belépés / regisztráció
2020. augusztus 12. szerda
Aktuális lapszám

Egyutú, motoros szabályozó szelepek méretezése II.

„A fűtéstechnikai berendezések tervezése során általában nincs lehetőség szabályozástechnikus igénybevételére, hanem szinte kizárólag a berendezések gépész tervezője tervezi a szabályozásokat. Sőt, mivel ma épületgépészeti rendszer szabályozóberendezés 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 motoros szabályozó szelepek méretezése autoritásra

Amikor az egyutú motoros szabályozó szelepeket autoritásra méretezzük, tulajdonképpen azt vesszük figyelembe, hogy milyen nyomásviszonyok jelentkeznek a motoros szelep két oldalán a különböző üzemállapotokban. Ennek a méretezésnek azért van jelentősége, mert a motoros szabályozó szelepek statikus jelleggörbéjét laboratóriumi körülmények között állandó nyomáskülönbség mellett mérik ki. Így kapjuk meg a jól ismert különböző típusú szabályozó szelep jelleggörbéket, úgymint az egyenszázalékos (EQ)-, módosított egyenszázalékos (EQM)-, lineáris- és gyorsnyitású szelep jelleggörbe (1. ábra).

Azonban a hidraulikai hálózatban a nyomáskülönbség az egyutú motoros szabályozó szelepeken folyamatosan változik, ezáltal torzul a statikus jelleggörbe, befolyásolva az átömlő térfogatáramot, azaz tulajdonképpen a hőleadó teljesítményét. Lényegében a változó nyomáskülönbség hatására torzuló motoros szabályozó szelep jelleggörbe szabályozástechnikai nehézségeket fog jelenteni, úgymint instabil és pontatlan szabályozott jellemző (pl. befújt levegő hőmérséklet), a nyitás, illetve zárás közeli állapotban a folyamatos szabályozás „on/off” szabályozássá válik. Így a valóban folyamatosan szabályozható teljesítménytartomány szűkül. Egy „automatikás” kolléga ezt a jelenséget a következőképpen fogalmazta meg: „a motoros szabályozó szelep a 30%-os nyitásáig nem szabályoz semmit. Vagy nyitva van vagy zárva.”

Az elméleti autoritás

A motoros szabályozó szelep jelleggörbéjének torzulása tehát a szabályozó szelepen nyitott, illetve zárt állapotban létrejövő nyomáskülönbségek viszonyától függ. Ezt a viszonyszámot nevezik elméleti autoritásnak (jele: β – vagy szokás „a”-val is jelölni).

β = Dpmin / Dpmax

Azaz a számlálóban, a szabályozó szelepen üzem közben fellépő legkisebb (nyitott állapot), míg a nevezőben a legnagyobb nyomásesés található (zárt állapot). Tehát minél kisebb az elméleti autoritás értéke, annál nagyobb a két szélsőérték között a különbség, azaz annál jobban torzul a szelep statikus szelep jelleggörbéje. Hangsúlyoznunk kell azonban, hogy az elméleti autoritás definíciójában a tervezett térfogatáram nem szerepel! Ezért a különböző üzemállapotban fellépő nyomáskülönbség változás a motoros szabályozó szelepen kialakuló legkisebb és legnagyobb nyomáskülönbséget ugyanolyan arányban változtatja meg. Magyarul, ha a hidraulikai hálózatban a többi egyutú motoros szabályozó szelep elkezd zárni, az általunk vizsgált motoros szabályozó szelepen átáramló többlet térfogatáram miatt mind a nyitott, mind a zárt állapotban ugyanolyan arányban megnő a nyomásesés. Emiatt az elméleti autoritás fogalma keveset mond arról, hogy a szabályozó szelep jelleggörbéje torzul- e, és milyen mértékben. Ezért vezették be a gyakorlati autoritás fogalmát.

A gyakorlati autoritás

A gyakorlati autoritás (jele: β’ – béta vessző) fogalmát úgy értelmezzük, mint a tervezett térfogatáram mellett létrejövő nyomásveszteség és a maximális nyomáskülönbség hányadosát.

β’ = Dpteljesen nyitott szelep, tervezett térfogatáram / Dpmax

Mivel a fenti hányados számlálóját tulajdonképpen „mesterségesen” rögzítettük, ezért a hidraulikai hálózatban található többi motoros szabályozó szelep zárásakor csak a maximális nyomáskülönbség fog változni abban az esetben, ha az általunk vizsgált motoros szabályozó szelep is elkezd lezárni.

A 2-3-4-5. ábrák az autoritás kétféle értelmezése közötti különbséget szemléltetik. Amikor a hidraulikai hálózatban az általunk éppen vizsgált első fogyasztó motoros szabályozó szelepe és az összes többi is teljesen nyitva van (lift 100%), akkor az átáramló térfogatáram szintén mindenütt 100% (köszönhetően a beszabályozásnak). Az első fogyasztó motoros szelepének ellenállása 4,0 kPa. Majd lezár az általunk vizsgált első motoros szabályozó szelep és a két oldalán a nyomáskülönbség megnő 35,7 kPa-ra, azaz az autoritás β =4/35,7 = 0,11. Ebben az esetben az elméleti és gyakorlati autoritás megegyezik (β=0,11; β’=0,11). Részterhelés esetén lezár a második motoros szelep is.

Ebben az esetben az általunk vizsgált első motoros szabályozó szelepen nyitott állapotban is megnő a térfogatáram 120%-ra (a beszabályozás ellenére is). Azaz az elméleti autoritás számlálója megnő 5,8 kPa-ra.

Amikor az általunk vizsgált első motoros szabályozó szelep is lezár (50%-os részterhelés), akkor az első motoros szabályozó szelep két oldalán fellépő nyomáskülönbség szintén megnő 50,8 kPa-ra. Az elméleti autoritás hányadosa nem változik (β=5,8/50,8 = 0,11), így nem tudjuk megítélni, hogy a változó nyomáskülönbség mennyire torzítja el a szabályozó szelep jelleggörbéjét.

Ezzel szemben a gyakorlati autoritás alkalmazásakor nem vesszük figyelembe, hogy az 50%-os részterheléskor az általunk éppen vizsgált első motoros szabályozó szelepen nyitott állapotában is megnő a térfogatáram 120%-ra, azt a tervezett értékkel állandó 100%-nak tekintjük és a hozzá tartozó 4 kPa nyomáseséssel fogunk számolni. Amikor az általunk vizsgált első motoros szabályozó szelep is lezár, akkor tehát megnő rajta a nyomáskülönbség 50,8 kPa-ra, de a gyakorlati autoritás értéke: β’=4/50,8 = 0,078. Minél több motoros szabályozó szelep zár be, annál inkább megnő a tömegáram az általunk vizsgálton és annál inkább megnő a nyomáskülönbség a szelep két oldalán, ha már az is teljesen bezárt. A β’=0,078 hányados tehát azt fejezi ki, hogy 50%-os részterheléskor 1/0,078 = 12,8 szorosára nő meg a vizsgált első motoros szelepen a nyomáskülönbség, ha a szabályozó szelep is lezár.

Cikksorozatunk következő számában tovább foglalkozunk a gyakorlati autoritással, annak minimális, illetve maximális értékével. Megnézzük, hogy a kereskedelemben kapható motoros szabályozó szelepek szabványos „kvs” sorozatait felhasználva, hogyan tudjuk azokat leméretezni.

***

1. ábra. Statikus szelep jelleggörbék (forrás: IMI Hydronic Engineering)
2. ábra. Minden motoros szabályozó szelep nyitva (forrás: TA Simul program)
3. ábra. Az általunk vizsgált első motoros szabályozó szelep zárva (forrás: TA Simul program)
4. ábra. Részterhelés esetén megnő a nyitott első motoros szelepen a nyomásesés (forrás: TA Simul program)
5. ábra. 50% részterhelés esetén, a zárt első motoros szelepen a nyomásesés 12,8 szorosára nő (forrás: TA Simul program)

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