belépés / regisztráció
2019. december 5. csütörtök
Aktuális lapszám

Egyutú, motoros szabályozó szelepek méretezése I.

„A fűtéstechnikai berendezések tervezése során általában nincs lehetőség szabályozás-technikus igénybevételére, hanem szinte kizárólag a berendezések gépész tervezője tervezi a szabályozásokat. Sőt, mivel ma épületgépészeti rendszer szabályozó berendezés nélkül elképzelhetetlen, a szabályozás megtervezése az épületgépész egyik nélkülözhetetlen feladatává vált. Természetesen ez nem azt jelenti, hogy minden egyes tervezés során a tervezőnek szabályozástechnikai és dinamikai vizsgálatokat kell végeznie, hiszen a különböző feladatokhoz a katalógusokban javasolt készülékek többnyire megfelelő eredményt adnak. A tervezés azonban nem azonos a katalógusban szereplő készülékek mechanikus kiválasztásával, hanem azon kívül, hogy a szabályozástechnikai alapfogalmakkal tisztában kell lenni, döntő, hogy a tervező ne statikusan gondolkozzon, hanem rendszerét folyamatában szemlélve, kis terhelések, változó üzemviszonyok között is jó berendezést tervezzen.” – Dr. Lipták A.: Mérés, Szabályozás és vezérlés az épületgépészetben Hőellátás, 1983

 

A hagyományos motoros szabályozó szelepek méretezése

Jól ismert épületgépészeti ökölszabályunk egyike: a szabályozó szelep legyen egy mérettel kisebb, mint a csővezeték. Sajnos a motoros szabályozó szelep és a beszabályozó szelep fogalma gyakran összekeveredik, így a méretezésük is. Többször előfordult, hogy a mérőcsonkkal rendelkező beszabályozó szelepek kiválasztásakor használták a fent említett ökölszabályt, pedig egy beszabályozó szelep kiválasztásakor teljesen más szempontoknak kell érvényesülniük, mint a motoros szabályozó szelep kiválasztásánál. Mivel cikksorozatunknak a beszabályozó szelepek méretezése nem képezi tárgyát, ezért ennek bemutatásától most eltekintünk, de annyit azért érdemes megjegyezni, hogy egy jól méretezett beszabályozó szelep mérete ténylegesen a jól méretezett, kapcsolódó csőhálózat méretének közelében van, gyakran legalább egy mérettel kisebb. Valószínűleg innen eredhet a félreértés.

A motoros szabályozó szelepre vonatkozó ökölszabály hátterében az áll, hogy a motoros szabályozó szelepnek legyen „valamennyi” nyomásesése. A magyar méretezési gyakorlat szerint a csővezetékek fajlagos hidraulikai nyomásesését 100-200 Pa/m közé tervezik. Ha a szükséges csőméretnél eggyel kisebb a motoros szabályozó szelep névleges átmérője, akkor a kisebb kvs érték és a megemelkedett sebesség hatására megnő a motoros szabályozó szelepen a nyomásesés (1. ábra).

De miért is fontos a motoros szabályozó szelepen a megfelelő nyomásesés? Ennek megértéséhez kell bevezetni az autoritás fogalmát.

Az autoritás

Az angol nyelvben az „authority” szó tekintélyt, felhatalmazást, hatóságot jelent. A motoros szabályozó szelepek esetében arról van szó, hogy azt szeretnénk elérni, hogy a szabályozott szakasz „életére” a motoros szabályozó szelepeknek legyen a legnagyobb ráhatása (erről részletesebben egy későbbi számunkban olvashat majd). Azaz, hogy a szabályozás, a motoros szabályozó szelepen múljék. Jóllehet ez evidenciának tűnik, sokszor mégsem így van. A magas autoritású, a szabályozásra nagy befolyással bíró motoros szabályozó szelep a hidraulika nyelvére lefordítva azt jelenti, hogy a motoros szabályozó szelepen működés közben csak kis mértékben változik a nyomáskülönbség; a motoros szabályozó szelep ellenállása ugyanis sajnos változik, hiszen nyit és zár, ez a feladata. Miért is fontos ez? A változó nyomáskülönbség torzítja, a gyárban állandó nyomáskülönbség mellett kimért ún. statikus szelep-jelleggörbét. A 2. ábra tanúsága szerint nagyon alacsony autoritás (0,1) esetén 10%-os szelepemelkedés hatására már 30% térfogatáram folyik át a szelepen (szemben az eredeti 10%-kal).

A hőcserélő jelleggörbéjétől függően (erről is majd egy későbbi cikkünkben lesz részletesebben szó) ez a 30%-os térfogatáram akár 80%-os teljesítményt is jelenthet. Ezekkel a feltételekkel stabil teljesítmény-szabályozást elérni lehetetlen. Minél magasabb az autoritás értéke, annál kisebb az üzem közbeni, részterheléseken fellépő nyomáskülönbség változása, annál kevésbé torzul a motoros szabályozó szelep eredeti jelleggörbéje, hiszen abszolút értékben ugyanakkora mértékű nyomásváltozás egy nagy nyomásesésű szelepen sokkal kisebb arányú, mint egy kis nyomásesésű szelepen (3. ábra). Az autoritás reciprokra – 3. ábrán: a változás arány [%] – azt mutatja meg, hogy milyen mértékben nőhet meg a motoros szabályozó szelepen a nyomásesés.

A hagyományos motoros szabályozó szelepek méretezési ökölszabályának alkalmazásakor tehát azért választunk a csővezeték méreténél eggyel kisebb méretű szabályozó szelepet, hogy megnövelve a szelep nyomásesését, csökkentsük a nyomáskülönbség változások hatására bekövetkező gyári statikus szelep-karakterisztika torzulást. Érdemes megfontolni, hogy a minden határon túli nyomásesés növelés (azaz a szelep méretének csökkentése) növeli-e a szelep belsejében létrejövő kavitáció kockázatát. Általános ökölszabályként elfogadható, hogy a motoros szabályozó szelep belépő csonkján a sebesség ne haladja meg a 2-3 m/s-t!

Azonban a motoros szabályozó szelepen a nyomásesés nemcsak akkor változik, amikor a vizsgált szabályozó szelep nyit illetve zár, hanem akkor is, amikor a rendszerben található többi motoros szabályozó szelep nyit és zár, vagyis a vizsgált szabályozó kör rendelkezésre álló nyomáskülönbsége változik. Éppen ezért a változó térfogatáramú rendszerekben nemcsak egyféle autoritást lehet és érdemes meghatározni, hanem többet is. Azaz meg kell vizsgálni a motoros szabályozó szelep autoritását az egyik szélső állapotban: teljes terheléskor, amikor minden motoros szabályozó szelep teljesen nyitva van. Továbbá a másik szélső állapotban: részterheléskor, amikor már csak a vizsgált motoros szabályozó szelep van nyitva, és a többi szabályozó szelep lezárt.

Cikksorozatunk következő számában tovább számszerűsítjük az autoritás fogalmát, megnézzük mi a különbség az elméleti és a gyakorlati autoritás között, illetve bevezetjük a gyakorlati autoritás minimális, illetve maximális értékét.

(Folytatjuk)

***

1. ábra. Csővezetékek fajlagos nyomásesése (Forrás: Hyselect)
2. ábra. A lineáris szelep-jelleggörbe torzulása (Forrás: IMI Hydronic Engineering)
3. ábra. A változó „dp” és az autoritás (Forrás: Vörös Sz.)
4. ábra. A motoros szabályozó szelep legyen egy pár mérettel kisebb, mint a csővezeték (Fotó: Vörös Sz.)

Vörös Szilárd
okl. épületgépész mérnök

VINKLER KáROLY
okl. hűtőipari mérnök

A szerzõ egyéb cikkei:

  Egyutú, motoros szabályozó szelepek méretezése XI. – A TA-FUSION-P
  Egyutú, motoros szabályozó szelepek méretezése X. – A TA-FUSION-C
  Egyutú, motoros szabályozó szelepek méretezése IX.
  Egyutú, motoros szabályozó szelepek méretezése VIII.
  Egyutú, motoros szabályozó szelepek méretezése VII.
  Egyutú, motoros szabályozó szelepek méretezése VI.

A szerzõ összes korábbi cikke >>

Eseménynaptár

Hirdetés
Kiadja a Média az épületgépészetért Kft.
Szerkesztőség és kiadóhivatal:
H-1112 Budapest, Oltvány u. 43. I/2.
Telefon: +36 (1) 614 5688
E-mail: kiado@magyarinstallateur.hu

 
Előfizetésben terjeszti a Magyar Posta Zrt. Hírlap Igazg.
Előfizetés és reklamáció: +36 (1) 767-8262
E-mail: hirlapelofizetes@posta.hu
 
 
elfelejtettem a jelszavam