Регулятор давления "до себя" — это регулирующая трубопроводная арматура прямого действия, которая предназначена для автоматического поддержания давления воды, до него по ходу движения. Регулятор автоматически поддерживает давление воды, изменяя проходное сечение клапана. При увеличении давления относительно заданного значения — регулятор автоматически открывается до тех пор, пока давление воды не сравняется с заданным.
Принцип работы регулятора прямого действия основан на использовании давления воды для перемещения затвора клапана. Степень открытия регулятора пропорциональна отклонению контролируемого давления от значения настройки, поэтому их ещё называют пропорциональными регуляторами.
Регуляторы давления "до себя" устанавливают в системах отопления, тепловых пунктах, котельных и насосных станциях, возлагая на них функцию перепуска или подпора.
Достоинства:
- Простая настройка
- Высокая надёжность
- Не требует внешних источников питания
- Высокая точность поддержания давления
Недостатки:
- Высокая цена
- Высокие требования к качеству теплоносителя
- Диапазон поддерживаемых давлений ограничен усилием сжатия пружины
Назначение регулятора давления "до себя"
Наиболее часто регуляторы давления применяются в системах водоснабжения для решения следующих задач:
- Стабилизация давления воды у водоразборных кранов разветвлённых систем водоснабжения, в которых давление сильно колеблется в зависимости от времени суток.
- Предотвращение шумообразования на водоразборных и регулирующих устройствах. Все мы слышали как умеют гудеть водоразборные краны, и причина тому высокое давление перед ними, а следовательно и высокие потери напора на них. Регулятор давления 'после себя' позволяет снизить и стабилизировать это давление до оптимального значения.
- Снижает потребление воды. Не секрет, что чем меньше давление воды у водоразборного крана, тем меньше её вытечет при его открытии. Всем известна ситуация, когда незначительное открытие крана приводит к значительному вытеканию из него воды, а последующее его открытие практически не влияет на расход. Причина тому - высокое давления у водоразборного крана и исключается также, установкой регулятора давления после себя.
- Защищает системы от превышения давления выше расчётного значения. Зачастую, давление на вводе водопровода в дом значительно превышает минимально необходимое давление в системе водоснабжения, а иногда даже превышает максимально допустимое, что может быть губительно для бытовой техники подключённой к системе водоснабжения: водонагревательных баков, стиральных и посудомоечных машин. Установка регулятора давления воды позволяет защитить эти устройства.
Устройство и конструкция регулятора давления
Устройство регулятора давления прямого действия не требует внешних источников энергии, используя для поддержания заданного параметра лишь энергию протекающей воды. Это пропорциональные регуляторы, в которых открытие клапана соответствует отклонению регулируемой величины, а скорость открытия соответствует скорости изменения давления.
Обязательными элементами в конструкции регулятора давления являются:
- Задатчик — пружина, пневматический или рычажно-грузовой механизм
- Импульсная линия — внешняя или всторенная в корпус клапана
- Измерительный элемент — мембрана, сильфон или поршень
- Регулирующий элемент — седельный клапан с линейным перемещением штока.
Мембранный регулятор давления — регулятор с пружинным задатчиком и мембранным измерительным элементом, отличается высокой точностью поддержания давления, надёжной конструкцией и ремонтопригодностью, хотя обладает большей ценой по сравнению с пружинной конструкцией. Мембранные регуляторы применяются в котельных, тепловых пунктах и домовых узлах ввода водопровода.
Пружинный регулятор давления — регулятор с пружинным задатчиком, в котором измерительным элементом служит затвор клапана. Конструкция регулятора давления пружинного типа проще, а точность подержания давления и цена ниже, по сравнению с аналогичным мембранным регулятором. Как правило, пружинные регуляторы применяются на вводе водопровода в квартиру.
Принцип работы регулятора давления
Принцип работы регулятора давления воды рассмотрен на примере мембранного регулятора с пружинным задатчиком и односедельным клапаном. В конструкции регулятора предусмотрена герметичная камера разделённая мембраной на две полости. Центральная часть мембраны жёстко соединена со штоком клапана, а периферия — с корпусом. Эластичность мембраны позволяет ей смещаться, перемещая шток и затвор.
По импульсной линии, в одну полость мембранной камеры поступает вода, а другая открыта и заполнена воздухом с атмосферным давлением. Так как, давление воды выше атмосферного — мембрана стремится выгнуться и передвинуть шток, но ей противодействует усилие сжатой пружины, которое направлено в противоположную сторону. Положение затвора определяет баланс сил на штоке.
Регуляторы "до себя" поддерживают давление на входе в клапан, а значит превышение настроенного значения приводит к открытию затвора. При отсутствии давления регулятор полностью закроется, поэтому их называют "нормально закрытыми".
Пропорциональными регуляторы давления прямого действия называют потому, что скорость и степень открытия затвора пропорциональны скорости и степени изменения давления относительно настроенного значения задаваемого сжатием пружины.
Схемы установки регуляторов давления "До себя"
Регуляторы давления 'до себя' широко применяются в системах отопления, водоснабжения, тепловых пунктах, котельных и насосных станциях. В этих схемах регуляторы давления выполняют функцию перепускного клапана или регулятора подпора. Ниже приведены наиболее популярные схемы применения регуляторов давления до себя.
В системах отопления подключённых к тепловым сетям по зависимой схеме с давлением в обратном трубопроводе меньше статического давления системы отопления. Регуляторы давления 'до себя' применяются для предотвращения опустошения и завоздушивания систем отопления.
На байпасной линии насоса в системах с сильно изменяющимся расходом воды. При снижении расхода в системе, а соответственно и через насос, напор создаваемый насосом повышается, а значит увеличивается давление в напорном патрубке насоса. Регулятор 'до себя' реагирует на увеличение давления и открываясь перепускает воду из напорного патрубка во всасывающий, поддерживая постоянный расход через насос. Использование регуляторов давления до себя в обвязке насосов предотвращает шумо- образование на регулирующих клапанах и поддерживает режим работы насоса с постоянным расходом.
В перемычке между подающим и обратным трубопроводом в обвязке неконденсационного котла. Регуляторы давления 'до себя' применяются для оптимизации режима работы котлов в системах отопления с радиаторными термостатическими клапанами и регуляторами теплового потока. В таких системах, регуляторы теплового потока закрываясь снижают расход теплоносителя циркулирующего в системе, вследствие чего увеличивается напор создаваемый насосом, а соответственно и давление в подающем трубопроводе котельной. Регулятор давления до себя реагирует на увеличение давления и открываясь перепускает горячий теплоноситель из подающего трубопровода в обратный, что обеспечивает стабильный расход теплоносителя через котёл независимо от колебаний расхода в системе. Кроме того, подобная работа регулятора давления 'до себя' способствует поступлению в котёл более горячего теплоносителя, что снижает вероятность конденсации отходящих газов на теплообменной поверхности котла.
Настройка регулятора давления
Настройка регулятора давления "до себя" выполняется после заполнения трубопровода водой во время пусконаладочных работ всего узла. В случае если точно известно давление настройки и чётко определена позиция на настроечной шкале, допускается настройка регулятора давления до момента заполнения трубопровода водой.
Настраивается регулятор давления "до себя", вращением регулировочного винта сжимающего пружину до момента выравнивания давления в месте отбора импульса с заданным значением. Вращение регулировочного винта плавно изменяет давление настройки и каждому числу оборотов соответствует определённое давление в поддерживаемом диапазоне.
Проверка регулятора давления выполняется путём изменения расхода воды проходящего через него. Расход воды изменяют любой регулирующей или запорной арматурой установленной на том же трубопроводе, при этом обращают внимание на скорость срабатывания и точность поддержания давления регулятором. Допустимая погрешность калибровки пружины на граничных значениях диапазона настройки составляет 10%.
Для облегчения настройки давления и контроля за работой регулятора в месте отбора импульса необходимо установить манометр. Если конструкцией регулятора давления предусмотрен манометр, контрольный допускается не устанавливать.
Регулятор давления До себя — это регулятор подпора который поддерживает давление в трубопроводе до него по ходу движения теплоносителя и открывается только при превышении давления над значением настройки. Если давление до регулятора меньше требуемого значения, он полностью закроется и начнёт открываться только тогда, когда давление достигнет заданного значения (как предохранительный клапан).
Технические характеристики регуляторов давления
DN регулятора давления — номинальный диаметр отверстия в присоединительных патрубках. Значение DN применяется для унификации типоразмеров трубопроводной арматуры. Фактический диаметр отверстия может незначительно отличаться от номинального в большую или меньшую сторону. Альтернативным обозначением номинального диаметра DN, распространённым в странах постсоветского пространства, был условный диаметр Ду регуляторов давления. Ряд условных проходов DN трубопроводной арматуры регламентирован ГОСТ 28338-89 «Проходы условные (размеры номинальные)».
PN регулятора давления — номинальное давление - наибольшее избыточное давление рабочей среды с температурой 20°C, при котором обеспечивается длительная и безопасная эксплуатация. Альтернативным обозначением номинального давления PN, распространённым в странах постсоветского пространства, было условное давление Ру регуляторов давления. Ряд номинальных давлений PN трубопроводной арматуры регламентирован ГОСТ 26349-84 «Давления номинальные (условные)».
Kvs регулятора давления — коэффициент пропускной способности соответствует расходу воды, м³/ч с температурой в 20°C, при котором потери напора на клапане регулятора составят 1 бар. Значение коэффициента пропускной способности используется в гидравлических расчётах для определения потерь напора.
Диапазон настройки — диапазон давлений поддерживаемых регулятором, зависит от упругости пружины (усилия задатчика).
Методика расчёта и подбора регулятора давления
Расчёт регулятора давления "До себя" заключается в определении пропускной способности регулятора, требуемого диапазона настройки, проверке на возникновение шума и кавитации.
Зависимость потерь напора от расхода через регулятор давления называется пропускной способностью - Kvs.
Kvs - пропускная способность численно равная расходу в м³/ч, через полностью открытый затвор регулятора давления, при котором потери напора на нём равны 1бар.
Kv – то же, при частичном открытии затвора регулятора.
Зная, что при изменении расхода в «n» раз потери напора на регуляторе изменяются в «n» в квадрате раз не сложно определить требуемый Kv регулятора давления подставив в уравнение расчётный расход и избыток напора.
Некоторые производители рекомендуют выбирать регулятор давления с ближайшим большим значением Kvs от полученного значения Kv. Такой подход выбора позволяет с большей точностью регулировать расходы ниже заданного при расчёте, но не даёт возможности увеличить расход выше заданного значения, которое довольно часто приходится превышать. Мы не критикуем вышеописанный метод, но рекомендуем подбирать регуляторы давления "до себя" таким образом, чтобы требуемое значение пропускной способности находилось в диапазоне от 50 до 70% хода штока. Регулятор давления, рассчитанный таким образом, сможет с достаточной точностью как уменьшить расход относительно заданного, так и несколько увеличить его.
Выше приведенный алгоритм расчёта выводит список регуляторов давления "до себя", для которых требуемое значение Kv попадает в диапазон хода штока от 50 до 70%.
В результатах подбора приведен процент открытия затвора регулятора давления, при котором дросселируется заданный избыток напора на заданном расходе.
Подбор регулятора давления:
Диапазон настройки регулятора давления зависит от силы сжатия пружины. Некоторые регуляторы давления серийно комплектуются одной пружиной и имеют всего лишь один диапазон настройки по давлению, а некоторые могут быть укомплектованы пружинами различной жёсткости и имеют несколько диапазонов настройки. Давление которое будет поддерживать регулятор давления "до себя", должно находиться, примерно, в средней трети диапазона регулирования. Выше приведенный алгоритм подбора регулятора давления выводит список регуляторов у которых заданное давление попадет в диапазон от 20 до 80% диапазона поддерживаемых давлений.
При выборе диапазона настройки необходимо учитывать, что допустимая погрешность калибровки пружины на граничных значениях диапазона настройки составляет 10%.
Расчёт регулятора давления на возможность возникновения кавитации:
Кавитация – образование пузырьков пара в потоке воды проявляющееся при снижении давления в нём ниже давления насыщения водяного пара. Уравнением Бернулли описан эффект увеличения скорости потока и снижения давления в нём, возникающий при сужении проходного сечения. Проходное сечение между затвором и седлом регулятора давления является тем самым сужением, давление в котором может опуститься до давления насыщения, и местом наиболее вероятного образования кавитации. Пузырьки пара нестабильны, они резко появляются и также резко схлопываются, это приводит к выеданию частиц метала из затвора регулятора, что неизбежно станет причиной его преждевременного износа. Кроме износа кавитация приводит к повышению шума при работе регулятора.
Основные факторы, влияющие на возникновение кавитации:
- Температура воды – чем она выше, тем большие вероятность возникновения кавитации.
- Давление воды – перед регулятором, чем оно выше, тем меньше вероятность возникновения кавитации.
- Дросселируемое давление – чем оно выше, тем выше вероятность возникновения кавитации.
Кавитационная характеристика регулятора – определяется особенностями дросселирующего элемента регулятора. Коэффициент кавитации различен для различных типов регуляторов давления и должен указываться в их технических характеристиках, но так, как большинство производителей не указывают данную величину, в алгоритм расчёта заложен диапазон наиболее вероятных коэффициентов кавитации.
В результате проверки на кавитацию может быть выдан следующий результат:
- «Нет» - кавитации точно не будет.
- «Возможна» – на клапанах некоторых конструкций возникновение кавитации возможно, рекомендуется изменить один из вышеописанных факторов влияния.
- «Есть» – кавитация точно будет, измените один из факторов влияющих на возникновение кавитации.
Расчёт регулятора давления на возникновение шума:
Высокая скорость потока во входном патрубке регулятора давления может стать причиной высокого уровня шума. Для большинства помещений в которых устанавливаются регуляторы давления допустимый уровень шума составляет 35-40 dB(A) который соответствует скорости во входном патрубке клапана примерно 3м/c. Поэтому, при подборе регулятора давления рекомендуется не превышать выше указанной скорости.
Установка и монтаж регулятора давления
Установка регулятора давления должна производится в соответствии с индивидуально разработанным проектом и инструкцией производителя, кроме того следует учесть ниже приведенные рекомендации:
- Монтаж регулятора давления следует выполнять на горизонтальном трубопроводе мембранной камерой вниз, если другое положение не оговорено в проекте или инструкции производителя.
- Регулятор давления не должен испытывать нагрузок кручения, растяжения или сжатия от присоединённых трубопроводов.
- Направление потока должно совпадать с направлением стрелки на клапане регулятора.
- Различные производители представляют различные данные, но в среднем при монтаже регулятора давления, рекомендуется выдержать прямые участки 5DN перед и 10DN после него.
- До и после регулятора должны быть установлены манометры.
- Перед регулятором давления по ходу движения теплоносителя должен быть установлен сетчатый фильтр.
- Подключение импульсной трубки регулятора давления рекомендуется выполнять через кран для продувки и проведения профилактических работ, если это не запрещено инструкцией производителя.
Некоторые производителя рекомендуют между местом отбора импульса и регулирующим клапаном выдержать расстояние не менее 5DN.
- Для установки регулятора на трубопровод транспортирующий воду с высокой температурой, может потребоваться охладитель импульсов и охладитель штока.
- Если выход из строя регулятора может спровоцировать аварийную ситуацию, в месте поддержания давления рекомендуется установить предохранительный клапан.
Последовательность паковки резьбового соединения:
1. Взять прядь льняного волокна с таким количеством нитей, чтобы в скрученном состоянии её диаметр были примерно равен глубине резьбы на монтируемом элементе. Длина пряди должна обеспечивать количество подмотки в 1,5-2раза превосходящее число витков резьбы.
2. Отступив примерно 50-70 мм от начала пряди, следует слегка скрутить её, уложить в первый виток резьбы и удерживая её рукой, плотно намотать длинную ветвь пряди по часовой стрелке, укладывая её в каждый виток резьбы.
3. Дойдя до конца резьбы, продолжить намотку вторым слоем, перемещая витки к началу резьбы. Длина второго слоя намотки должна быть примерно равна 2/3 длины резьбы.
4. Оставшийся конец пряди (50-70мм) намотать аналогично по часовой стрелке, укладывая от конца резьбы к её началу.
5. Нанести слой герметика поверх подмотки.
6. Навернуть рукой сопрягаемые элементы. При правильной подмотке, монтируемый элемент должен завернуться на 1,5-2 оборота.
7. Гаечным ключом или динамометрическим продолжить наворачивание элемента. В случае, когда монтируемому элементу необходимо придать определённое положение, закончить наворачивание в необходимом для этого элемента положении.
Техническое обслуживание
- С периодичностью раз в месяц рекомендуется проверить давление настройки, скорость срабатывания и точность поддержания давления регулятором. Проверяют работу регулятора давления, изменяя расход воды проходящей через него — плавно закрывая арматуру, установленную на том же трубопроводе, при этом следят за отклонением давления в месте отбора импульса.
- С периодичностью раз в пол года следует прочищать линию отбора импульсов. Для этого участок, на котором установлен регулятор давления - следует отключить, дренировать, а импульсную линию продуть, предварительно отключив от регулятора и трубопровода.
- Сетчатый фильтр, установленный перед регулятором давления, очищают по мере загрязнения. Засорённость фильтра определяют по показаниям манометров предусмотренных до и после него, сравнивая фактическое падение давления на фильтре с падением давления на чистом фильтре.
