Авторитет клапана это: Статьи | ColSys — Коллекторные системы

Статьи | ColSys — Коллекторные системы

ЗАДАЧА ПЕРВАЯ

проектный уровень расхода должен быть доступен всем потребителям, даже самым удаленным.

Эффективное управление тепловой системой возможно только в том случае, если требуемые значения расходов теплоносителя соблюдаются для конечных потребителей и доступна возможность измерения этих расходов и их регулирование. Поэтому гидравлическая балансировка имеет важное значение.

Основной вопрос: как вы получаете правильное балансирование?

Отправной точкой является получение правильного распределения потока путем проведения тщательных измерений характеристик системы. Это справедливо только в теории, на самом деле, теплогенераторы, трубопроводы, насосы и терминалы рассчитаны на максимальный расход. Если хотя бы один контур не имеет достаточного расхода, другие не будут работать оптимально, и, следовательно, желаемые температура и комфорт в помещениях не будут достигнуты.

Проектирование системы с определенными параметрами безопас- ности предотвратило бы некоторые из проблем, но создало бы другие более крупные, особенно со стороны управления. Тем не менее, нельзя избежать некоторых чрезмерных значений, поскольку составляющие должны быть выбраны на основание измерений параметров работающей системы, которые обычно не соответствуют расчетным параметрам. Кроме того, во время проектирования характеристики некоторых компонентов неизвестны, поскольку они выбираются только на этапе установки.

Следовательно, может появиться необходимость изменить исходную систему с учетом установки на месте, часто отличающейся от первоначальной.

Гидравлическая балансировка позволяет получить требуемые расходы и скорости потока в реальных условиях, избегая чрезмерных измерений и оправдывая сделанные инвестиции.

Ситуация A

Система с постоянным расходом

В системе с постоянным расходом (рис. 1.a) трехходовой регулирующий клапан рассчитывается для создания перепада давления, по меньшей мере, равного расчетному перепаду давления в потребителе U. Это означает, что для правильного регулирования управляющий клапан должен иметь авторитет (коэффициент управления) не менее 0,5.

Практически падение давления на регулирующем клапане должно быть таким же и для обратной магистрали.

Если суммарное падение давления в трубопроводе и в управляю- щем клапане составит 20 кПа, а доступное дифференциальное давление (ΔH) 80 кПа, то разность 60 кПа должна быть компенсирована клапаном SBV1. В противном случае эта схема создаст перерасход равный 200% от расхода проекта.

Эта ситуация затруднит управление и повлияет на остальную часть системы. На рисунке 1б показан клапан SBV2, без него байпас AB будет коротким замыканием с экстремальным перерасходом, создающим недостаток объемного расхода в других участках системы.

Посредством клапана SBV2 первичный расход qp измеряется и устанавливается немного большее его значение, чем значение вто- ричного расчетного расхода qs, измеряемого и устанавливаемого с помощью клапана SBV3.

Балансировка обеспечивает правильное распределение расходов, предотвращает эксплуатационные проблемы и позволяет регуля- торам фактически работать без значительных колебаний.

Ситуация B

Системы с переменным расходом

В системе с переменным расходом проблемы недостатка объем- ного расхода возникают, в основном, при больших нагрузках.

Теоретически нет обоснования для балансировки системы с двухходовыми регулирующими клапанами на каждом потребителе, поскольку эти клапаны предназначены для изменения расхода до необходимого уровня.

В этом случае гидравлическая балансировка получается автоматически. Однако, как только пропорциональные клапаны начнут закрываться, дифференциальное давление может значительно увеличиться, создавая помехи и нарушения регулирования, прежде чем насос сможет отреагировать на изменения.

Попытка избежать перерасхода таким образом просто усугубит проблему недостаточного расхода. Для таких ситуаций разработаны специальные устройства – клапаны контроля перепада давлений (DPCV).

Клапаны DPCV поддерживают перепад давления на желаемом уровне. Этот уровень должен быть достаточным для получения расчетного расхода в самых отдаленных контурах, и не превышающим максимального значения для клапанов с приводами/ исполнительными механизмами (в зависимости от максимальной силы привода).

Ситуация C

Запуск системы

В системах с переменным распределением расхода, запуск после каждого отключения является непростой ситуацией, так как большинство регулирующих клапанов активируются в полностью открытом состоянии.

Эта ситуация создает перерасходы, которые вызывают чрезмерные падения давлений в некоторых частях сети трубопроводов, и недостаток расходов в менее приоритетных участках системы. Этот недостаток не будет компенсирован до тех пор, пока приоритетные помещения не достигнут заданных значений температур (при условии, что заданное значение выбрано разумным образом). Это позволяет должным образом обеспечит правильное включение клапанов указанных контуров.

По этой причине запуск затруднен и занимает больше времени, чем ожидалось.

Это приводит к увеличению потребления энергии. Кроме того, неравномерный запуск делает управление центральным контроллером и любую форму оптимизации практически невозможными.

системе распределения с постоянным расходом потока недостаточные расходы и перерасходы остаются и во время пуска и после, что затрудняет задачу.

ЗАДАЧА ВТОРАЯ

Дифференциальные давления регулирующих клапанов не должны чрезмерно меняться и, что более важно, они не должны превышать максимальное и минимальное рабочие значения.

Системы с переменным расходом становятся все более популярными, особенно на фоне преимуществ, которые они предлагают, по сравнению с системами с постоянным расходом, такими как:

• Снижение затрат на циркуляцию (электронные насосы с изме- няемой частотой вращения, обязательные во многих странах и областях применения)
• Температура обратки, которая минимизируется в отопительных системах (в применении для конденсационных котлов)
• Температура обратки, которая максимизируется в системах охлаждения

Тем не менее, существует значительный недостаток: дифференциальное давление системы может значительно варьироваться во время работы.

Негативное влияние этого недостатка на работу и производительность системы можно уменьшить и даже свести к минимуму.

Основная цель при проектировании любой системы отопления и кондиционирования воздуха – обеспечить комфортный климат в помещении, одновременно минимизируя эксплуатационные затраты и проблемы с обслуживанием.

Теоретически современные технологии управления разработаны для удовлетворения самых взыскательных требований и обеспечивают возможности для повышения комфорта при достижении реальной экономии энергии.

Однако, с точки зрения реального применения, даже самые сложные контроллеры не могут достичь наилучшей производительности, если их операционные условия неверны. Эти условия получены непосредственно при проектировании гидравлической системы. Простой установкой регулирующих клапанов нельзя компенсировать плохо разработанную систему, и именно по этой причине система должна быть спроектирована с наибольшей возможностью управления.

Характеристические зависимости управляющих клапанов

Характеристические зависимости являются важным элементом, подтверждающим стабильность гидравлической системы. На рисунке 4 показан типовой гидравлический контур обвязки системы отопления / охлаждения, в котором зависимость между тепловой мощностью и управляющим сигналом генерируемым катушкой отображается в виде графика. Это определяет управляемость системы.

наклон кривой характеристики схемы, тем выше риск нестабильности и, как результат, сам контроль становится более сложным. Даже минимальные изменения в управляющем сигнале приведут к значительным изменениям в тепловой мощности, что делает систему чувствительной и довольно неустойчивой.

Однако в системах, характеризующихся пологим наклоном описывающей функции никакие управляющие действия не приведут к значительным изменениям тепловой мощности и, как следствие, система будет довольно статичной и несколько безразличной.

Чтобы избежать неустойчивостей, фактически способных влиять на функцию управления, в контроллере требуется настройка низ- кого значения усиления (соответствующая широкому диапазону пропорциональности). С другой стороны, низкое усиление кон- троллера связано с менее точным контролем и более медленным ответом на нарушения.

Поэтому очень важно избегать крутых наклонов характеристической кривой. Цель должна заключаться в том, чтобы получить линейную характеристику, поскольку она минимизирует наклон в пределах диапазона настройки.

Характеристика управляющей системы контура

Характеристика управляющей системы состоит из:

• Характеристики привода
• Характеристики клапана
• Характеристики конечного потребителя
• Управления клапаном

Характеристика привода показывает взаимосвязь между управля- ющим входным сигналом (от контроллера к приводу) и результирующим движением клапана (h). Обычно характеристика является линейной, но для простых приводов характеристическая кривая может быть довольно нелинейной.

Внутренняя характеристика клапана, которая показывает взаимос- вязь между отверстием клапана и его коэффициентом расхода (значение kv), зависит только от механической конфигурации регулирующего клапана. На рынке существует всего несколько различных характеристик клапанов. Наиболее распространенными являются линейные и равнопроцентные характеристики, или, точнее, модифицированные равнопроцентные (EQM).

Характеристика потребителя может сильно варьироваться в зави- симости от формы, размера и температуры, но она, безусловно, нелинейна. Типичная характеристика обеспечивает 50% мощность до 20% от расхода и 80% мощность до 50% от расхода, в основном с формой, противоположной характеристике EQM. Именно поэтому при выборе регулирующего клапана обычно предпочтительна характеристика EQM, так как она может противодействовать нелинейности характеристики потребителя.

Авторитет клапана является мерой изменения дифференциального давления через регулирующий клапан во время работы. Скорость потока через регулирующий клапан зависит от перепада давления через клапан и его значения kv. Значение kv определяется характеристикой клапана на каждом из его уровней открытия.

Если дифференциальное давление является постоянным во время работы, то отношение kv / Q (Q – расход жидкости) будет полностью линейным. Однако в системах с переменным расходом дифференциальное давление изменяется во время работы, а это означает, что отношение становится более или менее нелинейным. Величина нелинейности выражается авторитетом клапана:

через полностью открытый регулирующий клапан при расчетном расходе, кПа

ß_{проектный} = Авторитет клапана проектный
ΔpV_{проектный} = Дифференциальное давление через полностью открытый регулирующий клапан при расчетном расходе, кПа
ΔpV_закр = Дифференциальное давление через закрытый регулирующий клапан, кПа

Величина авторитета клапана показывает, что дифференциальное давление почти постоянное и что соотношение между значением kv и расходом воды становится довольно линейным. Однако низ- кое значение указывает на то, что перепад давления значительно возрастет, когда клапан закрывается, что приводит к значительной нелинейности между величиной kv и расходом.

Чем ниже авторитет клапана, тем больше нелинейность соотношения расхода и коэффициента пропускной способности kv. Поэтому, для клапана с малым приоритетом, большие величины хода h клапана не приводят к существенным изменениям вплоть до конца хода, где даже небольшое перемещение затвора приводит к большим изменениям расхода.

Просто взглянув на характеристику системы управления, становится очевидно, что конструкция с клапаном с малым авторитетом будет ущемлять характеристическую кривую.

Таким образом, чрезмерное изменение перепада давления через регулирующий клапан приводит к низкому приоритету, искажен- ной характеристике контура и трудностям регулирования. Кроме того, большие вариации дифференциального давления приведут к взаимовлиянию между контурами, что еще более затруднит контроль.

Это на практике означает, что перепад давления клапана должен быть, по меньшей мере, таким же, как и для управляемого контура.

Проектный авторитет и минимальный авторитет клапана

Дифференциальное давление, доступное в гидравлическом контуре, переносится на регулирующий клапан при закрытии: это означает, что размеры системы, схема и управление определяют дифференциальное давление через полностью закрытый регулирующий клапан.

Поэтому в процессе работы авторитет клапана изменяется, поскольку системные обстоятельства в любое время определяют дифференциальное давление, доступное через контуры.

Например, если только один регулирующий клапан закрывается в системе, а другие полностью открыты, перепад давления на этом конкретном клапане станет значительно ниже, чем если бы все регулирующие клапаны были закрыты одновременно.

Это приводит к еще двум определениям авторитета клапана: авторитет проектный и авторитет минимальный. Для двухходовых клапанов в системах с переменным расходом эти определения становятся следующими:

ß_{проектный} = авторитет клапана проектный
ΔH_{проектный} = проектный – дифференциальное давление в контуре проектное, кПа
ß_min = авторитет клапана минимальный
Δ_Hmax = дифференциальное давление в контуре максимальное, кПа

При проектировании следует учитывать оба определения авторитета, так как уровень авторитета клапана будет варьироваться в зависимости от авторитета проектного (максимально возможный уровень) и минимального авторитета (минимально возможный уровень) во время фактической работы.

Влияние изменения авторитета клапана на характеристику системы во время работы показано на рисунке.

Идеальная ситуация представлена характеристикой системы со ссылкой на проектный авторитет рассматриваемого клапана, что соответствует ситуации, когда все остальные управляющие клапаны системы остаются полностью открытыми (проектные условия). Наихудший сценарий — это характеристическая кривая с минимальным авторитетом клапана, когда все остальные управляющие клапаны остаются полностью закрытыми.

В этом последним случае возникает значительно более высокое дифференциальное давление в контуре и, следовательно, более крутой наклон характеристической кривой, а также существенное переполнение, когда регулирующий клапан полностью открыт. В этой ситуации обычно возникают такие проблемы, как непрерывные колебания комнатной температуры; частое обслуживание регулирующих клапанов и исполнительных механизмов из-за усталости при достижении заданного значения; стоимость энергии выше ожидаемой, учитывая невыгодные параметры управления, необходимые для предотвращения нестабильности.

Основные принципы проектирования

Воздействие выбранного регулирующего клапана на характеристику контура и, следовательно, на управляемость системы достаточно ясно, учитывая частоту как внутренней характеристики, так и мощности клапана.

При выборе регулирующих клапанов необходимо учитывать следующие аспекты:

• Расчетный расход должен быть достигнут при полностью открытом клапане в условиях проектирования
• Чтобы облегчить регулирование, характеристика клапана должна компенсировать нелинейность характеристики потребителя
• Чтобы поддерживать благоприятную характеристику контура, приоритет клапана не должен быть слишком низким

Чтобы не допустить чрезмерного деформирования характеристики электропривода, более низкие значения проектных авторитетов и минимальных авторитетов должны быть следующими:

ß_{проектный} ≥ 0,5

ß_min ≥ 0,25

Проектный авторитет регулирующего клапана должен быть не менее 0,5, и это на практике означает, что расчетное падение дав- ления через полностью открытый (двухходовой) клапан должен быть, по меньшей мере, равным половине дифференциального давления, доступного проектного значения.

Цель первой рекомендации состоит в том, чтобы убедиться, что характеристическая зависимость в наилучших условиях имеет почти линейный характер, предполагая, что регулирующий клапан выбран с соответствующей характеристикой.

Второе условие – минимальное значение авторитета не менее 0,25, устанавливает наименьший уровень характеристической зависимости в худшем рабочем состоянии.

Очевидно, что это ограничение является самым важным, поскольку оно фактически определяет предел стабильности регулирования. Помимо тщательного выбора регулирующих клапанов, во время проектирования существуют другие меры для предотвращения низких приоритетов:

• Не допускать больших перепадов давления в трубопроводе
• Использовать насосы с регулируемой скоростью
• Использовать, при необходимости, клапаны регулирования давления (DPCV)

Несмотря на то, что регулирующий клапан выбирают с большой тщательностью, его авторитет все же может стать слишком низким, просто потому, что он зависит не только от размера клапана, но и от конструкции остальной системы. Эффективным решением в таких случаях является установка клапанов контроля перепада давления (DPCV), которые полезны для улучшения ситуации, особенно если система ниже по течению сбалансирована или даже имеет преднастройку.

Третье условие: расходы должны быть совместимы с рабочими характеристиками оборудования

Во многих системах установленная мощность превышает требуемое максимальное значение более чем на 30%, но контуры по-прежнему не получают достаточной мощности. Мощность, производимая котлами и чиллерами, просто не достигает контуров отопления или охлаждения.

Эта проблема может быть особенно важна в системах с несколькими котлами или чиллерами, работающими последовательно. Причина, как правило, связана с отсутствием совместимости характеристик между системой нагрева и системой распределения. В системах теплообменниками между контуром нагрева и контуром распределения, например, при централизованном теплоснабжении, расходы могут быть разными, без каких-либо проблем. Однако в большинстве систем контуры нагрева и распределения являются зависимыми: это может вызвать серьезные нарушения, которые часто трудно обнаружить, если не будут приняты эффективные меры.

Гидравлическая взаимозависимость

Гидравлическое взаимодействие возникает между несколькими параллельными блоками, которые имеют общее сопротивление: любое изменение расхода по одной цепи влияет на другие. Чем больше общее сопротивление, тем больше взаимозависимость между цепями.

Два котла или чиллера создают общий напор для циркуляционных контуров, и поэтому любое изменение расхода в контуре, естественно, скажется на расходах в других.

Кроме того, переменные потоки должны проходить через котлы, но эта ситуация неприемлема для стандартных моделей.

В случае чиллеров, когда второй чиллер включается, общий расход не будет существенно изменяться, так как большая часть падения давления происходит в контуре распределения, скорость потока в первом чиллере уменьшится, и, поскольку мощность чиллера не уменьшается одномоментно, температура в испарителе может достигнуть точки замерзания. Этой ситуации следует избегать. Байпасный разделитель Байпас низкого дифференциального давления или даже, как правило, гидравлический разделитель между контурами нагрева и распределения решает проблемы взаимодействия, однако должна быть обеспечена совместимость расходов контуров.

Байпасный разделитель

Байпас низкого дифференциального давления или даже, как правило, гидравлический разделитель между контурами нагрева и распределения решает проблемы взаимодействия, однако должна быть обеспечена совместимость расходов контуров.

Байпас между точками A и B (см. рисунок Y) удерживает перепад давления между этими точками близким к нулю, между контурами распределения и между котлами / чиллерами не будет взаимного влияния.

Поэтому в каждом котле будет постоянный расход, и в случае с чил- лерами не будет риска замерзания.

Байпас позволяет избежать любого взаимного влияния, но поскольку перепад давления между А и В не существует (или очень низкий), требуется вторичный насос. Однако разрешение проблем взаимного влияния с байпасом создает проблемы совместимости, если не будут приняты правильные меры.

В примерах на рисунке Z вторичный насос имеет большой размер, распределение составляет 150% от расхода, а производительность – 100%. Разница, составляющая 50%, должна проходить через байпас от B к A, создавая точку смешивания (не контролируемую) между подачей и обраткой в точке A, что делает невозможным достижение правильной температуры подачи. В примере нагрева температура подачи будет составлять всего 73°C вместо желаемого 80°C, тогда как в случае охлаждения температура подачи будет составлять 8°C вместо 6°C.

Это может также произойти, если вторичный насос не имеет большого размера, например, если распределение недостаточно сбалансировано.

Если это так, то вероятно, будет возникать переполнение при каждом запуске, создавая ту же проблему, что и описано выше. Поскольку требуемая мощность не полностью передается, осо- бенно при высоких нагрузках, когда это действительно необходимо, комнатная температура будет слишком низкой при нагревании и слишком высокой в охлаждении.

Корректирующие действия. Увеличить мощность насоса?

Увеличение гидравлической мощности распределительного насоса можно рассматривать как первую попытку решить эту проблему, но на самом деле это только ухудшает ситуацию.

Первоначальной причиной проблемы является чрезмерный вто- ричный расход, поэтому даже более высокая скорость потока будет только увеличивать несовместимость потоков и, следовательно, подмес. Температура воды на входе будет далее уменьшаться при нагревании и дополнительно увеличиваться при охлаждении, в приведенном случае от 8°С до 9°С.

Добавить мощность из первичного контура?

Внедрение дополнительной выходной мощности через дополнительный блок может решить проблему несовместимости, но при очень высокой стоимости установки. В примере на рисунке Z2, добавили еще 50% расхода благодаря новому генератору, выровняли расходы между первичным и вторичным контурами, что позволили достичь расчетной температуры подачи.

Изменить настройку?

Уменьшение (или увеличение в случае нагрева) значения настройки теплового блока может компенсировать несовместимость и обеспечить правильную температуру подачи. Однако это приведет к резким затратам энергии в контуре и, следовательно, не может быть рекомендованным решением.

Балансирование расходов?

Описанные выше проблемы несовместимости зависят только от чрезмерно высоких расходов во вторичном контуре и единственно верным будет уравновешивание расходов путем балансировки.

Таким образом, в линии байпаса не будет циркуляции, и поэтому правильные расход и температура подачи будут доступны для пер- вичного и вторичного контуров.

Этот подход не только действует между контурами нагрева и рас- пределения, но он должен использоваться в любом системном интерфейсе или случаях, когда разные циркуляционные контуры находятся в контакте друг с другом.

Р. Торреджжани

Балансировка систем отопления и охлаждения

<< список статей

A word of Valve Authority

By Christina Cohr, CCO, M.Eng (Export), FlowCon International ApS, Denmark with courtesy of FloControl Ltd, United Kingdom — 03. 2021

Авторитет клапана — это определение того, насколько хорошо регулирующий клапан с плавным регулированием будет управлять расходом под влиянием других элементов в системе HVAC.

Технически и математически авторитет клапана определяется следующим образом: Когда регули-рующий клапан полностью открыт, перепад давления (ΔpV) на регулирующем клапане минима-лен. Противоположная ситуация, когда регули-рующий клапан полностью закрыт, приведет к максимальному падению давления на регули-рующем клапане, который равен ΔpV плюс падение давления в остальном контуре (ΔpC), включая трубы, фитинги, сетчатый фильтр, запор-ный кран, DPCV и DRV, представленный как ΔpV + ΔpC. Эти перепады давления опреде-ляют авторитет клапана как отношение падения давления на полностью открытом регулирующем клапане (ΔpV) и падениe давления на остальной части контура (ΔpC) плюс полностью открытый регулирующий клапан (ΔpV):

Почему так важен Авторитет клапана??

Значение Авторитета используeтся при выборе  регулирующего клапана и помогаeт понять, насколько хорошо выбранный регулирующий клапан будет работать в системе HVAC. Правильный выбор клапана обеспечит высокий авторитет и, следовательно, лучший контроль расхода при любой нагрузке.

Если регулирующий клапан имеет завышенные значения, падение давления на регулирующем клапане уменьшается. При неиз-менном максимальном падении перепада давления авторитет и перепад давления на клапане будут низкими. Клапан должен будет работать около своего закрытого положения, чтобы обеспечить приемлемый контроль. Фактически, это приведет к управлению ВКЛ/ВЫКЛ и значительным колебаниям температуры в помещении, кроме того это приводит к повышен-ному износу привода.

С другой стороны, если регулирующий клапан имеет заниженные значения, перепад давле-ния на регулирующем клапане увеличивается. Если максимальный перепад давления остает-ся неизменным, авторитет и перепад давления на клапане будут высокими, управление будет хорошим, но потребление энергии для переда-чи требуемого расхода через клапан меньшего диаметрa будет высоким и, следовательно, более дорогостоящим.

Очевидно, что существует компромисс между  управлением и потреблением энергии и для выбора диаметра регулирующего клапана тре-буется баланс между двумя динамическими характеристиками.

Обычно авторитет клапана делится на 3 группы:

• Авторитет клапана 0-25%:
  от нестабильного до удовлетворитель-ного контроля с низким ΔP
• 25-50% авторитет клапана:
  от удовлетворительного до хорошего кон-троля с рациональным ΔP
• 50-100% авторитет клапана:
  от хорошего до отличного контроля, но с высоким ΔP

Для практических целей регулирующие кла-паны обычно выбираются с авторитетом от 35-75%, что обеспечивает хороший компромисс между контролем и потреблением энергии.

Перспективное решение

С появлением насосов с частотным управ-лением и регулирующих клапановне завися-щих от давления, PICV, расчеты авторитета ушли в прошлое, потому что PICV имеет 100% авторитет клапана с постоянным минимальным требованием дифференциального давления для их работы. Несмотря на полный авторитет, клапаны PICV очень энергоэффективны. PICV объединяют три функции в одном клапане — управление расходом, балансировку расхода и управление перепадом давления, устраняя необходимость в DPCV и DRV в системе HVAC.

Выбрать подходящий FlowCon PICV…

Загрузить полный текст статьи

Что такое управление регулирующим клапаном

6 октября

Полномочия клапана — это термин, используемый для описания основы выбора регулирующего клапана.

Термин описывает соотношение между сопротивлением регулирующего клапана и оставшимся сопротивлением цепи. Основной принцип: чем выше сопротивление (перепад давления) регулирующего клапана, тем большее влияние (авторитет) регулирующий клапан оказывает на расход и наоборот.

Для расчета авторитета необходимо учитывать падение давления на регулирующем клапане в полностью открытом положении, поскольку падение давления на клапане минимально в полностью открытом положении. Это значение представлено как (ΔPv).

Когда регулирующий клапан закрывается, он постепенно обгоняет падение давления других устройств, установленных в контуре. Только при увеличении перепада давления в контуре, включая регулирующий клапан, расход в контуре уменьшится. Когда расход достигает 0, полный перепад давления в системе передается на регулирующий клапан – это значение определяется как (ΔPv + ΔPc).

Традиционное определение авторитета регулирующего клапана (N) является мерой того, какая часть перепада давления в системе обеспечивается регулирующим клапаном, и обычно определяется как отношение перепада давления на полностью открытом регулирующем клапане (ΔPv) к давлению падение на остальной части контура (ΔPc) плюс полностью открытый регулирующий клапан (ΔPv).

Математически управление регулирующим клапаном можно представить следующим образом:

N = клапан полностью открыт/клапан полностью закрыт = ΔPv/(ΔPc + ΔPv)

ΔPv = перепад давления на регулирующем клапане в полностью открытом положении (ΔPv=(Q/Kvs) 2 )
ΔPc = перепад давления в оставшемся контуре, включая трубы, фитинги, сетчатый фильтр, запорный клапан, DPCV и DRV

Почему важен авторитет регулирующего клапана?

Полномочия важны для правильного выбора размера регулирующего клапана. Обычно это соотношение выражается в процентах, что может помочь понять уровень контроля, который клапан будет оказывать в системе.

Регулирующие клапаны

увеличенного размера приведут к низкому перепаду давления, что положительно скажется на потреблении энергии, но отрицательно повлияет на управление потоком. Следовательно, регулирующие клапаны увеличенного размера, как правило, большую часть времени работают вблизи закрытого положения, чтобы обеспечить любую форму приемлемого управления.

Если регулирующий клапан имеет недостаточный размер, перепад давления на регулирующем клапане (ΔPv) увеличивается. Любое движение регулирующего клапана будет сильно влиять на расход, обеспечивая очень хороший контроль. Регулирующие клапаны меньшего размера, как правило, хороши для управления и комфорта пассажиров, но отрицательно влияют на потребление энергии.

Очевидно, что существует компромисс между учетом управления регулирующим клапаном и перепадом давления. Практический размер регулирующего клапана требует баланса между двумя динамиками.

Обычно считается, что:

• 0–25 % Авторитет клапана обеспечивает управление от нестабильного до удовлетворительного с низким перепадом давления
• 25 -50 % Авторитет клапана обеспечивает управление от среднего до хорошего при приемлемом падении давления
• 50%-100% Авторитет клапана обеспечивает управление от хорошего до превосходного, но с высоким перепадом давления

Для практических целей выбираются регулирующие клапаны с авторитетом 35–75 %, что обеспечивает справедливый компромисс между регулированием и перепадом давления, но их следует рассматривать вместе, чтобы избежать высокого неприемлемого перепада давления. Обычно целью является авторитет 50%, который будет варьироваться в зависимости от наличия значений Kvs регулирующего клапана.

Выбор размера регулирующего клапана с переменным расходом

С появлением системы с переменным расходом и регуляторным клапаном, независимым от давления (клапан PICV), расчеты авторитета почти ушли в прошлое, поскольку клапан PICV имеет 100% авторитет клапана с постоянным требованием минимального перепада давления для их функционирования. Несмотря на высокий авторитет, независимый от давления регулирующий клапан отличается высокой энергоэффективностью. Клапан PICV сочетает функции управления, балансировки и контроля перепада давления в одном корпусе клапана, что устраняет необходимость в DPCV и DRV в системе.

Выбор клапана PICV

относительно прост, требуется только расчетная скорость потока.

Однако в системе с переменным расходом и PICV расчеты авторитета клапанов важны при выборе размеров 3-ходовых и 4-ходовых клапанов, например, концевых регулирующих клапанов, чтобы обеспечить управление оконечным устройством, а также защиту тупиковых зон и насосов с низким расходом.

Для правильного выбора размера 3-ходового и 4-ходового регулирующего клапана требуется информация о расходе контура (Qc) и падении давления в контуре (ΔPc) для контура или оконечного устройства, подлежащего управлению.

Приведенная выше информация будет использоваться для определения требуемого значения коэффициента расхода клапана (Kvr) для регулирующего клапана, чтобы обеспечить его правильный размер. Это можно осуществить расчетным путем по следующей формуле:

Kvr [м 3 /ч] = 36xQc [л/с] / √ΔPc [кПаD]

Или с помощью графика зависимости расхода, перепада давления и коэффициента расхода клапана [Kv]:

Чтобы лучше понять, как мы используем расчет авторитета регулирующего клапана, мы рассмотрим соответствующий рабочий пример для 4-ходового клапана, устанавливаемого на FCU, при условии, что:

• Расход контура или FCU (Qc) = 0,1 л/с
• Падение давления в контуре или FCU (ΔPc) = 9 кПа

По расчету:

Kvr = 36xQc/√ΔPc
Kvr = 36×0,1/√9
Kvr = 3,6/3,00 = 1,2

Или, используя график, можно подтвердить, что нам нужен регулирующий клапан со значением Kv 1,2.

Однако регулирующие клапаны доступны только со значениями Kvs, которые увеличиваются в геометрической прогрессии, обычно называемой рядом Рейнарда:

Kvs: 0,25, 0,63, 1,00, 1,60, 2,5, 4,00, 6,30, 10, 16

Таким образом, мы можем выбрать регулирующий клапан со значением Kvs либо 1,00, либо 1,60. Чтобы помочь принять решение, мы можем использовать расчет авторитета клапана.

Сначала мы должны рассчитать (ΔPv) для двух вариантов регулирующего клапана:

ΔPv = ((36xQc)/Kvs)²

Вариант 1 с регулирующим клапаном Kvs 1,0 ΔPv = ((36×0,1)/1,0)² = 12,96 кПа
Вариант 2 с регулирующим клапаном Kvs 1,6 ΔPv = ((36×0,1)/1,6)² = 5,06 кПа

Расчет авторитета соответствующего регулирующего клапана:

Н = ΔPv/(ΔPc + ΔPv)

Вариант 1 с регулирующим клапаном Kvs 1,0 Авторитет клапана = 12,9/(9+12,9) = 58,9 %
Вариант 2 с регулирующим клапаном Kvs 1,6 Авторитет клапана = 5,06/(9+5,06) = 35,9 %

В этом случае будет выбран вариант 1 с 4 портами и Kvs 1,00, поскольку достоверность 58,9 % находится в диапазоне выбора от хорошего до отличного, а падение давления 12,96 кПа сравнимо с падением давления в контуре/FCU.

Другие соображения по выбору регулирующего клапана

Полномочия клапана, безусловно, являются важным фактором и полезны для определения пригодности выбора регулирующего клапана.

Надеюсь, эта статья помогла разобраться в этой теме.

Однако есть и другие не менее важные соображения:

• Характеристика регулирующего клапана
• Диапазон регулирования
• Коэффициент динамического диапазона

Это будет предметом дальнейших статей.

СВЯЖИТЕСЬ

, чтобы обсудить дизайн, PICV или если вы хотите узнать больше о самом большом ассортименте комплектов клапанов в Великобритании.

Автор: Деннис Тейлор, 6 октября 2020 г.
Изображение предоставлено: https://buildingserviceseng.wordpress.com/blog/

Скачать

Слово Valve Authority

Кристина Кор, коммерческий директор, M.Eng (Export), FlowCon International ApS, Дания, с разрешения FloControl Ltd, Соединенное Королевство – 02.2021

Полномочия клапана — это определение того, насколько хорошо модулирующий регулирующий клапан будет управлять потоком под влиянием других элементов в системе HVAC.

Технически и математически авторитет клапана определяется следующим образом: Когда регулирующий клапан полностью открыт, перепад давления (ΔpV) на регулирующем клапане минимален. Обратная ситуация, когда регулирующий клапан полностью закрыт, приведет к максимальному перепаду давления на регулирующем клапане, который равен ΔpV плюс перепад давления на оставшемся контуре (ΔpC), включая трубы, фитинги, сетчатый фильтр, запорный клапан, DPCV и DRV, представленный как ΔpV + ΔpC. Эти перепады давления будут определять авторитет клапана как отношение перепада давления на полностью открытом регулирующем клапане (ΔpV) и перепада давления на остальной части контура (ΔpC) плюс полностью открытый регулирующий клапан (ΔpV): 

Почему авторитет клапана важен?

Полномочия используются при выборе размера регулирующего клапана и помогают понять, насколько хорошо выбранный регулирующий клапан будет работать в системе HVAC. Правильный размер клапана обеспечит высокий авторитет и, следовательно, лучшее управление потоком при любой нагрузке.

Если размер регулирующего клапана увеличен , перепад давления на регулирующем клапане уменьшается. При неизменном максимальном перепаде давления авторитет и перепад давления на клапане будут низкими. Клапан должен будет работать вблизи своего закрытого положения, чтобы обеспечить любую форму приемлемого управления. На самом деле, это приведет к включению/выключению аналогичного управления и колебаниям температуры в помещении, а также к повышенному износу привода.

С другой стороны, если размер регулирующего клапана меньше , падение давления на регулирующем клапане увеличивается. Если максимальный перепад давления остается неизменным, авторитет и перепад давления на клапане будут высокими, управление будет хорошим, но потребление энергии для передачи требуемого расхода через клапан меньшего размера будет высоким и, следовательно, более дорогостоящим.

Очевидно, что существует компромисс между учетом управления и энергопотребления, и размер регулирующего клапана требует баланса между двумя динамиками.

Обычно авторитет клапана делится на 3 группы:

• 0-25 % авторитет клапана:
  от нестабильного до удовлетворительного управления с низким ΔP
• 25-50 % авторитет клапана:
  от удовлетворительного до хорошего управления с разумным ΔP
• Авторитет клапана 50-100 %:
  от хорошего до отличного управления, но с высоким ΔP

Для практических целей обычно выбирают регулирующие клапаны с авторитетом 35-75 %, что обеспечивает приемлемый компромисс между управлением и энергопотреблением.

Перспективное решение

С появлением насосов с регулируемой скоростью и клапанов, не зависящих от давления, PICV расчет авторитета почти ушел в прошлое, поскольку у PICV авторитет клапана составляет 100 % с требование постоянного минимального перепада давления для их функционирования. Несмотря на полную власть, PICV очень энергоэффективны. PICV сочетает управление потоком, балансировку потока и контроль перепада давления в одном клапане, устраняя необходимость в DPCV и DRV в системе HVAC.