Расходная характеристика

Часть перепада давления регулируемого участка теряется на регулирующем клапане. Она изменяется в процессе регулирования при перемещении затвора клапана. В это же время изменяется и пропускная способность клапана. В конечном счете, пропускная способность регулирующего клапана зависит от перепада давления на нем, расположения затвора клапана и соотношения потерь давления в регулирующем отверстии полностью открытого клапана к потерям давления на регулируемом участке. Эту взаимосвязь называют пропускной характеристикой клапана.

Пропускная (расходная) характеристика клапана – зависимость между относительной пропускной способностью и относительным перемещением затвора клапана при изменении распределения давления между регулирующим отверстием и регулируемым участком. В том случае, если на регулирующем отверстии теряется все давление регулируемого участка, пропускную характеристику клапана называют идеальной (внутренней) расходной характеристикой. При любых других соотношениях – рабочей (эксплуатационной) расходной характеристикой клапана. Все эти характеристики представляют зависимость относительного массового G/G100 либо объемного V/V100 расхода, %, от относительного подъема затвора клапана h/h100, %.

Клапаны конструируют по законам идеальных расходных характеристик, каждому виду которых соответствует определенная форма затвора клапана (за рубежом применяют термин «конус клапана»). Затвор клапана изготавливают сплошным с внешним искривлением, что показано в верхней части рис. 6.5, либо полым с прорезями или отверстиями на поверхности, что показано внизу этого же рисунка.
В абсолютных координатах линейная характеристика, создаваемая плоским затвором, отличается от характеристики, создаваемой полым затвором с прямоугольными отверстиями (окнами). Первая круче второй. Прямоугольные отверстия полого затвора клапана, показанного на нижней части рис. 6.5,а, позволяют точнее регулировать расход теплоносителя.

Криволинейный профиль затвора либо криволинейные отверстия в поверхности полого цилиндрического затвора, изображенные на рис. 6.5,б, при идеальных условиях создают логарифмическую взаимосвязь между относительным ходом штока и относительным расходом. Этой взаимосвязи соответствует кривая 2 на рис. 6.6. При логарифмической характеристике перемещение затвора клапана на одинаковую величину из любого начального положения обеспечивает постоянство доли изменения расхода теплоносителя относительно начального значения. Если указанную долю выражают в процентах, то эту характеристику называют равнопроцентной. Промежуточной между идеальной линейной и идеальной логарифмической характеристикой является идеальная параболическая характеристика. Ее получают при полом цилиндрическом затворе с криволинейной прорезью.

Читайте также  Объект регулирования

Сочетание различных профилей в затворе клапана дает совмещенные расходные характеристики, например, логарифмическо-линейную. Ей присущи черты логарифмической и линейной характеристик в зависимости от высоты подъема затвора клапана, что отображено кривой 4 на рис. 6.6. Для такой характеристики изготавливают укороченный затвор с неполным логарифмическим профилем поверхности. Логарифмическая характеристика проявляется под влиянием криволинейной поверхности затвора клапана, а линейная формируется его нижней частью, которая может быть либо плоской, либо несколько выпуклой. К комбинированным характеристикам относят также линейно-линейную – кривая 5 на рис. 6.6. Ее получают при сочетании линейных профилей затворов.

Они могут быть получены только при идеальных условиях, когда все располагаемое давление регулируемого участка теряется в регулирующем отверстии клапана. Для этого необходимо, чтобы данный клапан был не только единственным устройством регулируемого участка, но и чтобы сопротивление корпуса клапана было нулевым. В реальных условиях это встречается крайне редко. Некоторым приближением является водоразборный кран системы водоснабжения, установленный сразу после насоса, либо регулирующий клапан с автоматическим поддержанием перепада давления на нем. Самым близким к идеальной расходной характеристике является комбинированный регулирующий клапан с регулятором перепада давления в одном корпусе.

В инженерных системах зданий наибольшее распространение получили клапаны с линейной и логарифмической (равнопроцентной) характеристикой. Шире начинают применять клапаны с совмещением этих характеристик. При этом нередко на одном регулируемом участке устанавливают различные клапаны без учета их расходных характеристик и возникающего несоответствия декларируемой производителем пропускной способности. Такой подход отражается на качестве регулирования и может привести к нарушению оптимального управления системой, а в некоторых случаях – к потере регулируемости. Поэтому рассмотрим подробнее идеальные расходные характеристики клапанов и определим их деформации, возникающие при изготовлении клапанов и при их установке в тепловом пункте. Форма затвора регулирующего клапана соответствует виду идеальной расходной характеристики. Для автоматизируемой инженерной системы здания подбирают регулирующие клапаны с учетом их рабочей расходной характеристики.