Подякувати Студентському архіву довільною сумою
Admin
26.02.2023 12:38
Дякуємо, що користуєтесь нашим архівом!
ВИБІР ТА РОЗРАХУНОК РЕГУЛЮЮЧОГО ОРГАНУ
Інформація про навчальний заклад
ВУЗ:
Національний університет Львівська політехніка
Інститут:
Не вказано
Факультет:
Не вказано
Кафедра:
Не вказано
Інформація про роботу
Рік:
2016
Тип роботи:
Розрахунково - графічна робота
Предмет:
СП
Група:
АВ
Частина тексту файла (без зображень, графіків і формул):
Міністерство освіти і науки України
Національний університет «Львівська політехніка»
Розрахунково-графічна робота
з дисципліни «
Розрахунок регулюючого органу (РО)
В задачу вибору і розрахунку РО входить визначення його пропускної здатності, діаметра умовного проходу, вибір пропускної і витратної характеристик, розрахунок коефіцієнта передачі РО (значення використовується надалі при розрахунку системи автоматичного регулювання).
Для розрахунку необхідні наступні вихідні дані:
схема технологічної трубопровідної мережі, на якій встановлений РО, із приведенням довжини кожної ділянки трубопровідної сітки, види місцевих опорів і їхня кількість, а для рідин, крім того, - різниця висот розташування входу і виходу трубопровідної сітки – h;
/
відома речовина (рідина, або газ), яка проходить через трубопровідну мережу : водяна пара;
Рп=5,8 кгс/см2– тиск на вході в трубопровідну мережу;
Рк=1,2 кгс/см2 – тиск на виході з трубопровідної мережі;
Gmax=12 т/год=12000 кг/год., Gmin=3 т/год=3000 кг/год. – межі регулювання масової витрати речовини G, які повинен забезпечити шуканий РО;
температура матеріального потоку: t1=210 0С.
Послідовність розрахунку:
1.Знайдемо для даної речовини:
Питомий об’єм пари V’ і V’’ при температурі t1 і тисках P1 і P2, м3/кг; V’=0.3811 м3/кг, V’’=1,884 м3/кг;
Динамічна в’язкість µ=1,646*10-4,
2.Задамося допустимою швидкістю речовини в трубопроводі, виходячи з рекомендованих діапазонів (для пари [w] від 20 до 80 м/с): [w]=40 м/с.
3.Визначимо орієнтовний діаметр трубопроводу:
мм для пари;
4.Визначимо приведені коефіцієнти гідравлічного опору ділянок трубопроводу до РО - (п і після РО - (к за формулою:
, мм-4 ,
де i - номер ділянки трубопровідної сітки з умовним діаметром Dті;
N – кількість ділянок трубопровідної сітки;
DТі – умовний діаметр і-ої ділянки, в мм;
К0 – корекційний коефіцієнт на зварні стики і фланці;
li – довжина відрізку трубопроводу і-ої ділянки, в м;
(і – коефіцієнт тертя стінки і-ої ділянки;
j – номер місцевого опору;
(ij – коефіцієнт j–го місцевого опору і-ої ділянки.
Значення К0 приймемо рівним 1.25.
В заданій трубопровідній сітці наявні такі місцеві опори:
- плавний поворот на 90о: (=0.3 ;
- повністю відкрита засувка: (=0.2;
- трійник з однаковими діаметрами каналів: (=2.
Запишемо довжини ділянок трубопроводу до РО:
l1=15 м; l2=15 м; l3=30 м; l4=10 м; l5=30 м
Визначимо сумарні коефіцієнти місцевих опорів на кожній ділянці трубопроводу до РО:
(1=0.3; (2=0.3; (3=0.3; (4=2; (5=0.2.
Визначимо приведений коефіцієнт гідравлічного опору ділянок трубопроводу до РО - (п :
Запишемо довжини ділянок трубопроводу після РО:
l1=20 м; l2=12 м; l3=8 м; l4=10 м; l5=20 м.
Визначимо сумарні коефіцієнти місцевих опорів на кожній ділянці трубопроводу після РО:
(1=0.2; (2=2; (3=0.3; (4=0.3; (5=0,3; (6=0.2.
Визначимо приведений коефіцієнт гідравлічного опору ділянок трубопроводу після РО - (к :
5.Визначимо число Re за формулою для пари:
Крім того, визначимо коефіцієнт тертя за формулою:
для будь-яких Re =1286755> 5000:
6. Визначимо тиски на вході р1 і виході р2 РО, перепади тисків на РО (рро і трубопроводі (рт при максимальній витраті, кгс/см2 :
д л я пари:
(рро = р1 – р2 ;
(рт = рп – (рк + (рро).
(рро = 5.653-1.767=3.886(кгс/см2);
(рт = 5.8 – (1.2 +3.886) = 0.714 (кгс/см2).
7. Обрахуємо максимальну розрахункову пропускну здатність :
для пари при (рро > (ркр (критичний режим течії)
,
Вибір типорозміру РО:
8.1. В каталозі виробника регулюючої арматури SAMSON вибираємо наступний односідловий РО: пневматичний регулюючий клапан типу 241-1 (прохідний клапан типу 241).
Виконавчі пристрої
Тип
Умовний прохід
, мм
Умовна пjопускна здатність
, м3/год
Умовний тиск, МПа
Пропуск-на характеристика
Температура
середовища, (С
Клапан регулюючий односідловий
241
15
0.1; 0.16; 0.25
0.4; 0.63; 1.0;
1.6; 2.5; 4.0
10…40
Лінійна, рівновідсоткова
-196... +450
20
0.1; 0.16; 0.25
0.4; 0.63; 1.0;
1.6; 2.5; 4.0; 6.3
25
32
0.1; 0.16; 0.25
0.4; 0.63; 1.0;
1.6; 2.5; 4.0; 6.3; 10
0.4; 0.63; 1.0;
1.6; 2.5; 4.0; 6.3; 10; 16
40
0.4; 0.63; 1.0;
1.6; 2.5; 4.0; 6.3; 10; 16; 25
50
65
0.4; 0.63; 1.0;
1.6; 2.5; 4.0; 6.3; 10; 16; 25; 35
25; 35; 60
80
25; 35; 60; 80
100
63; 100;
125
160
100; 160; 200
150
63; 100; 160; 260
200
250; 360; 630
250
250; 360; 630
Коефіцієнт запасу приймається не меншим 1.1.
Умовний прохід РО , мм, виберемо таким, щоб виконувалася умова:
0.25DТ< Dy <DТ,
54.75< Dy <219,
.
Якщо діаметр РО менший діаметра трубопроводу, до якого він повинен бути під’єднаний , то РО встановлюється на звуженні трубопроводу. Перехідна частина може бути більш плавною (сумарний кут скосу не більший 350) і менш плавною (кут скосу більший 350). Зрозуміло, що наявність додаткових місцевих опорів – звуження і розширення трубопроводу – збільшує загальний коефіцієнт опору РО і зменшує його пропускну здатність. Для того щоб і при наявності звуження РО пропустив задану витрату, його умовна пропускна здатність повинна задовольняти умову:
Kvy ( (( KT (Kvmax ,
де KT – коефіцієнт впливу звуження трубопроводу, який розраховується по формулі:
,
де ,
, ,
.
Отже, умовна пропускна здатність повинна задовольняти умову:
Kvy ( 1.1( 1.0036(113.8 = 126.2
Kvy=160 (м3/год).
8.2. Перевіримо, чи не виходить дійсна швидкість потоку в трубопроводі за допустимі межі.
Дійсна швидкість потоку в трубопроводі визначається при максимальній витраті, згідно з формулою, (м/с):
Обмеження швидкості потоку на вході РО: 120 м/с – для пари, отже, дійсна швидкість потоку рідини в трубопроводі не виходить за допустимі межі.
8.3. Перевіримо вплив в’язкості рідини на пропускну здатність обраного РО в такий спосіб:
8.3.1. Визначимо число Rey , віднесене до умовного проходу попередньо вибраного РО, за формулою:
8.3.2. Так як =1715674>2320, застосовують РО з умовною пропускною здатністю , визначеною по п.8.1, з наступною перевіркою на можливість виникнення критичних явищ.
8.4. Проводимо перевірку РО на критичні умови експлуатації:
8.4.2. Для потоку газу перевіримо РО на можливість виникнення критичного перепаду:
,
де χ=1.34 – показник адіабати.
.
Приведена методика розрахунку пропускної здатності і вибору умовного проходу РО не враховує впливу трубопровідної лінії. Далі приводиться методика розрахунку РО з урахуванням впливу наявної трубопровідної мережі, а також для випадку, коли мережа проектується.
Вибір пропускної характеристики РО з урахуванням впливу наявної трубопровідної лінії проводиться в наступному порядку:
9.1. Визначимо пропускну здатність трубопровідної лінії Кvт за формулою (10). В формулу замість (ppo підставимо (pт :
9.2. Визначимо гідравлічний модуль згідно формули:
n = Kvy / KvT = 160 / 108.67=1.4723.
Для даного n побудуємо витратні характеристики РО з лінійною і рівновідсотковою пропускними характеристиками.
Залежність між відносною витратою нестисливої рідини при турбулентній течії і відносною пропускною здатністю має вид
9.3.1. Знайдемо попереднє значення максимальної відносної витрати qпmax по формулі:
qпmax = Kvmax / Kvу (13)
qпmax = 113.8/ 160= 0.7117
9.3.2. На побудованих витратних характеристиках для n=2.344 визначеного згідно п.9.2 і n=0 через точку qпmax проведемо горизонтальну пряму до перетину з лінією для n=0. Потім з точки перетину проведемо вертикальну пряму до перетину з кривою для визначеного n . Ордината точки перетину відповідає максимальній відносній витраті через РО qmax .
Витратна характеристика РО з лінійною пропускною характеристикою
/
Витратна характеристика РО з рівновідсотковою пропускною характеристикою
/
9.3.3. Мінімальну відносну витрату середовища qmin визначаємо по формулі:
.
Лінійна витратна характеристика:
Рівновідсоткова витратна характеристика:
9.4. По побудованих витратних характеристиках для n=1.4723 визначеного згідно п.9.2, за значеннями , знайдемо , і діапазон ходу затвора РО . Перевіримо виконання умов: ( 0,1; ( 0,9; ( 0,25.
Лінійна витратна характеристика:
( 0.1; ( 0.9; ( 0.25.
Рівновідсоткова витратна характеристика:
( 0.1; ( 0.9; ( 0.25.
9.5. Для вибраного РО визначимо:
Лінійна витратна характеристика:
Коефіцієнт підсилення:
;
Рівновідсоткова витратна характеристика:
Коефіцієнт рівновідсотковості:
;
9.6. Визначимо найбільші додатні і від’ємні відхилення дійсних значень коефіцієнта підсилення і коефіцієнта рівновідсотковості від розрахованих в п.9.5:
(Kв = Kд max – K ; (Kн = Kд min – K;
(Kвp = Kpд max – Kp ; (Kнp = Kpд min – Kp ,
де Kд max , Kд min , Kpд max , Kpд min - максимальні і мінімальні значення коефіцієнта підсилення і коефіцієнта рівновідсотковості в діапазоні відносних витрат , .
Лінійна витратна характеристика:
- для РО з лінійною пропускною характеристикою
(Kв =1.6932-1.1177=0.5754; (Kн =0.5857-1.1177=-0.5319;
- для РО з рівновідсотковою пропускною характеристикою
(Kв=2.7228-2.5343=0.1585; (Kн=0.3354-2.5343=-2.2289.
Рівновідсоткова витратна характеристика:
- для РО з лінійною пропускною характеристикою
(Kвp =2.6792-1.1177=1.5614; (Kнp=1.9362-1.1177=0.8184;
- для РО з рівновідсотковою пропускною характеристикою
(Kвp =3.1136-2.5343=0.5492; (Kнp = 1.2343-2.5343=-1.03;
9.7. Підраховують відносні відхилення коефіцієнта підсилення ((к і коефіцієнта рівновідсотковості ((кр :
і вибирають РО з тією пропускною характеристикою, де (К ((Кр) є найменшим.
Лінійна витратна характеристика:
- для РО з лінійною пропускною характеристикою
.
- для РО зрівновідсотковою пропускною характеристикою
.
Так як К=51.48%<К=199.41%, то для забезпечення лінійної витратної характеристики вибираємо РО з лінійною пропускною характеристикою.
Рівновідсоткова витратна характеристика:
- для РО з лінійною пропускною характеристикою
.
- для РО з рівновідсотковою пропускною характеристикою
.
Так як Кp=40.16%<Кр=60.89%, то для забезпечення рівновідсоткової витратної характеристики вибираємо РО з рівновідсотковою пропускною характеристикою.
9.8. Проводимо профілювання затвора РО для забезпечення лінійної витратної характеристики РО з даною трубопровідною мережею (для n=1.4723).
Згідно конструктивних даних вибраного РО його умовний хід діаметр сідла .
Розбиваємо умовний хід на 30 частин. Для кожного значення з рівняння лінійної пропускної характеристики розраховуємо пропускну здатність за формулою: .
Для кожного отримаємо значення площ за формулою: , де коефіцієнт для односідлових РО з подачею речовини під затвор визначається як: .
Будуємо рівняння кривої рівновеликих площ для кожного значення ходу. Рівняння кривої рівновеликих площ: .
Шуканий профіль затвору будуємо як огинаючу до побудованих кривих рівновеликих площ.
В результаті побудови кривих рівновеликих площ для кожного значення ходу отримаємо:
/
9.9. Виконаємо складальне креслення вибраного РО, а також профіль затвору, знайдений в п. 9.8.
/
Регулюючий орган фірми “ Samson “, тип 241-1.
Гайка
Ущільнююча прокладка
Сідло
Затвор
Пружина
PTFE-сальник
Верхня частина клапану
Різьбова втулка
Вказівник ходу
Висновок
В даній розрахунковій роботі я провів розрахунок і вибрав регулюючий орган (РО) для заданого трубопроводу. Для вибору РО я визначив основні його параметри :
- діаметр DT = 219 мм ;
- максимальну пропускну здатність Kvy =160 ;
За цими усіма параметрами обрала РО фірми “ Samson “, тип 241-1. Визначивши значення ходу затвора lmax та lmin з’ясувала, що діапазон ходу затвора не виходить за допустимі межі. Для РО розрахувала профіль затвору.
Список літератури
1. Автоматические приборы, регуляторы и вычислительные системы: Справоч. пособие /Под ред. Б.Д.Кошарского. - Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1976. - 488 с.
2. Промышленные приборы и средства автоматизации: Справочник /Под общ. ред. В.В.Черенкова. - Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1987. - 847 с.
3. Емельянов А.И., Емельянов В.А. Исполнительные устройства промышленных регуляторов. - М.: Машиностроение, 1975. - 224 с.
4. Слободкин М.С., Смирнов П.Ф., Казинер Ю.Я. Исполнительные устройства регуляторов. - М.: Недра, 1972. - 304 с.
5. Патрикеев В.Г., Сербулов D.C. Специальные исполнительные устройства химической промышленности. - Воронеж: Изд-во Воронеж, ун-та, 1982. - 251 с.
6. Арзуманов Э.С, Расчет и выбор регулирующих органов автомати ческих систем. - М.: Энергия, 1971. - 112 с.
7. Иткина Д.М. Исполнительные устройства систем управления в химической и нефтехимической промышленности. - М.: Химия, 1984. -232 с.
26.05.2019 14:05-
Ділись своїми роботами та отримуй миттєві бонуси!
0%
Оголошення від адміністратора