Beheerklep

in Wikipedia, die vrye ensiklopedie
Spring na: navigasie, soek

'n Beheerklep word gebruik om vloeitempo te beheer in 'n pyp.

Klep tipe[wysig | wysig bron]

Verskillende beheerklepkromme beskryf die karakteristieke van die beheerklep.

Gewoonlik word koeëlkleppe (Engels: globe valve) gebruik as beheerkleppe omdat dit die beste beheer gee.

Vloeikarakteristieke

Dit is belangrik dat 'n beheerklep die regte vloeikarakteristieke het. Met ander woorde, dit moet die vloei maklik beheer. As jy byvoorbeeld stort, wil jy nie hê dat die krane te sensitief moet wees nie, want anders gaan jy baie sukkel om die regte temperatuur te kry. Jy gaan die kraan kraan slegs 'n klein bietjie moet draai en gewoonlik gaan dit te veel wees. Dit is beter as 'n kraan eerder bietjie traag/onsensitief as te sensitief is.

Kleppe kan verskillende vloeikarakteristieke hê:

  • Vinnig-oopmaak: Hierdie beheerkleppe beheer glad nie goed by klein klepopeninge nie. Indien die klep 'n klein bietjie oopgemaak word, verhoog die klep CV beduidend en daarom ook die vloeitemp. Hierdie klep is redelik onsensitief by groter klepopeninge en kan daarom vloei redelik goed beheer.
  • Lineêr: 'n lineêre klep het 'n reglynige verband tussen klepopening en klep CV-waarde. Die netto effek is egter ook amper soos 'n vinnig-oopmaak klep - is redelik sensitief by lae klepopeninge en onsensitief by groter klepopeninge.
  • Gelyke persentasie: 'n gelyke persentasieklep lyk of dit traag is by klein klepopeninge en sensitief is by groter klepopeninge. Die netto effek is egter dat hierdie klep ewe sensitief is by enige klepopening.

Die volgende drie grafiek wys die beheerklepkromme van 'n lineêre beheerklep, vinnig-oopmaak beheerklep en gelyke persentasie beheerklep en ook die invloed wat dit het op die vloeitempo van die sisteem. (Vir die wat belangstel hoe hierdie grafieke opgestel is, kyk bylae A)

Lineêre beheerklepkromme en invloed op sisteemvloei. Vinnig-oopmaak beheerklepkromme en invloed op sisteemvloei. Gelyke persentasie beheerklepkromme en invloed op sisteemvloei.

Konfigurasie[wysig | wysig bron]

'n Tipiese konfigurasie van 'n beheerklep. Die beheerklep se flensgrootte is gewoonlik een pypdiameter kleiner as die hoof pyplyn.
Parallelle beheerkleppe word gebruik wanneer die vloeitempo 'n wye bestek het en een beheerklep nie die vloei voldoende kan beheer nie.

'n Beheerklep se flensgrootte is gewoonlik een pypdiameter kleiner as die hoof pyplyn.

Daar word ook gewoonlik 'n omlooplyn met 'n koeëlklep om die beheerklep geïnstalleer sodat die beheerklep tydens bedryf vervang of herstel kan word. Indien 'n groter as ontwerp vloei verlang word, kan die omlooplyn ook oopgemaak word om vloei te vermeerder tydens normale bedryf. Dit is egter belangriker om die beheerklep van die begin af reg te ontwerp.

Wanneer 'n wye vloeibestek beheer moet word, word van twee of meer beheerkleppe in parallel gebruik gemaak: 'n klein beheerklep sal gebruik word wanneer die vloei laag is byvoorbeeld wanneer die aanleg in bedryf gestel word. Wanneer die vloei verhoog word, sal die klein beheerklep meer oopmaak tot ongeveer 80% en dan moet die groter beheerklep gebruik word om vloei te beheer.

Beheerklepvergelyking[wysig | wysig bron]

Die CV-waarde van 'n beheerklep is 'n dimensielose getal en is 'n aanduiding van die kapasiteit van die beheerklep.

Die amptelike definisie is: Die vloeikoëffisiënt of CV-waarde is 'n universele kapasiteitsindeks en word eenvoudig gedefinieer as die hoeveelheid Agpm (Amerikaanse gallonne per minute) water teen 60 °F (15.5556 °C) wat deur 'n klep sal vloei met 'n drukval van een pvd (pond per vierkante duim). (Hierdie definisie kom duidelik na vore in die beheerklepvergelyking in Amerikaanse eenhede hieronder)

Die beheerklepvergelyking is:

Standaardeenhede

\text{C}_{CV} = 11.553 \cdot \text{V} \sqrt{\frac{SG}{\Delta P}} \quad = \quad 0.011553 \cdot \text{W} \sqrt{\frac{1}{SG \cdot \Delta P}}

Of hergerangskik:      

\Delta P = SG \cdot \left ( \frac{11.553V}{CV} \right )^2 \quad = \quad \frac{1}{SG} \cdot \left ( \frac{0.011553W}{CV} \right )^2

Amerikaanse eenhede

\text{C}_{CV} = \text{V} \sqrt{\frac{SG}{\Delta P}}

Imperiële eenhede

\text{C}_{CV} = 1.2 \cdot \text{V} \sqrt{\frac{SG}{\Delta P}}

waar:

Simbool Beskrywing Standaard eenhede Amerikaanse eenhede Imperiële eenhede
V Maksimum volumevloeitempo met 'n voloop beheerklep m3/h Agpm (Amerikaanse gallonne per minuut)[1] Igpm (Imperiële gallonne per minuut)[2]
W Maksimum massavloeitempo met 'n voloop beheerklep kg/h
SG Gemiddelde spesifieke gravitasie(1) - - -
\Delta P Drukval oor die klep kPa pvd (pond per vierkante duim) pvd

Notas:

(1) Werk met die gemiddeld van die SG voor en na die klep: SGgem = (SG1 + SG2)/2. Dit is slegs van toepassing op saampersbare vloei. Met nie-saampersbare vloei is die SG voor en na die klep dieselfde.

Ontwerpriglyne vir beheerkleppe[wysig | wysig bron]

Wanneer 'n beheerklep ontwerp word, moet die sisteem eers gemodelleer word sonder die beheerklep. Kies die ontwerp drukval oor die beheerklep as die grootste van die volgende:

  • 50% van sisteem ΔP.
  • 10% van pomp ΔP.
  • 172 kPa (25 psi)

Die gekose drukval oor die beheerklep word nou gebruik om die CV van die klep te bereken deur die beheerklepvergelyking en dit word aan die klepverskaffer gegee wanneer 'n beheerklep gekoop word.[3]

Kyk ook[wysig | wysig bron]

Voetnotas[wysig | wysig bron]

  1. 1 Amerikaanse gallon = 3.785 liter = 3.785×10-3 m3. Dus, 1 Agpm = 60 × 0.003785 m3/h = 0.2271 m3/h
  2. 1 Imp gallon = 4.546 liter = 4.546×10-3 m3. Dus, 1 Igpm = 60 × 0.004546 m3/h = 0.27276 m3/h
  3. Uit UOP se ingenieurs ontwerpseminaar.

Bylae A: Herskryf beheerklepvergelyking[wysig | wysig bron]

V = \frac{W}{\rho}

SG = \frac{\rho}{\rho_w} = \frac{\rho}{1000} \qquad \Rightarrow \qquad \rho = 1000SG

V = \frac{W}{\rho} = \frac{W}{1000SG}

\text{C}_{CV} = 11.553 \cdot \text{V} \sqrt{\frac{SG}{\Delta P}}  = 11.553 \cdot \frac{W}{1000SG} \sqrt{\frac{SG}{\Delta P}} = 0.011553 \cdot \text{W} \sqrt{\frac{SG}{SG^2 \cdot \Delta P}} \quad = \quad 0.011553 \cdot \text{W} \sqrt{\frac{1}{SG \cdot \Delta P}}

Waar:

  • V = Volumevloeitempo [m3/h]
  • W = Massavloeitempo [kg/h]
  • \rho = Digtheid van die vloeier by bedryfskondisies [kg/m3]
  • \rho_w = Digtheid van water by 4 °C = 1000 kg/m3
  • \Delta P = Drukval oor die beheerklep [kPa]
  • C_{CV} = CV-waarde van die klep
  • SG = Gemiddelde spesifieke gravitasie voor en na die klep [SGgem = (SG1 + SG2)/2]. Vir nie-saampersbare vloei maak dit nie saak nie, want dan is SG1 = SG2.

Bylae B: Metode om drie grafieke van beheerklepkromme te kry[wysig | wysig bron]

Inleiding[wysig | wysig bron]

Die grafieke is in Excel geteken.

Aanvaar 'n sisteem met P1 die druk aan die een punt en P2 die druk aan die ander punt. Dus:

\Delta P_{tot} = \Delta P_{pyp} + \Delta P_{CV} = P_1 - P_2

Daar is slegs 'n beheerklep in die sisteem.

Die sisteem se drukval is gesimuleer as ΔP = K1.V2, waar:

  • ΔP = drukval van die sisteem, uitgesluit die beheerklep
  • K1 = Konstante
  • V2 = Volumevloeitempo in m3/h

Aannames[wysig | wysig bron]

  • P1 = 1000 kPa
  • P2 = 0 kPa
  • Vontwerp = 60 m3/h = vloeitempo wanneer beheerklep voloop is.
  •  %ΔPCV = 20% = Drukval oor beheerklep as 'n persentasie van die totale sisteem ΔP
  • SG = 0.95

Berekeninge[wysig | wysig bron]

ΔPCV = %ΔPCV × (P1 - P2) = 20% × (1000 - 0) = 200 kPa

Bereken CV-waarde wanneer beheerklep voloop is:

CV_{voloop} = 11.553 \cdot V \sqrt{\frac{SG}{\Delta P}} = 11.553 \times 60 \times  \sqrt{\frac{0.95}{200}} = 48


Bereken K1:

\Delta P_{tot} = \Delta P_{pyp} + \Delta P_{CV}
1000 - 0 = \Delta P_{pyp} + 200
\Delta P_{pyp} = 1000 - 200 = 800 \ kPa
\Delta P_{pyp} = K_1 \cdot V^2
800 = K_1 \cdot 60^2
K_1 = 800/60^2 = 0.222..... = 0.\dot{2}

Herrangskik die beheerklepvergelyking sodat ΔP aan die linkerkant is:

CV = 11.553 \cdot V \sqrt{\frac{SG}{\Delta P}}
\Delta P_{CV} = SG \cdot \left ( \frac{11.553}{CV} \right )^2 \cdot V^2


Kry die volume vloeitempo as 'n funksie van die CV-waarde van die beheerklep:

\Delta P_{tot} = \Delta P_{pyp} + \Delta P_{CV}
P_2 - P_1 = K_1 \cdot V^2 + SG \cdot \left ( \frac{11.553}{CV} \right )^2 \cdot V^2

Haal V2 gemeenskaplik uit:

P_2 - P_1 = \left ( K_1 + SG \cdot \left ( \frac{11.553}{CV} \right )^2 \right ) V^2

Dus is:

V = \sqrt{\frac{P_1-P_2}{K_1 + SG \cdot \left ( \frac{11.553}{CV} \right )^2}}

Maak nou vier kolomme in Excel:

  1. Beheerklep persentasie opening.
  2. CV/CVmaksimum as 'n funksie van persentasie opening of stangposisie (hierdie eerste twee kolomme is die beheerklepkromme).
  3. Bereken die CV-waarde vir elke geval deur die waarde in kolom 2 te maal met die CV-waarde van 48 vir 'n voloop klep.
  4. Bereken V met die formule hierbo.

Plaas nou hierdie drie kolomme in 'n grafiek.

Bylae C: Omskakeling van Amerikaanse eenhede na standaardeenhede[wysig | wysig bron]

Die beheerklepvergelyking in Amerikaanse eenhede is:

\text{C}_{CV} = 1 \cdot \text{V} \sqrt{\frac{SG}{\Delta P}}

Dus, die eenhede van die konstante "1" is:

 [\text{Dimensieloos}] = 1 \cdot Agpm \sqrt{\frac{SG_A}{pvd}}

Amerikaanse spesifieke gravitasie is nie dieselfde as SG in standaardeenhede nie. Amerikaanse SG is die digtheid relatief tot die digtheid van water by 60 °F (15.556 °C), terwyl Standaard SG relatief tot die digtheid van water by 4 °C is. Dus is:

SG_S = 0.9988666 SG_A

Dus:

1\ \frac{1}{Agpm} \sqrt{\frac{pvd}{SG_A}} \times \frac{1\ Agpm}{60 \times 0.003785\ m^3/h} \times \sqrt{\frac{101.325\ kPa}{14.696\ pvd} \times \frac{0.9988666 SG_A}{SG_S}} = 11.556 \sqrt{\frac{kPa}{SG_S}} \cdot\frac{1}{m^3/h}

Hierdie konstante word gebruik in die formule vir standaardeenhede.