Zpravy

Pravidla pro výběr regulačních ventilů

Regulační ventily jsou v současnosti nedílnou součástí systémů zásobování vodou, vytápění a větrání, stejně jako různých procesních linek. A správný výběr regulačního ventilu pro tyto systémy je důležitým úkolem, protože vám umožňuje získat následující výhody:

Zvýšit efektivitu podniků prostřednictvím přesnější regulace technologických procesů.
Řeší problémy spojené s vysokou hladinou hluku a kavitací a v důsledku toho s erozivním opotřebením ventilů a potrubí.
Snižte náklady na údržbu zařízení.
Zlepšit bezpečnost technologických procesů.

Bez ohledu na daný úkol se výpočet regulačního ventilu omezuje na určení jeho kapacity, při které bude daný přetlak při daném průtoku škrcen.

Kapacita regulačního ventilu je numericky charakterizována kapacitním koeficientem Kv. Koeficient Kv se rovná průtoku pracovního média o hustotě 1000 kg/m3 ventilem při tlakové ztrátě 0,1 MPa.

V závislosti na typu média se pro určení hodnoty Kv používají různé výpočtové vzorce, ale výchozí data zůstávají nezměněna:

P₁ — tlak na vstupu ventilu, bary;
P₂ — výstupní tlak ventilu, bary;
∆P — tlaková ztráta na ventilu, bar;
t₁ — teplota média na vstupu, °C;
Q – průtok pro kapalinu, m 3 / h;
Q_N — spotřeba plynů v N.U., nm3/h;
G – průtok vodní páry, kg/h;
ρ—hustota kapaliny, kg/m3;
p_N — hustota plynů v N.U., kg/Nm3.

Protože výpočet průtokové kapacity nezohledňuje řadu faktorů ovlivňujících činnost ventilu, používá se pro výběr ventilu koeficient Kvs s ohledem na rezervu 30 %.

Na základě vypočítané hodnoty Kvs se vybere regulační ventil s co nejbližší vyšší hodnotou Kvs, s přihlédnutím k doporučenému průměru.

Ventil musí být vybrán tak, aby vypočítaná hodnota Kvs byla v rozsahu mezi Kvs min a Kvs max ventilu. U ventilů různých výrobců se hodnoty Kvs min liší. Uvedené parametry jsou uvedeny v technických popisech zařízení.

jmenovitý průměr;
podmíněný tlak;
pravděpodobnost kavitace;
úrověn hluku;
poměr vstupního tlaku k výstupnímu tlaku nebo povolený pokles tlaku na ventilu.

1. Jmenovitý průměr

Regulační ventily se nikdy nevybírají na základě průměru potrubí. Pro výběr potrubí regulačních ventilů je však nutné vypočítat průměr potrubí před a za ventilem. Vzhledem k tomu, že regulační ventil se vybírá na základě hodnoty Kvs, je jmenovitý průměr ventilu často menší než jmenovitý průměr potrubí, na kterém je instalován, zejména při velké tlakové ztrátě na ventilu. V tomto případě je přípustné zvolit ventil s jmenovitým průměrem menším než jmenovitý průměr potrubí o jeden nebo dva stupně. Při větším rozdílu se doporučuje použít ventily se sníženou kapacitou Kvs. Toto řešení umožňuje snížit náklady na zařízení a při takovém výběru je zařízení kompaktnější co do rozměrů a hmotnosti.

w – doporučený průtok média, m/s;
Q je pracovní objemový průtok média m 3 /h;
d — průměr potrubí, m.

2. Podmíněný tlak

Podmíněný tlak P_у je jediný parametr pro vyrobenou výztuž, který zaručuje její pevnost a zohledňuje jak pracovní tlak, tak pracovní teplotu. Jmenovitý tlak odpovídá přípustnému pracovnímu tlaku pro daný typ výztuže při normální teplotě (20 °C). S rostoucí teplotou se zhoršují mechanické vlastnosti konstrukčních materiálů, proto jsou u výztuže s vysokou pracovní teplotou přípustné pracovní tlaky nižší než jmenovité. Toto snížení závisí na materiálu výztužných částí a teplotní závislosti pevnostních vlastností tohoto materiálu. Čím vyšší je pracovní teplota, tím nižší je maximální pracovní tlak při stejné hodnotě jmenovitého tlaku.

Níže jsou uvedeny tabulky závislosti maximálního pracovního tlaku na teplotě pro různé materiály provedení:

3. Pravděpodobnost kavitace

Jedním z vážných problémů, které vznikají při používání uzavíracích a regulačních ventilů, je výskyt kavitace. Tento efekt je obzvláště výrazný při použití regulátorů, které snižují tlak „po sobě“ – redukčních ventilů.

Kavitace je proces tvorby a následného kolapsu vakuových bublin v proudící kapalině, doprovázený hlukem a hydraulickými rázy, což následně vede k předčasnému opotřebení prvků regulačního ventilu.

Pro kontrolu možnosti vzniku kavitace při velkých tlakových rozdílech na ventilu se používá následující vzorec:

P₁ – tlak na vstupu ventilu, bary;
∆P – tlaková ztráta na ventilu, bar.

4. Hladina hluku

Při výběru regulátoru tlaku je nutné zohlednit jevy spojené s hlukem provozního regulátoru. Výskyt hluku je způsoben plynodynamickými oscilačními procesy v regulačních orgánech a stěnách regulátorů. Pokud se frekvence kmitání shoduje, může se amplituda kmitání ventilu prudce zvýšit, což povede k opotřebení a zničení ventilu, jakož i k silným vibracím regulátoru.

Hlavním důvodem zvýšeného hluku je zvýšená rychlost média ve zvoleném potrubí oproti doporučené. Skutečnou rychlost média lze vypočítat pomocí vzorce:

w – střední rychlost proudění, m/s;
Q – pracovní objemový průtok média m 3 /h;
d – průměr potrubí, m.

Níže jsou uvedeny doporučené rychlosti médií pro snížení rizika kritických úrovní šumu:

Jedním ze způsobů, jak snížit hladinu hluku v systémech, je kromě použití speciálně navržených ventilů i použití flexibilních vložek (kompenzátorů vibrací) v oblastech před a za ventilem.

5. Poměr vstupního a výstupního tlaku nebo přípustný pokles tlaku na ventilu

U některých redukčních ventilů je poměr vstupního tlaku k výstupnímu tlaku omezen. Vstupní tlak, působící na píst redukčního ventilu, má tendenci jej otevírat. Výstupní tlak působí na membránu (nebo jiný regulační prvek) ventilu a má tendenci ventil zavírat. Pokud je překročeno omezení poměru vstupního a výstupního tlaku, ventil se nebude moci zavřít – a výstupní tlak bude větší než nastavený tlak. Omezení tohoto parametru také vylučuje kavitaci v sedle regulačního ventilu.

Dodržování těchto pokynů při výběru regulátorů výrazně zlepší výkon technologických procesů a prodlouží životnost regulačních ventilů. Příklady výpočtů jsou uvedeny v článku. S dotazy ohledně výběru zařízení se prosím obraťte na techniky oddělení regulačních ventilů společnosti ADL.

Stejný ventil může sloužit k několika účelům v závislosti na jeho umístění v hydraulickém okruhu, stejně jako na umístění výstupu a vstupu pilotního potrubí, schématu pro realizaci odvodu netěsností (drenáže) – závislé nebo nezávislé.

Přetlakové ventily, jak je znázorněno na obrázku výše (a, b, c), omezují maximální tlak v systému. Přetlakové ventily jsou normálně uzavřené ventily, které snímají tlak před ventilem. Když tlak dosáhne nastavení ventilu (požadované hodnoty nebo mezní hodnoty), ventil se otevře a uvolní přebytečnou kapalinu (tlak) do zásobníku (hydraulické nádrže). Obrázek výše (a) znázorňuje přímo působící ventil. Tečkovaná pilotní čára označuje, že tlak je „uvolněn“ bezprostředně před ventilem a uzavírací prvek ventilu přímo snímá tlak, který na něj působí. Pružinová komora ventilu je přímo připojena k sekundárnímu portu, ačkoli tato funkce není znázorněna aktuálními symboly. ISO-1219 1Zpětný tlak v odtokovém potrubí působí ze strany pružiny a přidává (přidává) svůj tlak k nastavenému tlaku. To například znamená, že v případě tlaku 10 barů v odtokovém potrubí (zpětný tlak v odtokovém potrubí) se ventil otevře při tlaku o 10 barů vyšším, než byl nastavený, ačkoli se tlakový rozdíl na ventilu nezmění.

Obrázek výše (b) znázorňuje zjednodušený symbol pro pilotně ovládaný přetlakový ventil, jinými slovy dvoustupňový ventil, a obrázek (c) znázorňuje podrobný symbol pro dvoustupňový přetlakový ventil. Díky své konstrukci lze pilotní ventil přetlakového ventilu vyjmout a umístit do kabiny obsluhy.

Za neregulovaným hydraulickým čerpadlem musí být instalován pojistný ventil.

Přestože nastavitelná hydraulická čerpadla mají tlakové kompenzátory, je vhodné instalovat za ně v hydraulickém okruhu také pojistný ventil. Ventily umístěné za hydraulickým čerpadlem se obvykle nazývají hlavní ventily a chrání celý hydraulický systém. Také pro ochranu jednotlivých jednotek (hydraulické motory, hydraulické válce) lze do větví hydraulického okruhu instalovat pojistné ventily.

Obrázek výše (d) znázorňuje normálně otevřený redukční ventil, který slouží k omezení maximálního tlaku pohonů ve větvích hydraulického potrubí. Tyto ventily regulují tlak monitorováním tlaku na sekundárním výstupu ventilu. Tato funkce je znázorněna tečkovanou pilotní čarou na výstupu ventilu. Protože tlak je definován jako odpor proudění, je možné nastavením průtoku oleje (RGZh) ventilem měnit tlakovou ztrátu na ventilu, a tím regulovat sekundární tlak. Protože ventil „uvolňuje“ tlak přímo na výstupu, je tento ventil a priori ventilem s externím odvodněním.

Obrázek výše (e) znázorňuje symbol redukčního ventilu, který kromě tlaku snižuje i průtok oleje ventilem.

Odlehčovací ventily se používají s čerpadly s pevným objemem nebo v akumulačním potrubí k úspoře energie pohonu. Někteří výrobci vyrábějí ventily s externím odlehčovacím ventilem, jako je ventil znázorněný na obrázku výše (f). U těchto ventilů se odlehčení provádí pomocí příkazu pilotního tlaku z jiného hydraulického potrubí nebo hydraulického potrubí obsluhy.

V tomto hydraulickém obvodu dochází k omezení tlaku jak externím, tak interním pilotním tlakem. Když jakýkoli pilotní tlak stoupne nad nastavenou hodnotu, ventil se otevře:

Obrázek níže znázorňuje typický hydraulický obvod s vysokotlakými (malý objem) a nízkotlakými (velký objem) čerpadly. Nízkotlaké čerpadlo je odlehčeno pilotním tlakem přiváděným za zpětnou klapkou. Pro ochranu vysokotlakého potrubí po uzavření zpětné klapky je za vysokotlakým čerpadlem instalován pojistný ventil.

V tomto hydraulickém obvodu ventily S1 и S2 jsou sekvenční ventily:

Na začátku cyklu se vrtačka zvedne a teprve po dosažení nastaveného tlaku ventilu S2 Svorka je uvolněna – systém je uveden do původní polohy a nyní může začít pracovní cyklus. Po přivedení napětí na cívku se svorka sepne a po dosažení nastaveného tlaku ventilu S1 Zahájí se pracovní zdvih vrtačky. Zvláštností sekvenčního ventilu je přítomnost nezávislého odtoku, protože ze strany odtoku je protitlak, který změní nastavení tlaku v případě absence nezávislého odtoku. Takové ventily lze doplnit zpětnými ventily pro volný pohyb oleje v opačném směru.

Obrázek níže znázorňuje přetlakový ventil:

Účelem zpětného ventilu je zabránit volnému pádu tyče hydraulického válce vlivem gravitace při spouštění nebo v mezilehlé poloze. Ventil je nastaven na tlak přibližně 10 barů a díky tomu se tyč hydraulického válce spouští rovnoměrně, bez trhnutí. Nevýhodou tohoto ventilu je snížení účinnosti hydraulického válce, protože je nutné překonat dodatečný zpětný tlak ventilu 10 barů. Aby se tento nedostatek odstranil, někteří výrobci vyrábějí pojistné ventily s externím pilotním potrubím.

V níže uvedeném hydraulickém diagramu se při spuštění pístnice ventil pod vlivem vnějšího pilotního tlaku zcela otevře:

V případech, kdy hydraulika pracuje s proměnným zatížením, je bezpodmínečně nutné použití zpětného ventilu s externím pilotním potrubím (vyvažovací ventil). V případě, že se v hydraulickém válci vytvoří „tažné“ zatížení, existuje možnost nerovnoměrného spuštění tyče.

Tento provozní režim je například u výložníku autojeřábu, kde se zatížení mění během pohybu výložníku ve svislé rovině.

Regulační ventily pohybu se vyrábějí ve dvou typech: deskové a šoupátkové.

Výhodou deskového ventilu oproti šoupátkovému ventilu jsou menší vnitřní netěsnosti. Pokud na prodloužené pístnici hydraulického válce dochází k delší době udržení zátěže, měl by se použít deskový ventil.

Zpětný ventil je nutný k instalaci do potrubí hydraulického motoru jako výstraha před nekontrolovaným „protáčením“ hydraulického motoru vlivem hmotnosti zátěže. Pokud je přívod čerpadla menší než rychlost otáčení hydraulického motoru, tj. hydraulický motor se protáčí vlastní vahou zátěže, brzdění se provádí vnitřním řídicím potrubím. Pokud dojde k rotaci v důsledku vstřikování RGZ čerpadlem, vnější řídicí potrubí mírně otevře zpětný ventil, čímž se sníží odpor zpětného potrubí. V případě použití reverzibilního hydraulického motoru musí mít konstrukce se zpětným ventilem zpětný ventil. Protože zpětný ventil nebrání pomalému otáčení hydraulického motoru v důsledku vnitřních netěsností, jsou některé konstrukce hydraulických motorů vybaveny vnitřní brzdou.

Dalším typem ventilu pro udržení zátěže je hydraulický zámek. Ventil volně propouští olej v jednom směru a pevně blokuje průtok v opačném směru. K otevření ventilu v opačném směru dochází pouze pod vlivem pilotního tlaku. Na rozdíl od zpětného ventilu nemá hydraulický zámek žádné vnitřní netěsnosti, díky čemuž nedochází k „prokluzování“ zátěže pod zatížením.

Hydraulické zámky se používají v případech, kdy je nutné udržovat statické zatížení, zatímco pro dynamické zatížení jsou nutné tlakové ventily.

Video z laboratorních zkoušek hydraulických zařízení a hydraulických čerpadel

Diagnostika vrtulového rozvaděče Rexroth na lavičce 4WARPEH 6.C3 B12l-20=G24K0

Zkušební provoz potopních ventilů Spool SV-01/T 24B DN 65 mm

Zkušební provoz a seřízení na zkušebním stole po opravě hydraulického čerpadla Rexroth A4VSO 180 HSE