Профилирование плунжера регулирующего клапана

 

Требуемая пропускная характеристика регулирующего клапана обеспечивается изготовлением специальной формы наружной поверхности для сплошного плунжера или поверхности окон - для пустотелого. Оптимальный профиль плунжера получается в результате расчета гидравлического сопротивления дроссельной пары (плунжер - седло) как функции относительного открытия регулирующего клапана.

Расчет начинается с определения коэффициента гидравлического

сопротивления полностью открытого регулирующего клапана x _{К отк} по формуле:

, (14)

 

где: , м /с.

В=2 для двухседельного клапана, В=4 для односедельного клапана.

 

Определяют коэффициент гидравлического сопротивления регулирующего клапана x _К в зависимости от относительного хода плунжера h:

x _К = x _{К отк} (1/h)², (15)

 

где h =0.1; 0.2;.........; 1.0

Определяют коэффициент гидравлического сопротивления дроссельной пары клапана (смотри таблицу 5).

x_др = x_к - x_о (16)

 

Таблица 5- Коэффициент входного гидравлического сопротивления клапана x_о

 

Ду, мм
xо	2,6	2,4	2,2	2,2	2,2	2,2	2,2	2,2

 

По графику на рисунке 5 определяют величину a_к для относительного сечения дроссельной пары m = 1.

 

 

Уточняют величину m по формуле:

, (17)

где a_к -коэффициент расхода регулирующего клапана.

 

Величина a_к выбирается по графику на рисунке 5 с учетом найденных

значений m.

Если величина m, отличается от вычисленной по формуле (17), более чем на 5% необходимо, используя полученное расчетное значение m_o, вновь по графику на рисунке 5 определить a_к и рассчитать новое значение m_o. Процесс расчета m_o повторять до тех пор, пока новое расчетное значение m_o не будет отличаться от предыдущего менее чем на 5%.

 

a_к

а - для двухседельных клапанов, б - для односедельных клапанов

 

Рисунок 5 - График зависимости a_к =f (m)

 

Относительные сечения дроссельных пар m_i при h=0.1-:-0.9 определяются по формуле:

m_i = m_max h,

где m_max - значение m₀ при h=1;

m_i -значение m при h=0.1,....,0.9.

Для каждого значения m_i по графику (рисунок 5) находят соответствующие значения a_к и по формуле (17) вычисляют m_0i.

Определяют площади проходного сечения дроссельной пары F_i для h=0.1-:-1

F_i =m₀ F_c . (18)

 

где F_c -площадь проходного сечения седла клапана, F_c =pD_c²/4.

 

Полученные результаты сводят в таблицу 6.

 

Таблица 6- Результаты расчета площадей проходного сечения регулирующего

клапана.

 

h	x K	x др	mi	a к по по рис.5	m0i по(17)	Fi мм2
0.1
0.2
........
0.9
1.0

 

Производят построение профиля плунжера, который определяет площадь кольцевой щели между седлом и плунжером. Для сплошного плунжера (рисунок 2)

-это площадь боковой поверхности усеченного конуса ААВВ, образующая

которого перпендикулярна поверхности плунжера. Для пустотелого (рисунок 3) –площадь окна АОВ.

Профиль сплошного плунжера является огибающей кривых MN,которые представляют собой геометрическое место образующих для усеченных конусов с равновеликими площадями боковых поверхностей. В координатах ХАУ уравнение такой кривой имеет вид:

 

. (19)

 

Для построения профиля плунжера при его относительных ходах рассчитывают значения Y_0i (Y|_x=0) и X_0i (X|_y=0).

Величину X_0i=XX_j получаем при подстановке YY=0 в уравнение (19):

 

 

. (20)

 

Величину Y_0i получаем при X_0i=0:

. (21)

Если: а) У_{0 i}/ Х_0i ³0,9, то кривая по уравнению (19) может быть

заменена окружностью с радиусом:

(22)

б) У_0i / Х_0i < 0,9, то построение кривой МN производят по уравнению (19), для чего строят график F_i /p =f (X_i) при Х_i=0-:-Д_с/ 2. Результаты расчетов сводят в таблицу 7.

 

Таблица 7 - Результаты расчета координат огибающих кривых

Примечание: При, заданных XXj в интервале 0-:-X_0i, YYj рассчитываются по уравнению (19).

Профиль плунжера - огибающая построенных кривых.

Профиль пустотелого плунжера определяется шириной окна в зависимости от открытия клапана h. Ширина окна Х_i (рисунок 3) определяется по формуле:

 

, (23)

 

где х_i -ширина окна в предыдущем сечении, мм;

F_i -площадь открытой части окна, мм²;

F_i-1 - площадь открытой части окна в предыдущем сечении, мм²;

a - количество окон в плунжере (обычно а = 3);

c - расстояние между сечениями, мм.

По полученным точкам проводят кривую, которая является профилем окна.

 

Примечание: Так как выражение (23) получено на основании площади трапеции, принимаем Х₁=Х_i-1=Х₀, откуда Х₁ =F₁ /ac=X_0.

 

 

 

 

ЛИТЕРАТУРА

 

1. Павлов К.Ф., Романков П.Г,, Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. -Л.: Химия, 1987,-576 с.

 

2.Емельянов А.И., Емельянов В.А., Калинина С.А. Практические расчеты в автоматике. М.: Машиностроение, 1967.- 316 с.

 

3.Емельянов А.И.,Емельянов В.А. Исполнительные устройства промышленных регуляторов. М.:Машиностроение, 1975.- 224 с.

 

4. Иткина Д.М. Исполнительные устройства систем управления в химической и нефтехимической промышленности. М.:Химия, 1984.-232 с.

 

5. Промышленные приборы и средства автоматизации. Справочник под ред. В.В.Черенкова. М.:Машиностроение, 1986.-848 с.

 

Исполнительные устройства

Шифр

Условное

Условный

Условная пропуск-

Пропуск-

Вид

Материал

Температура регули

ра регули-

давление,

проход,

ная способность,

ная х-ка

действия

руемой среды, С

Мпа

мм

м3/ч

Клапаны регулирующие

25 ч30нжМ

1.6

4;

6.3

Линейная

НО

Серый

От -15 до +300

двухседельные чугунные

6.3;

10;

равнопро-

чугун

10;

16;

центная

25;

40;

40;

63;

100;

160;

160;

250;

400;

630;

630;

1000;

1000;

1600;

1600;

То же

25ч32нжМ

То же

То же

То же

То же

НЗ

То же

То же

Клапаны регулирующие

25с40нжМ

4;

6.3

Линейная

НО

Углерод.

От -40 до +300

двухседельные стальные

6.3;

равнопро-

сталь

10;

центная

25;

То же

25с42нжМ

То же

То же

То же

То же

НЗ

То же

То же

Клапаны регулирующие

25нж14нж

Линейная

НО

Сталь

двухседельные

6.3

равнопро-

10Х18Н9ТЛ

До +250

центная

То же

25нж16нж

То же

То же

То же

То же

НЗ

То же

То же

Пневматическое односедель-

ПОУ-7

6.4

От 0.1

Линейная

НЗ,НО

Углерод.

От -40 до +225

ное исполнительное устрой-

до 4.0

сталь

ство

Приложение А (справочное)

Технические данные серицно выпускаемых исполнительных устройств

 

ПРИЛОЖЕНИЕ Б

(справочное)

 

Варианты заданий для расчета регулирующего клапана

 

 

 

 

Содержание

ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………… 3

1 Характеристики регулирующих органов……………………………… 4

2 Расчет регулирующих клапанов …………………………………………7

3 Профилирование плунжера регулирующего клапана…………………10

4 Литература ……………………………………………………………..…15

Приложение А –Технические данные серийно выпускаемых

исполнительных устройств………………………….....16

Приложение Б- Варианты заданий для расчета регулирующего

клапана……………………………………………………17

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Кафедра автоматизации процессов химической промышленности

 

 

Методические указания

 

Расчет и проектирование технических средств автоматизации.