Характеристика трехходовых клапанов

Трехходовой клапан применяют для разделения гидравлического контура на контур с переменным и контур с постоянным гидравлическим режимом. В одном из контуров располагают объект регулирования, в другом – источник теплоты. При этом регулирование объекта регулирования, если он находится в контуре с переменным режимом, осуществляют качественно-количественным способом, а если в контуре с постоянным режимом, то – только качественным. Представленные на рис. 6.18 клапаны являются седельными. Все они предназначены для совместной работы с приводами.
В зависимости от способа установки относительно насоса

трехходовые клапаны бывают смешивающими и разделяющими. В любом случае насос расположен со смешивающей стороны, чтобы избежать нулевого расхода через него призакрывании какого-либо из
проходов через клапан. Трехходовой клапан разделяет систему на три ветви (контура) — одну с постоянным режимом, обозначенную AB на рис. 6.19, и две с переменным, обозначенных A и B. Схему на рис. 6.19,а применяют для снабжения потребителя постоянным расходом теплоносителя Vдв. Общий расход теплоносителя Vдв в клапане равен сумме расходов в прямом Vд и перпендикулярном VQ каналах. Регулирование теплового потока потребителя при этом осуществляют изменением температуры подаваемого теплоносителя.

Требуемую температуру теплоносителя у потребителя 4 достигают путем перемещения штока клапана. При этом изменяется пропорция между водой с расходом Vд от источника теплоты 1 и подмешиваемой водой с расходом Vg от потребителя 4 (охлажденной, например, в системе отопления). Расход Vд может изменяться от нуля до Vдв. Если по условиям эксплуатации источника 1 необходимо поддерживать расход Vдв на постоянном уровне, то устанавливают трехходовой клапан по схеме на рис. 6.19,б. В этом случае клапан работает на разделение потоков, а расход теплоносителя Vв у потребителя 4 будет изменяться от нуля до Vдв. Постоянный расход в источнике 1 обеспечивают также с использованием смешивающего клапана, устанавливаемого по схеме на рис. 6.19,в. Данную схему применяют с клапанами, которые не предназначены для разделения потоков.

Читайте также  Энергоэффективность

Управление потоками теплоносителя в каналах осуществляют перемещением штока 2 с затвором 3 относительно регулирующих отверстий 4. При этом, если одно отверстие открывается, то другое прикрывается. Затвор 3 профилируют с двух сторон для каждого из отверстий 4. У смешивающих клапанов затвор находится между отверстиями у разделяющих – за ними. Сочетание форм поверхности затворов клапана для каждого из отверстий определяет соответствующие расходные характеристики.

Для трехходовых клапанов справедливы все закономерности, рассмотренные ранее для двухходовых клапанов. Это дает возможность получения рабочей расходной характеристики сложением соответствующих рабочих характеристик клапана через прямой и перпендикулярный каналы. Для упрощения понимания изложенного трехходовой клапан условно представляют в виде двух двухходовых клапанов. Тогда общую расходную характеристику трехходового клапана получают сложением соответствующих расходных характеристик двухходовых клапанов.

Применение трехходового клапана с линейной/линейной характеристикой допустимо в системах без жестких требований к обеспечению стабильности расхода теплоносителя. У данного клапана
суммарный расход УAB остается стабильным независимо от хода штока только при а+ = 1, что с практической точки зрения является недостижимым. Во всех остальных случаях происходит увеличение суммарного потока. Так, при а+ = 0,5 это увеличение составляет примерно 1,3 раза, а при а+ = 0,01,- 1,8 раза. Следовательно, для достижения стабильности суммарного потока необходимо увеличивать потери давления 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 логарифмической/логарифмической рабочей расходной характеристикой, представленной на рис. 6.23. Стабилизации суммарного потока независимо от хода штока достигают при авторитете а+ ≈ 0,2. Уменьшение авторитета клапана увеличивает суммарный поток, увеличение авторитета – уменьшает его. Таким образом, в данном клапане колебания суммарного потока могут как превышать, так и быть меньшими от номинального значения. Эти колебания в диапазоне полного внешнего авторитета от 0,1 до 1,0 составляют примерно +15 и –55 %, в отличие от +80 % у клапана с линейной/линейной характеристикой.