21.2. Пропускные характеристики

Зависимость пропускной способности от хода плунжера при постоянном перепаде давлений на клапане определяет собой пропускную характеристику регулирующего клапана, которая зависит от профиля плунжера. Наиболее часто применяются линейная и равнопроцентная пропускные характеристики. При линейной пропускной характеристике обеспечивается пропорциональная зависимость между пропускной способностью клапана и ходом плунжера. При равнопроцентной пропускной характеристике обеспечивается приращение пропускной способности клапана пропорционально текущему значению пропускной способности по ходу клапана, т. е. чем больше ход клапана,тем больше увеличивается Kv на единицу хода.

о)1 0,8

0,4 0

О 0,2 0,4 0,6 .0,8 Ъ

Рис. 21.2. Пропускные характеристики 9=/(О регулирующих клапанов: а - линейные; б - равнопроцентные;

I - mln=-0; 2 - mln= O-; - С цп= 0,5; 4 - q=0.02;

Для удобства анализа, оценки и расчетов пропускные и расходные характеристики могут выражаться в относительных (безразмерных) величинах. При этом Kv) /<vy - относительный расход среды, изменяющийся от О до 1; 1= S/Sy - относительный ход плунжера, изменяющийся от О до 1.

Таким образом, q= f (t) - пропускная характеристика клапана в относительных величинах, а Kv= f (S) - -b абсолютных. Использование пропускных характеристик в безразмерном виде удобно для общей оценки различных по размерам клапанов.

При малых значениях Kv пропускная способность может не соответствовать пропускной характеристике. Отношение условного значения пропускной способности клапана к наименьшей в пределах пропускной характеристики представляет собой диапазон изменения пропусиюй характеристики JXkv, который в серийных двухседельных клапанах при линейной характеристике равен 7,5, а при равно-процентной - 18.

На рис. 21.2 изображены линейная и равнопроцентная пропускные характеристики. Эти зависимости действительны при постоянном перепаде давлений на клапане, т. е. в условиях, когда перепад давлений на клапане не зависит от расхода среды, а в регулируемой системе все остальные гидравлические сопротивления по сравнению с гидравлическим сопротивлением клапана пренебрежимо малы. В таких условиях расходная характеристика клапана совпадает с его пропускной характеристикой.

В реальных условиях эксплуатации трубопроводных систем перепад давлений на регулирующем клапане не остается постоянным, а изменяется в зависимости от гидравлических характеристик насосной установки, составляющих элементов трубопроводной системы, расхода среды потребителями, свойств перемещаемой среды, ее вязкости, гидравлического режима движения, способности вскипания в связи с понижением давления и некоторых других факторов.

Расчетный участок трубопровода (системы) с давлением Ро в начале и Рк в конце участка можно представить как состоящий из линии, включающей трубопровод и технологические аппараты, в которой потери давления составляют Др, и регулирующего клапана, в котором потери давления составляют Др. Таким образом,

Др = Дрс - Дрт,

где Дрс - суммарные потери давления в трубопроводе с установленным регулирующим клапаном.

Поскольку разность давлений Ро - Рк равна сумме потерь давлений на участке, то согласно рис. 21.3

Дрс =Ро-Pk±2v.

где Zy - гидростатический напор, создаваемый столбом жидкости высотой Z,

Рис. 21.3. Расчетная схема участка трубопровода:

р, - абсолютное давление прн максимальном расходе среды до исполнительного устройства; Р£ - то же после исполнительного устройства; .....~ коэффициенты

сопрстивлення трению иа прямых участках трубопровода до исполнительного устройства;

.....k+q~ после исполнительного устройства; gj, ..... - коэффи.

циенть! мсс1иых сопротивлений трубопровода до исполнительного устройства;

.....+т~ после исполнительного устройства; Z - разность уровней верхней

и нижней отметок трубопровода; Гп, 7 i, - абсолютные температуры газовой среды соответственно в начале участка, до исполнительного устройства и после него (для жидкой среды указывается ti, °С); ро - абсолютное давление в начале участка

Если принять гидравлическое сопротивление расчетного участка трубопровода (линии) без регулирующего клапана постоянным, то с увеличением расхода среды в регулируемой системе, т. е. с подъемом плунжера клапана и увеличением Kv> снижаются его гидравлическое сопротивление и перепад давлений на клапане. В то же время в связи с увеличением расхода увеличивается перепад давлений на линии. Поэтому

ДРтШ = Арс - Арт max-

Следовательно, с изменением расхода в системе изменяется отношение Ар/Дре. С увеличением расхода в системе перепад давлений на клапане составляет все меньшую долю всего перепада давлений в системе.

В этих условиях расход среды через систему изменяется не в соответствии с пропускной характеристикой клапана, а имеет отличный от нее характер, т. е. расходная характеристика клапана ие совпадает с его пропускной характеристикой. По существу, расходная характеристика клапана определяет собой расходную характеристику системы (с установленным на ней регулирующим клапаном), выражающую зависимость пропус1шой способности системы от подъема плунжера клапана.

Характер и величина различий между пропускной и расходной характеристиками определяются в зависимости от отношения п = Kvyl Kvi-

Ha рис. 21.4 приведены расходные характеристики клапанов с линейной и равнопроцентной пропускными характеристиками при различных значениях п. Графики показывают, что с увеличением п расходные характеристики все больше отличаются от пропускных. При линейной пропускной характеристике (рнс. 21.4, а) расход среды при относительном подъеме плунжера клапана (ходе клапана), равном, например, 0,4 (т. е. при I = 0,4), соответствует QAKvy При = 1,5 расход среды при том же подъеме клапана составит примерно 0,62/Cvy,

о 0,1 0,2 03 0,4- 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 I

6)j 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 О,* 0,3 0,2 0.1

о 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 I

Рис. 21.4. Расходные характеристики регулирующих клапанов при различных значениях и: а - клапаны с линейной пропускной характеристикой; б - клапаны с равнопроцентной пропускной характеристикой