belépés / regisztráció
2020. december 1. kedd
Aktuális lapszám

Egyutú, motoros szabályozó szelepek méretezése VI.

„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 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.

 

Egyutú motoros szabályozó szelep autoritásának növelése

A következő méretezési példával azt mutatjuk be, hogyan lehet javítani a motoros szelep autoritását. A cél tehát az, hogy a min. gyakorlati autoritás (βmin) legalább 0,25, míg a max. gyakorlati autoritás (βmax) legalább 0,5 legyen.

Méretezési alapadatok:

  • „C” jelű fogyasztó tervezett térfogatárama (qp): 4200 l/h,
  • szivattyú emelőmagassága: 100 kPa,
  • rendelkezésre álló ΔH: 50 kPa,
  • fogyasztó ellenállása ΔpC: 10 kPa (1. ábra).

A minimálisan szükséges nyomáskülönbség tehát: Δpszüks= 100 x 0,25 = 25 kPa vagy Δpszüks= 50-10-3 = 37 kPa közül a nagyobb (2. ábra).

Kiválasztva a nagyobbat, kiszámítom a szükséges „kvs” értéket, amely 6,85. Azonban ha az egyutú motoros szelep gyártójának csak R5 szerinti sorozatban készülnek a szelepei vagy csak a 6,3-as vagy csak a 10-es „kvs” érték áll rendelkezésre. Ha a kisebb „kvs” értéket választom, akkor 43,7 kPa, ha a nagyobbat, akkor 17,3 kPa lesz a motoros szabályozó szelep ellenállása. Az egyik esetben nincs meg a megfelelő rendelkezésre álló nyomáskülönbség (43,7 + 10 + 3 > 50), míg a másik esetben alacsony lesz mindkét autoritás (βmin = 17,3 / 100 < 0,25; βmax = 17,3 / 50 < 0,5 ) (3. ábra).

Mit lehet tenni ebben az esetben? Mivel az autoritás egy hányados, vagy növelnem kell a számlálót vagy csökkentenem a nevezőt:

  • kisebb „kvs” értékű szabályozó szelep (ehhez meg kell növelnem a szivattyú emelőmagasságát),
  • csökkentjük a rendelkezésre álló nyomáskülönbséget (nagyobb méretű elosztóhálózati csővezeték),
  • ún. PIBCV, azaz térfogatáram korlátozó szelep alkalmazása (TA FUSION-P),
  • nyomáskülönbség stabilizáló szeleppár alkalmazása (STADSTAP),
  • a szivattyú nyomáskülönbség távadójának kihelyezése.

A nyomáskülönbség stabilizáló szeleppár

A nyomáskülönbség stabilizáló szeleppár egy statikus beszabályozó szelepből és egy dinamikus, ún. membrán szelepből áll. Részletes működésének taglalásától eltekintve a feladata az, hogy a szeleppár után a szükséges rendelkezésre álló nyomáskülönbséget (ΔpL) biztosítja ±20 %-os arányossági tartományon belül (4. ábra).

Nézzük meg, hogyan segít az autoritás növelésében a nyomáskülönbség stabilizáló szeleppár alkalmazása! A fenti példánál maradva tehát az 50 kPa rendelkezésre álló nyomáskülönbségből 10-et a fogyasztón, 17,3-at a motoros szabályozó szelepen (a választott „kvs”=6,3), míg a maradékot, 22,7 kPat a beszabályozó szelepen kell lefojtani, hogy beszabályozott legyen a fogyasztó (a csővezeték ellenállásától most eltekintünk). Ekkor az autoritások: βmin = 17,3 / 100 = 0,17 < 0,25; βmax = 17,3/50 = 0,34 < 0,5. Ha a nyomáskülönbség stabilizáló szeleppárt a szabályozott szakasz elé beépítem, akkor a szeleppárnak 17,3 + 10 = 27,3 kPa-t kell biztosítania. Ekkor az autoritások a következőképpen alakulnak: βmin, max = 17,3 / 27,3 = 0,63 < 0,25. A nyomáskülönbség stabilizáló szeleppár megakadályozza, hogy részterhelés esetén aΔH rendelkezésre álló nyomáskülönbség növekedése ellenére megnőjön a ΔpL (akkor elkezd ugyanis zárni a STAP szelep). Ezzel a kialakítással a min. és max. gyakorlati autoritás közel azonos, eltérés csak a nyomáskülönbség stabilizáló szelep arányossági sávja miatt van (5. ábra).

Ha a nyomáskülönbség stabilizáló szeleppárt nem közvetlenül a szabályozott szakasz elé, hanem pl. a felszálló aljára építik be, akkor a stabilizálandó nyomáskülönbség megnő a felszálló csővezeték ellenállásával. Mivel ebben az esetben az autoritás képletében a nevező nő, az autoritások csökkenni fognak. Ellenkező hatást vált ki, ha a nyomáskülönbség stabilizáló szeleppárt közvetlenül az egyutú motoros szabályozó szelep elé, illetve mögé építem be. Ekkor a stabilizálandó nyomáskülönbség ΔpL = 17,3 kPa, míg az autoritás βmin, max = 17,3/17,3 = 1-re nő (6. ábra).

Hogy hol érdemes tehát a nyomáskülönbséget stabilizálni? Erről az ún. „C” szám ad felvilágosítást. Ennek részletes meghatározása Vinkler Károly: Kézben tartott áramlás című könyvének 6.2 fejezetében található meg. Hozzá kell tenni azonban, hogy a fentiekben kiszámított autoritás értékek részterhelésen soha nem érhetőek el teljes mértékben, hiszen a nyomáskülönbség stabilizáló szelepeknek is van a már említett arányossági sávja, amely a megkívánt stabilizálandó nyomáskülönbséget „csak” egy arányossági sávon belül képes stabilizálni. Ennek ellenére alkalmazásukkal a motoros szabályozó szelep autoritását igen nagymértékben meg lehet növelni. Tulajdonképpen az autoritás javítása szempontjából a legutolsó bemutatott alkalmazás a legjobb, hiszen ha magán az egyutú motoros szabályozó szelepen stabilizálom a nyomáskülönbséget, akkor közel 1-es autoritás érhető el (7. ábra). Jóllehet számszakilag kiszámítható az 1 (lsd.: 17,3 / 17,3 =1), de az arányossági sáv miatt valójában ezt sohasem lehet elérni. Ha a nyomáskülönbséget magán az egyutú motoros szabályozó szelepen szeretném stabilizálni, akkor annak más eszközei is vannak, mint az előbb bemutatott nyomáskülönbség stabilizáló szeleppár. Ezek az ún. PIBCV szabályozó szelepek. Következő cikkünkben ezekről lesz szó.

***

1. ábra. Mennyiségi szabályozás (Forrás: IMI Hydronic Engineering)
2. ábra. A szükséges „kvs” érték kiszámítása Hytools mobil alkalmazás segítségével (Forrás: IMI Hydronic Engineering)
3. ábra. Az ellenállás kiszámítása Hytools mobil alkalmazás segítségével (Forrás: IMI Hydronic Engineering)
4. ábra. STAD-STAP nyomáskülönbség stabilizáló szeleppár (Forrás: IMI Hydronic Engineering)
5. ábra. Nyomáskülönbség stabilizálás a szabályozott szakaszon (Forrás: IMI Hydronic Engineering)
6. ábra. Nyomáskülönbség stabilizálás közvetlenül a motoros szabályozó szelepen (Forrás: IMI Hydronic Engineering)
7. ábra. Autoritás változása a nyomáskülönbség stabilizálás helyének 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 V.

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