doc_act

СТ ЦКБА 040-2006 Арматура трубопроводная. Методика выбора в системы автоматического регулирования

Реклама

  Скачать документ



Технический комитет по стандартизации
«Трубопроводная арматура и сильфоны» (ТК 259)

Закрытое акционерное общество «Научно-производственная фирма
«Центральное конструкторское бюро арматуростроения»

СТАНДАРТ ЦКБА



Реклама

СТ ЦКБА 040-2006

Арматура трубопроводная

АРМАТУРА РЕГУЛИРУЮЩАЯ.
МЕТОДИКА ВЫБОРА В СИСТЕМЫ
АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ



Реклама

НПФ «ЦКБА»
2006

Предисловие



Реклама

1 РАЗРАБОТАН Закрытым акционерным обществом «Научно - производственная фирма «Центральное конструкторское бюро арматуростроения» (ЗАО «НПФ «ЦКБА»).

2 ПРИНЯТ И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом ЗАО «НПФ «ЦКБА» от 29.12.2006 г. № 69.

3 СОГЛАСОВАН Техническим комитетом по стандартизации «Трубопроводная арматура и сильфоны» (ТК 259).

4 ВЗАМЕН РД РТМ 26-07-256-84 «Расчет и выбор регулирующих клапанов»



Реклама

СОДЕРЖАНИЕ

1 Область применения. 2

2 Критерии расчета и выбора РА.. 2

3 Расчет пропускной способности и выбор номинального диаметра РА при течении несжимаемых сред. 3

4 Расчет пропускной способности и выбор номинального диаметра РА при течении сжимаемых сред. 9

Приложение А (обязательное) Обозначения, определения и сокращения. 16

Приложение Б (рекомендуемое) Технические характеристики и параметры РА.. 18

Приложение В (рекомендуемое) Методы устранения кавитационных и критических режимов. 19

Приложение Г (обязательное) Гидродинамические характеристики РА.. 25

Приложение Д (обязательное) Формулы для расчета числа Рейнольдса и коэффициента гидравлического трения ?. 25

СТАНДАРТ ЦКБА

Арматура трубопроводная

АРМАТУРА РЕГУЛИРУЮЩАЯ.
МЕТОДИКА ВЫБОРА В СИСТЕМЫ
АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ

Дата введения 01.07.2007 г.

1 Область применения

1.1 Настоящий стандарт распространяется на регулирующую арматуру различного типа (односедельные, двухседельные и клеточные клапаны, шаровые краны, дисковые затворы и т.д.), применяемую в гидравлических системах, транспортирующих однофазные ньютоновские среды в диапазоне режимов течения от ламинарного до развитой кавитации для несжимаемых сред (жидкостей) и до критических режимов течения для сжимаемых сред (газов).



Реклама

Настоящий стандарт устанавливает:

- критерии выбора регулирующей арматуры;

- методику выбора условной пропускной способности Kvy и номинального диаметра DN.

2 Критерии расчета и выбора РА

2.1 Условные обозначения, термины с соответствующими определениями и сокращения, применяемые в настоящем стандарте, приведены в Приложении А.

2.2 Для обеспечения оптимальной и устойчивой работы РА в течение заданного срока службы должны быть соблюдены следующие критерии.



Реклама

2.2.1 Температура среды на входе РА Т1 не должна превышать допустимого значения температуры рабочей среды Тдоп, указанной в КД

Т1 ? Тдоп. (2.1)

2.2.2 Абсолютное давление на входе закрытой PA P1 не должно превышать максимальное рабочее давление Рр, указанное в КД и определенное при наибольшей температуре рабочей среды

P1 ? Pр + 1. (2.2)

2.2.3 Минимальные потери давления (перепад давления) на РА ?РРАmin при максимальном расходе рабочей среды должны составлять не менее 40 % от потерь давления во всей ГС.



Реклама

2.2.4 Перепад давления на закрытой РА ?РРА не должен превышать допустимого перепада давления ?Рдоп, указанного в КД и определенного исходя из максимального усилия, развиваемого приводом

?РРА ? ?Рдоп, (2.3)

где ?Рдоп = P1 max - P2 min;

P1 max - максимальное давление, создаваемое источником напора;

P2 min - минимальное давление за клапаном.



Реклама

2.2.5 Перепад давления на РА в промежуточном положении РЭл не должен превышать допустимый перепад давления, возникающий на штоке РА от гидродинамического воздействия рабочей среды.

2.2.6 При регулировании потока несжимаемой среды (жидкости) во всем диапазоне изменения хода РЭл (от минимального значения хода, при котором обеспечивается вид пропускной характеристики, до полностью открытого положения) перепад давления на РА ?РРА не должен превышать допустимый кавитационный перепад ?Рдоп = ?Рбк, соответствующий началу паровой кавитации

?PPA(l) ? ?Рбк(l). (2.4)

2.2.7 Отношение максимального расчетного значения пропускной способности Kvp к принятому значению условной пропускной способности Kvy должно находиться в диапазоне

(2.5)

Для линейной пропускной характеристики: N1 = 0,60;

N2 = 0,92.

Для равнопроцентной пропускной характеристики: N1 = 0,22;

N2 = 0,75.

2.2.8 Значение расчетного диапазона регулирования Др, равное отношению максимального расчетного значения пропускной способности Kvр тах к минимальному Kvp min, должно быть не более диапазона регулирования Д, указанного в ТД

(2.6)

2.2.9 Номинальный диаметр DN PA должен находиться в пределах

0,25 • Dmp ? DN ? Dmp. (2.7)

2.2.10 Диаметр трубопровода следует выбирать исходя из условия

(2.8)

Максимальная скорость среды в трубопроводе на выходе из РА должна быть не более:

для жидкости - V2 ? 10 м/с (скорость, при которой гарантируется отсутствие вибраций);

для газа - V2 ? 90 м/с (скорость, при которой гарантируется допустимый уровень звукового давления 10 дБА).

3 Расчет пропускной способности и выбор номинального диаметра РА при течении несжимаемых сред

3.1 Перечень исходных данных для расчета, а также исходные данные для примера расчета, приведены в таблице 1.

В таблице 1 указываются значения расходов, давлений и перепадов давления для нескольких режимов работы РА:

режим I: Qмmax - максимальный массовый расход рабочей среды;

P1(1) - абсолютное давление на входе РА при максимальном расходе среды;

?PPA min - минимальный перепад давления на РА, соответствующий максимальному расходу среды;

режим II: Qмmin - минимальный массовый расход рабочей среды;

P1 - абсолютное давление на входе РА при минимальном расходе среды;

?Р - перепад давления на РА, соответствующий минимальному расходу среды;

режимы III ... N: - Заказчик указывает значения массовых расходов в диапазоне [Qмmin; Qм max] и соответствующие им значения давления на входе РА и перепада давления на РА с целью определения возможности возникновения кавитационных режимов на промежуточных положениях РЭл.

3.2 Выбор типа РА следует проводить в соответствии с рекомендациями, приведенными в Приложении Б.

3.3 Алгоритм расчета, а также пример расчета приведен в таблице 2.

Таблица1

Наименование параметра

Значения параметров режимов эксплуатации

I

II

III

...

N

Наименование рабочей среды

вода

Состав рабочей среды

вода

Абсолютное давление насыщенных паров рабочей среды при температуре на входе Рнп, МПа

0,081

Плотность среды при рабочих условиях ?, кг/м3

963,000

Коэффициент кинематической вязкости при температуре среды на входе v, м2

2,000 • 10-6

Коэффициент динамической вязкости при температуре на входе в РА Т1 ?, Па • с

1,926 • 10-3

Массовый расход по технологическому регламенту Qм, кг/с

21,111

-

-

-

-

Температура среды на входе в РА Т1, К

367

-

-

-

-

Абсолютное давление на входе в PA P1, МПа

2,380

-

-

-

-

Абсолютное давление на выходе в РА Р2, МПа

2,150

-

-

-

-

Перепад давления на РА ?РРА, МПа

0,230

-

-

-

-

Диаметр трубопровода, на котором устанавливается PA Dmp, м

0,100

Шероховатость внутренней стенки трубопровода ?, мм

0,06

Таблица2

Алгоритм расчета

Пример выбора РА

3.3.1 Выбор типа РА

Выбрать тип РА

Односедельный регулирующий клапан

По каталогу определить значения Kc(1) и Км(1)

Kc(1) = 0,70; Км(1) = 0,85

3.3.2 Определение режима течения несжимаемой среды (жидкости)

Рассчитать

Проверить условия

Кс(1)треб < 1

Кс(1)треб > 1

Кс(1)треб < 1

Если

Кс(1)треб > 1

при заданных условиях любая РА будет работать в режиме кавитации и следует:

- рассчитать ?Pбк(1) = Kc(1) • (Р1(1) - Рнп);

- принять ?РРА min = ?Рбк(1);

- расчет Kv и выбор Кvу и DN РА продолжить, начиная с 3.3.3;

- выбрать один из методов устранения кавитации:

а) изменить место установки РА (перемещение РА выше по потоку),

б) установить одну или несколько диафрагм (пакет диафрагм),

в) установить дополнительную РА,

г) установить дополнительную РА и диафрагмы; - выполнить расчет в соответствии с алгоритмом Приложения В

Если

Кс(1)треб < 1 и Кс(1)треб > Км(1)

режим развитой кавитации и следует:

- либо разработать новую конструкцию РА, у которой Кс(1)треб ? Кс(1) или Kc(1)треб ? Км(1) и выполнить расчет для данного варианта соотношений Кс(1)треб, Кс(1) и Км(1)

- либо выбрать тип РА с максимально возможными значениями и далее:

а) рассчитать ?Ркав = Км(1) (P1(1) - r Рнп),

где

б) рассчитать ?Рбк(1) = Кс(1) • (P1(1) - Рнп),

в) принять ?РРА min = ?Рбк(1),

г) выбрать один из методов устранения кавитации и выполнить расчет в соответствии с алгоритмом Приложения В,

д) расчет продолжить, начиная с 3.3.3

Если

Кс(1)треб < 1 и Кс(1)треб > Кс(1)

Кс(1)треб ? Км(1)

режим паровой кавитации и следует:

- рассчитать ?Рбк(1) = Kc(1) • (P1(1) - Pнп);

- принять ?РРА min = ?Рбк(1);

- выбрать один из методов устранения кавитации и выполнить расчет в соответствии с алгоритмом Приложения В;

- расчет продолжить, начиная с 3.3.3

Если

Кс(1)треб < 1 и Кс(1)треб ? Кс(1)

режим докавитационный и следует:

- рассчитать ?Pa(1) = Ка(1) • (P1(1) - Рг),

где Ка(1) = 0,5 • Км(1)

Рг - определяется по справочникам теплофизических свойств газов и жидкостей (при отсутствии данных о значении Рг принять Рг = Рат);

- если ?PPA min > ?Pa(1) режим газовой кавитации и рекомендуется:

а) рассчитать уровень звукового давления на расстоянии 2 м от РА,

б) сравнить полученное расчетное значение звукового давления с допустимым значением,

в) расчет продолжить, начиная с 3.3.3;

принимаем Рг = 0,100 МПа;

?Pa(1) = 0,5 • 0,850 • (2,380 - 0,100) = 0,969

- если ?РРА min ? ?Рa(l) расчет продолжить, начиная с 3.3.3

?РРА min = 0,230 ? ?Ра(1) = 0,969

режим докавитационный

3.3.3 Расчет требуемой условной пропускной способности Kvy и выбор номинального диаметра DN

Рассчитать

Если

Re max ? 104

- рассчитать

Если

Re max < 104

- определить коэффициенты а, b, с по таблице Д.1 (приложение Д);

- рассчитать Слр min = а • (10-3DN)bСкр minc,

Для выбранного типа РА

определить по каталогу значение Kvy, являющееся ближайшим большим значением к Kvp (Kvy > Kvp) и соответствующее ему значение DN при условии выполнения условия 2.2.7

выбираем: Kvy = 63 м3/ч,

DN 80;

N2 > 0,802 > N1

Если условие 2.2.7 не выполняется

- > N2, то следует принять следующее большее значение Kvy и соответствующее ему значение DN;

- < N1, то пропускная способность РА должна быть меньше принятого значения Kvy.

В случае отсутствия в каталоге РА, обеспечивающей требуемое значение Kvy, следует доработать профильную часть РЭл

Если

DN = Dmp

расчет продолжить, начиная с 3.3.6

Если

DN < Dmp

- РА следует устанавливать на трубопровод с помощью конфузора и диффузора;

- рассчитать модули конфузора Скк, Слк и диффузора Скд, Слд для уточнения значения Kvp в соответствии с 3.3.4;

- проверить правильность выбора Kvy и DN в соответствии с 3.3.5;

DN < Dmp

3.3.4 Расчет модулей конфузора Скк, Слк и диффузора Скд, Слд

Расчетные формулы

Рассчитать

? - по формулам Приложения Д в зависимости от Re max и

Принять

значение центрального угла конфузора ?к

?к = 30°

Рассчитать

Принять

значение центрального угла диффузора ?д

?д = 15°

Рассчитать

Результаты расчета Скк, Слк, Скд, Слд

СТ ЦКБА 040-2006 Арматура трубопроводная. Методика выбора в системы автоматического регулирования

СТ ЦКБА 040-2006 Арматура трубопроводная. Методика выбора в системы автоматического регулирования

3.3.5 Проверка правильности выбора Kvy и DN

Определить

коэффициенты а, b, с по таблице Д.1

а = 55,400; b = 1,708; с = 1,177

Рассчитать

где Скр min - значение, рассчитанное на предыдущем шаге (в 3.3.3);

Рассчитать

Уточнить

значения Kvy* и DN*

уточненные значения: Кvу* = 63 м3/ч,

DN* 80

Если

DN* = DN и Kvy* = Kvy

проверить режимы течения на промежуточных ходах РЭл в соответствии с 3.3.6

Kvy* = Kvy,

DN* = DN

Если

DN* > DN

выполнить расчет, начиная с 3.3.4

3.3.6 Проверка режима течения на промежуточных ходах РЭл

Для режимов эксплуатации PA II ... N, приведенных в таблице 1

рассчитать

Определить

значения Kc(l) по значениям из графиков зависимости Kc(l) = f(Kv(l)), приведенных в каталогах

Рассчитать

Проверить условие

Kc(l) ? Kc(l)треб

Если

Kc(l) ? Kc(l)треб

следует выбрать РА другого типа, у которого кавитационные характеристики удовлетворяют условию Kc(l) ? Kc(l)треб на всех ходах РЭл, на которых обеспечиваются заданные режимы, и повторить расчет, начиная с 3.3.1

Если

Kc(l) ? Kc(l)треб

выбор Kvy и DN РА закончен

3.4 Результаты выбора РА

В гидравлическую систему следует установить односедельный регулирующий клапан номинального диаметра DN 80 с условной пропускной способностью Kvy = 63 м3/ч.

Схема установки РА на трубопроводе приведена на рисунке 1.

СТ ЦКБА 040-2006 Арматура трубопроводная. Методика выбора в системы автоматического регулирования

1, 3, 7, 9 - трубопровод; 2, 8 - ЗА; 4 - конфузор; 5 - РА; 6 - конфузор

Рисунок 1 - Схема установки РА на трубопроводе

Основные размеры обвязки РА приведены в таблице 3.

Таблица3

Длина прямых участков трубопровода

Конфузор

Диффузор

до РА

L1, мм

после РА

L2, мм

длина Lк, мм

центральный угол ?к

длина , мм

центральный угол ?д

? 203

? 164

? 37

? 30°

? 76

? 15°

4 Расчет пропускной способности и выбор номинального диаметра РА при течении сжимаемых сред

4.1 Перечень исходных данных для расчета, а также исходные данные для примера расчета, приведены в таблице 4.

В таблице 4 указываются значения расходов, давлений и перепадов давления для следующих режимов работы РА:

режим I: max - максимальный массовый расход рабочей среды,

P1(1) - абсолютное давление на входе РА при максимальном расходе среды,

?PPA min - минимальный перепад давления на РА, соответствующий максимальному расходу среды;

режим II: min - минимальный массовый расход рабочей среды,

P1 - абсолютное давление на входе РА при минимальном расходе среды,

?Р - перепад давления на РА, соответствующий минимальному расходу среды.

Таблица4

Наименование параметра

Величина

I режим

II режим

Наименование рабочей среды

кислород

Состав рабочей среды

О2 - 100 %

Критическое давление сжимаемой среды Ркр, МПа

5,090

Критическая температура сжимаемой среды Ткр, К

154,8

Молярная масса вещества М, кг/моль

32,0

Коэффициент динамической вязкости сжимаемой среды при температуре T1 на входе в РА ?, Па • с

2 • 10-5

Газовая постоянная R*, Дж/кг • град

259,8

Показатель адиабаты газа k

1,4

Массовый расход по технологическому регламенту , кг/с

3,972

-

Температура среды на входе в PA T1, К

293

-

Абсолютное давление на входе в PA P1, МПа

3,719

-

Абсолютное давление на выходе в РА Р2, МПа

2,513

-

Перепад давления на РА ?РРА, МПа

1,206

-

Диаметр трубопровода, на котором устанавливается PA Dmp, м

0,05

Шероховатость внутренней стенки трубопровода ?, мм

0,06

Примечание: * Если значение R не задано, то R рассчитать по формуле

4.2 Выбор типа РА следует проводить в соответствии с рекомендациями, приведенными в

Приложении Б.

4.3 Алгоритм расчета, а также пример расчета приведены в таблице 5.

Таблица5

Алгоритм расчета

Пример выбора РА

4.3.1 Выбор типа РА

Выбрать тип РА

двухседельный клапан

4.3.2 Расчет коэффициентов сжимаемости газа К1 и К2

Составить уравнение для расчета К1 и решить его методом подбора

- общий вид уравнения:

- принять Р = Р1;

- рассчитать:

P = P1 = 3,719,

- результат решения уравнения

K1 = 0,98

Составить уравнение для расчета К2 и решить его методом подбора

- общий вид уравнения:

- принять Р = Р2;

- рассчитать:

P = P2 = 2,513,

- результат решения уравнения

K2 = 0,980

4.3.3 Выбор условной пропускной способности Kvy и номинального диаметра DN

Принять

Рассчитать

по формуле, приведенной в таблице Г.2 (приложение Г) для выбранного типа РА,

Принять

? = ?р - если

где ? измеряется в радианах;

- если

так как ?р = 1,032 < принимаем ? = ?р

Рассчитать

Для выбранного типа РА

определить по каталогу значение Kvy, являющееся ближайшим большим значением к Kvp (Kvy > Kvp) и соответствующее ему значение DN при условии выполнения условия 2.2.7

выбираем: Kvy = 25 м3/ч,

DN 40

Если DN = Dmp

- P1p = P1, P2p = P2;

- Скк = Слк = Скд = Слд = 0;

- расчет продолжить, начиная с 4.3.5

Если DN < Dmp

- РА устанавливается на трубопровод с помощью конфузора и диффузора;

- для уточнения значения Kvp рассчитать модули Скк, Слк и Скд, Слд в соответствии с 4.3.4;

- проверить правильность выбора Kvy и DN в соответствии с 4.3.6

DN < Dmp

4.3.4 Расчет модулей конфузора Скк, Слк и диффузора Скд, Слд

Расчетные формулы

Принять

значение центрального угла конфузора ?к

?к = 30°

Рассчитать

? - по формулам Приложения Д;

? = [l,140 - 2,000 • lg(0,0012)]-2 = 2,170 • 10-2,

Принять

значение центрального угла диффузора ?д

?д = 15°

Рассчитать

Результаты расчета

СТ ЦКБА 040-2006 Арматура трубопроводная. Методика выбора в системы автоматического регулирования

СТ ЦКБА 040-2006 Арматура трубопроводная. Методика выбора в системы автоматического регулирования

Уточнить значения давлений до и после РА

А = Скк max2,

В = ? • Слк max,

А = Скд max2,

В = ? Слд max

А = 205506,329 • 3,9722 = 3242228,963,

В = 2 • 10-5 • 410838,591 • 3,972 = 32,637,

А = -170063,291 • 3,9722 = -2683051,808,

В = 2 • 10-5 • 575484,380 • 3,972 = 45,716,

4.3.5 Определение режима течения

Рассчитать

или (с учетом конфузора и диффузора);

Сравнить

значения и или и

Если

режим докритический

- режим докритический

Если

режим критический:

- работа РА будет сопровождаться высоким уровнем звукового давления;

- для устранения высокого уровня звукового давления рекомендуется применить один из методов устранения критических режимов и выполнить расчет в соответствии с алгоритмом Приложения В

4.3.6 Проверка правильности выбора К и DN

Рассчитать

Принять

Рассчитать

по формуле, приведенной в таблице Г.2 (приложение Г) для выбранного типа РА;

Принять

? = ?р - если

- если

так как ?р = 1,026 < принимаем ? = ?р

Рассчитать функцию при

Рассчитать функцию методом деления пополам интервала изменения. рассчитывается по формулам таблицы Д.2 (приложение Д) для выбранного типа РА

- если , то делить пополам следует отрезок (0,5 - 1,0) и для значения рассчитать значение F2;

- если , то делить пополам следует отрезок (0,0 - 0,5) и для значения рассчитать значение F2;

- на следующем шаге разделить пополам отрезок, на границах которого - значения функции имеют противоположные знаки и для значения рассчитать значение ;

Так как = 1,681 > 0 делим пополам отрезок (0,5 - 1,0). Результаты расчета приведены в таблице 6.

?1

Cfв

Cfг

?р

0,7500

-

0,9090

0,9089

1,036

0,592

0,8750

0,167

0,9045

0,9044

1,042

0,035

0,9375

0,072

0,9022

0,9021

1,044

-0,242

0,9062

0,033

0,9034

0,9033

1,043

-0,104

- процедура повторяется до тех пор, пока не выполнится условие

- при выполнении условия принять значения и Cfгj+1

= 0,906;

Cfг = 0,903

Если соответствует

режим докритический:

- в гидравлическую систему следует установить ранее выбранную РА

- режим докритический

Если соответствует

режим критический:

- работа РА будет сопровождаться высоким уровнем звукового давления;

- для устранения высокого уровня звукового давления рекомендуется применить один из методов устранения критических режимов и выполнить расчет в соответствии с алгоритмом Приложения В

Рассчитать

Проверить выполнение условия 2.2.7

- если

принять следующее большее значение Kvy и соответствующее ей значение DN и повторить расчет, начиная с 4.3.4;

- если , то пропускная способность РА должна быть меньше принятого значения Kvy. В случае, если в каталоге отсутствует РА, обеспечивающая требуемую Kvy, следует доработать профильную часть РЭл

- если - выбор Kvy и DN PA закончен

Условие выполняется.

Выбор РА закончен.

4.4 Результаты примера расчета

В гидравлическую систему следует установить двухседельный регулирующий клапан номинального диаметра DN 40 с условной пропускной способностью Kvy = 25 м3/ч.

Схема установки РА на трубопроводе приведена на рисунке 2.

СТ ЦКБА 040-2006 Арматура трубопроводная. Методика выбора в системы автоматического регулирования

1, 3, 7, 9 - трубопровод; 2, 8 - ЗА; 4 - конфузор; 5 - РА; 6 - конфузор

Рисунок 2 - Схема установки РА на трубопроводе

Основные размеры обвязки РА приведены в таблице 6.

Таблица6

Длина прямых участков трубопровода

Конфузор

Диффузор

до РА

L1, мм

после РА

L2, мм

длина

, mm

центральный угол ?к

длина

, мм

центральный угол ?д

? 101

? 82

? 19

? 30°

? 38

? 15°

Приложение А
(обязательное)

Обозначения, определения и сокращения

А.1 В настоящем стандарте применены следующие термины с условными обозначениями и соответствующими определениями

А.1.1. Условные обозначения

Сfв - фактор критического расхода при течении воздуха;

Сfг - фактор критического расхода при течении газа;

Ск - квадратичный модуль, м-4;

Сл - модуль вязкости, м-3;

См(т) - обобщенная функция диафрагмы;

D - диаметр патрубка РА, м;

Д - диапазон регулирования, указанный в ТД;

DN - номинальный диаметр РА;

Dmp - диаметр трубопровода, на котором устанавливается РА, м;

F - площадь сечения патрубка РА, м2;

FN - площадь сечения номинального диаметра РА, м2;

Fmp - площадь сечения номинального диаметра трубопровода, м2;

К - коэффициент сжимаемости (коэффициент отклонения от законов идеального газа при и );

Ка - коэффициент начала газовой кавитации РА;

Км - коэффициент развитой кавитации («запирания») РА;

Кс - коэффициент паровой кавитации РА;

Kv - пропускная способность, м3/ч;

Kvy - условная пропускная способность, м3/ч;

- относительная пропускная способность;

Laлу - критерий Лагранжа;

L - длина, м;

М - молярная масса, кг/моль;

N1, N2 - коэффициенты запаса по пропускной способности РА;

Рат - атмосферное давление, МПа;

Рг - абсолютное давление, при котором из жидкости выделяется газ, МПа;

Ркр - критическое давление среды, МПА;

Рнп - абсолютное давление насыщенных паров при температуре рабочей среды, МПа;

Рр - максимальное рабочее давление, указанное в КД, МПа;

Рсж - абсолютное давление в сжатом сечении диафрагмы, МПа;

Рш - абсолютное давление на входе (выходе) диафрагмы, МПа;

P1 - абсолютное давление на входе в конфузор (при отсутствии конфузора абсолютное давление на входе РА), МПа;

P1(1) - абсолютное давление на входе РА при максимальном расходе среды, МПа;

P2 - абсолютное давление на выходе из диффузора (при отсутствии диффузора абсолютное давление на выходе РА), МПа;

Р* - критическое термодинамическое давление, МПа;

- массовый расход среды на входе в РА, необходимый по технологическому регламенту, кг/с;

max - максимальный массовый расход среды, кг/с;

min - минимальный массовый расход среды, кг/с;

R - газовая постоянная, Дж/кг • град;

Ry = 8314,41 - универсальная газовая постоянная, Дж/кг • град;

Re - число Рейнольдса;

Т - температура среды, К;

Ткр - критическая температура среды, К;

V - скорость потока среды, м/с;

Гс(тш) - функция сжимаемости;

Гп(mш) - функция потерь на диафрагме;

dш - диаметр отверстия диафрагмы, мм;

k - показатель адиабаты;

l - относительный ход РЭл;

тш - модуль диафрагмы (относительная площадь диафрагмы);

? - абсолютная шероховатость, м;

- относительная шероховатость, м;

?P - перепад давления на участке системы, включающем в себя РА, конфузор и диффузор, МПа;

?Ра - перепад давления, соответствующий началу газовой кавитации, МПа;

?Рбк - перепад давления, соответствующий началу паровой кавитации, МПа;

?Рдоп - допустимый перепад давления, указанный в КД, МПа;

?Ркав - перепад давления, соответствующий режиму развитой кавитации (режиму «запирания»), МПа;

?РРА - перепад давления на РА, МПа;

?РРАmin - минимальный перепад давления на РА, МПа;

?Рш - перепад давления на диафрагме, МПа;

? - коэффициент расхода диафрагмы;

? - центральный угол, град;

? - коэффициент сжатия диафрагмы;

?ТУ - коэффициент сопротивления РА в режиме турбулентной автомодельности, отнесенный к площади номинального диаметра FN;

?0 - коэффициент динамической вязкости при температуре 273 К, Па • с;

? - коэффициент динамической вязкости при температуре T1, Па • с;

? - коэффициент гидравлического трения;

v - коэффициент кинематической вязкости, м2/с;

? - плотность рабочей среды при рабочих условиях, кг/м3;

?0 - плотность рабочей среды при нормальных условиях (T0 = 273 К, Р0 = 1,0132 • 105 Па), кг/м3.

А.1.2 Определения

А.1.2.1 квадратичный модуль Ск: Мера гидромеханического рассеивания энергии потока за счет проявления сил инерции -

А.1.2.2 модуль вязкости Сл: Мера гидромеханического рассеивания энергии потока за счет проявления сил трения -

А.1.2.3 коэффициент начала паровой кавитации Кс: Параметр, обуславливающий перепад давления жидкости (при заданной температуре рабочей среды), при котором имеет место начало отклонения расходной характеристики от линейной.

А.1.2.4 коэффициент развитой кавитации («запирания») при течении жидкости Км: Параметр, обуславливающий эффект «запирания», при котором увеличение перепада давления на РА не ведет к увеличению расхода.

А.1.2.5 критерий Лагранжа Laлу: Отношение сил давления к силам вязкого трения в режиме ламинарной автомодельности (при 0 < Re < 40, Laлу = const).

А.1.2.6 фактор критического расхода при течении воздуха Сfв: Параметр, задающий границу критического режима течения воздуха в РА.

А.1.2.7 фактор критического расхода при течении газа Сfг: Параметр, задающий границу критического режима течения газа в РА

А.3 В настоящем стандарте применены следующие сокращения:

ЗА - запорная арматура;

РА - регулирующая арматура;

РЭл - регулирующий элемент;

ТД - техническая документация.

А.4 В настоящем стандарте применены следующие индексы:

(1) - характеристика РА (параметры рабочей среды) при полностью открытом РЭл;

(l) - характеристика РА (параметры рабочей среды) при промежуточном положении РЭл;

д - диффузор;

к - конфузор;

р - расчетное значение;

РА - регулирующая арматура;

ш - диафрагма;

1 - параметры на входе РА, конфузора, диффузора;

2 - параметры на выходе РА, конфузора, диффузора.

I - первая по потоку РА;

I - вторая по потоку РА.

Приложение Б
(рекомендуемое)

Технические характеристики и параметры РА

ТаблицаБ.1

Технические характеристики и параметры

Тип РА

Двухседельный клапан

Односедельный клапан

Клеточный клапан

Шаровой кран

Дисковый затвор

разгруженный

неразгруженный

Давление рабочее Рр, МПа

От 0,25 до 1,6 включ.

+

+

+

+

+

+

Св. 1,6 " 6,4 "

+

+

-

+

+

x

" 6,4 " 16,0 "

+

+

-

+

x

-

" 16,0

-

+

-

+

x

-

Перепад давления ?Р, МПа

До 1,2 включ.

+

+

+

+

+

+

Св. 1,2 до 2,5 "

+

+

-

+

-

-

" 2,5 " 4,0 "

-

+

-

+

x

-

" 4,0 " 10,0 "

-

+

-

+

x

-

" 10,0

-

-

-

+

-

-

Герметичность в затворе

0,50 % от Kvy

+

+

+

+

+

+

0,10 % от Kvy

+

+

+

+

+

+

0,05 % от Kvy

+

о

+

+

+

+

0,01 % от Kvy

-

+

+

+

-

-

Вид рабочей среды

жидкая, газообразная

+

+

+

+

+

+

загрязненная с механическими примесями

о

o

о

-

+

+

кристаллизующаяся

x

x

x

-

x

x

налипающая

-

-

-

-

x

x

токсичная, взрывоопасная

+

+

+

+

+

+

Примечание: Условные обозначения в таблице:

+ - применение предпочтительное;

- - применение не рекомендуется;

х - требуется разработка новой конструкции;

о - применение допустимо, но не оптимально

Приложение В
(рекомендуемое)

Методы устранения кавитационных и критических режимов

В.1 Схемы обвязок

В.1.1 Схемы обвязок РА приведены на рисунках В.1 - В.6.

В.1.2 Рекомендуемые размеры обвязок РА определяются соотношениями

L1 = 3 • DN - ;

L2 = 3 DN - , если L2 < 0, то принимаем L2 = 0;

- для односедельных и двухседельных DN клапанов и дисковых затворов;

- для шаровых кранов;

- для любого типа РА;

СТ ЦКБА 040-2006 Арматура трубопроводная. Методика выбора в системы автоматического регулирования

1, 3, 5, 7 - трубопровод; 2, 6 - ЗА; 4 - РА

Рисунок В.1 - Вариант 1 схемы обвязки PA (DN = Dmp)

СТ ЦКБА 040-2006 Арматура трубопроводная. Методика выбора в системы автоматического регулирования

1, 3, 7, 9 - трубопровод; 2, 8 - ЗА; 4 - конфузор; 5 - РА; 6 - диффузор

Рисунок В.2 - Вариант 2 схемы обвязки PA (DN < Dmp)

СТ ЦКБА 040-2006 Арматура трубопроводная. Методика выбора в системы автоматического регулирования

1, 3, 7, 10 - трубопровод; 2, 9 - ЗА; 4 - конфузор; 5 - РА; 6 - диафрагма; 8 - диффузор

Рисунок В.3 - Вариант 3 схемы обвязки РА (устранение критических режимов с помощью диафрагмы)

СТ ЦКБА 040-2006 Арматура трубопроводная. Методика выбора в системы автоматического регулирования

1, 3, 7, 10 - трубопровод; 2, 9 - ЗА; 4 - конфузор; 5 - РА; 6 - пакет диафрагм; 8 - диффузор

Рисунок В.4 - Вариант 4 схемы обвязки РА (устранение критических режимов с помощью пакета диафрагм)

СТ ЦКБА 040-2006 Арматура трубопроводная. Методика выбора в системы автоматического регулирования

1, 3, 6, 9, 10 - трубопровод; 2 - ЗА; 4 - конфузор; 5 - первая РА; 7 - вторая РА; 8 - диффузор

Рисунок В.5 - Вариант 5 схемы обвязки РА (устранение критических режимов с помощью дополнительной РА)

СТ ЦКБА 040-2006 Арматура трубопроводная. Методика выбора в системы автоматического регулирования

1, 3, 6, 9, 11, 13- трубопровод; 2, 12 - ЗА; 4 - конфузор; 5 - первая РА; 7 - вторая РА; 8 - диафрагма; 10 - диффузор

Рисунок В.6 - Вариант 5 схемы обвязки РА (устранение критических режимов с помощью дополнительной РА и диафрагмы)

В.2 Методы устранения кавитации при течении несжимаемых сред

В.2.1 Алгоритмы расчетов параметров диафрагм и дополнительной РА приведены в таблице В.1.

ТаблицаВ.1

Алгоритм расчета

В.2.1.1 Устранение кавитации с помощью изменения места установки РА

Изменить место установки РА в ГС

переместить РА выше по потоку, вследствие чего давление на входе РА увеличивается

Для нового значения давления P1(1) до РА выполнить расчет в соответствии с 3.3.2

Если Kc(1)треб > 1

в данной ГС любая РА будет работать в режиме кавитации и для его устранения следует применить методы устранения кавитации описанные в В.2.1.2 - В.2.1.5

Если Кс(1)треб < 1

- определить режим течения в соответствии с 3.3.2;

- в соответствии с 3.3.3 - 3.3.7:

а) рассчитать Kvp;

б) определить Кvу и DN

В.2.1.2 Устранение кавитации с помощью установки одной диафрагмы

(вариант 3 схемы обвязки РА - рисунок В.3)

Принять

минимальный перепад давления на PA ?PPA min равным ?Рбк

?РРА min = ?Рбк

Рассчитать

1 = P1 - ?Pбk

Если 1 < Рнп

жидкость кипит, кавитации в РА нет, но через нее проходит парожидкостная смесь. Расчет и выбор РА следует проводить для условия течения парожидкостной смеси

Если Рш1 ? Рнп

рассчитать ?Рш1 = ?Р - (?Рк + ?Рд) - ?Рбк;

Если Гп(т) > 0,6934

методы устранения кавитации применять не требуется

Если Гп(т) < 9,4930 • 10-4

следует применить методы устранения кавитации, описанные в В.2.1.3 - В.2.1.5

Если 9,4930 • 10-4 ? Гп(т)

Гп(т) ? 0,6934

- найти значение тр1 по значению Гп(т) по таблице В.3 методом линейной интерполяции;

- рассчитать

Если (m)1 ? 0,4883

принять (mp1)н = 0,64

Если (m)1 ? 0,0299

принять (mp1)н = 0,05

Если 0,0299 < См(т)1 < 0,4883

найти значение (mp1)н по значению См(т)1 по таблице В.3 методом линейной интерполяции

Если условие (mp1)н ? mp1 не выполняется

следует применить методы устранения кавитации, описанные в В.2.1.3 -В.2.1.5

Если условие (тр1)н ? тр1 выполняется

- принять тш = mp1,

где mp1 - определен по значению Гп(т) по таблице В.3 методом линейной интерполяции;

- рассчитать

- расчет закончен

В.2.1.3 Устранение кавитации с помощью пакета диафрагм

(вариант 4 схемы обвязки РА - рисунок В.4)

Расчет каждой диафрагмы проводить в соответствии с В.2.1.2

Принять

- на каждой диафрагме бескавитационный перепад давления ?Рш = ?Рбк;

- давление до диафрагмы равным давлению после предыдущей диафрагмы (1)i = (Рш2)i - 1

В.2.1.4 Устранение кавитации с помощью установки дополнительной РА

(вариант 5 схемы обвязки РА - рисунок В.5)

Первой по направлению потока устанавливается РА, выбранная в 3.3.1 - 3.3.3 и 3.3.5 - 3.3.6

Рассчитать

- давление на входе во вторую PA (P1p)II = P1p - (?РРА min)I;

- перепад давления на второй PA (?PPA)II = (P1p)II - P2

Определить режим течения в соответствии с 3.3.2

Если условие (2.4) выполняется

- принять DNI = DNII;

- рассчитать KvpII в соответствии с 3.3.3;

- выбрать KvyII в соответствии с 3.3.3 и 3.3.7

Если условие (2.4) не выполняется

- либо выбрать первую РА с большими коэффициентами кавитации и повторить выбор РА в соответствии с 3.3.1 - 3.3.7 и В.2.1.4;

- либо применить методы устранения кавитации, описанные в В.2.1.3, В.2.1.5

В.2.1.5 Устранение кавитации с помощью установки дополнительной РА и диафрагмы (вариант 6 схемы обвязки РА - рисунок В.6)

Первой по направлению потока устанавливается РА, выбранная в 3.3.1 - 3.3.3 и 3.3.5 - 3.3.6

Выбор второй РА

в соответствии с В.2.1.4

Расчет диафрагмы

в соответствии с В.2.1.2

В.3 Методы устранения критических режимов течения сжимаемых сред

В.3.1 Алгоритм расчета приведен в таблице В.2.

ТаблицаВ.2

Алгоритм расчета

В.3.1.1 Устранение критического режима течения с помощью диафрагмы (вариант 3 схемы обвязки РА - рисунок В.3)

Рассчитать

Принять

Рш1 = Р2р - давление на входе в диафрагму Рш1 равным предельному давлению на выходе PA P2p

Рассчитать

?Рш1 = Рш1 - P2p;

где K1 - определяется по справочникам теплофизических свойств газов при значении Р = Рш1, либо по 4.3.2

Если Гп(т) < 9,4930 • 10-4

следует применить методы устранения критических режимов, описанные в В.3.1.2 - В.3.1.4

Если Гп(т) ? 9,4930 • 10-4

- найти значения (тр1)1 и Гс(тр1)I по значению Гп(т) по таблице В.3 методом линейной интерполяции;

- рассчитать

- уточнить значения (тр1)2 и Гс(тр1)2 по значению Гп(тр1)1 по таблице В.3;

рассчитать

- уточнить значения (тр1)3 и Гс(тр1)3 по значению Гп(тр1)2 по таблице В.3

Если условие (тр1)2 - (тр1)3 ? 0,00005 выполняется

принять (тр1)1 = (тр1)3

Если условие (тр1)2 - (тр1)3 ? 0,00005 не выполняется

- рассчитать

- уточнить значения (mp1)4 и Гс(тр1)4 по значению Гп(тр1)2 по таблице В.3

- процедуру расчета модуля диафрагмы продолжать до тех пор, пока не выполнится условие

(тр1)i - 1 - (тр1)i ? 0,00005;

- рассчитать

- уточнить

- рассчитать

Если условие не выполняется

следует применить методы устранения критических режимов, описанные в В.3.1.2 - В.3.1.4

Если

расчет закончен

В.3.1.2 Устранение критического режима течения с помощью установки пакета диафрагм (вариант 4 схемы обвязки РА - рисунок В.4)

Расчет каждой диафрагмы проводить в соответствии с В.3.1.2

Принять для каждой диафрагмы

(Pш1)i = (Pш2)i - 1;

(?Рш)i = (?Рш)i - 1

В.3.1.3 Устранение критического режима течения с помощью установки дополнительной РА (вариант 5 схемы обвязки РА - рисунок В.5)

Первой по направлению потока устанавливается РА, выбранная в 4.3.1 - 4.3.3 и 4.3.5 - 4.3.6

Принять

DN1 = DN2;

(P1p)2 = (P2p)1;

(Р2р)2 = Р2p

Выбор второй РА

в соответствии с 4.3.1 - 4.3.3 и 4.3.5 - 4.3.6

В.3.1.4 Устранение критического режима течения с помощью установки дополнительной РА и диафрагмы (вариант 6 схемы обвязки РА - рисунок В.6)

Первой по направлению потока устанавливается РА, выбранная в 4.3.1 - 4.3.3 и 4.3.5 - 4.3.6

Выбор второй РА

в соответствии с В.3.1.3

Расчет диафрагмы

в соответствии с В.3.1.1

ТаблицаВ.3

т

См(т)

Гп(т)

Гс(т)

0,05

0,0299

9,493Е-04

0,4362

0,06

0,0359

1,386Е-03

0,4419

0,07

0,0420

1,915Е-03

0,4478

0,08

0,0480

2,538Е-03

0,4598

0,09

0,0541

3,260Е-03

0,4600

0,10

0,0602

4,086Е-03

0,4665

0,11

0,0663

5,021Е-03

0,4731

0,12

0,0725

6,070Е-03

0,4799

0,13

0,0786

7,239Е-03

0,4869

0,14

0,0848

8,533Е-03

0,4942

0,15

0,0911

9,958Е-03

0,5016

0,16

0,0974

1,152Е-02

0,5093

0,17

0,1037

1,323Е-02

0,5173

0,18

0,1100

1,510Е-02

0,5255

0,19

0,1164

1,712Е-02

0,5340

0,20

0,1228

1,931Е-02

0,5427

0,21

0,1293

2,169Е-02

0,5518

0,22

0,1358

2,452Е-02

0,5612

0,23

0,1424

2,701Е-02

0,5758

0,24

0,1490

2,998Е-02

0,5808

0,25

0,1557

3,318Е-02

0,5911

0,26

0,1624

3,661Е-02

0,6018

0,27

0,1692

4,029Е-02

0,6129

0,28

0,1760

4,423Е-02

0,6244

0,29

0,1829

4,845Е-02

0,6362

0,30

0,1899

5,297Е-02

0,6485

0,31

0,1969

5,781Е-02

0,6612

0,32

0,2040

6,298Е-02

0,6744

0,33

0,2112

6,850Е-02

0,6881

0,34

0,2185

7,440Е-02

0,7023

0,35

0,2258

8,071Е-02

0,7170

0,36

0,2332

8,744Е-02

0,7323

0,37

0,2407

9,463Е-02

0,7482

0,38

0,2482

1,023Е-01

0,7647

0,39

0,2559

1,105Е-01

0,7818

0,40

0,2636

1,193Е-01

0,7997

0,41

0,2715

1,286Е-01

0,8182

0,42

0,2793

1,386Е-01

0,8376

0,43

0,2874

1,493Е-01

0,8577

0,44

0,2956

1,607Е-01

0,8787

0,45

0,3038

1,729E-01

0,9006

0,46

0,3122

1,859Е-01

0,9234

0,47

0,3206

1,999Е-01

0,9473

0,48

0,3292

2,148Е-01

0,9723

0,49

0,3380

2,308Е-01

0,9984

0,50

0,3468

2,408Е-01

1,0258

0,51

0,3558

2,664Е-01

1,0545

0,52

0,3649

2,862Е-01

1,0846

0,53

0,3742

3,075Е-01

1,1162

0,54

0,3836

3,304Е-01

1,1495

0,55

0,3932

3,550Е-01

1,1845

0,56

0,4030

3,816Е-01

1,2214

0,57

0,4129

4,103Е-01

1,2604

0,58

0,4230

4,414Е-01

1,3016

0,59

0,4334

4,750Е-01

1,3453

0,60

0,4439

5,115Е-01

1,3916

0,61

0,4546

5,512Е-01

1,4448

0,62

0,4656

5,945Е-01

1,4934

0,63

0,4768

6,420Е-01

1,5494

0,64

0,4883

6,943Е-01

1,6094

Приложение Г
(обязательное)

Гидродинамические характеристики РА

ТаблицаГ.1

Тип РА

Коэффициенты

а

b

с

Односедельные клапаны

55,4

1,70800

1,1770

Двухнедельные клапаны

160,0

2,29200

1,3230

Дисковые затворы

276,0

0,07154

0,7679

Прочая арматура

240,0

1,30600

1,0770

ТаблицаГ.2

Тип РА

Расчетные формулы Cfв

Область применения

Двухседельные клапаны

Односедельные клапаны

подача среды под РЭл

подача среды на РЭл

Шаровые краны

Дисковые затворы

Приложение Д
(обязательное)

Формулы для расчета числа Рейнольдса и коэффициента гидравлического трения ?

Формулы для расчета числа Рейнольдса

- если

при

при

- если А1 = 0;

А0 = В - 4000 • А1;

- если A1 > 0.

Формулы для расчета коэффициента гидравлического трения ?

- если Re ? Red;

? = A0 + A1Re - если Red < Re ? 4000;

- если 4000 < Re ? Reкр;

- если Re > Reкp.

Генеральный директор ЗАО «НПФ «ЦКБА»

В.П. Дыдычкин

Первый заместитель

генерального директора -

директор по научной работе

Ю.И. Тарасьев

Заместитель генерального директора

В.В. Ширяев

Заместитель главного конструктора

по арматуре общепромышленных систем

- начальник отдела стандартизации

С.Н. Дунаевский

Начальник отдела экспертизы, диагностики, испытаний, гидравлических исследований и расчетов арматуры, к.т.н.

Е.Г. Пинаева

Заместитель начальника отдела экспертизы, диагностики, испытаний, гидравлических исследований и расчетов арматуры

М.И. Силивина

Ведущий математик отдела экспертизы, диагностики, испытаний, гидравлических исследований и расчетов арматуры

М.И. Завьялова

СОГЛАСОВАНО

Председатель ТК 259

М.И. Власов

Лист регистрации изменений

Изм.

Номера листов (страниц)

Всего листов (страниц) в докум.

№ докум.

Входящий № сопроводительного документа и дата

Подп.

Дата

изменённых

заменённых

новых

аннулированных




Реклама: ;


Самые популярные документы раздела



Рейтинг@Mail.ru Яндекс.Метрика