Třícestné regulační ventily, vyvažování portů třícestných regulačních ventilů

Transkript

1 Třícestné regulační ventily, vyvažování portů třícestných regulačních ventilů Vyvažování regulačních okruhů patří k základům metodiky vyvažování soustav jako takových. Cílem vyvážení regulačního okruhu je dosažení nominálních parametrů místního koncového zařízení (soustavy), v závislosti na parametrech soustavy zdroje v místě připojení. Kromě dosažení těchto parametrů dojde vyvážením okruhu také k zajištění optimálních parametrů regulační funkce regulačního okruhu, tedy dosažení maximální autority regulačních ventilů. V této souvislosti je vhodné si uvědomit návaznost jednotlivých kroků, nezbytných pro vyvážení soustavy jako celku. Je zřejmé, že jednotlivé kroky vyvážení regulačního okruhu jsou součástí vyvážení celé soustavy. První krok popisovaný při vyvážení regulačního okruhu proto následuje vždy až po vnitřním vyvážení daného koncového zařízení. Zrovna tak je nastavení správných parametrů pomocí vyvažovacího ventilu na přívodu ze zdroje, součástí vyvážení distribuční soustavy zdroje. Správně vyvážené okruhy v rámci jedné distribuční soustavy umožňují dosažení nominálního výkonu soustavy, při minimálních nárocích na výkon zdroje a na čerpací práci. U regulačních okruhů pozitivní dopad vyvážení, znamená maximální stabilitu výstupních parametrů a efektivní, rychlé dosažení nové hodnoty žádané veličiny při její změně dle parametrů regulace. Hlavní dopad vyvážení pro soustavu jako celek znamená možnost řízení parametrů na jejich nejnižších úrovních, tedy v oblasti minimální energetické náročnosti. Dopad spolehlivé, stabilní a rychlé regulace na ekonomiku provozu soustavy jako celku není dnes již nutno zvláště zdůrazňovat. Než se začneme zabývat postupem vyvážení jednotlivých typických příkladů zapojení a vyvážení regulačních okruhů, jedna velmi důležitá poznámka. Vyvážení regulačního okruhu s třícestným ventilem, znamená vyvážení třícestného ventilu. Tento postup zahrnuje řešení dvou technických otázek: kompenzace odlišných charakteristik vstupních portů ventilu kompenzace rozdílných tlakových poměrů vnějších okruhů, připojených k třícestnému ventilu. Výsledkem správné metodiky vyvažování je postupné dosažení shodných průtoků v krajních polohách třícestného ventilu. To platí v případě použití třícestného ventilu téměř libovolných vlastností. To, aby tato podmínka platila v celém rozsahu zdvihu ventilu, je ale velmi závislé na skutečných parametrech třícestného ventilu. Této podmínce nejlépe vyhovují třícestné ventily s maximálně shodnými, ideálně inverzními charakteristikami vstupů A a B. průtok 100% Autorita ventilu a=1,0 a=0,5 průtok 100 A+B 80 A 50% A-B B A B zdvih [%] 0% 50% 100% otevření Ventil s charakteristikami portů A a B, nezabezpečujícími konstantní součtový průtok portem A-B Charakteristika ventilu při a=0,5 Ventil s charakteristikami portů A a B, zabezpečujícími konstantní součtový průtok portem A-B.

2 Variant zapojení regulačních okruhů je velké množství. Dále popsaná čtyři zapojení lze považovat za nejčastěji používaná. Pochopení principu vyvážení těchto typických příkladů, umožní řešit problematiku dalších možných variant zapojení. Velmi důležitým faktorem, který ovlivňuje jak zapojení, tak způsob vyvážení regulačního okruhu, je způsob zajištění čerpací práce v soustavě. Většina příkladů, které budou popsány mají společnou koncepci zajištění čerpací práce. Ztráty distribuční sítě pokrývá čerpadlo zdroje a čerpací práci potřebnou pro překonání tlakových ztrát sekundárních okruhů, koná čerpadlo v daném okruhu. Tato koncepce neplatí pouze v bodě a), kde veškerou čerpací práci zajišťuje čerpadlo zdoje. Typické případy trojcestných regulačních okruhů jsou následující a) trojcestný regulační ventil v rozdělovací funkci b) trojcestný regulační ventil ve směšovací funkci c) trojcestný regulační ventil ve směšovací funkci se zkratem d) směšovací regulační okruh s dvojcestným regulačním ventilem a) Trojcestný regulační ventil v rozdělovací funkci V tomto zapojení protéká primárním okruhem konstantní průtok Q P. Průtok okruhem koncového zařízení Q S se mění od nuly až po nominální průtok. Jedná se tedy o kvantitativní regulaci. Při návrhu trojcestného směšovacího ventilu v rozdělovací funkci je nutno provádět návrh rozložení tlakových ztrát na koncovém zařízení a regulačním ventilu s ohledem na požadovanou autoritu regulačního ventilu. Pro dosažení takto navržených parametrů je potřebné osazení dvou vyvažovacích ventilů, dle následujícího schéma. t S = t P RV > KZ VV1 RV KZ + KZ > 0,5 Vlastní vyvážení okruhu se pak provádí při plně otevřeném sekundárním okruhu, v krajních polohách trojcestného ventilu v následujícím pořadí. Jako první se provede nastavení nominálního průtoku ventilem VV2. Po nastavení trojcestného ventilu do druhé krajní polohy nastavíme v druhém kroku nominální průtok ventilem VV1. Tímto postupem jsou zajištěny stejné poměry na obou vstupních portech A i B. b) Trojcestný regulační ventil ve směšovací funkcí U tohoto zapojení regulačního okruhu se mění průtok Q P primární částí, naopak průtok sekundárním okruhem Q S je neměnný. Teplota sekundárního okruhu se mění v závislosti na poloze regulačního ventilu. Jedná se tedy o typický příklad kvalitativní regulace. Návrh trojcestného směšovacího ventilu ve směšovací funkci vychází z rozložení tlakových ztrát na zdroji a regulačním ventilu. Návrh musí opět zohledňovat požadovanou autoritu regulačního ventilu. Nastavení navrhovaných parametrů zajišťují opět dva vyvažovací ventily, dle následujícího schéma

3 RV > S VV2 + S > 0,5 Vyvážení okruhu se provádí při plně otevřeném sekundárním okruhu, v krajních polohách trojcestného ventilu v následujícím pořadí. Při poloze trojcestného ventilu, kdy celý průtok protéká spotřebičem a zkratem, se ventilem VV1 nastaví hodnota nominálního průtoku. Po nastavení trojcestného ventilu do druhé krajní polohy, kdy celkový průtok prochází vyvažovacím ventilem VV2, se tímto ventilem nastaví opět stejná hodnota nominálního průtoku. Tímto postupem jsou zajištěny stejné tlakové poměry na obou vstupních portech A i B. c) Trojcestný regulační ventil ve směšovací funkci se zkratem V tomto zapojení protéká konstantní průtok jak primárním, tak sekundárním okruhem. Teplota sekundárního okruhu se mění v závislosti na poloze regulačního ventilu. Jedná se o kvalitativní regulaci. Uvedené zapojení umožňuje dosažení maximální autority trojcestného směšovacího ventilu. Návrh trojcestného ventilu ventilu ve směšovací funkci vychází z rozložení tlakových ztrát na zkratu a regulačním ventilu. Dosažení navrhovaných parametrů umožňují vyvažovací ventily VV1 a VV2, dle následujícího schéma. Q P = Q S RV > 3 kpa VV2 1 Vyvážení okruhu lze provádět několika způsoby. Jednou z možností je následující postup. Při směšování musí být opět plně otevřen okruh spotřebiče. Při uzavřeném směšovacím ventilu (stav nulového odběru energie z primárního okruhu), se nastaví ventilem VV1 hodnota nominálního průtoku. Po nastavení trojcestného ventilu do druhé krajní polohy, kdy je maximální odběr z primárního okruhu, se nastaví ventilem VV2 průtok cca o 5 10 % větší než požadovaný nominální průtok, pro zajištění kompatibility průtoků v soustavě. Při nastavení nižšího průtoku lze očekávat problémy s dosažením maximální teploty na vstupu do okruhu koncového zařízení

4 d) Směšovací regulační okruh s dvojcestným regulačním ventilem a zkratem U tohoto schématu zapojení se v plném rozsahu mění průtok Q P primárním okruhem. Průtok Q S sekundárním okruhem je konstantní. Teplota sekundárního okruhu se mění v závislosti na poloze dvoucestného regulačního ventilu, který určuje množství primárního média přiváděného do sekundárního okruhu. Jedná se opět o příklad kvalitativní regulace. Nastavení projektovaných parametrů zajišťují opět dva vyvažovací ventily, dle následujícího schéma. t S = t P Q P > Q S prv > 2 VV2 RV S RV S Vyvážení okruhu se provádí v následujícím pořadí. Při uzavřeném dvoucestném regulačním ventilu se provede nastavení nominálního průtoku ventilem VV1. Po otevření regulačního ventilu se stejná hodnota průtoku nastaví vyvažovacím ventilem VV2. Uvedená zapojení umožňují funkci a vyvážení regulačního okruhu s libovolným, správně navrženým regulačním ventilem. Jak již bylo uvedeno výše, výsledné parametry regulačního okruhu jsou velmi závislé právě na parametrech tohoto regulačního ventilu. Zásadní význam, pro výsledné regulační parametry regulačního okruhu, má tvar charakteristiky trojcestného ventilu. Regulační ventily nové generace K regulačním ventilům, které splňují nejpřísnější nároky a umožňují bezproblémovou funkci regulačního okruhu patří: třícestný směšovací ventil TAC Venta V 341 dvoucestný regulační ventil řady KTM Pojďme se blíže podívat na možnosti, které tyto ventily nabízí. TAC Venta V 341 Venta V 341 je třícestný ventil pro velmi široké spektrum použití. Jak je vidět na řezu, velmi důmyslná konstrukce ventilu má hned několik velmi pozitivních dopadů na parametry regulačního ventilu. Patří k nim: vysoká přesnost k V ventilu v závislosti na zdvihu minimální namáhání a tedy vysoká životnost těsnění vřetene minimální hlučnost velká odolnost proti ucpávání samočisticí funkce sedla ventilu shodný průběh charakteristik portů A a B z předchozí výhody vyplývá výhoda při instalaci, kdy porty A a B jsou bez jakýchkoliv problémů zaměnitelné hladká a spojitá charakteristika ventilu Uvedené parametry umožňují dosahovat vynikajících parametrů regulace. Použitím servopohonu TAC Forta v kombinaci s regulačními ventily TAC vzniká dokonalý regulační prvek, který umožňuje zvládat i ty nejnáročnější regulační úlohy. Při plném využití inteligence dnešních regulátorů TAC, umožňuje tato dvojice bezproblémovou a rychlou regulaci přímého ohřevu TUV

5 Dvoucestný regulační ventil řady KTM Ventil KTM 512 sdružuje několik armatur v jednom těle. Jsou to: regulační kuželka ovládaná pohonem integrovaný regulátor z velkým regulačním rozsahem mechanismus pro nastavení maximálního průtoku Regulační ventil KTM řeší velké množství technických problémů spojených se správným návrhem a seřízením trojcestného směšovacího uzlu. Výhody technické jsou navíc jednoznačně podpořeny ekonomickou výhodností použití ventilu. Ta je dána jak minimalizací počtu instalovaných zařízení, ale také používáním pohonů s malou ovládací silou. Přednosti se rovněž projeví minimalizací nákladů na prvotní, ale především provozní seřízení a diagnostiku soustavy. Skutečnost, že každý ventil má vlastní tabulku pro nastavení maximálním průtoku, umožňuje velmi přesné a rychlé prvotní seřízení soustav, ale také následnou optimalizaci soustavy. Ventil dokáže velmi spolehlivě a stabilně pracovat i v případě velmi proměnných a vysokých vstupních parametrech soustav. K hlavním přednostem ventilu patří: velmi vysoká autorita regulace malá ovládací síla použitých pohonů vynikající výsledky při náročných aplikacích (např. přímý ohřev TUV) velký regulační poměr velmi malá hlučnost i při maření vysokého extrémně malé prostorové nároky na instalaci Z uvedeného je zřejmé, že regulační ventily řady KTM jsou velmi výhodné pro zapojení regulačního okruhu dle schéma zapojení jež bylo popsáno v bodě d)