Определение типа конструкции и размера дроссельно-регулирующей арматуры по коэффициенту кавитации
Разнообразие рабочих условий, в которых работает дрос-сельно-ре1улирующая арматура на электростанциях, обусловило использование в эксплуатации конструкций различных типов и размеров (условных проходов 1>у).
В отличие от простых сужающих устройств (сопл, диафрагм, насадков) дроссельно-регулирующая арматура представляет собой сложные гидравлические сопротивления с изменяемой площадью минимального проходного сечения. Для проточной части арматуры характерно наличие резких сужений и расширений, поворотов и других элементарных местных сопротивлений при самом разнообразном их взаимном расположении и сочетании при этом каждый тип арматуры (шиберный, игольчатый, поворотный и др.) имеет свои особенности геометрии проточной части, от которых при прочих одинаковых условиях зависит пропускная способность арматуры.
Расчет арматуры с точки зрения обеспечения требуемой пропускной способности имеет своей целью либо выбор наиболее подходящего для конкретных рабочих условий типоразмера арматуры из ряда имеющихся, либо определение величины и профиля регулируемого проходного сечения Для таких расчетов требуется знание некоторых гидравлических характеристик, определяемых, как правило, экспериментально. К ним относятся коэффициенты гидравлического сопротивления ^у, расхода |а0, пропускной способности Кг» а также критерии начала кавитации, которые выражаются критическим числом кавитации или коэффициентом кавитации Кс.
Если при выборе необходимого типоразмера арматуры расчет носит поверочный характер и не вызывает затруднений, то определение площади и профиля регулируемого проходного сечения в соответствии с требуемой рабочей расходной характеристикой представляет собой более сложную задачу при проектировании арматуры. Это связано с тем, что для такого расчета должны быть известны значения коэффициента расхода в зависимости от типа конструкции (конфигурации проточной части) и степени открытия регулируемого проходного сечения, которое само подлежит определению.
Именно поэтому на стадии проектирования конструктивная характеристика регулирующего органа сопр = / (к) обычно рассчитывается при некотором постоянном значении ц0, характерном для определенной конструкции устройства при его полном открытии (ход регулирующего органа Л = Л/Лдах — Ю0%). Так, для шиберных клапанов с многоканальным регулируемым сечением в седле принимается д,0 = 0,8-г-0,85 и с единым профилированным окном Цо = 0,7-5-0,75; для игольчатых клапанов М-о = 0,7-т-0,75 1.
Небольшое различие в величине создает впечатление практической равноценности используемых типов конструкций дроссельно-регулирующей арматуры. В связи с этим нередко при определении необходимого типоразмера исходят из соображений удобства компоновки трубопроводов, обеспечения запорных функций, стоимости и т. д , не уделяя должного внимания вопросу пригодности арматуры по гидравлическим свойствам. Это приводит к тому, что в период пуска и наладки энерго-оборудования иногда выясняется необходимость перепрофилировки ряда регулирующих устройств и даже их замены, так как их регулировочные характеристики оказываются непригодными для работы в режиме автоматического регулирования.
При обоснованном определении типа конструкции и размера арматуры особая роль отводится критериям кавитации и, в частности, коэффициенту кавитации
В отличие от числа кавитации, являющегося функцией скоростного напора на входе в регулирующий орган и имеющего предельное минимальное значение акр, коэффициент кавитации Кс в пределах докавитационного течения является однозначным параметром Под коэффициентом кавитации понимается отношение
где рг — р2 = Ар1_2 — общий перепад давлений на регулирующем органе; р<_ — абсолютное давление в минимальном сечении потока жидкости, (рх — р2)кав = АрКав — предельно допустимый перепад давлений при обеспечении бескавитационног) режима течения, ркав — абсолютное давление в минимальном сечении потока, соответствующее началу кавитации.
Согласно ф-ле (1), коэффициент кавитации в физическом смысле представляет собой степень восстановления давления в арматуре и, таким образом, отражает особенности проточной , части арматуры, обусловливающие возможность возникновения критических режимов течения рабочей среды.