-н 0,35); = 78,5D2p; - средний диаметр уплотнительных колец запорного органа, см; р - рабочее давление среды, МПа.

Зная геометрические параметры, материал деталей арматуры и рабочее давление среды, можно определить все составляющие приведенных выше формул, за исключением значений qy- контактных давлений на уплотнительных кольцах, необходимых для герметизации запорного органа.

Значения qy, необходимые для различных условий работы арматуры, изучены еще недостаточно, они принимаются приближенно и уточняются по мере экспериментальной и теоретической разработки.

Для расчета вентилей с плоскими уплотнительными поверхностями шириной 2-6 мм при 10-м классе шероховатости можно предложить значения qy (МПа), приведенные в табл. 20.3. Они получены с использованием формул:

при р 2,5 МПа

0,24 -f 0,48р ?У =-TITS-

при 2,5 <: р <: 16 МПа

<7у =

Здесь b - ширина перекрытия уплотнительных колец, см; р - рабочее давление, МПа.

Для вентилей с конусным (под углом 45-60°) уплотнением на золотнике и фаской на седле 0,5-0,6 мм с наплавкой сплавом повышенной стойкости ВЗК могут быть использованы значения qi, приведенные ниже:

Давление среды р, МПа . . . Ql, Н/см ....

I 1,6

450 560

2.5 610

1100

20 1100

В этом случае усилие, необходимое для герметизации, определяется по формуле Qy = пВкй1.

Для воздуха значения qy следует увеличить в 1,4 раза, для пара - в 1,7 раза.

Приведенные данные используются для арматуры обычного назначения. Для арматуры ответственного назначения целесообразно принять коэффициент запаса в зависимости от степени ответственности объекта, обслуживаемого арматурой.

На основе полученных значений необходимых крутящих моментов определяются тип и мощность привода для управления арматурой.

Поскольку расчет действия давления среды на золотник производится условно по среднему диаметру уплотнительных колец Dk, расчетное контактное давление qy не следует принимать меньше р/2. В противном случае при малой щели между кольцами, когда давление среды может распространиться на площадь, ограниченную наружным диаметром колец, действующее усилие (?о может оказаться больше расчетного.

20.3. Значения Qy (МПа) для воды (t = 20° С) при плоских металлических уплотнительных поверхностях

г л а в а 21 *

ВЫБОР РЕГУЛИРУЮЩЕЙ АРМАТУРЫ

21.1. Выбор типа регулирующей арматуры

Выбор типа регулирующей арматуры (регулирующего вентиля, регулирующего клапана, регулятора давления и т. д.) определяется исходя изназначения арматуры. Для непрерывного регулирования среды с целью изменения регулируемого параметра (температуры, концентрации, давления и т. д.) обычно используются двухседельные клапаны с пневматическим мембранным исполнительным механизмом (МИМ). При этом необходимо иметь пневматическую сеть коммуникаций для дистанционного управления арматурой. При ее отсутствии используются регулирующие клапаны с электромоторным приводом. При агрессивных средах применяются регулирующие клапаны нз коррозионностойкой стали или мембранные чугунные регулирующие клапаны с неметаллическим коррозионностойким покрытием. Расход регулируемой среды изменяется в соответствии с сигналом, поступающим от прибора системы автоматического управления или регулирования. Изменение расхода происходит в связи с изменением открытого сечения между плунжером и седлом в корпусе клапана. Величина открытого сечения в седле зависит от положения плунжера относительно седла. Положение плунжера определяется положением равновесия подвижной системы клапан- МИМ. Равновесие системы создается в момент равенства усилия пружины и силы давления воздуха на мембрану. Силовая характеристика пружины имеет линейную зависимость от хода сжатия, поэтому перемещение плунжера происходит пропорционально давлению воздуха на мембрану (если не учитывать влияния незначительной нелинейности некоторых параметров мембраны и пружины). Профиль плунжера обеспечивает изменение расхода от минимального до максимального. Клапаны могут иметь вид действия НО. (нормально открыт) и НЗ (нормально закрыт).

Регулирующая арматура не должна использоваться как запорная, для герметичного перекрытия прохода среды в трубопроводе помимо. регулирующей необходимо устанавливать запорную арматуру. Это необходимо еще и потому, что двухседельные регулирующие клапаны, которые наиболее часто применяются, не могут обеспечить герметичное перекрытие обоих седел одновременно. В отдельных случаях, когда по условиям работы необходимо герметичное перекрытие седла, должны быть использованы односедельные клапаны, несмотря на присущий им недостаток - неуравновешенность плунжера.

Регулирующие клапаны широко используются в системах регулирования с посторонним источником энергии (сжатый воздух, электроэнергия, гидравлика). Для .поддержания давления среды в требуемых пределах без постороннего источника энергии используются регуляторы давления ( до себя или после себя ), в которых источником энергии является рабочая среда, транспортируемая по трубопроводу и служащая одновременно управляющей средой.

Регулирующий клапан в системе автоматического регулирования является исполнительным устройством. ГОСТ 14691-69 регламентирует терминологию в области исполнительных устройств общепромышленного назначения, предназначенных для воздействия на технологические процессы путем изменения расхода проходящих через них сред.

Допускается применение и отраслевых терминов, являющихся дополнением к терминам, устанавливаемым вышеуказанным стандартом, и отражающих специфические требования к исполнительным устройствам отрасли.

Исполнительным называется устройство системы автоматического управления или регулирования, воздействующее на процесс в соответствии с полученной командной информацией. Исполнительное устройство состоит из двух функциональных блоков (исполнительного механизма и регулирующего органа) и может оснащаться дополнительными блоками. Исполнительные устройства подразделяются на нормально открытые НО, в которых при прекращении подвода энергии, создающей перестановочное усилие, проход открывается, и нормально

закрытые НЗ, в которых при прекращении подвода энергии, создающей перестановочное усилие, проход закрывается.

Исполнительный механизм является функциональным блоком и предназначен для управления регулирующим органом в соответствии с командной информацией. В зависимости от управляющей энергии исполнительные механизмы под-разделякш;я на пневматические, гидравлические и электрические. Различаются следукяцие виды исполнительных механизмов: мембранные механизмы, в которых перестановочное усилие хотя бы в одном направлении создается давлением управляющей среды в мембранной полости; пружинные мембранные, в которых перестановочное усилие в одном направлении создается давлением управляющей среды в мембранной полости, а в другом - силой сжатой пружины; беспружин-иые мембранные, в которых перестановочное усилие в обоих направлениях соз дается в двух мембранных полостях; поршневые, в которых перестановочное усилие создается давлением рабочей среды в поршневых полостях; пружинные поршневые, в которых перестановочное усилие в одном направлении создается давлением рабочей среды в поршневой полости, а в другом - силой сжатой пружины.

В зависимости от перемещения выходного элемента исполнительные механизмы подразделяются на прямоходные, в которых выходной элемент переме щается поступательно; поворотные, в которых выходной элемент перемещается по дуге окружности не более чем на 360°, и многооборотные, в которых выходной элемент вращается, совершая поворот более 360°. Выходным элементом называется элемент исполнительного механизма, передающий перестановочное усилие или момент регулирующему органу.

Регулирующий орган представляет собой рабочий орган регулирующей арматуры, воздействующий на процесс путем изменения пропускной способности. Запорно-регулирующий орган - регулирующий орган, обеспечивающий герметичное закрытие прохода.

Регулирующие органы могут быть следующих видов: заслоночный (поворотная заслонка), односедельиый, двухседельный, трехходовой (смесительный или разделительный), шланговый, мембранный. Подвижная часть регулирующего органа, перемещением которого осуществляется изменение пропускной способности, называется плунжером. Проходное сечение регулирующего органа образуется между плунжером и седлом - кольцевой неподвижной частью регулирующего органа.

Дополнительные блоки (позиционеры, дублеры, датчики положения, фиксаторы н т. д.) предназначены для расширения области применения исполнительного устройства в различных схемах управления.

Позиционер предназначен для уменьшения рассогласования путем введения обратной связи по положению выходного элемента исполнительного механизма. Ручной дублер используется для ручного механического управления регулирующим органом. Датчик положения дает информацию о положении выходного элемента исполнительного механизма или затвора регулирующего органа. Фиксатор положения фиксирует положение выходного элемента исполнительного механизма или плунжера регулирующего органа.

Исполнительные устройства в зависимости от исполнительных механизмов и регулирующих органов подразделяются: по виду используемой энергии на пневматические, электрические и гидравлические; в зависимости от использования соответствукяцих преобразователей - на электропневматические, электрогидравлические и пневмогндрав.1тические; в зависимости от конструкции исполнительного механизма и управляющей жидкой или газообразной среды - на мембранные пневматические, поршневые пневматические, мембранные гидравлические, поршневые гидравлические; в зависимости от регулирующего органа - на заслоночные, односедельные, двухседельные, трехходовые, шланговые и мембранные.

Эксплуатационные свойства исполнительных устройств (регулирующих клапанов) в значительной мере определяют характеристики, которые можно разделить на гидравлические, силовые и конструктивные. К характеристикам исполнительных устройств относятся следующие.

Пропускная способность Kv определяется объемным расходом жидкости (м/ч) с плотностью, равной 1000 кг/м, при прохождении ее через регулирующий