Пропускная способность регулирующего клапана
Клапаны необходимо оценивать по их способности пропускать рабочую среду. Для корректного сравнения клапаны характеризуют индексом пропускной способности, или коэффициентом расхода. В этом материале объясняются различные типы коэффициентов расхода, применяемые на практике, способы их определения, сравнение между собой и типовые значения для клапанов разных размеров.
Регулирующий клапан, как следует из его названия, должен реально влиять на процесс. Хотя такие параметры, как размеры присоединений и материалы конструкции, чрезвычайно важны, они сами по себе не показывают, какое регулирующее воздействие способен обеспечить клапан.
Регулирующие клапаны изменяют процесс за счёт изменения:
- Расхода - например количества пара или воды, поступающих в технологическое оборудование. Для двухходового клапана, например, при перемещении клапана к закрытому положению расход пара уменьшается, и в процесс передаётся меньше тепла. Для трёхходового клапана, например, при перемещении тарелки клапана в новое положение горячая вода отводится от процесса. И/или
- Перепада давления - он определяется как разница между давлением на входе клапана и давлением на его выходе (см. Figure 6.2.1).
Для любого заданного проходного сечения клапана чем больше перепад давления, тем больше расход, в пределах определённых ограничений.
Для насыщенного пара снижение давления означает снижение температуры, а следовательно, в теплообменнике передаётся меньше тепла.
Поскольку в мире используются разные единицы измерения, существует несколько коэффициентов расхода, и полезно понимать их определения. Table 6.2.1 содержит обозначения и определения наиболее часто встречающихся индексов пропускной способности.
Table 6.2.1
| Обозначения и определения, используемые для идентификации и количественной оценки расхода через регулирующий клапан | |
| Kv | Расход воды в m³/h при заданной температуре, обычно от 5 °C до 40 °C, создающий перепад давления 1 bar на проходном сечении клапана. (Широко используется в Европе) |
| Kvs | Фактическое или заявленное значение Kv конкретного клапана при полностью открытом положении, то есть коэффициент расхода или индекс пропускной способности клапана. |
| Kvr | Kvr - это коэффициент расхода, требуемый для конкретного применения. |
| Cv | Расход воды в gallons per minute при заданной температуре, обычно от 40 °F до 100 °F, создающий перепад давления 1 pound per square inch. (Широко используется в США и в ряде других регионов). С этим обозначением нужно быть внимательным, поскольку существуют и Cv Imperial, и Cv US. |
| Хотя базовое определение одно и то же, фактические значения немного отличаются из-за различия между Imperial gallons и US gallons. | |
| Av | Расход воды в m³/s, создающий перепад давления 1 Pascal. |
Для пересчёта: Cv(Imperial) = Kv x 0.962 658 Cv (US) = Kv x 1.156 099 AV = 2.88 x 10-5 CV (Imperial)
Коэффициент расхода KVS для регулирующего клапана является важнейшим параметром и обычно указывается вместе с другими характеристиками в технической документации производителя.
Производители регулирующих клапанов обычно предлагают несколько вариантов trim (сочетаний седла и тарелки клапана) для одного типоразмера клапана. Это может делаться для упрощения трубопровода, исключения редукционных переходов или снижения шума.
Типичный диапазон коэффициентов расхода KVS для набора клапанов приведён в Table 6.2.2.
Table 6.2.2 Значения Kvs для типового ряда клапанов
| Размеры | DN15 | DN20 | DN25 | DN32 | DN40 | DN50 | DN65 | DN80 | DN100 |
| Kvs | 4 | 6.3 | 10 | 16 | 25 | 36 | 63 | 100 | 160 |
| 2.5 | 4 | 6.3 | 10 | 16 | 25 | 36 | 63 | 100 | |
| 1.6 | 2.5 | 4 | 6.3 | 10 | 16 | 25 | 36 | 63 | |
| 1 | 1.6 | 2.5 | 4 | 6.3 | 10 | 16 | 25 | 36 |
Связь между расходом, перепадом давления и коэффициентами расхода зависит от типа рабочей среды, проходящей через клапан. Эти зависимости предсказуемы и описываются уравнениями; они более подробно рассматриваются в: