belépés / regisztráció
2020. november 26. csütörtök
Aktuális lapszám

Egyutú, motoros szabályozó szelepek méretezése III.

„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.

 

Motoros szelep-jelleggöbe torzulás

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

β’ = Δp teljesen nyitott szelep, tervezett térfogatáram / Δpmax

A fenti hányados számlálóját tulajdonképpen „mesterségesen” rögzítettük (hiszen a valóságban a motoros szabályozó szelepen a tervezett térfogatáram értéke változik a többi motoros szelep állapotától függően). Ezzel a „mesterségesen” rögzített számlálóval azt értük el tehát, hogy a gyakorlati autoritás (szemben az elméletivel) felvilágosítást ad arról, hogy a motoros szabályozó szelep két oldalán üzem közben milyen mértékben nő meg a nyomáskülönbség. Amennyiben a gyakorlati autoritás 0,5, ez azt jelenti, hogy a lezárt motoros szabályozó szelepen a nyomáskülönbség a kétszeresére nő meg a nyitott motoros szabályozó szelep nyomásveszteségéhez képest. Ha ez az érték 0,1, az 10-szeres változást jelent.

Az 1. ábrán az látható, hogy egy módosított egyenszázalékos szelep (EQM) jelleggörbe esetén (szürke szaggatott vonal) a növekvő nyomáskülönbség hatására (tehát autoritás = 0,5 >>> 2-szeres; 0,25 >>> 4-szeres; 0,1>>> 10-szeres nyomáskülönbség változást jelent teljesen lezárt állapotban) az általunk vizsgált motoros szabályozó szelepen változatlan szelepnyitás mellett mennyivel több térfogatáram megy át. Számszerűsítve: 0,5-ös autoritásnál, változatlan 60%-os szelepnyitás mellett (ez kb. „kv”=34 m3/h), 180%-ra nő meg a motoros szabályozó szelep nyomásvesztesége. Ezzel a 180%-os nyomáskülönbség növekedéssel négyzetgyökösen arányos az átáramló térfogatáram növekedése, ami 134%-ot, azaz 34 x 1,34 =45,6 3 m3/h térfogatáramot jelent az eredeti 34 m3/h helyett. Minél alacsonyabb az autoritás, azaz nagyobb a létrejövő nyomáskülönbség változás, annál inkább megnő változatlan szelepállás mellett is az átáramló térfogatáram. Míg az eredeti 34 m3/h térfogatáram 0,5-ös autoritás mellett „csak” 45,6 m3/h-ra, addig 0,25-ös autoritásnál 56 m3/h-ra, illetve 0,1-es autoritás esetén már 72 m3/h-ra nőtt meg.

Ezt a jelenséget nevezzük úgy, hogy a változó nyomáskülönbség hatására „torzul” a motoros szabályozó szelep, gyárilag, állandó nyomáskülönbség mellett kimért EQM jelleggörbéje. Ez szabályozástechnikai szempontból nem szerencsés (ennek részleteire egy későbbi cikkünkben térünk ki).

A gyakorlati autoritás maximum értéke

Természetesen az előbb ismertetett nyomáskülönbség változása nem független attól, hogy a hidraulikai hálózatban mennyi motoros szabályozó szelep van nyitva, illetve zárva. Hiszen az általunk éppen vizsgált motoros szelepen a nyomáskülönbség akkor is megváltozik, ha a többi motoros szabályozó szelep elkezd lezárni, míg vizsgálatunk tárgya továbbra is teljesen nyitott, vagy változatlan állapotban marad. Azaz a gyakorlati autoritás értékét meg kell vizsgálni a következő két szélső üzemállapotban. Teljes terhelés esetén, amikor minden egyes motoros szabályozó szelep nyitva van, és az általunk vizsgált teljesen lezárt. Ebben a méretezési állapotban a gyakorlati autoritás nevezőjében található érték még kisebb (tehát maga az autoritás nagyobb), mintha már lezárt volna a hidraulikai hálózatban található összes motoros szabályozó szelep.

Így ezt az autoritást nevezzük a maximális gyakorlati autoritásnak. A maximális gyakorlati autoritás alsó értéke a jól ismert 0,5.

β’ = ΔpV teljesen nyitott szelep, tervezett térfogatáram / (ΔpV + ΔpHCS + ΔpSTAD + Δpcső)

A méretezés során azt szeretnénk elérni, hogy a 2. ábrán látható szabályozott szakaszban (motoros szabályozó szelep, hőcserélő, beszabályozó szelep, csővezeték) a motoros szabályozó szelep nyomásesése legalább annyi legyen, mint az összes többi szerelvényé, berendezésé összesen. Ha a beszabályozó szelep és a csővezeték nyomásesését elhanyagolhatjuk, akkor a 0,5-ös maximális gyakorlati autoritás eléréséhez a motoros szabályozó szelep nyomásesésének legalább egyenlőnek kell lennie a hőcserélő nyomásesésével.

A gyakorlati autoritás minimum értéke

A teljes terheléses üzemállapot mellett azt a szélsőséges üzemállapotot is vizsgálni kell, ha már minden egyes motoros szabályozó szelep (így az általunk vizsgált is) teljesen lezárt. Mivel az épületgépészeti hidraulikai rendszereink az idő nagy részében részterhelésen üzemelnek (lásd pl. „Kék Angyal” terhelési profil), ezért az ehhez az üzemállapothoz közel eső autoritás értékek sokkal gyakoribbak lesznek, mintha minden motoros szabályozó szelep nyitva lenne. Mivel a lezárt motoros szabályozó szelepek miatt nincsen áramlás, ezért áramlási veszteségek sincsenek. Így a minimális autoritás nevezőjében a szivattyú által létrehozott rendelkezésre álló nyomáskülönbség szerepel:

β’ = ΔpV teljesen nyitott szelep, tervezett térfogatáram / ΔpH

Ha a szivattyú az ún. „dp-c” szabályozási módban üzemel, akkor a „ΔpH” értéke, a szivattyú által tartott állandó emelőmagassággal egyenlő. Ha a szabályozott szakasz előtt nyomáskülönbség stabilizáló STAD-STAP szeleppár található, akkor a stabilizált nyomáskülönbség kerül a nevezőbe. Ha a motoros szabályozó szelep, térfogatáram korlátozó ún. PIBCV szelep is egyben, akkor a szabályozó szeleprészen tartott „Fc” ható nyomáskülönbséggel kell számolni. Magyarországon a minimális gyakorlati autoritás alsó értéke 0,25.

Méretezés gyakorlati autoritásra

A gyakorlati autoritásra való méretezésnél tehát két szélső állapotot kell figyelembe venni és ennek alapján kell kiválasztani a motoros szabályozó szelep „kvs” értékét. A kiválasztott „kvs” értéknek a tervezett térfogatáram mellett akkora nyomásveszteséget kell jelentenie, hogyha minden motoros szabályozó szelep nyitva van, akkor is legalább a szabályozott szakasz felét tegye ki. Ha ennek a kritériumnak megfelel, azaz a maximális gyakorlati autoritás legalább 0,5, akkor azt kell megvizsgálni, hogy abban az esetben, ha minden motoros szabályozó szelep lezár, akkor az általunk vizsgált szelep két oldalán mekkorára nő meg a nyomáskülönbség. Ezt a növekményt négyszeres értékben maximalizáltuk, azaz a minimális gyakorlati autoritás felső értéke 0,25.

Minél nagyobb a motoros szabályozó autoritása (3. ábra), annál kevésbé hat a hidraulikai rendszerben fellépő nyomásváltozás a jelleggörbére. Minél inkább változatlan a jelleggörbe, annál inkább képes kompenzálni a hőcserélő nem lineáris karakterisztikáját, ami stabilabb és pontosabb szabályozást, magasabb komfortot jelent. A 0,5-ös maximális gyakorlati autoritás és a 0,25- ös minimális gyakorlati autoritás figyelembe vétele ezt hivatott biztosítani.

***

1. ábra. Az EQM jelleggörbe, a térfogatáram és „dp” változása az autoritás függvényében (Forrás: IMI Hydronic Engineering)
2. ábra. A szabályozott szakasz (Forrás: IMI Hydronic Engineering)
3. ábra. Az EQM jelleggörbe torzulása az autoritás függvényében (Forrás: IMI Hydronic Engineering)

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