Регулирующая арматура АЭС. Лекция № 4

1.

«Утверждаю»
Заведующий кафедрой ПТУ
Доцент
=Мирошниченко С.Т.=
Лекция № 4
Регулирующая арматура АЭС
Вопросы лекции:
1.Регулирующая арматура. Классификация.
2.Вентили регулирующие игольчатые
3.Клапаны запорно-дроссельные
4.Выводы по лекции
Литература:
1. Гуревич Д.Ф. Трубопроводная арматура.М.-Л., «Машиностроение», 1975.
2.Мирошниченко С.Т., Пантель В.О., Тишков В.Ф. Трубопроводы и арматура.
Севастополь, 2019.
3.Яценко В.П. и др. Корабельные вспомогательные механизмы и системы, часть 1.

2.

РЕГУЛИРУЮЩАЯ АРМАТУРА
Назначение и устройство регулирующей арматуры
Регулирующая арматура предназначена для регулирования
параметров рабочей среды (давления, температуры и т.п.)
посредством изменения ее расхода.
Это достигается, когда вследствие перемещения регулирующего
органа изменяется проходное сечение, следовательно, изменяются
и геометрические размеры проточной части в затворе, что приводит
к изменению расхода рабочей среды.

3.

4.

К регулирующей относится и дроссельная арматура, основная
функция которой - значительное снижение давления (давление на
выходе в 2 и более раз ниже давления на входе). Конструктивно
дроссельно-регулирующая арматура часто аналогична запорной, за
исключением формы и вида рабочих органов.
Вентили регулирующие игольчатые серий 584, 597 и серий
1031, 1032

5.

К регулирующей относится и дроссельная арматура, основная функция которой значительное снижение давления (давление на выходе в 2 и более раз ниже давления на
входе). Конструктивно дроссельно-регулирующая арматура часто аналогична запорной, за
исключением формы и вида рабочих органов. В состав регулирующей арматуры входят:
регулирующие вентили и задвижки, регулирующие клапаны, регуляторы давления и
уровня.
Каждый вид регулирующей арматуры характеризуется своеобразной формой затвора, и
различают 4 основных вида регулирующей арматуры:
- клапаны плунжерного типа – игольчатые, стержневые, с окнами, секторные и
тарельчатые (дисковые);
- клапаны шиберного типа;
- клапаны поворотно-золотниковые и шаровые;
- шланговые и диафрагмовые затворы.
Наиболее широкое применение на АЭС находят регулирующие сальниковые и сильфонные вентили, регулирующие клапаны с местным и дистанционным электроприводом
(МЭО, ЭИМ), запорно-дроссельные вентили и клапаны в составе быстродействующих
редукционных установок (БРУ – А, БРУ – К, БРУ – СН), шиберные регулирующие задвижки,
а в последнее время широко применяются регулирующие клапаны типа «Диск».

6.

КЛАССИФИКАЦИЯ РЕГУЛИРУЮЩЕЙ АРМАТУРЫ
ПО ХАРАКТЕРУ ИЗМЕНЕНИЯ ПРОХОДНОГО СЕЧЕНИЯ
НЕПРЕРЫВНОГО
РЕГУЛИРОВАНИЯ
Обеспечивают любое значение
проходного сечения в пределах от
минимального до максимального
ДИСКРЕТНОГО
РЕГУЛИРОВАНИЯ
Допускают лишь ступенчатое
изменение проходного сечения
(обычно двухпозиционные органы)

7.

КЛАССИФИКАЦИЯ РЕГУЛИРУЮЩЕЙ АРМАТУРЫ
ПО КОНСТРУКЦИИ ЗАТВОРА
ПЕРЕМЕЩЕНИЕ
ЭЛЕМЕНТОВ
ЗАТВОРА
ПРОИСХОДИТ
ПАРАЛЛЕЛЬНО
НАПРАВЛЕНИЮ
ПОТОКА СРЕДЫ
ПЕРЕМЕЩЕНИЕ
ЭЛЕМЕНТОВ
ЗАТВОРА
ПРОИСХОДИТ
ПЕРПЕНДИКУЛЯРНО
НАПРАВЛЕНИЮ
ПОТОКА СРЕДЫ
ВРАЩЕНИЕ
ЭЛЕМЕНТОВ
ЗАТВОРА
ПРОЧИЕ
(ШЛАНГОВАЯ,
ДИАФРАГМОВАЯ
АРМАТУРА)

8.

КЛАССИФИКАЦИЯ РЕГУЛИРУЮЩЕЙ АРМАТУРЫ
ПО ЗНАЧЕНИЮ ДОПУСТИМОЙ НЕГЕРМЕТИЧНОСТИ РО
РЕГУЛИРУЮЩАЯ
негерметичность может быть
различной – от доли процента
до 4 % его условной
пропускной способности
ЗАПОРНОРЕГУЛИРУЮЩАЯ
пропуск среды недопустим

9.

КЛАССИФИКАЦИЯ РЕГУЛИРУЮЩЕЙ АРМАТУРЫ
ПО ОРГАНИЗАЦИИ ПОТОКА СРЕДЫ В ПРОТОЧНОЙ ЧАСТИ
СТРУЙНОГО ТИПА
ЦЕНТРОБЕЖНОГО
ТЕЧЕНИЯ

10.

Основные типы затвора:
ц—пробочный (игольчатый); б—юбочный; в —полый цилиндрический;
г—сегментный; д—секторный; е—тарельчатый

11.

12.

13.

14.

15.

ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ
ПРОЦЕССЫ В
РЕГУЛИРУЮЩЕЙ
АРМАТУРЕ

16.

Дроссельная шайба

17.

p2
p1
р1
∆
∆
р
с
рс
р2
р
р

18.

Регулирующий орган характеризуется изменяющимся проходным сечением. С
изменением проходного сечения РО существенно меняется его
гидравлическое сопротивление, вызывающее потери давления в РО и
изменение вследствие этого количества жидкости, проходящей через
регулирующий орган. Несмотря на то, что конфигурация проточных частей
современных конструкций РО в значительной мере отличается от
конфигураций простых сужаю-щих устройств типа измерительной диафрагмы,
их воздействие на поток жидкости аналогично и может быть выражено
общими гидродинамическими зависимостями. Поэтому можно рассматривать
работу диафрагмы в потоке жидкости как своеобразную разновидность
регулирующего органа. н Частицы жидкости по мере приближения к
дроссельному отверстию движутся по криволинейным траекториям,
сходящимся к его отверстию. По мере приближения к дроссельному
отверстию поток жидкости со средним давлением р1 сужается до сечения
прохода в диафрагме. Происходящие при этом деформации поля скоростей, а,
следовательно, и поля давлений носят весьма сложный характер.

19.

Скорость средней части потока с приближением к отверстию дрос-селя
возрастает и за дросселем достигает максимального значения.
Одновременно заметно падает скорость движения периферийных частиц
потока, причем в углах перед диафрагмой скорость снижается до нуля. В
непосредственной близости от отверстия периферийные частицы потока под
действием центростремительных сил (устремляются к центру перпендикулярно направлению движения), вызванных движущейся массой частиц осевой
части потока, обтекают кромку отверстия по криволинейным траекториям,
обращенным выпуклой частью к оси потока и диафрагмы. За счет центробежных сил, развиваемых периферийными частицами, происходит сжатие
струи потока, в результате чего сечение струи за отверстием диафрагмы
всегда меньше сечения самого отверстия. Процесс сжатия струи завершается
на некотором расстоянии за отверстием. В этом месте струя имеет
наименьшее поперечное сечение, средняя скорость движения жидкости
достигает максимального значения, а давление падает до минимального рс.
При дальнейшем движении струи вдоль оси трубопровода под

20.

воздействием сил вязкого трения и турбулентного обмена движением
происходит интенсивный размыв и перемешивание струей окружающих
ее масс жидкости в трубопроводе. Сечение струи постепенно расширяется
до полного заполнения струей сечения трубопровода, при этом скорость
потока жидкости уменьшается, а давление вдоль трубопровода возрастает
до р2, которое меньше, чем р1. Таким образом, при течении среды через
сужающее устройство часть кинетической энергии потока преобразуется в
потенциальную энергию давления, а часть теряется, превращаясь в
теплоту, что и составляет безвозвратную потерю давления (напора). к
Тракт РО представляет собой последовательное сочетание различных
местных сопротивлений – поворотов, расширений и сужений. Поэтому
изменение давления в проточной части РО от входа до выхода носит
более сложный характер.
Предполагается , что потери давления в РО
складываются из потерь давления в корпусе ∆рк и потерь давления
вследствие расширения потока за сужением ∆рр т.е. ∆рро = ∆рк + ∆рр

21.

Потери в корпусе, в свою очередь, складываются из потерь
(обычно незначительных) на участке до входа в регулируемое
сечение pк и потерь давления в выходном патрубке за
сужением (1- ) pк,
где – доля потери давления в корпусе до сужения в затворе к
общей потере давления в корпусе.
В минимальном сечении потока жидкости давление падает до
минимального рс с перепадом ∆рс. При дальнейшем торможении
потока обычно имеет место частичное восстановление давления.
Таким образом, в картине изменения давления в тракте РО можно
выделить два перепада давления - ∆рс и ∆рр называемых соотетственно внутренним и перепадом давления на РО (∆рр.) или
наблюдаемым перепадом.
Именно соотношение этих перепадов определяет различия в гидродинамических свойствах сужающих устройств, в том числе и
арматуры.
Уменьшение давления жидкости с р1 до р2 представляет собой

22.

безвозвратную потерю части кинетической энергии потока, протекающего
через регулирующий орган. В общем случае она складывается из потерь на
трение внутри жидкости, на трение жидкости о стенки регулирующего органа ,
местных (при поворотах жидкости), а также на расширение потока за
регулируемым проходным сечением. Последние составляют основную часть
потерь в РО.
Таким образом, процесс дросселирования жидкости в РО
состоит в основном из увеличения скорости течения среды и последующего ее
замедления. Ускорение обычно связано с небольшими, а замедление с
основными потерями давления в проточной части РО. Однако при этом
давление на выходе РО оказывается выше, чем давление, достигаемое в
наиболее узком сечении потока. Измеренный обычными методами перепад
давлений на РО будет меньше действительного перепада на значение
давления, восстановленного при переходе среды от наиболее сжатого сечения
к выходному патрубку. Это явление получило название восстановления
давления.

23.

24.

Хотя этот эффект широко известен, применительно к регулирую-щим
клапанам он начал рассматриваться недавно, в связи с повышением
потребности использовать их при высоких перепадах давления. Течение
среды в РО и других сужающих устройствах различной геометрии
характеризуется различной степенью восстановления давления, которая
зависит от типа РО, открытия регулируемого проходного сечения и
направления потока рабочей среды.
В регулирующих органах с малым коэффициентом гидравлического
сопротивления степень восстановления давления может достигать 0,8 – 0,9.
К таким устройствам относятся шаровые регулирующие клапаны,
односедельные угловые клапаны с расширяющимся выходным патрубком, а
также регулирующие заслонки. В регулирующих органах с большим
коэффициентом гидравлического сопротивления степень восстановления
давления невелика (не превышает 0,35). К таким устройствам относятся
двухседельные регулирующие клапаны и односедельные проходные
клапаны.