Proč bývají regulační armatury o jeden řád menší?
Jako regulační armatury se ve firmách nejčastěji používají sedlové ventily, klapky, případně kulové kohouty. Výběr konkrétního typu se často odvíjí od toho, co se ve fabrice historicky používá případně od preferencí a zkušeností. V neposlední řadě záleží také na ceně. Sedlové ventily nabízejí největší rozsah pracovních charakteristik, teplot a tlaků a bývají nejdražší. Kulové kohouty nabízejí větší průtoky, ale nejsou často dostupné pro extrémnější tlaky a teploty a problémem může být i větší hluk a náchylnost ke kavitaci. Jsou levnější a konstrukčně jednodušší než sedlové ventily. Klapky bývají nejlevnější variantou, zvláště pro větší průměry potrubí, ale jejich vhodnost pro extrémnější podmínky bývá ještě menší než u kulových kohoutů a jsou ze všech tří typů nejnáchylnější ke kavitaci.
Ačkoliv výběr opravdu často závisí na preferencích, dá se pro pomoc s výběrem použít následující pravidla:
1) Hodí se kulový kohout pro daný tlak, teplotu, rozsah průtoků, povolenou hlučnost a nebude v aplikaci kavitovat? Pokud kulový kohout vyhovuje, zvolte ten.
2) Pokud se kulový kohout na dané podmínky v bodě 1) nehodí, zvolte sedlový ventil.
3) Pro rozměry od DN200 výš prověřte nejdříve využitelnost klapky, která může výrazně ušetřit náklady a má i výrazně menší hmotnost.
Jakou velikost regulační armatury vybrat?
Proč je většinou v potrubí regulační ventil o řád menší a regulační kulový kohout někdy až o dva řády menší? Vše záleží na charakteristice ventilu, kterou každý výrobce pro své regulační armatury uvádí. Tyto charakteristiky udávají průtok armaturou při daném otevření. Charakteristika může vypadat různě, lineární např. znamená, že když otevřeme ventil o 10 % rozsahu, zvýší se nám o 10 % průtok. Pozor ale v aplikacích, protože nakonec se musí udělat průtoková charakteristika celého potrubí, kde se průtok zvyšuje s otevřením více, než o kolik udává charakteristika. Z lineární se pak často stane quick opening a z equal percentage se stane lineární. Protože s tím, jak otevíráme ventil se zároveň snižuje jeho tlaková ztráta a to způsobí větší průtok v potrubí.
Správně navržená regulační armatura by měla pracovat mezi min. a max. požadovaným průtokem na 20-80% otevření. Proto často vychází kulové kohouty a regulační klapky v DN až o dva řády nižší a regulační ventily o jedno DN nižší.
Proč nezvolíme stejně velkou regulační armaturu jako je DN potrubí? Pokud bychom to udělali, za prvé nás bude stát nejspíše o dost více peněz a za druhé nebude dobře fungovat. Protože špatně navržená armatura bude nakonec regulovat jen třeba mezi 20-40% tzn., že 1% otevření znamená několikanásobně větší změnu průtoku oproti regulaci 20-80% a my tak nebudeme schopni regulovat s dostatečnou přesností a regulace bude velice citlivá na jakoukoliv změnu otevření.
A proč nezvolíme stejné DN potrubí jako vychází armatura? V tomto případě by byl celý systém špatně navržený, protože DN potrubí bylo původně zvoleno pro daný průtok a významně bychom zvýšili tlakovou ztrátu.
Praktická ukázka:
V následujícím případě jsou porovnány 2 velikosti regulačních armatur v potrubním systému 6" (DN150). Požadovaný průtok je 80 gpm (18 m3/h) až 550 gpm (125 m3/h). Pro maximální průtok 125 m3/h nám v potrubí DN150 vychází rychlost cca 2 m/s, což je běžně doporučovaná rychlost např. pro vodu.
Zatímco ventil DN150 reguluje dle grafu mezi 20-40% svého otevření, ventil DN80 (3") reguluje v rozsahu 20-75%. To ve výsledku způsobí, že při změně otevření o 1 % ventil DN150 změní průtok o 20 gpm (4,5 m3/h) zatímco DN80 o 8 gpm (2 m3/h), což umožní přesnější regulaci.
Kdybychom zmenšili velikost celého potrubí na DN80, vychází průtok cca 7 m/s a to už je příliš vysoká rychlost např. pro vodu a s tím i značně vyšší tlaková ztráta.
Proto často vidíme v provozech regulační armatury, které z obou stran mají redukci a jsou menší než DN celého potrubí. Toto je dobré znát i pro projektanty, kteří už v počáteční fázi návrhu ke každé regulační armatuře mohou do potrubí umístit redukce a v dalších fázích návrhu jen případně upravit.
Reference:
https://www.valin.com/resources/articles/size-matters-control-valve-sizing-101