5.1.5 Вибір номінального тиску та типу матеріалу ро

По величині максимального тиску енергоносія у трубопроводі Ртр max вибирають РО з номінальним тиском Рн, який є найближчим більшим до Ртрmax. Значення Рн вибирається з нормального ряду чисел.

Тип матеріалу, із якого виготовлений РО визначається типом енергоносія (агресивний, абразивний, тощо) та і його фізичними параметрами – тиском і температурою.

5.1.6 Вибір типу робочої витратної характеристики ро

Для ефективної роботи РО в системі автоматичного регулювання (САР) важливе значення має його робоча витратна характеристика, оскільки вона визначає коефіцієнт передачі РО для кожного положення затвору. Бажана форма робочої витратної характеристики РО визначається шляхом спеціальних динамічних розрахунків САР з урахуванням зміни властивостей об’єкту регулювання від зміни і величини навантаження.

Основна вимога до робочої витратної характеристики РО - забезпечення сталості коефіцієнту передачі об’єкту регулювання Коб у всьому діапазоні навантажень на цей об’єкт.

Коб = Кро Каг = const.

Однак, коли не відомий весь спектр зміни властивостей об’єкту, вибір бажаної робочої витратної характеристики виконують по спрощеному критерію – вибирають таку робочу витратну характеристику РО, яка забезпечує стале значення Кро при найбільш характерних збуреннях об’єкту. Але вибирати РО по робочий витратній характеристиці неможливо, оскільки для конкретної трубопровідної системи робоча витратна характеристика РО визначається значеннями параметрів середовища (енергоносія), яке протікає через РО та типом пропускної характеристики даного РО. Тому при виборі РО використовують пропускну характеристику. Вибір бажаної пропускної характеристики відбувається у два етапи:

• с початку вибирають бажану робочу витратну характеристику, тобто ту, яка забезпечить сталість Кро у всьому діапазоні навантажень на об’єкт;

• потім вибирають пропускну характеристику РО, яка забезпечить при даних параметрах середовища вибрану бажану робочу витратну характеристику.

Тип бажаної робочої витратної характеристики (лінійна, або рівнопроцентна) визначається типом характерних збурень для даного агрегату.

Якщо основним типом збурень для агрегату є збурення по каналу регулювання (коливання тиску, фізичних, або хімічних параметрів середовища), то рекомендується брати РО з рівнопроцентною робочою витратною характеристикою. Такий тип витратної характеристики забезпечує сталість коефіцієнту передачі РО, практично, у всьому діапазоні зміни збурень.

Якщо агрегат має, в основному, збурення по навантаженню (змінюється кількість, або параметри матеріалу, який обробляється у агрегаті), то рекомендується брати РО з лінійною робочою витратною характеристикою. У цьому випадку при змінному навантаженню на об’єкт РО з лінійною витратною характеристикою буде мати сталий коефіцієнт передачі у всьому діапазоні зміни навантаження. Це пояснюється тим, що будь яке нове положення затвору РО і відповідна йому зміна витрат, яка потрібна для компенсації збурення, пов’язані одною і тою ж витратною характеристикою (лінійна залежність).

5.1.7 Вибір типу пропускної характеристики ро

Після того, як вибрали тип робочої витратної характеристики, постає питання вибору потрібної пропускної характеристики даного РО. Пропускна характеристика РО залежить від параметрів трубопровідної системи, статичних і динамічних властивостей агрегату, типу і інтенсивності збурень, а також від структури і вимог системи автоматичного регулювання.

Розглянемо вплив трубопровідної лінії на пропускну характеристику РО. Втрати тиску середовища у трубопровідній системі складаються із втрат тису в самому трубопроводі ∆Ртр та на РО ∆Рро. Запишемо для визначення цих втрат формулу Вейсбаха […], позначивши всі опори через узагальнені коефіцієнти опору для трубопроводу ξтр та регулюючого органу ξро:

; (5.13)

де V – швидкість руху речовини [м3/с];

ρ – густина речовини [кг/м3].

Звідси швидкість руху речовини у трубопроводі:

.

Тоді, знаючі площу трубопроводу Sтр, знайдемо витрати речовини Q як:

. (5.13а)

Звідси знайдемо втрати тиску у трубопроводі:

. (5.14)

Аналогічно для РО:

(5.15)

Вважаючи, що площі січення трубопроводу та РО однакові S = Sтр = Sро max, знайдемо втрати тиску у всій трубопровідній системі:

∆Рс = ∆Ртр + ∆Рро = () (5.16)

Звідси витрати дорівнюють:

(5.17)

При максимальних витратах речовини у системі позначимо сумарний коефіцієнт опору як:

.

Тоді максимальні витрати речовини у системі:

. (5.18)

Знайдемо співвідношення цих витрат:

(5.19)

При турбулентному режимі (Re >) коефіцієнт опору трубопроводу не залежить від ступені відкриття РО і практично можливо вважати його сталим, тобто , тоді вираз (5.19) має вигляд:

(5.19а)

Згідно формул (5.14) та (5.15) знайдемо співвідношення ∆Ртр/∆Рро і позначимо його К:

(5.20)

Величину К називають також модулем трубопровідної системи.

З урахуванням формул (5.4) та (5.12а) одержимо:

Kv тр = (5.21)

Звідси з урахуванням (5.20):

. (5.22)

У виразі (5.19а) поділимо чисельник та знаменник у цьому виразі на . Тоді, з урахуванням (5.20) та (5.22), маємо:

. (5.23)

Згідно (5.21) маємо:

Відносна пропускна здатність РО визначається співвідношенням:

Звідси:

=

тоді

. (5.24)

У цій формулі дві величини залежать від відносного переміщення l РО, це відносні робочі витрати q, та відносна пропускна здатність . Якщо ввести в формулу (5.24) відносне переміщення затвору l РО, то одержимо залежність робочої витратної характеристики q = f(l) від пропускної характеристики = φ(l).

(5.25)

Формула (5.25) показує, що робоча витратна характеристика залежить не тільки від пропускної, але і від величини коефіцієнту К, тобто від параметрів середовища і трубопровідної системи. Якщо величина К = 0, що означає відсутність падіння тиску у трубопроводі (∆Ртр = 0), то тільки в цьому випадку робоча витратна характеристика РО співпадає з його пропускною (l).

Таким чином:

1. якщо для трубопровідної системи, на якій ми ставимо РО величина К = 0, то:

• вибирають РО з таким же типом пропускної характеристики, який повинна мати його робоча витратна характеристика.

2. якщо величина К > 0, то:

а) при необхідності мати для РО рівнопроцентну робочу витратну характеристику, його пропускна характеристика те ж повинна бути рівнопроцентною;

б) при необхідності мати для РО лінійну робочу витратну характеристику, його пропускна характеристика повинна бути:

- при К < 1,5 - те ж лінійною;

- при К >3 - рівнопроцентною;

- при 1,5 < К < 3 може бути якою із попередніх двох типів.

При розрахунках та виборі РО використовується величина перепаду тиску у трубопроводі та на РО при максимальних витратах згідно шкали Qmax. Визначену по цим витратам пропускну здатність , для надійності, треба множити на коефіцієнт запасу Кз = 1,2 та додатково збільшувати до найближчого більшого значення Kvу при виборі РО. У зв’язку з цим, фактичне значення витрат буде значно більше Qmax, а коефіцієнт К (співвідношення ∆Ртр/∆Рро) зміниться в сторону збільшення і стане Використовуючи формулу (5.4), запишемо значення витрат Qmax та через пропускні здатності Kv max та Kvу:

(5.26)

(5.27)

Розділимо перше рівняння на друге і після спрощення одержимо:

)²; (5.28)

або

)². (5.29)

Тепер можливо знайти нове значення перепаду тиску на РО. Для цього у рівнянні (5.28) додамо в праву та ліву частину по одиниці:

)²+1;

)²+1.

Оскільки - це втрати тиску у трубопровідній системі, то

)² +1.

Звідси уточнене значення перепаду тиску на РО:

.