Zasady doboru regulatorów

Dobór regulatorów dla cieczy

Obowiązujące zależności:

1. Współczynnik oznaczający natężenie przepływu wody o temperaturze od 5°C do 30°C w zaworze przy stracie ciśnienia ∆p = p₁ – p₂ = 1 bar:

2. Przewidziany współczynnik natężenie przepływu w zaworze, dla warunków rzeczywistych:

3. Strata ciśnienia na zaworze całkowicie otwartym:

4. Wymagana różnica ciśnień na zaworze dla regulatora przepływu:

5.Wymagana dyspozycyjna różnica ciśnień na obiekcie regulowanym dla regulatora różnicy ciśnień z ograniczeniem przepływu:

Wielkości i jednostki:
Kv_s m³/h – współczynnik przepływu dla poszczególnych średnic zaworów DN
Q m³/h – natężenie przepływu
p₁ bar – ciśnienie bezwzględne przed zaworem
p₂ bar – ciśnienie bezwzględne za zaworem
p_m bar – ciśnienie bezwzględne za dławikiem tylko w regulatorach regulujących Q
∆p bar – różnica ciśnień na zaworze p₁ – p₂
∆p_m bar – mierniczy spadek ciśnienia na zaworze p₁ – p₂ tylko przy regulacji funkcji Q
∆p_OR bar – spadek ciśnienia na obiekcie regulowanym
ρ kg/m³ – gęstość cieczy przepływającej przez zawór zależna od p₁ i T₁
T₁ °C – temperatura czynnika przed zaworem

Przykład 1.
Dobór zaworu regulacyjny o charakterystyce stałoprocentowej sterowany siłownikiem elektrycznym. Siłownik sterowany jest napięciem od 0 do 10V, w razie braku napięcia siłownik powinien zamknąć zawór.

Tok postępowania:
1. Określenie spadku ciśnienia na zaworze:

2. Dobór średnicy nominalnej DN regulatora:

Z karty katalogowej zaworów ZRES, tabeli Dane techniczne zaworów / Współczynnik Kvs dobrano zawór o średnicy nominalnej DN25 lub DN32
3. Dobór siłownika elektrycznego:
Z tabeli Dane techniczne siłowników odczytano:
– Sygnał nastawczy – 0…10V DC ; – Zakres rob. dla syg. – 2…10VDC
– Napięcie zasilania – 24V DC/AC; – Nastawa awaryjna – zamykanie
dobrano: Typ siłownika – NVF24-MFT-E
Z tabeli Dane techniczne zaworów / Max. dopuszczalna różnica ciśnień na zaworze odczytano
DN25 ∆p = 12 bar, DN32 ∆p = 10 bar
4. Oznaczenie zaworu regulacyjnego z siłownikiem:
ZRES-25-7,5 lub ZRES-32-7,5 – zawór kołnierzowy
NVF24-MFT-E – siłownik elektryczny

Objaśnienia toku postępowania:
Ad.1 Ilość czynnika przepływającego przez zawór zależy od występującego na nim spadku ciśnienia ∆p. Im mniejsza różnica ciśnień ∆p na zaworze tym mniejszy przepływ czynnika przez zawór. Aby zapewnić żądaną wartość przepływu Q do obliczeń należy przyjąć minimalną różnicę ciśnień Dp występującą na zaworze.
Ad.2 W tabeli Dane techniczne regulatorów opisane są współczynniki Kv_s dla poszczególnych średnic regulatorów. Współczynnik Kv_s określa przepływ wody przez zawór przy spadku ciśnienia 1 bar na zaworze. W celu uzyskania zadanej wielkości przepływu czynnika Q, należy dobrać średnicę nominalną DN odpowiadającą najbliższemu wyższemu współczynnikowi przepływu Kv_s . Dla uproszczenia obliczeń gęstość czynnika r dla wody przyjęto jako 1000 kg/m³.
Ad.3 Korzystając z tabeli Dane techniczne siłowników należy odszukać typ siłownika odpowiadający zadanym warunkom pracy. Następnie należy sprawdzić czy maksymalna dopuszczalna różnica ciśnień na zaworze nie przekracza wartości obliczonej spadku ciśnienia ∆p na zaworze.
Ad.4 Oznaczając typ zaworu należy wpisać: typ zaworu, średnicę nominalną, współczynnik przepływu Zamawiając zawór z siłownikiem dodatkowo należy podać typ siłownika. W przypadku zaworów mufowych należy określić rodzaj końcówek przyłączeniowych.

Program doboru zaworu z siłownikiem

Przykład 2.

Dobór reduktora ciśnienia typ RCRB lub RCRBm dla wody. Reduktor ma utrzymywać stałą wartość ciśnienia p₂ = 2 bar za zaworem.

Dane:
Q=5 m³/h przepływ czynnika regulowanego przez zawór
p₁ = od 5 do 8 bar ciśnienie czynnika regulowanego przed zaworem
p₂ = 2 bar ciśnienie czynnika regulowanego za zaworem

Tok postępowania:
1. Określenie minimalnego spadku ciśnienia na zaworze:

2. Dobór średnicy nominalnej DN regulatora:

Z karty katalogowej regulatorów RCRB, tabeli Dane techniczne
– dobrano regulator o średnicy nominalnej DN = 15

3. Dobór zakresu nastaw:
Z tabeli Dane techniczne / Zakres nastaw – odczytano średnicę
Dm = 160 obsługującą zawór DN15. Z tabeli Oznaczenie zakresu
wartości zadanych / oznaczenie zakresu nastaw – odczytano – 35

4. Oznaczenie regulatora:
RCRB-15-35 regulator kołnierzowy
RCRBm-15-35 regulator mufowych z końcówkami do wspawania

Objaśnienia toku postępowania:
Ad.1 Ilość czynnika przepływającego przez zawór zależy od występującego na nim spadku ciśnienia ∆p. Im mniejsza różnica ciśnień ∆p na zaworze tym mniejszy przepływ czynnika przez zawór. Aby zapewnić żądaną wartość przepływu Q do obliczeń należy przyjąć minimalną różnicę ciśnień ∆p występującą na zaworze.
Ad.2 W tabeli Dane techniczne regulatorów opisane są współczynniki Kv_s dla poszczególnych średnic regulatorów. Współczynnik Kv_s określa przepływ wody przez zawór przy spadku ciśnienia 1 bar na zaworze. W celu uzyskania zadanej wielkości przepływu czynnika Q, należy dobrać średnicę nominalną DN odpowiadającą najbliższemu wyższemu współczynnikowi przepływu Kv_s. Dla uproszczenia obliczeń gęstość czynnika ρ dla wody przyjęto jako 1000 kg/m³.
Ad.3 Ponieważ utrzymywana wartość ciśnienia za regulatorem ma mieć 2 bar, więc taka wartość ciśnienia będzie sterowała siłownikiem. Należy dobrać zakres nastaw ciśnienia, który zawiera wartość regulowanego ciśnienia. Podczas doboru oznaczenia siłownika należy sprawdzić średnicę siłownika Dm, która obsługuje dobraną średnicę.
Ad.4 Oznaczając typ regulatora należy wpisać: typ regulatora, średnicę nominalną, oznaczenie zakresu nastaw. W przypadku regulatorów mufowych należy określić rodzaj końcówek przyłączeniowych według punktu Oznaczenie zaworu.

Program doboru regulatora ciśnienia

Przykład 3.
Dobór regulatora różnicy ciśnień typ RCB lub RCBm dla wody. Regulator ma utrzymywać stałą wartość różnicy ciśnień 1.2 bar na obiekcie regulowanym.

Dane:
Q = 12 m³/h przepływ czynnika regulowanego przez zawór
p_z = od 6 do 7 bar ciśnienie zasilania obiektu
p_p = od 2 do 3bar ciśnienie powrotu obiektu
∆p_OR = 1,2 bar spadek ciśnienia obiektu regulowanego

Tok postępowania:
1. Określenie minimalnego dyspozycyjnego spadku ciśnienia na obiekcie:

2. Określenie minimalnego spadku ciśnienia na zaworze:

3. Dobór średnicy nominalnej DN zaworu:

Z tabeli Dane techniczne dla RCB – dobrano regulator DN = 32

4. Dobór zakresu nastaw:
Z tabeli Dane techniczne / Zakres nastaw – odczytano średnicę
Dm = 240 obsługującą zawór DN32. Z tabeli Oznaczenie zakresu
wartości zadanych / oznaczenie zakresu nastaw – odczytano – 16

5. Spadek ciśnienia na obiekcie przy całkowicie otwartym zaworze:

6. Oznaczenie regulatora:
RCB-32-16 – regulator kołnierzowy

Objaśnienia toku postępowania:
Ad.1 Aby zapewnić żądaną wartość przepływu Q do obliczeń należy przyjąć minimalną dyspozycyjną różnicę ciśnień ∆p_min występującą między zasilaniem a powrotem z obiektu.
Ad.2 W celu obliczenia współczynnika przepływu Kv_s należy określić minimalny spadek ciśnienia na zaworze regulatora.
Ad.3 W tabeli Dane techniczne regulatorów opisane są współczynniki Kv_s dla poszczególnych średnic regulatorów. Współczynnik Kv_s określa przepływ wody przez zawór przy spadku ciśnienia 1 bar na zaworze. W celu uzyskania zadanej wielkości przepływu czynnika Q, należy dobrać średnicę nominalną DN odpowiadającą najbliższemu wyższemu współczynnikowi przepływu Kv_s. Dla uproszczenia obliczeń gęstość czynnika ρ dla wody przyjęto jako 1000 kg/m₃.
Ad.4 Ponieważ utrzymywana wartość różnicy ciśnień na obiekcie regulowanym ma mieć wartość 1,2 bar, więc taka wartość różnicy ciśnień będzie sterowała siłownikiem. Aby dobrać Oznaczenie zakresu wartości zadanych należy dobrać Zakres nastaw różnicy ciśnień, która zawiera wartość regulowanego ciśnienia. Podczas doboru oznaczenia siłownika należy sprawdzić Typ siłownika Dm, który obsługuje dobraną średnicę.
Ad.5 Zanim dobrana zostanie średnica nominalna regulatora należy sprawdzić czy suma spadków ciśnienia ∆p na obiekcie OR regulowanym i całkowicie otwartym zaworze jest mniejsza niż wartość ciśnienia dyspozycyjnego Dp dla obiektu. W przypadku min gdy suma spadków ciśnienia obiektu regulowanego jest większa należy dobrać większą średnicę DN regulatora.
Ad.6 Oznaczając typ regulatora należy wpisać: typ regulatora, średnicę nominalną, oznaczenie zakresu nastaw. W przypadku regulatorów mufowych należy określić rodzaj końcówek przyłączeniowych według punktu Oznaczenie zaworu.

Program doboru regulatora różnicy ciśnień.

Przykład 4.

Dobór regulatora różnicy ciśnień z ograniczeniem przepływu typ RCQoB lub RCQoBm dla wody. Regulator ma utrzymywać stałą wartość różnicy ciśnień 1,4 bar oraz ograniczać przepływ do wartości 11 m3/h na obiekcie regulowanym.

Dane:
Q = 11 m³/h przepływ czynnika regulowanego przez zawór
p_z = od 8 do 8 bar ciśnienie zasilania
p_p = od 4 do 5 bar ciśnienie powrotu
∆p_OR = 1,2 bar spadek ciśnienia obiektu regulowanego

Tok postępowania:
1. Określenie minimalnego spadku ciśnienia na obiekcie:

2. Dobór średnicy nominalnej DN regulatora:
Z karty katalogowej regulatorów RCQoB, tabeli Dane techniczne / Przepływ wody
dla mierniczego spadku ciśnienia ∆p_m
– dobrano średnicę nominalną DN:
– dla mierniczego spadku ciśnienia ∆p_m = 0,2 bar
Dobrano zawór DN50 – Q_min = 1,6 m³/h ; Q_max = 13 m³/h
– dla mierniczego spadku ciśnienia ∆p_m = 0,5 bar
Dobrano zawór DN40 – Q_min = 2 m³/h ; Q_max = 14 m³/h

3. Dobór zakresu nastaw:
Z tabeli Dane techniczne / Zakres nastaw należy odczytać średnicę Dm obsługującą zawór o średnicy DN. Z tabeli Oznaczenie zakresu wartości zadanych należy odczytać Oznaczenie siłownika – dla mierniczego spadku ciśnienia ∆p_m = 0,2 bar

Typ siłownika – Dm = 240, Zakres nastaw – ∆p = 0,2-1,6 bar,
Oznaczenie zakresu nastaw – 16
– dla mierniczego spadku ciśnienia ∆p_m = 0,5 bar

Typ siłownika – Dm = 240, Zakres nastaw – ∆p = 1-2,8 bar,
Oznaczenie zakresu nastaw – 28
4. Spadek ciśnienia na obiekcie przy całkowicie otwartym zaworze:
– dla mierniczego spadku ciśnienia ∆p_m = 0,2 bar

– dla mierniczego spadku ciśnienia ∆p_m = 0,5 bar

5. Oznaczenie regulatora:
RCQoB-50-16 – regulator kołnierzowy

Objaśnienia toku postępowania:
Ad.1 Aby zapewnić żądaną wartość przepływu Q do obliczeń należy przyjąć minimalną dyspozycyjną różnicę ciśnień ∆p_min występującą między zasilaniem a powrotem z obiektu.
Ad.2 W tabeli Dane techniczne / Przepływ wody dla mierniczego spadku ciśnienia ∆p_min, podane są wartości minimalnego Q_min maksymalnego Q_max przepływu dla poszczególnych średnic regulatorów. Przedziały wartości przepływów opisane są dla dwóch założonych mierniczych spadków ciśnienia na dławiku ∆p_m = 0,2 i 0,5 bar. W celu dobrania średnicy nominalnej zaworu należy określić przedział, w którym znajduje się wartość przepływu czynnika Q dla obiektu regulowanego. Dla uproszczenia obliczeń gęstość czynnika ρ dla wody przyjęto jako 1000 kg/m³.
Ad.3 Ponieważ utrzymywana wartość różnicy ciśnień na obiekcie regulowanym ma mieć wartość ∆p_OR = 1,3 bar, założony mierniczy OR spadek ciśnienia ∆p_m = 0,2 lub 0,5 bar. W celu określenia wartości ciśnienia ustawianego na nastawniku ∆p_nastawnika należy dodać do siebie utrzymywaną wartość różnicy ciśnień na obiekcie z założonym mierniczym spadkiem ciśnienia na zaworze i taka wartość będzie sterowała siłownikiem. Aby dobrać Oznaczenie zakresu wartości zadanych należy dobrać Zakres nastaw różnicy ciśnień, która zawiera wartość regulowanego ciśnienia. Podczas doboru oznaczenia zakresu nastaw należy sprawdzić Typ siłownika Dm, który obsługuje dobraną średnicę nominalną zaworu DN.
Ad.4 Zanim ostatecznie dobrana zostanie średnica nominalna regulatora należy sprawdzić czy suma spadków ciśnienia na obiekcie regulowanym ∆p_OR, mierniczy spadek ciśnienia na dławiku OR ∆p_m i całkowicie otwartym zaworze jest mniejsza niż wartość ciśnienia dyspozycyjnego ∆p_min dla obiektu. W przypadku gdy suma spadków ciśnienia obiektu jest większa należy dobrać większą średnicę DN regulatora.
Ad.5 Oznaczając typ regulatora należy wpisać: typ regulatora, średnicę nominalną, oznaczenie zakresu nastaw. W przypadku regulatorów mufowych należy określić rodzaj końcówek przyłączeniowych według punktu Oznaczenie zaworu.

Program doboru regulatora różnicy ciśnień z ograniczeniem przepływu