Розрахунок та проектування регулюючого клапана
Реферати

Розрахунок та проектування регулюючого клапана


(Технічний університет)

Відділ АПЦП

курсовий проект

«Розрахунок та проектування регулюючого клапана»

Виконав: студент гр. 891 Солнцев П.В

Керівник: Сагаєв Н.А

Санкт-Петербург 2003

1. Органи управління дросельною заслінкою

Для транспортування рідин і газів у технологічних процесах, як правило, використовуються напірні трубопроводи. У них потік рухається за рахунок тиску, створюваного насосами (для рідин) або компресорами (для газів). Вибір необхідного насоса або компресора здійснюється за двома параметрами: максимальна продуктивність і необхідний тиск.

Максимальна продуктивність визначається вимогами технологічного регламенту, тиск, необхідний для забезпечення максимальної витрати, розраховується за законами гідравліки, виходячи з довжини траси, кількості та величини місцевих опорів та допустимої максимальної швидкості руху. продукту в трубопроводі (для рідин — 2-3 м/с, для газів — 20 -30 м/с).

Змінити швидкість потоку в технологічному трубопроводі можна двома способами:

дроселювання — зміна гідравлічного опору дроселя, встановленого на трубопроводі (рис. 1а)

обхід — зміна гідравлічного опору дросельної заслінки, встановленої на трубопроводі, що з’єднує нагнітальний з всмоктуючим (рис. 1б)

1b

Вибір способу зміни витрати визначається типом використовуваного насоса або компресора. Для найбільш поширених насосів і компресорів у промисловості можна використовувати обидва методи регулювання потоку.

Для об’ємних насосів, таких як поршневі насоси, допускається лише байпас рідини. Дроселювання потоку для таких насосів неприпустимо, т.к. це може призвести до виходу з ладу насоса або трубопроводу.

Для поршневих компресорів використовуються обидва способи керування.

Зміна швидкості потоку рідини або газу за рахунок дроселювання є основною керуючою дією в системах автоматичного керування. Дросель, який використовується для регулювання технологічних параметрів, є «регулюючий орган«.

Основною статичною характеристикою регулюючого органу є залежність потоку через нього від ступеня відкриття:

q=f(h), (1)

де q=Q/Qмакс — відносний потік

h=H/Hмакс — відносний хід затвора регулюючого органу

Ця залежність називається характеристика споживання регулюючий орган. Оскільки регулюючий орган є частиною мережі трубопроводів, до складу якої входять ділянки трубопроводу, засувки, відводи та відводи труб, висхідні та низхідні ділянки, його характеристика потоку відображає реальну поведінку гідравлічної системи «регулюючий орган + мережа трубопроводів». Тому характеристики потоку двох однакових регулюючих органів, встановлених на трубопроводах різної довжини, будуть істотно відрізнятися один від одного.

Характеристика регулюючого органу, незалежно від його зовнішніх зв’язків — «пропускна характеристикаЦе залежність відносної пропускної здатності регулюючого органу с від його відносного відкриття чтобто

s=f(h) (2)

де: s=Kvви – відносна пропускна здатність

Іншими показниками, які служать для вибору регулюючого органу, є: діаметр його з’єднувальних фланців Du, максимально допустимий тиск Ru, температура T і властивості речовини. Індекс «у» вказує на умовне значення показників, що пояснюється неможливістю забезпечити їх точне дотримання для серійних регуляторів. Оскільки характеристика потоку регулюючого органу залежить від гідравлічного опору трубопроводу, в якому він встановлений, необхідно вміти коригувати цю характеристику. Регулюючими органами, які дозволяють таке коригування, є «регулюючі клапани«. Вони мають суцільні або порожнисті циліндричні плунжери, що дозволяють змінювати профіль для отримання необхідних характеристик потоку. Для полегшення регулювання характеристик потоку випускаються клапани з різними типами характеристик потоку: лінійними і рівновідсотковими.

Для клапанів з лінійною характеристикою збільшення потужності пропорційне ходу пробки, т.е.

ds=a*dh (3)

де: а – коефіцієнт пропорційності.

Для клапанів з рівновідсотковою характеристикою збільшення пропускної здатності пропорційне ходу плунжера і поточному значенню ємності, т.е.

ds=a*Kv*dh(4)

Різниця між пропускною і витратною характеристиками тим більше, чим більше гідравлічний опір трубопроводу. Відношення потужності клапана до потужності мережі — гідромодулю системи:

n=KвиvT (п’ять)

Для цінностей n>1,5 клапани з лінійною характеристикою потоку стають непридатними через невідповідність коефіцієнта пропорційності а протягом усього курсу. Для регулюючих клапанів з рівновідсотковою характеристикою потоку характеристика потоку близька до лінійної при значеннях п від 1,5 до 6. Оскільки діаметр технологічного трубопроводу Dt зазвичай вибирають з запасом, то може виявитися, що регулюючий клапан з таким же або подібним номінальним діаметром Du має надлишкову пропускну здатність і, відповідно, гідромодуль. Щоб зменшити пропускну здатність клапана без зміни його приєднувальних розмірів, виробники випускають клапани, що відрізняються лише діаметром сідла Ds.

2. Завдання для виконання курсового проекту

Варіант №7

Qmax м3/год

Qmin m3/год

середа

рН МПа

Rk МПа

Хпро м

Т оC

Dt мм

лейтенант м

Клапани кількості

Кількість оборотів

Поворот/Ds

плунжерний тип

120

12

Вода

2.1

0,13

+16

п’ятдесят

150

180

8

13

один

порожнистий

3. розрахунок регулюючої арматури

1. Визначення числа Рейнольдса

де – витрата при максимальному витраті

r=988,07 кг/м3 (для води 50 проЗ) [табл. 2]

m=551*10-6 Пас [табл. 3]

Re> 10000, отже, режим течії турбулентний.

2. Визначення втрати тиску в мережі трубопроводів при максимальному витраті

де , хMwent=4,4,xМаколен=1,05 [табл. 4]

3. Визначення перепаду тиску на регулювальному клапані при максимальному витраті

4. Визначення розрахункового значення умовної пропускної здатності регулюючого клапана:

де h=1,25 — запас міцності

5. Вибір регулюючого клапана з найближчою більшою потужністю KВи (за КVz і Du):

вибрати двосідний чавунний регулюючий клапан 25 год30нжМ

умовний тиск 1,6 МПа

умовний пропуск 50 мм

номінальна потужність 40 м3/год

пропускна характеристика лінійний, рівновідсотковий

вид дії АЛЕ

матеріал сірий чавун

середньої температури -15 до +300

6. Визначення пропускної здатності трубопровідної мережі

7. Визначення гідравлічного модуля системи

Коефіцієнт, що показує ступінь зменшення площі проточного перерізу сідла клапана відносно площі проточного перерізу фланців К = 0,6 [табл. 1]

4. профільування плунжера регулюючого клапана

Необхідна пропускна характеристика регулюючого клапана забезпечується виготовленням віконної поверхні спеціальної форми. Оптимальний профіль плунжера отримують шляхом розрахунку гідравлічного опору дросельної пари (плунжер — сідло) як функції відносного відкриття регулюючого клапана.

8. Визначення коефіцієнта гідравлічного опору клапана

де , V=2 для двосідного клапана

9. Визначення коефіцієнта гідравлічного опору регулюючого клапана в залежності від відносного ходу плунжера.

де h=0,1, 0,2,…,1,0 ,

xінші — коефіцієнт гідравлічного опору дросельної пари клапана х0=2,4 [табл. 5]

10. Відповідно до графіка [рис. 5] значення ак для відносного перерізу дросельної пари

m=1: ак=0,73.

Значення m задається за формулою: .

Визначення нових значень m продовжується до тих пір, поки нове максимальне значення m не буде відрізнятися від попереднього менше ніж на 5%.

Нарешті отримуємо:

11. Визначте площу проточних ділянок залежно від ступеня відкриття Fяяcде — площа проточної секції клапана

12. Отримані дані зведені в таблицю 1:

.h

xК

xінші

.m (за рис. 5)

ак (згідно з малюнком 5)

.m (на основі)

ак (згідно з малюнком 5)

.m (на основі)

ак (згідно з малюнком 5)

.m (на основі)

Фя

мм2

0.1

509.2

506.8

1.0

0,73

0,061

0,83

0,053

0,86

0,052

30.4

0.2

127.3

124.9

0,122

0,107

0,104

61

0.3

56.6

54.2

0,184

0,162

0,157

92.2

0.4

31.8

29.4

0,248

0,218

0,211

124.2

0,5

20.4

17.9

0,315

0,277

0,267

157.3

0.6

14.1

11.7

0,384

0,337

0,326

191.9

0,7

10.4

8

0,457

0,402

0,388

228.4

0.8

7.9

5.6

0,535

0,471

0,454

267.5

0.9

6.3

3.9

0,620

0,545

0,526

309.8

1.0

5.1

2.7

0,713

0,627

0,605

356,5

12% 3,5%

13. Визначається профіль плунжера. Для цього ширина вікна розраховується в залежності від відкриття клапана:

де Xi-1 – ширина вікна в попередньому розділі

Фя — площа відкритої частини вікна

a — кількість вікон у плунжері (a=3)

в — відстань між секціями

5. список використаної літератури

1. «Розрахунок та проектування технічних засобів автоматизації». Методичні вказівки до виконання курсового проекту з дисципліни «Технічні засоби автоматизації». СПб.: СПбГТІ(ТУ), 1998. — 18с.

2. Іткін Д.М. «Виконавчі пристрої систем управління в хімічній та нафтохімічній промисловості». М.: Хімія, 1984. — 232с.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *