Статья содержит тест для закрепления изложенного материала
В первой части были рассмотрены параметры и способы подбора редукционных клапанов для насыщенного пара и разобран пример с подбором клапана для работы на постоянной нагрузке.
Для начала определимся, что подразумевается под переменной нагрузкой.
Система с переменной нагрузкой – это система, в которой присутствует колебание расхода пара в широком диапазоне, вызванное различным временем включения/выключения нескольких паровых машин, подключенных в одну паровую магистраль и/или работой машин(ы) со значительно отличающимися режимами паропотребления (пуск/номинал/останов).
Пример.
В линию подключены следующие паропотребители:
1. 500 кг/ч – 1 шт.
2. 2000 кг/ч - 1 шт.
3. 4000 кг/ч – 1 шт.
Задача: снижение и поддержание давления на машинах с 8 бар(и) до 2 бар(и).
Способ 
:
Подбор клапана индивидуально на каждую машину.
В таком случае расчет клапанов можно производить, как показано в первой части данной статьи: Редукционные клапаны для систем с постоянными нагрузками.
Способ 
:
Подбор клапана на общую магистраль, к которой подключены 3 машины.
В данном случае расход будет лежать в пределах от 500 кг/ч (работает только 1я машина) до 6500 кг/ч (работают все 3 машины).
Для данной задачи будем подбирать редукционный клапан пилотного типа.
О том, почему именно такие клапаны применяются для систем с переменной нагрузкой, подробнее рассказано тут.
Подбор клапана осуществляем в программе WiseSelect по макcимальному расходу - 6500 кг/ч.
Редукционный клапан для пара со встроенным фильтром GP-2000EN DN80 (1шт) корректно работает при расходах от 756 до 7560 кг/ч.
Напомним, что наша задача – работать в зоне расходов от 500 до 6500 кг/ч.
Таким образом, уcтановка данного клапана не обеспечивает работу на устойчивых по продолжительности малых расходах (от 500 до 756 кг/ч).
Почему?
Потому что регулирующие клапаны имеют зону устойчивой работы, которая накладывает ограничения на работу в зоне низких расходов. У большинства производителей нижняя граница расхода для устойчивой работы клапана составляет от 10 до 20% от максимальной пропускной способности клапана при заданном перепаде давления.
Для клапана, подобранного выше, зона устойчивой работы составляет 10-100% от номинального расхода.
Зона 0-10% (0 – 756 кг/ч) представляет собой режим потенциально нестабильной работы.
Что происходит?
При низких расходах малое перемещение хода штока значительно изменяет давление за клапаном, что вызывает перерегулирование. Клапан переходит в циклический режим работы, полностью закрываясь и частично открываясь. Это приводит к шуму, повышенному износу элементов клапана и рваному (скачкообразному) регулированию давления (даже на клапанах пилотного типа).
Представьте, что вы хотите налить равномерной струей 10 чайных кружек из пожарного брандспойта.
Даже малый поворот рукоятки крана приведет к выходу большого количества воды, которое приведет к переполнению кружки водой – вам придется постоянно приоткрывать/закрывать кран, пытаясь найти нужное положение, что наполнить кружки.
В результате кружки будут заполнены, но качеством такого «чаепития» будет мало кто удовлетворен.
Что делать?
В системах, где осуществить регулирование давления одним клапаном невозможно, обычно, предусматривают решение с параллельным подключением двух клапанов. Схема изображена ниже.
В такой системе один из клапанов выбирается таким образом, чтобы его пропускная способность составляла X от максимального расхода, а второго – 1-X от максимального расхода*.
*Распределять расход между клапанами можно в различных соотношениях. Например, 1/5 и 4/5, 1/4 и 3/4, 1/2 и 1/2 и т.д.
Для данной задачи остановим выбор на следующей комбинации клапанов:
Редукционный клапан для пара со встроенным фильтром GP-2000EN DN20 - 1шт
+
Редукционный клапан для пара со встроенным фильтром GP-2000EN DN65 - 1шт
Данная комбинация клапанов позволит:
1. Избежать «выпадения» клапанов из устойчивой рабочей области регулирования.
2. Корректно работать даже в тех случаях, когда нагрузка на потребителе №1 меньше номинальной.
При этом давления настройки сдвинуты друг относительно друга на небольшую величину (например, 0,2 бар(и)).
Клапан меньшего размера является главным и настроен на требуемое значение давление. Клапан большего размера используется как дополнительный, и именно он настроен на 0,2 бар (и) меньше требуемой величины давления.
Чем обусловлен выбор такого давления настройки большего клапана
Благодаря разнице давлений настройки дополнительный клапан остается закрытым до тех пор, пока пропускной способности главного клапана достаточно.
В тот момент, когда пропускной способности ведущего клапана становится недостаточно, давление после клапана начинает уменьшаться.
Падение давления происходит до тех пор, пока не достигнет значения давления настройки дополнительного клапана.
Когда давление за клапаном становится равным давлению настройки дополнительно клапана, дополнительный клапан откроется и начнет регулировать поток.
Таким образом, общая производительность системы составляет:
от 78 кг/ч при работе только клапана DN20 до (778+ 5832) = 6610 кг/ч при работе обоих клапанов.
На расходах от 78 до 778 кг/ч работу осуществляет клапан DN20 (в нашем примере это работа первой машины).
При дальнейшем росте расхода от 778 кг/ч до 6610 кг/ч к работе подключается клапан DN65.
Если у Вас остались вопросы по подбору редукционных клапанов для систем с переменной нагрузкой, Вы можете обратиться к инженерам Wise Engineering.