ШЕР2ДЮ

(/Орган^ацйи Tt/я Л-3398 |*' ^7>^^^Л|.А,Зак ^Л*Ж" 03. 1984 г*

РУКОВОДЯЩИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ

РАСЧЕТ И ВЫБОР РЕГУЛИРУЮЩИХ    РД РГМ 26-07- 256    -84

КЛАПАНОВ    Вводится    впервые

те

® Смять ограничение сроха 'деисепоая.

Настоящий руководящий технический материал распространяется на регулирующую арматуру (РА) различного типа (односедельные и двухседельные клапаны, шаровые краны, затворы дисковые) , применяемую в различных гидравлических системах (ГС) локальных автомати-

/

ческкх систем регулирования технологическими процессами, работающих на однофазных среда^с в широком диапазоне режимов течения от ламинарного режима до развитой кавитации для несжимаемой жидкости м до критических режимов течения для сжимаемой жидкости (газа).

Руководящий технический материал устанавливает критерии выбора типа РА в зависимости от технических требований, условий и параметров эксплуатации и приводит методику расчета и выбора условной пропускной способности, расходной характеристики и условного прохода РА с учетом структурных особенностей ГС, представляющих последовательное и параллельное соединение РА с гидравлической линией ГС.

Стр 2. РА PTPI 26-07-256ZP

Номенклатура РА, из которой производится выбор, приведена в табл.1 приложения I.

Руководящий технический материал предназначен для предприятий, занимающихся проектированием и выбором арматуры, а также проектированием систем автоматического управления технологическими процессами в различных отраслях промышленности.

I. ЗАДАЧИ РАСЧЕТА

1.1.    Расчет и выбор РА при работе на несжимаемой среде при последовательной и параллельной установке ее в ГС выключает в себя:

-    определение параметров ГС:

-    определение условного прохода РА и ее условной пропускной способности;

-    проверку РА на возникновение скачка акустичес ого шума и бескавитационного режима работы;

-    определение расходной характеристики РА.

1.2.    Расчет и выбор РА при работе на сжимаемой среде при о-следовательной и параллельной установке ее в ГС включает в себя:

-    определение параметров ГС;

-    определение условного прохода РА и ее условной пропускной способности;

-    проведение уточненного (проверочного) расчета выбора РА по газодинамическим функциям; •

Z3-86 9-P6.P7

-    определение расходной характеристики РА.

2. КРИТЕРИИ ВЫБОРА РЕГУЛИРУЮЩЕЙ АРМАТУРЫ

Выбор РА следует производить по технико-эксплуатационным параметрам и по критериям, полученным расчетным путем, позволяющим определить наиболее оптимальный тип РА для конкретной технологичес-

pa pm г6    CmpM

$

b

—    плотность среды при рабочих условиях, кг/м³

—    коэффициент кинематической вязкости, 1?/с

—    коэффициент динамической вязкости при температуре 7*; Па* с

-    коэффициент динамической вязкости при 0°С, Па»с

—    показатель адиабаты

-    универсальная газовая постоянная, Дж/кг-град

-    удельная теплоемкость газа при постоянном давлении, Дж/кг* град

-    коэффициент отклонения реального газа от идеального

т*р J

ь

к

к

^ги i К' j

-    скорость потока на входе РА, «/с

-    критическая скорость газа на входе РА, м/с

Jlj - коэффициент скорости сжимаемой жидкости, равный отношению скорости на входе РА к критической - газодинамические функции !длу - критерий Лагранжа %£ - число Рейнольдса.

3.2. Основные термины и их определения

Термины

Содержание термина

.Квадратичный модуль

Скт

9>0£J!x7

Мера гидромеханического рассеивания энергии потока за счет проявления сил инерции, которая определяется по соотношению

2$*

Z$~8G ^s9- of. JJ_s^

Термины	Содержание термина
Модуль вязкости Сл, мЪ	Мера гидромеханического рассеивания энергии потока за счет проявления сил вязкого трения, которая определяется
Кавитационные	по соотношению La ля Л ' А* Параметры, задающие границы бескави-
параметры	тационных режимов течения жидкости через РА и режимы, при которых расход жидкости через РА не изменяется при увеличении перепада давления
Акустический	Параметр РА, задающий границу возник-
коэффициент Ка	новения акустического скачка шума в РА
Кавитационный	Параметр РА, отражающий начало кавита-
параметр Кс	ционных разрушений РА
Параметр запи-	иараметр РА, задающий границу "запира-
рания	ния" арматуры, при которой увеличение перепада давления на РА не ведет к увеличению расхода
Газовые параметры	Параметры РА, задающие границу критических режимов течения сжимаемой жидкости , при которой в скатом сечении РА возникает скорость, близкая к критической
Фактор критического	Параметр РА, задающий границу критичес-
расхода при течении воздуха Cj.	ких режимов течения воздуха в сжатом сечении РА 1 i

Термины

иактор критического расхода при течении сжимаемой жидкости

Коэффициент сопротивления

Пропускная способность Kv

Критерий Лагранжа 1л лу

PA P7N2C-0/-25G-M СтрУЗ

Содержанке термина

Параметр РА, задающий границу критических режимов течения сжимаемой жидкости в сжатом сечении арматуры

Мера интенсивности рассеивания энергии потока в РА, определяемая экспериментально по соотношению

** а² г ' &

z Ъ-Z & 9-СВЛ^⁷

Расходная характеристика

Коэффициент усиления

$1 — площадь сечения, в котором рассчитывается скорость, }? Q - объемный расход среды, м³/о др - перепад давления на РА, Да р - плотность среды, кг/м³ Величина , численно равная расходу среды (в м³/ч) с плотностью 1000 кг/м³, протекающей через РА при перепаде давления I кг/см^

Отношение сил давления к силам вязкого трения, в режиме ла₁чинарной автомодельности, т.е. при изменении чисел Рейнольдса от 0 до 40 1а_Лу⁼

Зависимость расхода среды через объект регулирования от хода регулирующего элемента

Отношение изменения относительного расхода среды через объект регулирования к изменению относительного хода регулирующего элемента

где

Стр. м рл ртп Ре - о г-psp м

Ц. РАСЧЕТ И ВЫБОР РЕГУЛИРУЮЩЕЙ АРМАТУРЫ ПРИ аОСЯЕДОВАТЕЛЬНОЙ УСТАНОВКЕ ЕЕ В ВДРАВЛ/ЧЕСКОЙ СИСТЕМЕ

4,1. Схема установки РА в ГС приведена на i*c.I

Qm о(е)

I - бак; 2 - источник напора; 3 - РА; 4 - всасывающая линия ГС;

5 - нагнетательная линия

Рис.1

4,2. Среда - несжимаемая жидкость

4.2.1.    Определение параметров гидравлической цепи.

4.2.1.1.    Расчет квадратичных модулей гидравлической цепи состоящей из "П" местных сопротивлений и " ft " участков трубопровода проводится по формулам:

tc_Ki !■ £е_ктрI _t    (ЧЛ)

где    =    г»    * Ф^г - (-77-/    <*•*>

^и 2 &

В качестве ^ необходимо ваять площадь условного прохода патрубка о меньшим значением геометрической площади (входной & или выходной |$а    ).

Cmpjg PA PTM 26- 07-2&S4

I вариант (Схема защиты PA от кавитации с помощью диафрагмы)

4.2.2.3. Основные размеры обвязки РА определяются соотноше-киями;

= fUjr-'Dy) ,    '    (4.20)

4? ⁼ 3-^g0    ■    (4.21)

^im-22.2r*l -> <11 т_ф *122 .

В случае выбора односедельного и двухседельного клапанов или дисковых затворов при установке диафрагмы

3 случае выбора шарового крана при установке диафрагмы

4

-40г)0л +Ч,    .    (4.23)

Независимо от типа РА при установке диафрагмы

^    £5£mbj.

(4.22)

(4.24)

Jk

4-2.2.4. Расчет квадратичных^ модулей и модулей вязкости кон-фузора и диффузора C_CKfC_Kg , С_АК> С_Л£ проводится по формулам Х*.Х> * (4-6).

4.2.2-5- .Уточнение значений коэффициентов At> , А_л , A_z

С top. 20    21    РТп2ё-    07-2%-    M

4.2.3.2. Расчет перепада давления, соответствующего скачку акустического шума, проводится по формулам

Л Р_а ~ CPi~ Pf) ,    (4.33)

где Р_Г - значение давления, при котором с сжатом сечении из

жидкости выделяется газ. В первом приближении Рг^я Pqt>

-    зависимость, полученная экспериментальным путем;

^ = 0,96 -г 0,8 - коэффициент запаса;

-    выбирается из табл.^приложения X.

4.2. 3.3. Проверка наличия повышенного акустического шума проводится по критерию;

аР(±) ^лРо^ .    (Ч:34)

Если условие (4.34) выполняется, то окончательно принимаем РА. выбранную в п.4.2.2.7.

Если условие (4.34) не выполняется, то выбираем тот тип РА, у которого значение коэффициента Кл- максимальное; вычисляем по формуле (4.33) и проверяем условие (4.34). Если оно не выполняется, то

а) помещаем РА в начало ГС, принимаем Р* ■ Рн и вычисляем    по    формуле (4.33)

т5) прав еря ем условие (4.34). Если условие опять не выполняется, то принимаем к сведению, что ЕА работает в условиях повышенного шума.

4.2.3.4.    Расчет перепада давления, которому соответствует начало кавитационных разрушений РА, производится по формуле:

Л ftr ⁼    С&!    “    Рнп ) ,    (4.35)

где К_с — определяется из табл, ^приложения I.

4.2.3.5.    Проверка условия возникновения кавитации проводится

по критерию;

PA PTPI26-07-SS2-S4 Cmf>5

КОЙ линии.

2.1.    Технико-эксплуатационные параметры.

2.1.1.    Технико-эксплуатационные параметры включают в себя:

-    рабочее давление

-    перепад давления

-    температуру рабочей среды

-    вид рабочей среды

-    максимальную пропускную способность

-    герметичность в затвор*

-    минимальную строительную длину

-    минимальную массу.

2.1.2.    Технико-эксплуатационные параметры позволяют в начальной стадии расчета ориентировочно определить тип РА, для которой следует проводить гидравлический расчет.

2.1.3.    Предпочтительное применение типа РА в зависимости от технико-эксплуатационных параметров приведено в табл.2 приложения I.

2.2. Расчетные критерии

2.2.1.    Максимально возможный массовый расход источника напора ( max Quo ) должен быть не менее максимального массового расхода на входе в объект регулирования, необходимый по технологическому регламенту ( QtA тскх )

tY)dX ^    max ,    (2.1)

где Ак. - коэффициент запаса (не менее ^ 1,2).

2.2.2.    Минимально возможный массовый расход источника напора через прямую ветвь при параллельной установке РА в ГС должен быть, меньше минимального массового расхода на входе объекта регулиро-

ГА Г I М 2.6-0?-iSfr1i/ Стр/4

Если условие (4.36) выпол'яется, то оставляем выбранную ранее РА.

Если условие (4.36) нг выполняется, то

а)    РА помещаем в н*' ало ГС, принимая =    _}    и    вычисляем

aPs/c по формуле (4 j)_t

б)    проверяв’ ,словие (4.36). Если оно не выполняется, то последователь' с РА мокет быть установлена стандартная диафрагма.

4 ' j.6. В соответствии со схемой обвязки РА (см.рис.2 Ш ва-

fc

рие* у последовательно определяем параметры диафрагмы по формуем:

	p/=fi-kс)(8-лР<) + кс Рнп ,	(4.37)
где	аРх ~ Лк^”тпх +9сЛкв*тх .	(4.38)
	с - W-h*)? LaU ?‘и.« >	(4.39)
где	Ргш = Рх-&Pf€) + *?$ ,	(4.40)
	йр$ , i )?ty Ofimax .	(4.41)
	г> Q/л max Роле = Рг ~ 2Р(П)шо1 $ь) /	(4.42)
гле	при 0; €4^ wcU > 0, 16 . тш ' ^,545 - \] 7,02510ът^т 7о^ш &' }	(4.43)
при	0,162= ^ 0,05
	тш = ».гя-рм/-кг+ н- ti^Cew ‘,	(4.44)
при	П)ш - 0,3
	d = е.$ГУ)ш *сучтш + 0,595,	(4.45)

при 0,5^ уг)_ш Ъ °>3.

ol ~0_t45Мш + Ф_гС55М& 4    _}

i

Cmp.9 PA PTff 26-07-256-89

вания, что обеспечивает качественное регулирование

^    ^^    у    .    (2.2)

где    -    коэффициент    запаса (не менее - 1,2).

2.2.3.    Уровень шума при эксплуатации должен быть минимальным.

Это требование эквивалентно ограничение перепада давления на РА (дР (I)) величиной    перепада    давления    при котором происхо

дит скачок акустического шума (дРа)

_йР₀^А Р(П .    '    (2.3)

2.2.4.    Максимальный перепад давления на РА при течении несжимаемой жидкости (д/Згх) ограничивается эффектами кавитации. Кавитации не будет, если

4 РеУк Д PfJ ) •    (2.4)

2.2.5.    Предельный перепад давления на РА в условиях кавитации (лР<а&) определяется эффектом "запирания”

Л Рт& ^ Д Pfd ) .    С²-⁵    )

2.2.6.    Предельное отношение давлений на границе РА при течении сжимаемой жидкости (-&• )_кр определяемое условиями критических режимов течения в сжатом сечении РА, не должно превышать расчетного отношения давлений

( р₁ )кр ^ (~рГ )р^ас'*. .    *    ^^г*⁶^

2.2.7.    Размер входного диаметра РА следует выбирать по критерию

Лтр^11у^ 0,253т? .    <²-⁷⁾

2.2.6. Среди " i " допустимых по условному диаметру РА выбирается такая, расходная характеристика которой в диапазоне измене-

Стр. 6 Рй РТР! 26-07-256М

$мн " ма°^совый расход источника напора при параллельной установке РА в ГС, кг/с $мп “ массовый расход среды через прямую ветвь ГС при параллельной установке РА в ГС, кг/с

-    массовый расход среды через боковую ветвь ГС при параллельной установке РА в ГС, кг/с

- максимально возможный массовый расход источника напора в данной ГС, кг/с MtoQna - минимально возможный массовый расход через прямую ветвь при параллельной установке РА в ГС, кг/с

-    максимально возможный массовый расход через бок чую ветвь при параллельной установке РА в ГС, кг/с

Pi    -    абсолютное    статическое    давление    на    входе    конфузора, "Ч

Р2    -    абсолютное    статическое    давление    на    выходе диффузора, П*

pf    -    абсолютное    статическое    давление    на    входе    РА (в случае

отсутствия    конфузора ?! - Pi    ) ,    Па

Р₂ - абсолютное статическое давление на выходе РА (в случае отсутствия диффузора Р Rl ) , Па Р<у - абсолютное статическое давление над уровнем жидкости в баке, Па    ^

Р_И - абсолютное статическое давление на выходе источника напора", Па

Р_к - абсолютное статическое давление на выходе из ГС, Па

-    абсолютное статическое давление в точке разветвления гидравлической системы, Па

Рог - атмосферное давление, Па

ftn - абсолютное давление насыщенных паров при температуре на входе РА , Па    ^

Р_г - абсолютное статическое давление, при котором в сжатом сечении из жидкости выделяется газ, Па

Гм Г / /7 26 - о t-2$G-'2^/( tmp. /

Pcjtc - абсолютное статическое давление в сжатом сечении диафрагмы, Па

V

ftp — абсолютное статическое давление в сжатом сечении РА при критическом режиме течения сжимаемой среды, Па Р* - давление торможения, Па

ГЧ-*£

Го - давление торможения в сжатом сечении, РА, ПА (&Р?Р)р- перепад давления на РА, Па &Р(2)~ перепад давления на участке ГС, включающем в себя РА, конфузор, диффузор и диафрагму при фиксированном положении регулирующего элемента, Па AP(d) - номинальное значение перепада давления при полностью открытом регулирующем элементе, Ла л Ра. - перепад давления, соответствующий скачку акустического шума, Ла

Aft* — перепад давления, соответствующий началу кавитации, Ба ” перепад давления, соответствующий режиму "запирания" Да

—    предельное отношение давлений при течении сжимаемой жидкости

Т| — температура среды на входе РА, К Т* — температура торможения, К

Т^-р - температура среды в сжатом сечении при критическом

режиме течения, Z _м    Уровня жидкости 6

-    удельная потенциальная анергия положения^баке, м

%н — удельная потенциальная энергия положения нагнетательного патрубка источника напора, м 2кг - удельные потенциальные энергии положения на границах Г¹¹, м

ip - удельная потенциальная анергия положения з точке разветвления, м

Стр В РА РГМ 26-0 7-2SS- М

Si,“ удельные потенциальные энергии положения входного и

выходного патрубков РА, м

С^< - квадратичный модуль ГС, м

-Н

Скс

Скт\>1

С_кш

C_k(i)

-м

- квадратичный модуль L -ого сопротивления, ы

квадратичный модуль t -го участка трубопровода, м квадратичный модуль диафрагмы, м

номинальное значение i^адратичного модуля РА при по.

~ц

ностьо открытом регулир> чем элементе, м

£<(е) -

Скк

Ч

Ск&

квадратичный модуль РА для *'иксированных положений

-У

регулирующего элемента, м

квадратичный модуль конфузора н^ входе РА, м

квадратичный модуль диффузора на ъ 'оде РА, м

-У

квадратичный модуль всасывающей лини, м

C_Kj - квадратичный модуль участка ГС;при пось. -овательной

установке РА в ГС - от источника напора до ч , м

-Ч

при параллельной установке РА в ГС - от точки ^вет--4

вления до РА, м

Скг

Ск л

- квадратичный модуль участка ГС после РА, м

-н

- квадратичный модуль прямой ветви при параллельной

установке РА в ГС, м

:У

Скн

- квадратичный модуль участка ГС от источника напора до

-Ч

С

AZ Cl I

Сак

ч

Слв

СлЧ.

точки разветвления, м

-    модуль вязкости системы, м

-    модуль вязкости t -ого сопротивления, и

-    модуль вязкости l -ого участка трубопровода, м“³

-    модуль вязкости конфузора на входе РА, ы“³

-    модуль вязкости диффузора на выходе РА, м"³

-    модуль вязкости всасывающей линии, м“³

-    модуль вязкости участка ГС:

при последовательной установке РА в ГС - от источника

-з

.-3

напора до PA, ы

при параллельной установке РА в ГС — от точки разветвления до РА, м“³ С'лг - модуль вязкости участка ГС после РА, м“³ Сап модуль вязкости прямой ветви при параллельной установке РА в ГС, и“³

Сли - модуль вязкости участка ГС от источника напора до точки разветвления, м~^э

нодуль вязкости РА при полностью открытом регулирующем

_з    %

элементе, м Ну -* условный проход РА, м 2с * диаметр седла РА, м 2тр ~ условный пряход трубопровода, м Jjpl - длина с-ого участка трубопровода, я

длина прямых участков трубопровода до и после РА соответственно, N

—    длина хонфузора, м

-    длина диффузора, м

—    длина прямых участков трубопровода до и после диафрагмы соответственно, м

-    строительная длина РА. м

-    коэффициент гидравлического трения

—    площадь сечения нагнетательной линии, х

S,bS6 g.cGjPn

—    площадь сечения условного прохода трубопровода, м

-    площадь сечения входного патрубка РА или местного гидравлического сопротивления, м

-    площадь сечения выходного патрубка РА или местного гидравлического сопротивления, н

—    площадь сечения условного прохода РА, м минимальная площадь между регулирующим элементом и седлом

CmpJO PJ PTtf 2£-07-?S€-$4

при фиксированном положении регулирующего элемента (конструктивная характеристика), м² максимальная площадь между регулирующим элементом и

2

седлом при полностью открытом регулирующем элементе, м

относительный ход регулирующего элемента

смоченный периметр сжатого прохода рА,мм

смоченный периметр условного прохода рА,мм

коэффициент запаса по расходу в ГС

коэффициент запаса по расходу РА

акустический коэффициент РА

коэффициент начала кавитации

коэффициент кавитации ("запирания”)

коэффициент усиления

фактор критического расхода при течении воздуха фактор критического расхода при тенении сжимаемой жидкости

эмпирические постоянные газа газовая характеристика РА модуль диафрагмы коэффициент расхода диафрагмы

^7ту "

Куо -К*у -

9- ~ -

коэффициент сопротивления в турбулентном режиме течения между входным и сжатым сечениями, отнесенный к площади входного сечения РА

коэффициент сопротивления в развитом турбулентном режиме течения, отнесенный к площади условного прохода РА начальная пропускная способность, м³/ч условная пропускная способность, ы³/ч ускорение силы тяжести, м/с

плотность среды при нормальных условиях ( Т* «• 273С, р₀ = I,0I32‘I0^Sna) , кг/м³