1 Линейная; 2 равнопроцентная; 3 регулирующих заслонок
Расходная характеристика представляет собой зависимость расхода среды (воды, пара и т.п.) от степени открытия РО = f(hpo) или Q = Q(hpo), где = Q/Qmax относительный расход среды; Q расход среды при степени открытия РО; Qmax расход среды при полностью открытом РО.
Различают идеальную расходную характеристику, снятую при постоянном перепаде давления на РО и рабочую, с учетом изменения перепада давления на РО и особенностей объекта.
Расход среды через клапан определяется выражением
Q
= CFpo/
,
(11.3)
где р - перепад давления на РО;
С постоянный коэффициент.
Перепад давления на РО, как правило, изменяется при различных степенях его открытия. То есть, линейность конструктивной характеристики РО (11.2) недостаточна для обеспечения его линейности расходной характеристики (11.3).
Минимальной пропускной способностью Kvmin называется наименьшее значение пропускной способности, при котором сохраняется пропускная характеристика в пределах установленного допуска; оно определяется как расход среды с плотностью 1000 кг/м3, пропускаемой РО при перепаде давления на нем 105 Па.
Во многих случаях автоматизации производственных процессов РО должны иметь широкий диапазон изменения пропускной способности, которым называется отношение условной пропускной способности Kvy к минимальной пропускной способности.
Негерметичность затвора, т.е. пропуск среды при полностью закрытом проходе, также является характеристикой РО. Для надежного и качественного регулирования негерметичность затвора должна быть минимальной.
Общие требования к РО зависят от физико-химических свойств регулируемой среды. Материал РО, контактирующий со средой, должен быть стойким к химическому воздействию среды. Коррозия уплотнительных дроссельных и направляющих поверхностей затворов, седел и штоков недопустима.
Регулирующий орган должен надежно работать при регулировании среды с высокой или низкой температурой. Недопустимы отказы в работе из-за загрязнений, отложений и т.д. В РО для сред с высокой температурой необходимо предусматривать, чтобы температура сальниковой набивки, уплотняющей шток, не поднималась выше допустимой температуры для смазки, которая добавляется в набивку. Для понижения температуры в зоне сальника между ним и фланцем крышки помещают ребристую трубу.
При регулировании среды с отрицательной температурой необходимо предусматривать защиту от обмерзания части штока РО, выступающей из сальниковой камеры, или применение РО специальной конструкции.
При необходимости РО должен удовлетворять условиям пожаро- и взрывобезопасности, т.е. необходимо исключить проникновение регулируемой среды наружу. В этих случаях применяют сильфонные бессальниковые уплотнения штоков.
Для тарельчатого клапана, показанного на рисунке 11.1, ж, конструктивная характеристика рассчитывается по формуле (hmax = 0,25D)
F=Dh,
где D – диаметр отверстия, м;
hmax – максимальный ход клапана при полном открытии.
Рис. 11.3. Регулирующий двухседельный золотниковый клапан
Для золотникового клапана (рис. 11.1, з и 11.1) с прямоугольным сечением окон
F=nbh,
где п – число окон; b и h – ширина и высота окна, м.
Следует отметить, что представленный на рис. 11.3 двухседельный золотниковый клапан имеет статически разгруженную подвижную систему, т.е. для приведения в действие РО необходимо прикладывать усилие только для перестановки клапана, в то время как для односедельного клапана требуется преодолеть усилие давления регулируемой среды.
Поворотные заслонки (рис. 11.1, и) круглой или прямоугольной формы предназначены в основном для регулирования расхода газообразных сред при малых перепадах давления на регулирующем органе.
Зависимость площади проходного сечения от угла поворота заслонки имеет вид
F=0,78Dу2(1 – cos),
где Dу – диаметр условного прохода круглой или равной ей по площади прямоугольной заслонки, численно равный внутреннему диаметру круглой заслонки, м; – угол поворота заслонки, изменяющийся от 0 до max.