Чтение онлайн

Рис. 2.1.9. Установочная характеристика для клапана Q-Ball для значительного перепада давления. Расчет по программе NELPROF.

КОЭФФИЦИЕНТ УСИЛЕНИЯ

Достоинства установочной кривой клапана в отношении возможностей и точности регулирования можно определить при помощи кривой усиления. Кривая усиления клапана описывает изменение углового коэффициента установочной характеристики в зависимости от степени открытия клапана. Усиления установленного клапана есть отношение изменения величины потока dQp к изменению степени открытия dh.

G=dQp\dh. (2)

Где Qp – проходящая через клапан относительная величина потока (Q=q\qm)

По формуле 2 можно определить изменение величины потока. Изменение величины потока есть усиление, умноженное на изменение степени открытия клапана.

Усиление установленного клапана – отправной момент при выборе оптимального размера и внутренней характеристики регулирующего клапана для определенного технологического решения. Выбор клапана по его внутренней характеристике необходимо проводить так, чтобы его регулировочные способности сохранялись оптимальными и неизменными независимо от изменения нагрузки в рабочем диапазоне. На практике разные участки в области регулирования стараются сделать линейными в рабочем диапазоне технологического процесса. Тогда и усиление установленного клапана будет наиболее вероятно постоянным в рабочем диапазоне технологического процесса.

Для относительного усиления установленного клапана действительно правило, согласно которому в диапазоне регулирования усиление должно быть не более 0,5, а его изменение может быть лишь немногим более 2. Если установочное усиление не отвечает названным условиям, необходимо вместе с изготовителем тщательно исследовать динамику регулирующей способности во всем диапазоне регулирования. Если усиление данного клапана слишком низкое, высокое или оно сильно колеблется в рабочем диапазоне технологического процесса, это, как правило, доставляет трудности в отношении регулирующих устройств. С другой стороны, слишком высокое усиление клапана затрудняет точность регулирования, так как для степени погрешности в величине потока клапана действительна формула

DQr=Gdhr. (4)

Т.е. относительная степень погрешности по потоку есть усиление, умноженное на степень погрешности открытия клапана.

На рис. 2.1.10. представлена соответственно рис.2.1.9 кривая установочного усиления регулирующего клапана Q-ball. Из рис. 2.1.10 видно, что благодаря внутренней кривой клапана Q-ball достигается почти постоянное усиление в рабочем диапазоне регулирующего клапана. Кроме того, низкое усиление означает на практике прекрасную точность регулирования.

Рис. 2.1.10. Кривая установленного усиления регулирующего клапана Q-ball (компания Метсо)

Таким образом, понимая особенности процесса при протекании рабочих сред через клапан, и характеристики регулирования, построенные на основе этого знания, уже на первоначальном этапе можно добиться более оптимального выбора клапана с высокими характеристиками, и соответственно, его более высокой эффективности в работе.

ОБОСНОВАНИЕ

За время работы фабрики производится множество усовершенствований, модернизаций локальных установок клапанов и арматуры, отличающихся от заданных в проекте. Постоянные изменения ассортимента и граммажа бумаг, а так же переходы с одного вида бумаг на другой отрицательно сказываются на работе клапанов, рассчитанных на определенный вид выпускаемых бумаг. При этом не рассматриваются вопросы оптимизации работы клапанов с возможностью повышения надежности, в т.ч. метрологической надежности. Это может быть наиболее характерно для предприятий, выпускающих небольшие партии бумаг, где клапаны работают в условиях частых переходных режимов.

Как правило, модернизируется только оборудование, а арматура остается неизменной и заказы арматуры на замену производятся по спецификациям, не отражающим современных технических решений, закладываемых компаниями в новые образцы арматуры. Учитывая, что на многих предприятиях установлено множество клапанов METSO AUTOMATION (Neles, Jamesbury), существует возможность технического аудита арматуры и перерасчета ее параметров в соответствии с сегодняшним состоянием дел и планами по развитию предприятия. План работ по техническому аудиту клапанов и арматуры приведен ниже:

ПЛАН РАБОТЫ ПО ТЕХНИЧЕСКОМУ АУДИТУ КЛАПАНОВ И АРМАТУРЫ

1. Совместно со специалистами предприятия (технологи, КИП и механики) проводится анализ статистических данных контроля качества по всем технологическим потокам с целью выделения наиболее проблемных участков. Статистические данные предоставляются предприятием.

2. По результатам анализа проводится перерасчет клапанов по расчетной программе NELPROF на каждом из таких участков, с целью приведения их в соответствие с сегодняшними характеристиками и предоставляются варианты установки клапанов взамен установленных. Дополнительно проводится расчет эффективности работы клапанов в условиях частой смены граммажа, композиции и производительности. По результатам перерасчета представляется отчет.

3. По результатам проведенного анализа представляются предложения по совершенствованию наиболее критических клапанов, которые помогут устранить слабые места и повысить возможности регулирования процесса. Представляются предложения по повышению метрологической надежности и калибровке позиционирования регулирующих клапанов на более жесткие допуска по процессу.

4. Для анализа состояния установленных клапанов, проводится диагностика при помощи программы FIELD CARE. На основании снятых трендов будет получена полная картина состояния клапана, его работоспособности и подготовлены предложения по их замене, приобретению запчастей, а также рассчитан остаточный ресурс клапанов и арматуры.

5. На основе систематизации проведенного анализа разрабатывается программа повышения эффективности клапанного хозяйства, которая может быть использована в дальнейшем для планов технического перевооружения.

6. По результатам аудита поставляются новые клапаны взамен устаревших по программе обмена, которая подразумевает обмен устаревших клапанов на новые с использованием корпуса старого клапана. При этом возможно существенное уменьшение стоимости клапана.

Точность регулирования, безусловно, является одним из наиболее важных показателей качества процесса и напрямую связано с качеством готовой продукции. Однако, когда требуется обосновать, почему нужно рассчитывать точность контуров и погрешности, а также, учитывая взаимосвязь между контурами, просчитать накопление ошибки и возможности их снижения уже на этапе проектирования, то решить эту задачу практически никто из специалистов по КИП, арматуре или технологов не имеют возможности. Тем более никто на предприятиях не сравнивает заданные погрешности по контурам с точностью, требуемой по технологическому процессу. Таким образом, выясняется, что при поставке оборудования в проектные решения закладываются исходные данные по оборудованию без просчета возможностей повышения точности процесса, и сам процесс на этапе проектирования, как правило, не оптимизируется по критерию снижения погрешности регулирования. В то же время, такие расчеты позволили бы уже на этапе проектирования выявить критические контуры регулирования и дать по ним более эффективные решения с повышением стабильности, точности и качества технологического процесса. В программе мы попытаемся обосновать необходимость проведения таких расчетов и оптимизации как уже действующего производства, так и при проектировании.