5
46,2
41,4
37,5
34,3
31,6
29,3
27,3
24,0
21,5
19,4
60
1534
70
1580
788
524
80
1627
812
540
404
Wielkości i jednostki:
Kvs m3/h - współczynnik przepływu określany dla
poszczególnych średnic zaworów DN
W
kg/h - przepływ czynnika przez zawór
p1
bar
- ciśnienie bezwzględne przed zaworem
p2
bar
- ciśnienie bezwzględne za zaworem
T1
O
C
- temperatura czynnika przed zaworem
- współczynnik objętościowy “n
“ dla p2 i T1
n
1
- współczynnik objętościowy ”n
“ dla p1/2 i T1
n
2
Tabela objętości dla pary nasyconej i przegrzanej
p
bar
W
n
1
1,1
p1 - p2
2. Liczba Macha na wylocie z zaworu dla przepływu czynnika
regulowanego (kryterium głośności):
M = W 1,38
p2
Współczynnik objętościowy “n
“ dla pary
przegrzanej w określonych temperaturach OC
110
120
90
100
130
150
140
1673 1720 1766 1812 1859 1905 1951
882
905
835
859
928
975
951
587
603
556
572
618
649
634
440
428
452
416
463
487
475
342
351
361
332
370
389
380
284
292
300
276
308
324
475
243
250
257
264
277
271
213
218
225
231
242
237
189
194
199
205
215
210
174
179
184
194
189
158
163
167
176
172
145
149
153
161
157
134
137
141
149
145
127
131
138
134
119
122
129
125
111
114
120
117
105
107
113
110
98,6
101
107
104
95,9
101
98,5
91,0
96,0
93,5
82,6
87,1
84,8
75,5
79,7
77,6
69,5
73,4
71,5
68,1
66,2
63,4
61,7
59,3
57,7
55,7
54,2
52,5
51,1
49,7
47,1
41,6
160
1998
998
665
498
398
332
284
248
221
198
180
165
152
141
132
123
116
109
104
98,4
89,3
81,8
75,3
69,8
65,1
60,9
57,2
54,0
51,0
48,4
42,8
38,4
34,7
31,7
170
2044
1021
680
510
408
339
291
254
226
203
185
169
156
145
135
126
119
112
106
101
91,5
83,8
77,2
71,6
66,7
62,5
58,7
55,4
52,4
49,7
44,0
39,4
35,7
32,6
29,9
27,7
180
2090
1044
696
522
417
347
297
260
231
208
189
173
160
148
138
129
122
115
109
103
93,7
85,8
79,1
73,4
68,4
64,0
60,2
56,8
53,7
50,9
45,1
40,5
36,6
33,5
30,8
28,5
24,7
21,8
ZASADY DOBORU REGULATORÓW DLA PARY
77
WROCŁAW
DOBÓR URZĄDZEŃ
PRZYKŁAD 1.
Dobrać reduktor ciśnienia typ RCRB dla pary wodnej nasyconej.
Reduktor ma utrzymywać stałą wartość ciśnienia p2 = 5 bar za zaworem.
p2
p1
W
T1
Dane:
przepływ pary przez zawór
ciśnienie pary nasyconej przed zaworem
ciśnienie pary za zaworem
W = 200 kg/h
p1 = 8 bar
p2 = 5 bar
Tok postępowania:
1. Określenie temperatury pary i współczynników objętościowych:
T1 = T (p1) = 170,4 OC ; n
(p2;T1) = 39,4 ; n
(p1/2;T1) = 49,7
1 = n
2 = n
2. Dobór średnicy nominalnej DN regulatora:
p1
p1
8
2 = 2 = 4 bar ; p2 = 5 bar ; p2 > 2
39,4
n
1
1,1 = 200 0,00345
1,1= 2,75 m3/h
Kv = W 0,00345
8-5
p1 - p2
Z karty katalogowej regulatorów RCRB, tabeli
Dane techniczne / Współczynnik Kvs
- dobrano regulator o średnicy nominalnej DN15
3. Dobór zakresu nastaw:
Z tabeli Dane techniczne / Zakres nastaw - odczytano średnicę
Dm = 160 obsługującą zawór DN15. Z tabeli Oznaczenie zakresu
wartości zadanych / oznaczenie zakresu nastaw - odczytano - 70
4. Oznaczenie regulatora:
RCRB-15-70
- regulator kołnierzowy
wraz z naczyniem kondensacyjnym
Objaśnienia toku postępowania:
Ad.1 Korzystając z Tabeli objętości dla pary nasyconej i
przegrzanej należy określić temperaturę pary nasyconej dla
ciśnienia p1, której wartości podano w kolumnie T nasycenia.
Następnie należy określić współczynniki n
1 i n
2. Współczynnik n
1
odczytuje się dla wartości ciśnienia p2 za regulatorem i temperatury
pary T1 przed regulatorem. Współczynnik n
2 odczytuje się dla
wartości 0,5 ciśnienia p1 przed regulatorem i temperatury pary T1
przed regulatorem.
Ad.2 Dla określenia współczynnika przepływu Kv należy określić
zależności między ciśnieniem p1 przed zaworem, a ciśnieniem p2 za
zaworem. Zależność stosunków ciśnień p1 i p2 wpływa na wybranie
odpowiedniego wzoru do obliczeń współczynnika Kv. W tabeli Dane
techniczne regulatorów opisane są współczynniki Kvs dla
poszczególnych średnic regulatorów. W celu uzyskania zadanej
wielkości przepływu pary W, należy dobrać średnicę nominalną DN
odpowiadającą najbliższemu wyższemu współczynnikowi
przepływu Kvs.
Ad.3 Ponieważ utrzymywana wartość ciśnienia za regulatorem ma
mieć 5 bar, więc taka wartość ciśnienia będzie sterowała
siłownikiem. Należy dobrać zakres nastaw ciśnienia, który zawiera
wartość regulowanego ciśnienia. Podczas doboru oznaczenia
siłownika należy sprawdzić średnicę siłownika Dm, która obsługuje
dobraną średnicę DN.
Ad.4 Oznaczając typ regulatora należy wpisać: typ regulatora,
średnicę nominalną, oznaczenie zakresu nastaw. Według punktu
Oznaczenie zaworu.
PRZYKŁAD 2.
Dobrać zawór regulacyjny typ ZRES sterowany siłownikiem
elektrycznym. Siłownik sterowany jest sygnałem 3-punktowym 230V AC.
Dane:
W = 650 kg/h
p1 = 3 bar
p2 = 1,4 bar
T1 = 140OC
przepływ pary przez zawór
ciśnienie pary przed zaworem
ciśnienie pary za zaworem
temperatura pary przed zaworem
p1
T1
Tok postępowania:
p2
W
1. Określenie współ. objętościowych i spadku ciśnienia na zaworze:
(p1/2;T1) = 125
n
(p2;T1) = 134 ; n
1 = n
2 = n
Objaśnienia toku postępowania:
D
p = p1 - p2 = 3 - 1,4 = 1,6 bar
2. Dobór średnicy nominalnej DN zaworu:
p1
3
p1
2 = 2 = 1,5 bar ; p2 = 1,4 bar ; p2 < 2
Ad.1 Korzystając z Tabeli objętości dla pary nasyconej i
przegrzanej należy określić współczynniki n
1 i n
2. Współczynnik n
1
odczytuje się dla wartości ciśnienia p2 za zaworem i temperatury pary
T1 przed zaworem. Współczynnik n
2 odczytuje się dla wartości 0,5
ciśnienia p1 przed zaworem i temperatury pary T1 przed zaworem.
2 n
2 125
2
1,1 = 650 0,00345
1,1= 22,5 m3/h
p1
3
Z karty katalogowej zaworów ZRES, tabeli
Dane techniczne zaworów / Współczynnik Kvs - dobrano DN50
Kv = W 0,00345
3. Dobór siłownika elektrycznego:
Z tabeli Dane techniczne siłowników odczytano:
- Syg. nastawczy - 3-punktowy ; - Nap. zasilania - 230V AC 50/60Hz;
Dobrano: Typ siłownika - NV230-3
Z tabeli Dane techniczne zaworów / Max. dopuszczalna różnica
ciśnień na zaworze - odczytano DN50 D
p = 4 bar
4. Oznaczenie zaworu regulacyjnego z siłownikiem:
ZRES-50-24
NV230-3
- zawór kołnierzowy
- siłownik elektryczny
Ad.2 Dla określenia współczynnika przepływu Kv należy określić
zależności między ciśnieniem p1 przed zaworem a ciśnieniem p2 za
zaworem. Zależność stosunków ciśnień p1 i p2 wpływa na wybranie
odpowiedniego wzoru do obliczeń współczynnika Kv. W tabeli Dane
techniczne zaworów opisane są współczynniki Kv s dla
poszczególnych średnic zaworów. W celu uzyskania zadanej
wielkości przepływu pary W należy dobrać średnicę nominalną DN
odpowiadającą najbliższemu wyższemu współczynnikowi
przepływu Kvs.
Ad.3 Korzystając z tabeli Dane techniczne siłowników należy
odszukać typ siłownika odpowiadający zadanym warunkom pracy.
Następnie należy sprawdzić czy maksymalna dopuszczalna różnica
ciśnień na zaworze nie przekracza obliczeniowej wartości spadku
ciśnienia D
p na zaworze.
Ad.4 Oznaczając typ zaworu należy wpisać: typ zaworu, średnicę
nominalną, współczynnik przepływu. Zamawiając zawór z
siłownikiem dodatkowo należy podać typ siłownika. Według punktu
Oznaczenie zaworu.
ZASADY DOBORU REGULATORÓW DLA PARY
78
WROCŁAW
DOBÓR URZĄDZEŃ
PRZYKŁAD 3.
Dobrać regulator temperatury typ RTB dla pary wodnej nasyconej.
Regulator ma utrzymywać stałą wartość temperatury wody TZ w
zbiorniku. Przez zawór przepływa para wodna nasycona.
Dane:
przepływ pary przez zawór
ciśnienie pary nasyconej przed zaworem
ciśnienie pary za zaworem
temperatura pary przed zaworem
temperatura wody w zbiorniku
W = 400 kg/h
p1 = 10 bar
p2 = 9 bar
T1 = 180OC
TZ = 80OC
p1
p2
T1
W
TZ
Tok postępowania:
1. Określenie współczynników objętościowych:
(p1/2;T1) = 40,5
n
(p2;T1) = 21,8 ; n
1 = n
2 = n
2. Dobór średnicy nominalnej DN zaworu typu ZRTP:
p1
10
2 = 2 = 5 bar ;
p1
p2 > 2
Kv = W 0,00345
p2 = 9 bar
n
1
1,1 = 400 0,00345
p 1 - p2
Objaśnienia toku postępowania:
21,8
1,1= 7,1 m /h
3
10 - 9
Z karty katalogowej regulatorów RTB, tabeli
Dane techniczne zaworów / Współczynnik Kvs
- dobrano zawór o średnicy nominalnej DN25
3. Sprawdzenie kryterium głośności:
M = W 1,38
1+0,00126 T1
p2 DN
2
= 400 1,38
1+0,00126 180
9
252
M = 0,12 < 0,33
Warunek głośności jest spełniony: M<0,33
4. Dobór czujnika temperatury:
Ad.1 Korzystając z Tabeli objętości dla pary nasyconej i
przegrzanej należy określić współczynniki n
1 i n
2. Współczynnik n
1
odczytuje się dla wartości ciśnienia p2 za zaworem i temperatury pary
T1 przed zaworem. Współczynnik n
2 odczytuje się dla wartości 0,5
ciśnienia p1 przed zaworem i temperatury T1 pary przed zaworem.
Ad.2 Dla określenia współczynnika przepływu Kv należy określić
zależności między ciśnieniem p1 przed zaworem a ciśnieniem p2 za
zaworem. Zależność stosunków ciśnień p1 i p2 wpływa na wybranie
odpowiedniego wzoru do obliczeń współczynnika Kv. W tabeli Dane
techniczne zaworów opisane są współczynniki Kv s dla
poszczególnych średnic zaworów. W celu uzyskania zadanej
wielkości przepływu pary W, należy dobrać średnicę nominalną DN
odpowiadającą najbliższemu wyższemu współczynnikowi
przepływu Kvs.
Ad.3 W celu uniknięcia nadmiernego hałasu podczas pracy
regulatora należy sprawdzić prędkość czynnika przepływającego
przez zawór. Prędkość czynnika przepływającego przez zawór
określa liczba Macha. W przypadku doboru średnicy nominalnej DN
zaworu, należy pamiętać aby spełnić warunek M < 0,33. W wypadku
gdy warunek ten jest przekroczony należy dobrać większą średnicę
nominalną DN zaworu.
Ad.4 Korzystając z tabeli Dane techniczne czujników należy
dobrać stałą czasową czujnika. W wypadku gdy potrzebny jest krótki
czas reakcji na zmianę temperatury dobiera się czujnik spiralny.
Określić długość kapilary (przewodu łączącego część pomiarową
czujnika z częścią wykonawczą).
Z tabeli Dane techniczne czujników dla czujnika
obsługującego zawór DN 25 odczytano:
- stała czasowa dla czujnika rurowego 30s
- stała czasowa dla czujnika spiralnego 12s
- zakres nastaw +20...+120OC
- długość kapilary 4m (wykonanie standardowe)
Ponieważ zbiornik posiada dużą bezwładność można dobrać
czujnik rurowy o mniejszej stałej czasowej:
Typ czujnika TCT-01-02/4
Ad.5 Oznaczając symbol zaworu należy wpisać: typ zaworu,
średnicę nominalną. Oznaczając symbol czujnika należy wpisać: typ
czujnika, rodzaj czujnika, wielkość czujnika i długość kapilary.
Według punktu Oznaczenie zaworu.
5. Oznaczenie regulatora (zaworu i czujnika):
ZRTP-25
- zawór kołnierzowy
TCT-01-02/4
- czujnik temperatury
ZASADY DOBORU REGULATORÓW DLA PARY
79