6. Регулювальний орган як елемент гідравлічного ланцюга об'єкта автоматизації

Всякий регулюючий дросельний орган є змінюваним керуючим гідравлічним опором гідравлічного ланцюга об'єкта автоматизації, що визначає витрату через цю лінію (мал. 1).

Розташовуваний напір ∆P_с або сумарні втрати тиску в гідравлічному ланцюзі (включаючи перепад тиску на регульованому органі) визначають по наступній формулі

∆P_с = P_o - P_K ± zρ, (1)

_{де Po - тиск на початку гідравлічного ланцюга, кгс/м}²_;

^P_K ^{- тиск наприкінці гідравлічного ланцюга, кгс/м2;}

_{z - різниця рівнів початку й кінця гідравлічного ланцюга, м;}

ρ - щільність середовища, що протікає, кг/^м3.

Величину zρ приймають зі знаком плюс, якщо джерело напору розташоване на верхній оцінці й мінус, якщо джерело напору розташоване на нижній оцінці. Для газу й пари, як правило, величина zρ мала.

Втрати тиску на трубопроводі й технологічних апаратах ∆P_т (без обліку перепаду тиску на регулювальному органі) рівні

∆P_т = ∆P_п + ∆P_м, (2)

де ∆P_п - втрати тиску на прямих ділянках трубопроводу, кгс/м²;

∆P_м - втрати тиску на місцевих опорах і технологічних апаратах гідравлічного ланцюга, кгс/м².

Рис. 1. Гідравлічний ланцюг з регулювальним органом:

1 - насос; 2 - регулювальний орган

Рис. 2. Гідравлічні характеристики:

∆P_с = f₁(Q) - джерела напору; ∆P_т = f₂(Q) - гідравлічного ланцюга (без регулювального органа)

Перепад тиску (мал. 2) на регулювальному органі ∆P буде дорівнює

∆P = ∆P_с - ∆P_т, (3)

де ∆P_с - визначається по формулі (1), а ∆P_т - по формулі (2).

7. Режими руху рідини через регулювальний орган

Отримане в розділі 6 рівняння (27), що визначає взаємозв'язок між пропускною здатністю регулювального органа (у загальному випадку - гідравлічного опору)

справедливо тільки при однофазному турбулентному русі рідини, коли має місце пряма пропорційність між квадратом середньої швидкості й перепадом тиску. Тому при виконанні розрахунку й виборі регулювального органа необхідно виявляти режим руху середовища через регулювальний орган і, якщо він не є однофазним турбулентним, те це повинне бути враховане введенням відповідного поправочного коефіцієнта.

На мал. 3 показаний графік залежності об'ємної витрати рідини через регулювальний орган від квадратного кореня з перепаду тиску. Графік розбитий на області, у кожній з яких справедлива своя закономірність між витратою й перепадом тиску.

Рівняння (27) справедливо в області квадратичного опору III (див. мал. 3).

Рис. 3. Витрата рідини через регулювальний орган Q залежно від квадратного кореня з перепаду тиску (для положення «відкрите»):

I - область ламінарного руху; II - перехідна область; III - турбулентний однофазний рух у квадратичній області; IV - область кавітації; V - критичний плин двофазної суміші

9. Турбулентний однофазний рух у квадратичній області

Відповідно до вищевикладеного, при турбулентному однофазному русі у квадратичній області справедливе рівняння (27)

де F_p - виправлення на вплив перехідних патрубків (величина безрозмірна);

^K_v ^{- пропускна здатність регулювального органа;}

∆P - перепад роздавлена на регулювальному органі, обмірюваний до й після перехідних патрубків, кгс/м²;

ρ - щільність рідини в робочих умовах, г/см³.

Якщо для застосовуваних конструкцій перехідних патрубків величина виправлення F_p невідома, то її наближене значення може бути знайдене по формулі (34) розділу 6. Якщо перехідні патрубки до й після клапана однаковий, тобто діаметр трубопроводу до й після регулювального органа той самий, те величина F_p може бути знайдена по додатку 8.

Тому що донедавна виправлення на вплив перехідних патрубків не застосовувалися, то доцільно проілюструвати вплив перехідних патрубків на витрату через різні види регулювальних органів прикладами. У табл. 2 наведені орієнтовні відомості для деяких видів регулювальних органів при двох відносинах діаметра приєднання регулювального органа d до діаметра трубопроводу D.

_{Таблиця 2}

Вид регулювального органа	Зменшення витрати в %
	при d/D = 0,67	при d/D = 0,5
Прохідний повнопрохідний регулювальний клапан	3	5
Поворотна заслінка, відкрита на 60°	8	10
Поворотна заслінка, відкрита на 90°	18	32

З таблиці видно, що вплив перехідних патрубків проявляється в найбільшій мірі для регулювальних органів, що мають малий гідравлічний опір у положенні _{«відкрито».}