Страница 6 из 7
Однако и наличие в проектной документации решения также не является доказательством возможности эффективности использования арматуры, поскольку выбор арматуры проектировщиками может быть также субъективен. Эксплуатирующие организации могут равняться только на свой опыт, который не отражает всех тенденций в развитии способов применения различных типов арматуры, а информация от компаний-производителей и поставщиков часто закрыта коммерческой тайной или следует тенденциям развития и возможностям своего производства.
В результате складывается положение, когда поставщики арматуры не могут доказать эффективность своего решения, поскольку предприятия не могут их принять без длительного тестирования или убедительных референцев использования арматуры.
В этом смысле получается, что ни один из участников цепочки поставки не может убедительно показать, какие типы арматуры можно использовать, поскольку никто не имеет достаточной информации и не способен выявить, что в большей степени определяет применение того или иного типа арматуры в технологических схемах ЦБП.
В модуле предлагается рассмотреть проблему применения арматуры и повышения качества оценки ее применения. Нашей целью будет являться оценка эффективности применения регулирующей арматуры в технологических схемах ЦБП. Задачами, решаемыми в работе, являются:
– анализ проектных решений,
– сравнительный анализ применения современной регулирующей арматуры,
– определение тенденций развития и критериев применения арматуры в ЦБП.
Для начала необходимо рассмотреть основные понятия теории регулирования, которые позволили бы в дальнейшем использовать их для оценки эффективности применения того или иного технического решения и выделить наиболее привлекательные типы арматуры. Мы приводим краткие сведения из теории регулирования. Более подробно Вы можете узнать об основах регулирования из курса "Основы управления потоками жидкостей, газов и сложных сред".
1. Основы регулирования
Автоматическое регулирование технологических процессов в ЦБП определяется способностью арматуры выполнять командные сигналы с наибольшей точностью и соответственно с меньшей погрешностью. До сих пор в ЦБП применяются различные типы арматуры, включая арматуру возвратно-поступательного типа и поворотную. При этом преимущество отдается поворотной арматуре. Простота автоматического регулирования является одним из важнейших пунктов, по которым поворотная арматура является более выгодной по сравнению с арматурой возвратно-поступательного типа. Причинами этого в порядке убывания являются:
1. Наличие равнопроцентной характеристики
2. Скорость выполнения сигнала за счет поворота всего на 14
3. Предсказуемость работы затвора
4. Компактность, малый вес.
Основой выбора клапана является расчет расходной характеристики. Собственные пропускные характеристики арматуры различных типов представлены на рис.1.
Рис. 1. Собственные характеристики клапанов
Как видно, наихудшую характеристику имеют седловые клапаны. Лучшие характеристики имеет арматура поворотного типа. В зависимости от процесса ими могут быть:
– шаровые краны
– дисковые (сегментные, эксцентриковые) затворы.
ОСОБЕННОСТИ ТЕЧЕНИЯ ПОТОКА СРЕДЫ
Возможности регулирования определяются особенностями течения потока через проточную часть арматуры. Прохождение потока через шаровой кран и дисковые затворы имеют свои особенности. При этом могут возникать различные виды турбулентности, создающие трудности при регулировании, например, дополнительную нелинейность.
Особенности протекания потока через шаровой кран и дисковый затвор показаны на рис.2.
Рис. 2. Особенности протекания потока через шаровой кран и дисковый затвор
Различные виды проточной части формируют и свои реакции потока, влияющие на силовые характеристики и выбор исполнительных устройств, например, привода. Пример формирования поворотного момента в шаровом кране показан ниже, рис.3.
Рис.3. Формирование поворотного момента в шаровом кране
Многие факторы работоспособности регулирующей арматуры определяются кривой гидравлического сопротивления потока при перекрытии трубопровода. Это демонстрирует кривая Жуковского, рис.4.
Рис. 4. Характерная линия изменения давления и гидравлического сопротивления при перекрытии потока
Для определения способности типа арматуры к регулированию в трубопроводе необходимо получить зависимость напора от расхода в гидравлической сети. Обычно для этого используют стенды, схема которого представлена на рис.5.
Рис. 5. Определение рабочей (установленной) расходной характеристики клапана в трубопроводе
В зависимости от качества собственной и установленной расходных характеристик арматуры можно получить линейное или нелинейное изменение расхода или другого параметра в трубопроводе.
Ниже представлена схема, показывающая возможности контроллера, главной задачей которого является устранение нелинейности в связи с невозможностью обеспечить линейное (пропорциональное) изменение расхода при открытии клапана.
Рис. 6. Порядок преобразования сигнала системы АСУ ТП в параметры потока на трубопроводе
Рассмотрение изменений расхода от изменения сигнала регулирования (например, относительного малого перемещения клапана) позволяет найти погрешности в регулировании за счет нахождения отклонений от линейности, как показано на рис.7.
Рис. 7. Ошибка нелинейного регулирования положения
Представленные материалы из теории регулирования позволят нам выработать критерии, на основе которых мы можем провести выбор того или иного клапана и определить основные тенденции развития арматуры и разобрать, какие типы арматуры в большей степени им могли бы отвечать.
2. Современные типы регулирующей арматуры
В настоящее время наиболее применяемыми являются:
– Шаровые краны
– Дисковые затворы, включая затворы сегментного, эксцентрикового типа
– Поворотно-дисковые затворы (относительно новый тип поворотной арматуры).
Общие виды арматуры различных типов представлены ниже.
Рис. 8. Шаровые краны
Рис. 9. Дисковые сегментные затворы