Automatyzacja w ogrzewnictwie i Automatyzacja w ogrzewnictwie i klimatyzacji klimatyzacji

Automatyzacja w ogrzewnictwie i Automatyzacja w ogrzewnictwie i

klimatyzacji klimatyzacji

Ćwiczenie 4

PRZYKŁAD DOBORU

ZAWORÓW REGULACYJNYCH JEDNODROGOWYCH

Przykład 2

Zadanie Zadanie

• Dobrać średnice zaworów regulacyjnych przelotowych w obwodach regulacji: c.o. i c.w.u. oraz obwodzie regulacji różnicy ciśnień i przepływu, w węźle ciepłowniczym wykonanym zgodnie z załączonym schematem ideowym.

Schemat obliczeniowy Schemat obliczeniowy

w.z.

c.o.

LC1

LC2

sieć

cyrk.

c.w.u.

1 2

3 4

5

6

WCO WCWII

WCWI

Zco Zcw

ZRRC

Δp^RRC

Dane wyjściowe do obliczeń Dane wyjściowe do obliczeń

• Najczęściej przystępując do doboru elementów układu automatycznej regulacji dysponujemy danymi z projektu technologicznego węzła:

• Obliczeniowe strumienie objętości wody sieciowej:

V_SCO = 7 m³/h, V_SCWU = 3 m³/h, V_SC = 10 m³/h

• Spadki ciśnienia na przewodach i urządzeniach węzła ciepłowniczego:

Δp_1-2 = 10 kPa, Δp_WCO = 25 kPa, Δp_WCW(I) = 23 kPa, Δp_WCW(II) = 15 kPa, Δp_2-5 = 5 kPa, Δp_5-WCO-6 = 8 kPa, Δp_5-WCWII-6 = 4 kPa, Δp_6-WCWI-3 = 7 kPa, Δp_3-4 = 11 kPa.

• Ciśnienie dyspozycyjne węzła:

Δp_d =Δp_1-4 = 2 bar.

Dane techniczne regulatorów różnicy Dane techniczne regulatorów różnicy ciśnień i przepływu typu 46

ciśnień i przepływu typu 46--7 firmy Samson 7 firmy Samson

Średnica nominalna DN [mm] 15 20 25 32 40 50

Współczynnik K_VS [m³/h] 4 6,3 8.0 12,5 16 20 Nastawa różnicy ciśnień [bar] 0.1-0,5

0,1-1 0,5-2

0,2-0,5 0,2-1 0,5-2 Nastawa strumienia objętości [m³/h] 0,6-2,5 0,8-3,6 0,8-5 2-10 3-12,5 4-15

Obliczenie współczynnika przepływu i dobór średnicy Obliczenie współczynnika przepływu i dobór średnicy

zaworu regulacyjnego w obwodzie

zaworu regulacyjnego w obwodzie c.oc.o. Z. Z_COCO

• Współczynnik przepływu K_vs obliczamy z zależności

m³/h

• Zakładamy stratę ciśnienia w zaworze całkowicie otwartym przyjmując wartość współczynnika autorytetu zaworu a = 0,5 i wówczas

• Strata ciśnienia Δp_SCO w obwodzie regulacji c.o. wynosi

• Δp_Z100 = Δp_SCO = Δp_2-5 + Δp_5-WCO-6 + Δp_WCO + Δp_6-WCWI-3 + +Δp_WCWI = 5+8+25+7+23= 68 kPa

100 Z SCO

VSCO

p

K V

= ∆

SCO SCO

SCO

Z

p p p

a

p a ∆ = ∆

= −

∆

− ⋅

=

∆ 1 0 . 5

5 . 0

100

1

Obliczenie współczynnika przepływu i dobór średnicy Obliczenie współczynnika przepływu i dobór średnicy

zaworu regulacyjnego w obwodzie

zaworu regulacyjnego w obwodzie c.oc.o. Z. Z_COCO

• Po postawieniu danych i wyliczonych wyżej wartości otrzymamy:

• Z katalogu zaworów dobieramy wartość K_VS najbliższą

mniejszą tj. dla zaworu o średnicy nominalnej 25 mm.

• Sprawdzamy rzeczywisty spadek ciśnienia na zaworze

h m

K

8 , 48 / 68

, 0

7

=

=

h m

K_VSCO = 8 ³ /

K bar p V

vsco RZ sco

ZCO

0 , 76

8 7

2

 =



 



= 

 

 

=

∆

Obliczenie współczynnika przepływu i dobór średnicy Obliczenie współczynnika przepływu i dobór średnicy

zaworu regulacyjnego w obwodzie

zaworu regulacyjnego w obwodzie c.w.uc.w.u. Z. Z_CWCW

Współczynnik przepływu K_vs obliczamy z zależności jw.

Δp_Z100 obliczamy przyjmując zalecaną wartość współczynnika autorytetu a = 0.5. Obliczamy wartość spadku ciśnienia na zaworze Z_CW jako równą

• Δp_Z100 = Δp_SCW = Δp_2-5 + Δp_5-WCWII-6 + Δp_WCWII + Δp_6-WCWI-3 + Δp_WCWI = 5+4+15+7+23= 54 kPa

• Współczynnik przepływu zaworu regulacyjnego Z_CW

Z katalogu zaworów dobieramy wartość K_VS najbliższą mniejszą tj.

dla zaworu o średnicy 20 mm.

• Rzeczywisty spadek ciśnienia na zaworze

h p m

K V

Z SCW

VSCW 4,08 /

54 , 0

3 ₃

100

=

∆ =

=

h m K_VSCW = 4 ³ /

bar 56 , 4 0

p 3

2 RZ

ZCW  =



 



= 

∆

SCW SCW

SCW

Z p p p

a

p a ∆ = ∆

= −

∆

− ⋅

=

∆ 1 0.5

5 . 0

100 1

h p m

K V

Z SCW

VSCW ³ /

∆ 100

=

Obliczenie regulowanej różnicy ciśnień regulatora Obliczenie regulowanej różnicy ciśnień regulatora

różnicy ciśnień różnicy ciśnień

• Całkowity spadek ciśnienia w obiegu zaworu c.o.

• Całkowity spadek ciśnienia w obiegu zaworu c.w.u.

• Przyjęto jako regulowaną różnicę ciśnień regulatora różnicy ciśnień wartość większą tj.

•

bar p

p

p_RRC^CO = ∆ _SCO + ∆ _ZCO^RZ = 0,68+0,76 =1,44

∆

bar p

p

p_RRC^CW = ∆ _SCW + ∆ _ZCW^RZ = 0,54+0,56 =1,10

∆

bar p_RRC =1,44

∆

Sprawdzenie rzeczywistych wartości Sprawdzenie rzeczywistych wartości współczynników autorytetu zaworów współczynników autorytetu zaworów

RRC 100 Z

p a p

∆

= ∆ ^{aCO =} ₁⁰_,^,₄₄^{76 = 0,52 aCW =} ₁⁰_,^,₄₄^{56 = 0,38}

Dobór zaworu oraz regulatora różnicy Dobór zaworu oraz regulatora różnicy

ciśnień i przepływu Z

ciśnień i przepływu Z

• Spadek ciśnienia do wykorzystania na zaworze regulatora różnicy ciśnień Z_RRC

Δp_ZRRC = Δp_1-4 – (Δp_RRC + Δp_1-2 + Δp_3-4 + Δp_m) = 2.0 – (1.44 + 0.1 + 0.11+ 0,2) = 0.15 bar

gdzie: Δp_m =0,2 bar – mierniczy spadek ciśnienia dla regulatora przepływu typu 46-7.

• Współczynnik przepływu zaworu Z_RRC h m

K_VRRC 25,81 / 15

, 0

10 ₃

=

=

Dobór zaworu oraz regulatora różnicy ciśnień i Dobór zaworu oraz regulatora różnicy ciśnień i

przepływu Z

przepływu Z

• Zgodnie z zaleceniami producenta wybranego regulatora różnicy ciśnień firmy SAMSON wyliczone powinno być zwiększone o 25%

• Wyliczone wartości nie mieszczą się w załączonym katalogu. Przyjęta średnica nominalna zaworu musiałaby być znacznie większa od 50 mm.

Podczas gdy pozostałe, dobrane już zawory mają małe średnice nominalne 25 mm i 20 mm. Wynika to z niewłaściwego rozdziału ciśnienia dyspozycyjnego na dobierane zawory regulacyjne i należy tak skorygować dobrane już zawory aby przeznaczyć większą stratę ciśnienia na zwór regulatora różnicy ciśnień.

• Konieczny jest powrót do doboru zaworów regulacyjnych c.o. i c.w.u. i korekta średnic nominalnych.

h m K_VRRC = 25,81 ³ /

25 ,

⋅1

= _V

VRRC K K

Ponowny dobór średnicy zaworu regulacyjnego w Ponowny dobór średnicy zaworu regulacyjnego w

obwodzie

obwodzie c.oc.o. Z. Z_COCO

• Dla wyliczonej wartości z katalogu

zaworów dobieramy wartość K_VS najbliższą większą tj.

dla zaworu o średnicy nominalnej 1i1/4” .

• Sprawdzamy rzeczywisty spadek ciśnienia na zaworze

• Całkowity spadek ciśnienia w obiegu zaworu c.o.

• Przyjęto jako regulowaną różnicę ciśnień regulatora różnicy ciśnień wartość większą tj.

h m

K_VSCO = 12 ³ /

K bar p V

vsco RZ sco

ZCO

0 , 34

12 7

2

 =



 



= 

 

 

=

∆

h m

K_VCO = 8,48 ³ /

bar p

p

p_RRC^CO = ∆ _SCO +∆ _ZCO^RZ = 0,68+0,34 =1,02

∆

bar p_RRC =1,10

∆

Ponowne sprawdzenie rzeczywistych wartości Ponowne sprawdzenie rzeczywistych wartości

współczynników autorytetu zaworów współczynników autorytetu zaworów

• Rezygnujemy z doboru większej średnicy zaworu regulacyjnego c.w.u.

ze względu na nie spełnienie kryterium dławienia a≥0,3.

W katalogu sprawdzamy pozostałe parametry zaworu:

• dopuszczalne ciśnienie robocze,

• maksymalną temperaturę czynnika grzejnego,

• charakterystykę przepływową (powinna być stałoprocentowa),

• zdolność regulacyjną (stosunek regulacji ≥25),

• rodzaj połączenia (gwintowe, kołnierzowe).

RRC 100 Z

p a p

∆

= ∆ _0,31

10 , 1

34 ,

0 =

CO =

a _0,51

10 , 1

56 ,

0 =

CW = a

Ponowny dobór zaworu oraz regulatora różnicy ciśnień i Ponowny dobór zaworu oraz regulatora różnicy ciśnień i

przepływu Z

przepływu Z_RRCRRC

• Spadek ciśnienia do wykorzystania na zaworze regulatora różnicy ciśnień Z_RRC

Δp_ZRRC = Δp_1-4 – (Δp_RRC + Δp_1-2 + Δp_3-4 + Δp_m) = 2.0 – (1.10 + 0.1 + 0.11+ 0,2) = 0.49 bar

• Współczynnik przepływu zaworu Z_RRC h m

K_VRRC 14,28 / 49

, 0

10 ₃

=

=

Dobór zaworu oraz regulatora różnicy ciśnień i przepływu Dobór zaworu oraz regulatora różnicy ciśnień i przepływu

Z

Z_{RRC RRC} wariant 1wariant 1

• Zgodnie z zaleceniami producenta wybranego regulatora różnicy ciśnień firmy SAMSON

• Przyjęto z katalogu SAMSON zawór typu 46-7 o Kvs=16 m3/h i średnicy nominalnej DN 40 mm oraz zakresie nastaw regulowanej różnicy ciśnień Δp_RRC = 0,5÷2,0 bar

• Rzeczywisty spadek ciśnienia na całkowicie otwartym zaworze Z_RRC

h m

K

K_VS = _V ⋅1,25 =14,28⋅1,25 =17,85 ³ /

K bar p V

p

VS m

RZ

ZRRC 0,2 0.39 0,59

2 16 2 10

, 0 2

= +

 =



 

 +

 =

  +

∆

=

∆

Dobór zaworu oraz regulatora różnicy ciśnień i przepływu Dobór zaworu oraz regulatora różnicy ciśnień i przepływu

Z

Z_{RRC RRC} wariant 2wariant 2

• Zgodnie z zaleceniami producenta wybranego regulatora różnicy ciśnień firmy SAMSON dla

• przyjęto z katalogu SAMSON zawór typu 46-7 o Kvs=20

m3/h i średnicy nominalnej DN 50 mm oraz zakresie nastaw regulowanej różnicy ciśnień Δp_RRC = 0,5÷2,0 bar

• Rzeczywisty spadek ciśnienia na całkowicie otwartym zaworze Z_RRC

h m

K

K_VS = _V ⋅1,25 =14,28⋅1,25 =17,85 ³ /

K bar p V

p

VS m

RZ

ZRRC 0,2 0.25 0,45

2 20 2 10

, 0 2

= +

 =



 

 +

 =

  +

∆

=

∆

Sprawdzenie zagrożenia kawitacją Sprawdzenie zagrożenia kawitacją

• Zawory montowane w przewodzie powrotnym pracujące przy temperaturach poniżej 100°C nie są zagrożone kawitacją.

• W przypadku zaworów montowanych w przewodzie zasilającym sieci ciepłowniczej dla ekstremalnych warunków: ciśnienia zasilania p₁= 10 bar, temperatury zasilania T_1max=150°C, ciśnienia nasycenia p_s= 4,8 bar

• Δp_vmax ≤ Z (p₁ – p_s) = 0.5 (10 – 4.8) = 2.6 bar

• Rzeczywiste spadki ciśnienia na dobranych zaworach są niższe od 2.6 bar. Najwyższa różnica ciśnień to ∆p_RRC =1,02bar

KONIEC KONIEC

do zobaczenia

J