Гидравлическое регулирование систем отопления и охлаждения. Теория и практика. Пырков В.В. , 2005. Гидравлическое регулирование систем отопления и охлаждения. Теория и практика
 Скачать 10.16 Mb.
|
|
Пример 8. Регулирующий клапан MSV F d = 100 мм имеет логариф мическо линейную рабочую расходную характеристику, предоставляе мую производителем (рис. 3.15). Зависимость пропускной способности клапана от настройки по этой характеристике приведена в таблице. Необходимо определить базовый авторитет клапана. Решение. Базовый авторитет клапана можно определить как по отдельным составляющим (логарифмической либо линейной), так и по совокупной характеристике (логарифмическо линейной). Пропорцию распределения законов регулирования определяют одним из способов: по рабочей расходной характеристике клапана; по пропускной ≤ Δ 69 ГИДРАВЛИЧЕСКОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ СИСТЕМ ОТОПЛЕНИЯ И ОХЛАЖДЕНИЯ. ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА при его укорачивании (сравни затворы на верхних рис. 3.5,б и 3.5,г). Наилучших результатов достигают при использовании примерно по ловины логарифмического затвора клапана. Законы регулирования в этом случае распределяются в пропорции 50 % на 50 %, что отражено на рис. 3.14. Тогда настройку клапана с логарифмическо линейной рабочей расходной характеристикой определяют по уравнениям для логарифмической и для линейной характеристик. Их преобразуют с учетом пропорции распределения (0,5) и координаты точки слияния (0,5). Применение уравнений ограничивают областью допустимых зна чений расхода относительно точки слияния расходных характеристик: при V 0,5 V 100 (3.32) при V > 0,5 V 100 (3.33) Либо, осуществляя замену внешнего авторитета a и расхода V 100 на соответствующие отношения перепадов давлений (см. п. 3.4.1): при P vs 0,25 P v (3.34) при P vs > 0,25 P v Δ Δ Δ ≤ Δ n n V V V a = + − − − [ ] ⎧ ⎨ ⎪ ⎪ ⎩ ⎪ ⎪ ⎫ ⎬ ⎪ ⎪ ⎭ ⎪ ⎪ + 0 5 1 1 1 1 0 5 0 5 100 100 2 , , /( , ) max n n V V a c = − − − ⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎧ ⎨ ⎪⎪ ⎩ ⎪ ⎪ ⎫ ⎬ ⎪⎪ ⎭ ⎪ ⎪ + 0 5 1 1 1 0 5 2 100 2 , ln ( , / ) ; max ≤ 68 ГИДРАВЛИЧЕСКОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ СИСТЕМ ОТОПЛЕНИЯ И ОХЛАЖДЕНИЯ. ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА (3.37) (3.35) (3.36) Положение настройки n 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Пропускная способность клапана k v , (м 3 /ч)/бар 0,5 6,2 13,4 21,8 35,7 62,4 96,6 121,0 137,0 148,0 157,0 165,0 Закон регулирования логарифмический линейный из условий гидравлического испытания клапана, а постоянную c 4,5. То гда, подставляя максимальные параметры из последней колонки, а проме жуточные — из соответствующих колонок таблицы, рассчитывают ав торитет клапана. Результаты сведены в таблицу. Среднеарифметическое значение во всем диапазоне регулирования a б = 0,42. Разброс табличных значений базового авторитета вызван округле нием пропускной способности клапана, погрешностью ее определения на границах действия законов регулирования, а также принятым в рас чете примерным значением постоянной c Из рассмотренного примера 8 следует, что регулирование потока дан ным клапаном при внешнем авторитете a = 1 осуществляется по расходной характеристике, примерно отображаемой кривой на рис. 3.14 с полным внешним авторитетом a + = 0,42, которая идентична кривой на рис. 3.15. Дальнейшая деформация этой характеристики происходит при измене нии внешнего авторитета. Влияние внешнего авторитета рассмотрено в примере 9. Пример 9. Проектируют систему обеспечения микроклимата с от ветвлением (стояком или горизонтальной веткой). Ближайшим и един ственным автоматическим устройством стабилизации давления в сис теме является регулятор перепада давления, установленный в индивиду альном тепловом пункте по схеме на рис. 3.3,г. Поддерживаемый им пере пад давления P = 0,40 бар. Сопротивление регулируемого участка без уче та потерь давления на регулирующем клапане составляет P - = 0,20 бар. Расход теплоносителя на регулируемом участке равен V N = 55 м 3 /ч. Необходимо подобрать регулирующий клапан и определить настройку для увязки ответвления. Решение. Гидравлическое увязывание ответвления обеспечивают определением настройки регулирующего клапана на перепад давления: P v = P – P - = 0,40 – 0,20 = 0,20 бар. Δ Δ Δ Δ Δ ≈ 71 ГИДРАВЛИЧЕСКОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ СИСТЕМ ОТОПЛЕНИЯ И ОХЛАЖДЕНИЯ. ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА способности клапана; по данным производителя. Рассмотрим первый и второй способы. По первому способу необходимо провести диагональ, соединяющую на чало и конец рабочей характеристики клапана (см. рис. 3.15). Их точка пересечения соответствует настройке клапана, в которой происходит переход от логарифмического к линейному закону регулирования. Отноше ние 6,9/12 = 0,58 является долей логарифмического регулирования. Остав шаяся часть, т. е. 0,42, является долей линейного регулирования. По второму способу из вышеприведенной таблицы необходимо найти такое положение настройки, при которой соблюдается зависимость (3.13), выраженная в виде настроек и пропускных способностей. Эта зависимость соответствует единственной точке на расходной характеристике с соблю дением идеального линейного регулирования. Данный способ является более точным, чем графический способ. В результате получим настройку 6,96 с пропускной способностью клапана 95,8 (м 3 /ч)/бар 0,5 . При этом: (6,96/12) = (95,8/165) = 0,58. Базовый авторитет клапана для настроек до n = 6,96 рассчитыва ют по логарифмическому закону регулирования. Для этого видоизменя ют уравнение (3.32): а для настроек n > 6,96 — по видоизмененному уравнению (3.33), харак теризующему линейный закон регулирования: где индекс 58 указывает на расход теплоносителя и пропускную способ ность клапана при настройке 0,58 n max . В этом примере следует принимать внешний авторитет a = 1, исходя 70 ГИДРАВЛИЧЕСКОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ СИСТЕМ ОТОПЛЕНИЯ И ОХЛАЖДЕНИЯ. ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА 6 8 Рис. 3.15. Расходная характеристика клапана MSV F d = 100 мм Закон регулирования логарифмический линейный Положение настройки n 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Базовый авторитет клапана а б 0,39 0,30 0,41 0,53 0,55 0,47 0,29 0,36 0,43 0,50 Среднеарифметическое значение a б 0,436 0,410 При V N < V 58 настройку рассчитывают по видоизмененному уравне нию (3.32): Настройку принимают с округлением до указанной на шкале дольной кратности. У данного типа клапана шкала настройки разме чена через 0,25, следовательно, устанавливают настройку n = 9,00. Определить настройки регулирующего клапана можно также по диаграмме, графику или таблице, которые предоставляет производи тель в техническом описании клапана при базовой деформации рас ходной характеристики. В данном примере — по таблице из примера 8. При расчетной пропускной способности k v = 123 (м 3 /ч)/бар 0,5 настройка n = 8,11. Принимают настройку n = 8,25. При выборе окончательной настройки в практике проектирования применяют подход: устанавливать ближайшее б ó льшее значение настрой ки. Для регулирования теплообменных приборов допускается применять противоположный подход, т. е. принимать меньшее ближайшее значение настройки. Данный подход основан на том, что увеличение расхода сверх номинального значения почти не влияет на тепловой поток прибора (см. п.р. 6.3), но возрастают при этом расходы на перекачивание теплоносителя. Из результатов определения настройки клапана с логарифмичес ко линейной расходной характеристикой по различным методам про ектирования получают незначительно отличающиеся значения на стройки регулирующего клапана: с учетом внешнего авторитета — 9,00 (8,75); без учета — 8,25 (8,00). В скобках указаны настройки при округ лении расчетных значений в меньшую сторону. И в том, и в другом слу чае отклонение от номинального расхода не более ± 10 %. Клапаны с логарифмическо линейной рабочей расходной характе ристикой имеют зону примерно линейного регулирования в широ ком диапазоне изменения общего внешнего авторитета. n n V V a c = − − − ⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎧ ⎨ ⎪⎪ ⎩ ⎪ ⎪ ⎫ ⎬ ⎪⎪ ⎭ ⎪ ⎪ + 0 58 1 1 1 2 58 2 , ln ( / ) max = 122 0 58 , ⎧ ⎨ ⎪ ⎪ ⎩ ⎪ ⎪ 35,8 35,8 0,15 8,9 55,0 73 ГИДРАВЛИЧЕСКОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ СИСТЕМ ОТОПЛЕНИЯ И ОХЛАЖДЕНИЯ. ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА По уравнению из таблицы 3 находят расчетную пропускную способ ность клапана: (м 3 /ч)/бар 0,5 Подбирают регулирующий клапан с б ó льшим значением максимальной пропускной способности. Таковым является клапан MSV F d = 100 мм с логарифмическо линейной расходной характеристикой и базовым авто ритетом a б = 0,42 (см. пример 8). Его максимальная пропускная способ ность k vs = 165 (м 3 /ч)/бар 0,5 , а минимальная — k v = 6,2 (м 3 /ч)/бар 0,5 . Для обеспечения возможности регулирования потоком теплоносителя при балансировке системы рекомендуется, чтобы выполнялось условие 0,2 k vs k v 0,8 k vs . Условие выполняется, т. к. 0,2 165 123 0,8 165. Это позволяет регулировать поток теплоносителя в процессе баланси ровки системы как в б ó льшую, так и в меньшую сторону. Минимальные потери давления на клапане при номинальном расходе: бар. Внешний авторитет клапана: Полный внешний авторитет клапана: a + = a б a = 0,42 0,35 = 0,15. Расход теплоносителя, при котором происходит изменение закона регулирования: V 58 = 0,58 V 100 = = м 3 /ч, где 0,58 — относительное положение хода штока, при котором происхо дит изменение закона регулирования (см. пример 8). Поскольку V N > V 58 , для определения настройки клапана применяют видоизмененное уравнение (3.33): n n V V V V a = + − − − − ⎧ ⎨ ⎪ ⎪ ⎩ ⎪ ⎪ ⎫ ⎬ ⎪ ⎪ ⎭ ⎪ ⎪ = + max , , ( ) /( ) 0 58 0 42 1 1 100 58 58 2 0 58 a 0,35 0,40 61,7 35,8 = 0 11 0 11+0,20 0 35 , , , vs ΔP V k vs N vs = = = 2 2 2 2 55 165 0 11 , ≤ ≤ ≤ ≤ k V P v N v = = = Δ 55 0 20 123 , 72 ГИДРАВЛИЧЕСКОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ СИСТЕМ ОТОПЛЕНИЯ И ОХЛАЖДЕНИЯ. ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА Деформацию ли нейно линейной иде альной характеристики, п р о и с х о д я щ у ю п о д в л и я н и е м п о л н о г о внешнего авторитета клапана, получают сло жением уравнений 3.15. В каждое уравнение вводят коэффициент пропорциональности c (см. уравнение (3.13)), определяющий наклон расходной характерис тики. Область допус тимых значений урав нений устанавливают по положению штока в точке соприкоснове ния прямых. Линейно линейный закон регулирования объединяет положительные черты линейного и логарифмического законов. Клапаны с линейно линейной рабочей расходной характеристи кой обеспечивают регулирование по закону, подобному лога рифмическому. 3.4.6. Рабочие расходные характеристики трехходовых клапанов Трехходовые клапаны используют для стабилизации потока и для обеспечения постоянства температурных параметров теплоносителя. Показанные на рис. 3.18 клапаны являются седельными. Все они пред назначены для совместной работы с электроприводами AMV, а клапаны серии VMV, кроме того, применяют с термогидравлическими приводами ABM. Клапаны VMV d = 15 мм и VMV d = 20 мм используют также с термостатическими элементами RAVI и RAVK в системах напольного отопления, системах теплоснабжения калориферов вентиляционных установок и т. д. Зональные клапаны VZ 3, VZ 4 (рис. 3.18) и 75 ГИДРАВЛИЧЕСКОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ СИСТЕМ ОТОПЛЕНИЯ И ОХЛАЖДЕНИЯ. ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА Расходные характеристики клапана не претерпевают существен ного изменения при внешнем авторитете 0,3...1,0. Для упрощения расчетов и наладки системы, а также уменьшения погрешности потокораспределения рекомендуется применять ав томатические регуляторы перепада давления, создавая внешний авторитет клапанов а 0,3. 3.4.5. Линейно линейная рабочая расходная характеристика клапана Клапаны VS 2, VM 2 и VB 2 — это двухходовые седельные регулиру ющие клапаны, которые применяют с редукторными электроприводами AMV преимущественно в системах отопления, теплоснабжения устано вок вентиляции и кондиционирования. Основным отличием данных клапанов с гидравлической точки зре ния является комбинированная расходная характеристика, состоящая из двух линейных характеристик. Это концептуальное решение оптималь ного регулирования, при котором применены линейные законы регули рования с различным наклоном расходных характеристик. Такой подход позволяет дискретно приблизиться к логарифмическому регулированию (рис. 3.17). При этом реализуются положительные черты линейного зако на регулирования: создание устойчивого регулирования клапана вблизи положения запирания, и логарифмического — приближение к идеальному управлению тепловым потоком теплообменного прибора (см. рис. 6.5). Устойчивому регулированию вблизи зоны запирания способствует изменение скорости перемещения штока, создаваемой электроприводом AVM, т. к. наклон характеристики незначителен. В крутой части характе ристики обеспечивается быстрое и устойчивое изменение расхода тепло носителя. ≤ 74 ГИДРАВЛИЧЕСКОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ СИСТЕМ ОТОПЛЕНИЯ И ОХЛАЖДЕНИЯ. ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА Рис. 3.16. Клапаны с линейно линейной расходной характеристикой 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 0 h /h 0 0 1 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 V/V 0 0 1 Рис. 3.17. Линейно линейная идеальная рас ходная характеристика клапана VS 2 VM 2 VB 2 осуществляют изменением температуры подаваемого теплоносителя. Требуемую температуру теплоносителя у потребителя 4 достигают пу тем перемещения штока клапана. При этом изменяется пропорция меж ду водой с расходом V A от источника 1 (нагретой в котле или охлажден ной в чиллере) и подмешиваемой водой с расходом V B от потребителя 4 (охлажденной в отопительном приборе или нагретой в фенкойле). Рас ход V A может изменяться от нуля до V AB . Если по условиям эксплуатации источника 1 необходимо поддерживать расход V AB на постоянном уровне, то устанавливают трехходовой клапан по схеме на рис. 3.19,б. В этом слу чае клапан работает на разделение потоков, а расход теплоносителя V B у потребителя 4 будет изменяться от нуля до V AB . Постоянный расход в ис точнике 4 обеспечивают также с использованием смешивающего клапа на, установленного по схеме на рис. 3.19,в. Данную схему применяют с клапанами, которые не предназначены для разделения потоков. Управление потоками теплоносителя в каналах осуществляют пере мещением штока 2 с затвором 3 относительно регулирующих отверстий 4 (рис. 3.20). При этом, если одно отверстие открывается, то другое — прикрывается. Затвор 3 профилируют с двух сторон для каждого из от верстий 4. У смешивающих клапанов затвор находится между отверсти ями 4 (рис. 3.20,а,в), у разделяющих — за ними (рис. 3.20,б). Сочетание форм поверхности затворов клапана для каждого из отверстий дает со ответствующие расходные характеристики. Поэтому характеристики имеют двойное обозначение — линейная/линейная, логарифмичес кая/логарифмическая, логарифмическая/линейная и т. д. Первым сло вом указывают закон регулирования, применяемый к прямому потоку, вторым — к перпендикулярному потоку. На рис. 3.20,в показана схема управления потоками в четырехходовом смешивающем клапане VZ 4. По своей сути она совпадает со схемой 77 ГИДРАВЛИЧЕСКОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ СИСТЕМ ОТОПЛЕНИЯ И ОХЛАЖДЕНИЯ. ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА VZ 2 (рис. 3.10) предназначены для конечных потребителей с незначи тельными потоками теплоносителя. В зависимости от способа установки относительно насоса трехходо вые клапаны бывают смешивающими и разделяющими (рис. 3.19). Схему на рис. 3.19,а применяют для снабжения потребителя по стоянным расходом теплоносителя V AB . Общий расход теплоносителя V AB в клапане равен сумме расходов в прямом V A и перпендикулярном V B каналах. Регулирование теплопередачи потребителя при этом 76 ГИДРАВЛИЧЕСКОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ СИСТЕМ ОТОПЛЕНИЯ И ОХЛАЖДЕНИЯ. ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА Рис. 3.18. Трехходовые клапаны VF 3 VMV VRB 3 VZ 3 VZ 4 VRG VRBS a б в Рис. 3.19. Установка трехходовых клапанов: а на смешивание в по дающем трубопроводе; б на разделение в подающем тру бопроводе; в на смешивание в обратном трубопроводе; 1 источник теплоты (холода); 2 трехходовой клапан; 3 насос; 4 ñ потребитель теплоты (холода) Рис. 3.20. Схема трехходовых и четырехходовых клапанов: а ñ смеши вающего; б ñ разделяющего; в ñ смешивающего; 1 ñ корпус; 2 ñ шток; 3 ñ затвор; 4 ñ регулирующие отверстия a в б характеристикой (рис. 3.21) допустимо в системах без жестких требо ваний к обеспечению стабильности расхода теплоносителя. У данного клапана суммарный поток V AB остается стабильным независимо от хо да штока только при a + = 1, что с практической точки зрения является недостижимым. Во всех остальных случаях происходит увеличение суммарного потока. Так, при a + = 0,5 оно составляет примерно 1,3 ра за, а при a + = 0,01 — 1,8 раза. Следовательно, для приближения к ста бильности суммарного потока необходимо увеличивать потери давле ния на клапане, что не является лучшим решением с точки зрения энергопотребления. Несколько иные закономерности изменения суммарного потока в зависимости от авторитета наблюдаются в трехходовом клапане с ло гарифмической/логарифмической рабочей расходной характеристи кой, представленной на рис. 3.22. Стабилизации суммарного потока независимо от хода штока достигают при авторитете a + 0,2. Умень шение авторитета клапана увеличивает суммарный поток, увеличе ние авторитета — уменьшает его. Таким образом, в данном клапане колебания суммарного потока могут как превышать, так и быть мень шими от номинального значения. Эти колебания в диапазоне пол ного внешнего авторитета от 0,1 до 1,0 составляют примерно +15 % и 55 %, в отличие от +80 % у клапана с линейной/линейной характе ристикой. Через трехходовой клапан проходят два циркуляционных кольца: одно — через теплообменный прибор, второе — через обводной участок. К этим кольцам предъявляют различные требования по регулирова нию. Поэтому широко применяют клапаны с совмещением разных зако нов регулирования потоков теплоносителя, например, с логарифмичес ким/линейным законом. Рабочая расходная характеристика такого кла пана показана на рис. 3.23. Стабилизация суммарного потока в нем не зависимо от хода штока происходит при a + 0,4. Колебания расхода теплоносителя в диапазоне a + = 0,1...1 составляют +50 % и 30 %. Такие колебания гораздо предпочтительнее, чем у ранее рассмотренных трех ходовых клапанов для теплообменных приборов, так как изменение теплового потока в значительной мере зависит от снижения расхода и почти не зависит от его увеличения относительно номинального расхо да (см. п.р. 6.3). Общий относительный расход теплоносителя в рассмотрен ных трехходовых клапанах определяют суммированием относи тельных расходов в регулирующем и обводном каналах. Его изме нения в зависимости от авторитета рассчитывают по следующим формулам: ≈ ≈ 79 ГИДРАВЛИЧЕСКОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ СИСТЕМ ОТОПЛЕНИЯ И ОХЛАЖДЕНИЯ. ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА рис. 3.20, а для трехходового клапана VZ 3. Такая конструкция позволяет компактно разместить клапан VZ 4 и упростить монтаж за счет умень шения количества сборочных сое динений узла. Трехходовым клапанам соответ ствуют все закономерности, рассмо тренные ранее для двухходовых ре гулирующих клапанов. Это дает возможность получения рабочей расходной характеристики сложе нием рабочих характеристик пря мого и перпендикулярного каналов клапана. Такие характеристики представлены на рис. 3.21…3.23. Использование трехходового клапана с линейной/линейной 78 ГИДРАВЛИЧЕСКОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ СИСТЕМ ОТОПЛЕНИЯ И ОХЛАЖДЕНИЯ. ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА Рис. 3.21. Линейная/линейная ра бочая расходная харак теристика трехходового клапана 0,5 Рис. 3.22. Логарифмическая/ло гарифмическая рабо чая расходная харак теристика трехходо вого клапана Рис. 3.23. Логарифмическая/линей ная рабочая расходная характеристика треххо дового клапана 81 ГИДРАВЛИЧЕСКОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ СИСТЕМ ОТОПЛЕНИЯ И ОХЛАЖДЕНИЯ. ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА при линейной/линейной расходной характеристике — (3.38) при логарифмической/логарифмической расходной характеристике — (3.39) при логарифмической/линейной расходной характеристике — (3.40) Следует отметить, что в каждом составляющем этих уравнений полный внешний авторитет определяют для соответствующего цирку ляционного контура. У трехходовых клапанов изменяется пропускная способность под влиянием авторитетов, вызывая колебания расхода теплоносителя в циркуляционных контурах с постоянным гидравлическим режимом. Наиболее простым способом устранения колебаний расхода в конту рах с постоянным гидравлическим режимом, возникающих при рабо те трехходовых клапанов, является применение автоматических регуляторов (стабилизаторов) расхода. 3.4.7. Взаимовлияние регулирующих клапанов Системы обеспечения микроклимата представляют собой разветвлен ную сеть трубопроводов, по которым транспортируется теплоноситель к потребителям с различными тепловыми нагрузками. Требованием проек тирования систем является создание равенства потерь давления во всех циркуляционных кольцах. Количество циркуляционных колец в двух трубных системах равно количеству потребителей (отопительных прибо ров, фенкойлов и т. п.), в однотрубных — количеству стояков либо гори зонтальных приборных веток. Для обеспечения гидравлического увязыва ния на каждом циркуляционном кольце устанавливают регулирующий клапан, зачастую этого бывает недостаточно. Тогда применяют двухсту пенчатое и более увязывание циркуляционных колец. Например, сначала V V a a e a a h h AB AB c h h 100 100 1 1 1 1 1 2 1 100 2 = − + + − + − [ ] + + − + + ( / ) ( ) / увязывают отопительные приборы в пределах квартиры, затем — горизон тальные приборные ветки квартир в пределах стояка, затем — стояки в пределах ветви. Таким образом, в одном циркуляционном кольце могут находиться несколько регулирующих клапанов и один терморегулятор, которые вместе вносят общий вклад в гидравлическое сопротивление регу лируемого участка. При проектировании современных систем с переменным гидравличе ским режимом суммирование сопротивлений элементов гидравлическо го участка, как это делается в системах с квазипостоянным гидравличес ким режимом, является недостаточным условием эффективной работос пособности системы. Каждый клапан обеспечивает заданные параметры теплоносителя у потребителя лишь при его эффективной адаптации в си стеме. Она заключается в поддержании заданного диапазона авторитета, в пределах которого регулирование расхода теплоносителя является про гнозируемым и находится в допустимых пределах. В то же время эти ди апазоны для клапанов одного регулируемого участка не должны пере крывать друг друга, т. е., если в циркуляционном кольце установлен тер морегулятор с логарифмической рабочей расходной характеристикой и эффективным диапазоном значений внешнего авторитета a = 0,5…1,0, это означает, что на нем мы должны потерять от 50 до 100 % располагаемого давления регулируемого участка. Следовательно, в остальных элементах участка, в том числе на регулирующем клапане, необходимо потерять от 0 до 50 % располагаемого давления. Таким образом, регулирующий кла пан уже не может иметь такой же диапазон внешнего авторитета, как у терморегулятора. Совместно с терморегулятором необходимо применять регулирующий клапан с эффективным диапазоном полного внешнего ав торитета в пределах оставшейся части располагаемого давления. Тако вым может быть, например, клапан с равнопроцентной расходной харак теристикой и внешним авторитетом a = 0,1…0,3. Тогда, выбирая мини мальное значение потерь давления на терморегуляторе 50 % и на регули ровочном клапане 10 %, в остальных элементах системы (трубах, отопи тельных приборах и пр.) необходимо потерять 100 50 10 = 40 %. Разнообразие конструкций теплообменных приборов и регулирую щих клапанов, а также многообразие их взаимосочетаний не дают возмож ности найти обобщенный узкий диапазон внешнего авторитета, который был бы эффективен для всех проектных решений. При существующих конструкциях клапанов и терморегуляторов в большинстве случаев, стре мясь создать идеальное регулирование теплообменного прибора (рис. 6.5), необходимо потерять на них все располагаемое давление регулируемого участка. Этого можно достичь, применив схему на рис. 3.4,б. В остальных случаях данное стремление является недосягаемым. Тем не менее, к нему 80 ГИДРАВЛИЧЕСКОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ СИСТЕМ ОТОПЛЕНИЯ И ОХЛАЖДЕНИЯ. ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА предоставляет для решения таких задач весь спектр регулирующей арматуры с различными расходными характеристиками, диаметрами присоединения, материалами изготовления и т. п. Перечень некоторых регулирующих клапанов представлен в табл. 3.3. Искажение расходной характеристики под воздействием конструк тивных особенностей клапана (базовый авторитет) и сопротивле ния элементов регулируемого участка (внешний авторитет) может существенно влиять на регулируемость теплообменного прибора, что необходимо учитывать при проектировании и наладке системы обеспечения микроклимата. Следует стремиться к тому, чтобы внешний авторитет ручного балансировочного клапана и терморегу лятора превышал 0,5. Наличие на регулируемом участке нескольких клапанов (ручного балан сировочного и терморегулятора) требует рассмотрения совместимо сти диапазонов их внешних авторитетов. Лучшим вариантом проект ного решения является применение только одного клапана (ручного либо терморегулятора) на регулируемом участке. Ручные балансировочные клапаны целесообразно применять в системе с постоянным гидравлическим режимом (без терморегуляторов), где их внешние авторитеты практически не изменяются. 3.5. Отключающие клапаны В современных системах обеспечения микроклимата наряду с авто матическими и регулирующими клапанами широко применяют отключа ющие клапаны (запорная арматура). Их основная функция состоит в от ключении системы, отдельных веток и стояков, теплообменных приборов и другого оборудования. Рассматривая взаимодействие всех элементов системы и их влияние на процесс регулирования, следует отметить, что отключающие клапаны вносят свой негативный вклад в этот процесс. Отключающие клапаны являются составляющим элементом регу лируемого участка. Они отбирают на себя часть располагаемого давле ния и уменьшают тем самым внешний авторитет регулирующих клапа нов и терморегуляторов. Поэтому в системах с автоматическим регули рованием отключающие клапаны должны иметь наименьшее сопротив ление. Таковыми являются дисковые поворотные затворы типа Баттер фляй Danfoss Oreg и шаровые краны Danfoss Socla. 83 ГИДРАВЛИЧЕСКОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ СИСТЕМ ОТОПЛЕНИЯ И ОХЛАЖДЕНИЯ. ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА надлежит стремиться и из него следует вывод не только о взаимовлия нии регулирующего клапана и терморегулятора, но и всех элементов системы обеспечения микроклимата. Такой подход заставляет: приме нять трубы с наименьшим коэффициентом шероховатости; устанавли вать теплообменные приборы и запорную арматуру с наименьшим ко эффициентом местного сопротивления; применять регуляторы перепа да давления на регулируемом участке; размещать фильтры, тепломеры и т. д., при необходимости, до участка системы с автоматически поддер живаемым перепадом давления. Комплексный подход по созданию эффективной системы обеспече ния микроклимата требует конструктивного многообразия клапанов для обеспечения всевозможных вариантов взаимодействия с оборудо ванием, расположенным на регулируемом участке. Компания Данфосс ГИДРАВЛИЧЕСКОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ СИСТЕМ ОТОПЛЕНИЯ И ОХЛАЖДЕНИЯ. ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА Таблица 3.3. Расходные характеристики терморегуляторов и регулирую щих клапанов 82 поток теплоносителя очень мед ленно, чтобы избежать образования гидравлического удара, оказываю щего разрушающее воздействие на мембраны автоматических регуля торов. Такая опасность отсутствует при использовании отключающих к л а п а н о в в е н т и л ь н о г о т и п а (рис. 3.26). АSV М — отключающий клапан спутник автоматического регу лятора перепада давления. USV M — отключающий клапан трансформер, который при необходимости пре образуют в автоматический регулятор перепада давления. MSV M — запорный клапан. Клапаны АSV М и USV M изготавливают с условным ГИДРАВЛИЧЕСКОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ СИСТЕМ ОТОПЛЕНИЯ И ОХЛАЖДЕНИЯ. ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА Для систем отопления, венти ляции и кондиционирования при меняют дисковые поворотные за творы модификации ORCLIM (рис. 3.24). Их устанавливают на трубопроводах между стандарт ными фланцами без применения прокладок (ее функции выполня ет футеровка). Для центровки за твора между фланцами на корпусе выполнены наружные проушины, через которые пропускаются стяжные болты. Допустимая температура теплоносителя 1…110 °С. Условный диаметр присоединения 50…200 мм. Затворы оснащают либо зубчатой рукояткой на 2…5 положений, либо редуктором с червячной пе редачей, либо электроприводом переменного/постоянного тока. Затворы могут выполнять также функцию регулирующих клапанов. Для этого оп ределена зависимость пропускной способности затвора от угла поворота запорно регулирующего диска. Для трубопроводов диаметром до 100 мм применяют шаровые кра ны (рис. 3.25). Допустимые температуры теплоносителя — 8…95 °С. У некоторых типов кранов этот диапазон составляет от минус 18 °С до плюс 200 °С. Коэффициент местного сопротивления примерно равен нулю. Краны могут быть выполнены с вентильками для спуска воды либо воздуха из системы. В автоматически регулируемых системах обеспечения микроклима та с клапанами Баттерфляй и шаровыми кранами следует перекрывать 84 ГИДРАВЛИЧЕСКОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ СИСТЕМ ОТОПЛЕНИЯ И ОХЛАЖДЕНИЯ. ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА Рис. 3.27 Отключающие клапаны узлов обвязки теплообменных приборов RLV прямой RLV угловой RLV К прямой RLV К угловой RLV КD прямой RLV КD угловой Дренажный кран Рис. 3.24. Поворотные затворы Баттерфляй Рис. 3.25. Шаровые краны Рис. 3.26. Запорные клапаны ASV M MSV M USV M 85 диаметром 15…40 мм, а MSV M — 15…50 мм. Через эти клапаны можно спускать воду либо воздух из системы. Отдельную группу образуют отключающие клапаны для теплооб менных приборов (рис. 3.27) серии RLV. Ими реализуют всевозмож ные виды подключения трубопроводов к теплообменным приборам: напрямую, со стороны стены, со стороны пола. Особенностью RLV K является то, что его используют как для двухтрубных, так и для однотрубных систем путем соответственно перекрытия или открытия внутри него перепускного канала между входом и выходом теплоно сителя. Коэффициент затекания при этом настраивают боковым встроенным вентилем. RLV KS отличается отсутствием перемычки. У RLV–KD осуществлены боковое отключение потока теплоносителя и гидравлическая предварительная настройка по линейной расходной характеристике, как у RLV S (рис. 3.7). Наличие буквы "К" в аббреви атуре клапана свидетельствует о предназначении его для компакт радиатора. При помощи дренажного крана, поставляемого по заказу, опорожняют либо заполняют теплообменный прибор без отключения остальной части системы. Отключающие клапаны должны иметь минимальное сопротивление для обеспечения максимальных авторитетов терморегуляторов и регулирующих клапанов. 86 ГИДРАВЛИЧЕСКОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ СИСТЕМ ОТОПЛЕНИЯ И ОХЛАЖДЕНИЯ. ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА |