Использование расчета коэффициента усиления установленного регулирующего клапана

Таблица, в которой рассчитывается установленный коэффициент усиления регулирующего клапана, может быть частью любого процесса выбора регулирующего клапана. Эта статья была первоначально опубликована в декабрьском номере журнала InTech за 2021 год.

В течение многих лет автор использовал и пропагандировал использование графиков расхода и усиления установленного регулирующего клапана как часть процесса выбора регулирующего клапана (ссылки 1–3). На протяжении всех этих лет автор имел преимущество быть связанным с производителем клапанов с общедоступным приложением для определения размеров регулирующего клапана, которое включало возможность построения графиков установленного расхода и коэффициента усиления. Пользователи, которые предпочитали регулирующие клапаны других марок и, следовательно, приложения этих производителей для определения размеров регулирующих клапанов, не решались научиться использовать новое приложение, чтобы воспользоваться преимуществами графических возможностей. Недавно автор опубликовал статью, которая включала подробные инструкции по построению регулирующих клапанов. таблица Microsoft Excel, которая генерирует графики установленного расхода и коэффициента усиления в сочетании с расчетами размеров клапана, выполненными с помощью любого приложения для определения размеров клапана. Это позволяет каждому включать графическое представление установленного расхода и коэффициента усиления в процесс выбора клапана (ссылка 4). В этой статье объясняется, как использовать расчеты коэффициента усиления установленного регулирующего клапана.

Чрезвычайно низкие коэффициенты усиления нежелательны, поскольку низкий коэффициент усиления означает, что при движении клапана расход не сильно меняется. Возможно, не так очевидно, почему высокие доходы нежелательны. Может потребоваться аудиоусилитель с высоким коэффициентом усиления. Но регулирующие клапаны — это механические устройства, и детали, которые движутся, соприкасаясь друг с другом, имеют тенденцию заедать, когда не двигаются. Если клапан, поскольку он имеет тенденцию заедать, когда он неподвижен, может быть установлен только в пределах 2% от желаемого положения и имеет коэффициент усиления 4, расход можно регулировать только с шагом 8%, что может быть нежелательно. Причина ограничения изменения коэффициента усиления в пределах требуемого диапазона расхода до 2:1 заключается в том, что будет проще настроить контроллер на стабильный и быстрый отклик во всем требуемом диапазоне расхода. Для расчета и построения графика установленного расхода и коэффициента усиления используйте ссылку 4. рабочий лист, модель процесса и рабочий лист требуют следующую информацию о процессе:

Значения P1 и P2 при минимальном и максимальном расчетном расходе необходимо получить путем анализа потерь давления на трение и изменений статического давления в системе до и после регулирующего клапана (ссылки 5–6). Ссылка 4 подсказала несколько запросы о том, какие приложения могут быть кандидатами на анализ установленного потока и графиков усиления. Ниже приведены некоторые из наиболее распространенных.

На рис. 2 показана таблица размеров регулирующего клапана пользователя в Excel. Рассчитанный диапазон CV показывает, что 6-дюймовый сегментный шаровой регулирующий клапан будет работать при открытии примерно от 20% до 78% от минимального расчетного расхода до максимального расчетного расхода. Установленный расчет расхода и усиления дал неожиданные результаты (рис. 3).

График установленного расхода показывает минимальный заданный расход, пересекающий график установленного расхода при относительном ходе 20%, и максимальный расчетный расход, пересекающий график установленного расхода чуть ниже 80% относительного хода, что согласуется с расчетом пользователя. Чего не показали расчеты пользователя, так это того, что 95 % полностью открытого потока клапана соответствует максимальному расчетному расходу, что не оставляет запаса прочности на верхнем уровне. При ходе примерно 60 % (относительный ход 0,6) график установленного расхода начинает округляться. на гораздо более пологий склон. Этот факт отображается на графике установленного коэффициента усиления, где установленный коэффициент усиления падает ниже 0,5, подчеркивая тот факт, что изменения положения клапана будут иметь лишь незначительное влияние на расход в системе. Изменение коэффициента усиления от максимального расчетного расхода (Q/Qmax) и максимального коэффициента усиления на графике превышает 4:1, что затрудняет настройку контроллера для быстрого и стабильного управления. Оказалось, что проблема заключается в выборе пользователем насоса.

Ссылка 4 не включает в себя возможность графического отображения того, что происходит с P1 и P2, и, следовательно, перепада давления, доступного для клапана. Однако в справочном листе 4 есть таблица P1 и P2, поэтому построить график зависимости P1 и P2 от относительного хода клапана было несложно. На графике установленного уровня давления, когда относительный ход клапана приближается к 0,8 (ход клапана 80%), перепад давления, доступный клапану, быстро уменьшается.