Autorytet zaworu regulacyjnego – współczynnik Kvs

Współczynnik przepływu Kv (lub kvs) jest jednym z kluczowych parametrów, pozwalających określić optymalny zawór dla danego układu hydraulicznego.

Współczynnik kvs zaworu

Współczynnik ten wynika ze związku między natężeniem przepływu a stratami ciśnienia, wygenerowanymi podczas przepływu cieczy przez zawór. Kv definiuje się jako ilość wody (wyrażoną w m3/h), która powoduje spadek ciśnienia o 1 bar na tym zaworze. Ogólnie mówiąc im zawór ma większy współczynnik, tym mniejszy spadek ciśnienia na tym zaworze.

Wzór używany do określenia wartości Kv, łączący spadek ciśnienia z natężeniem przepływu, to Kv = Q / √ΔP, gdzie:

• Q (m3/h) to natężenie przepływu
• ΔP (bar) to spadek ciśnienia między punktami wejścia i wyjścia zaworu.

Dzięki powyższemu wzorowi możemy po przekształceniu obliczyć faktyczny spadek ciśnienia na zaworze przy określonym przepływie. Wartość współczynnika Kvs jest zawsze podawana przez producenta zaworu. Kalkulator kvs zaworu znajduje się w naszej aplikacji pod tym linkiem

Autorytet zaworu regulacyjnego

W instalacjach grzewczych czy chłodniczych, zawory regulacyjne odgrywają kluczową rolę w precyzyjnym sterowaniu przepływem medium. Oprócz parametrów takich jak rozmiar, typ i materiał, ważną cechą każdego zaworu regulacyjnego jest jego autorytet.

Autorytet zaworu definiuje jego zdolność do regulacji przepływu w danym układzie. Podstawowa zasada jest następująca: im wyższy opór (spadek ciśnienia) zaworu regulacyjnego w danym obiegu w stosunku do spadku ciśnienia całkowitego tego obiegu, tym większy wpływ (autorytet) zawór regulacyjny ma na natężenie przepływu, czyli na dobre właściwości regulacyjne.

Autorytet zazwyczaj definiuje się jako stosunek spadku ciśnienia na zaworze regulacyjnym, kiedy jest on całkowicie otwarty (Δpz), do sumy tego spadku i spadku ciśnienia na pozostałej części obwodu (Δpstr).

gdzie:

• az - autorytet zaworu regulacyjnego
• Δpz - spadek ciśnienia na zaworze regulacyjnym [bar]
• Δpstr - spadek ciśnienia na pozostałych elementach obwodu (oprócz zaworu) [bar] *jednostki ciśnienia mogą być inne pod warunkiem, że będą takie same w obu przypadkach.

Możemy posłużyć się taką analogią. Kiedy mówimy o kimś, kto ma duży autorytet, oznacza to, że przykładamy wagę do tej osoby. Jest ona istotna i wywiera wpływ. Podobnie rzecz ma się z zaworem regulacyjnym. Gdy zawór posiada niski autorytet, jego działanie słabo wpływa na funkcjonowanie obiegu, w którym się znajduje. Oznacza to, że początkowe przymknięcie zaworu nie dławi przepływu w wystarczający sposób, co skutkuje słabą regulacją danego obiegu. W przypadku zaworu o wysokim autorytecie, już minimalne przymknięcie może znacząco zmienić przepływ, co pozwala na precyzyjną regulację

Dlaczego autorytet zaworu jest ważny?

Autorytet jest istotnym czynnikiem przy prawidłowym doborze zaworu regulacyjnego. Zbyt duże zawory regulacyjne (wysokie kvs) będą charakteryzować się niskim spadkiem ciśnienia, co jest korzystne ze względu na zużycie energii, ale będzie niekorzystnie wpływać na regulację przepływu. W związku z tym, zawory regulacyjne o zbyt dużych rozmiarach mają tendencję do pracy w pobliżu pozycji zamkniętej przez większość czasu, aby zapewnić akceptowalną kontrolę przepływu.

Jeśli zawór regulacyjny jest za mały, wzrasta spadek ciśnienia na nim (ΔPv). Każdy ruch zaworu będzie miał silny wpływ na przepływ, zapewniając bardzo dobrą kontrolę. Zawory regulacyjne o niewielkich rozmiarach są generalnie dobre dla sterowania, ale będą miały niekorzystny wpływ na zużycie energii (duże opory).

Wyraźnie widać, że istnieje kompromis pomiędzy kontrolą nad zaworem regulacyjnym a spadkiem ciśnienia. Praktyczny dobór zaworu regulacyjnego wymaga znalezienia równowagi między tymi dwoma aspektami.

Ogólnie przyjmuje się, że:

• az = 0 - 0,25 zapewnia od niestabilnej do przeciętnej kontroli przy niskim spadku ciśnienia
• az = 0,25 - 0,5 zapewnia od przeciętnej do dobrej kontroli przy rozsądnym spadku ciśnienia
• az = 0,5 - 1,0 zapewnia od dobrej do doskonałej kontroli, ale przy wysokim spadku ciśnienia Ze względów praktycznych zawory regulacyjne dobiera się tak, aby miały autorytet 0,3 - 0,7, co zapewnia odpowiedni kompromis pomiędzy sterowaniem a spadkiem ciśnienia. Oba parametry powinny być rozważane jednocześnie, aby uniknąć wysokiego, niedopuszczalnego spadku ciśnienia. Zazwyczaj dąży się do 0,5 autorytetu, ale jest to zależne od dostępności faktycznych współczynników przepływu Kv zaworów regulacyjnych.

Kalkulator autorytetu zaworu znajduję się tutaj