A HIDRAULIKAI BESZABÁLYOZÁS ÉS SZABÁLYOZÁS KAPCSOLATA 2006. április 28.
2006.04.24.
1
MIÉRT VAN SZÜKSÉG HIDRAULIKAI BESZABÁLYOZÁSRA? HIDRAULIKAI RENDSZEREK HELYES MŰKÖDÉSÉNEK ALAPFELTÉTELEI 1. A TERVEZETT TÉRFOGATÁRAMNAK MINDEN FOGYASZTÓHOZ EL KELL JUTNIA. 2. A SZABÁLYOZÓ SZELEPEKEN A NYOMÁSKÜLÖNBSÉG NEM INGADOZHAT 3. AZ EGYES ALRENDSZEREK TÉRFOGATÁRAMAINAK ILLESZKEDNIÜK KELL EGYMÁSHOZ 4. A RENDSZER MÉRHETŐVÉ TÉTELE, DIAGNOSZTIKA ÉS HIBAMEGÁLLAPÍTÁS
2006.04.24.
2
BESZABÁLYOZÁSI MÓDSZEREK „STATIKUS” BESZABÁLYOZÁS (manuális)
„DINAMIKUS” BESZABÁLYOZÁS (automatikus) NYOMÁSKÜLÖNBSÉG STABILIZÁLÁS TÉRFOGATÁRAM STABILIZÁLÁS
2006.04.24.
3
SZABÁLYOZÁSI KÖR Zavaró jel
Alapjel Xa
Érzékelő
Szabály. Xe
k2
x= Xr-
K 1
Jel 0 - 10 volt
Aktuátor k3
Mozg . 0-100%
Szelep k4
Hőcserél Telj. Hely. Hely. V(l/h) ő k5 0-100% 0-100% xs
xs = szabályozott jellemző
k2 Érzékel ő k3
H
2006.04.24.
k5
k4
4
SZABÁLYOZÁS Kétpont szabályozás (pl. FC rendszerek) Szelep nyitás 100 %
0%
Idő
Teljesítmény 100 %
0%
Idő
Belső hőmérséklet 30 °C 20 °C 10 °C
2006.04.24.
Idő
5
KÉTPONT SZABÁLYOZÁS
t1: érzékelő késleltetési ideje t2: zárási késleltetés t3: hőtehetelenség A: alapjel B: helyiség hőmérséklet, az érzékelő „megszólal” C: helyiség hőmérséklet, a termosztát „megszólal” (t1 késleltetési idő) D: helyiség hőmérséklet, a szelep teljesen bezár (zárási idő t2) E: max. helyiség hőmérséklet (hőtehetetlenség t3) 2006.04.24.
6
6
KÉTPONT SZABÁLYOZÁS Kétpont szabályozás légkezelőknél, lemezes hőcserélőknél Szelepnyitás 100 %
Folyamatos szabályozás szükséges! 0%
Idő
Teljesítmény 100 %
0%
Idő
Belépő levegő hőmérséklet 30 °C 20 °C 10 °C
2006.04.24.
Idő
7
FOLYAMATOS SZABÁLYOZÁS Folyamatos, közvetítő közeg oldali szabályozás Szelep nyitás 100 %
0%
Idő
Teljesítmény 100 % 50 % 0%
Idő
Belépő levegő hőmérséklet 30 °C 20 °C 10 °C
2006.04.24.
Idő
8
FOLYAMATOS SZABÁLYOZÁS
PID FOLYAMATOS SZABÁLYOZÁS xb
xb
xb
• (P) Arányos szabályozás A beavatkozó (xb) jel nagysága az (xr) hibajellel arányos. Minden xr eltéréshez egy diszkrét xb jel tartozik Xb értéke a xa alapjeltől és az xp arányossági sávtól függ. A túl kicsi arányossági sáv lengéshez, a túl nagy pontatlan t szabályozáshoz vezet • (I) Integráló szabályozás A beavatkozó jel (xb) az (xr) hibajeltől függően állandó sebességgel változik. A hibajelet időben integrálja és a beavatkozó t jel ezzel arányosan változik. • (D) Differenciáló szabályozás A beavatkozó jel (xb) az (xr) hibajel változásának sebességével arányos t
2006.04.24.
9
9
A SZABÁLYOZÓSZELEP KIVÁLASZTÁS SZEMPONTJAI
Szelep jelleggörbe k /k vs
vmin
érték (rangeability)
Szelepemelkedés Zárási nyomáskülönbség
2006.04.24.
10
SZELEP-ALAPÁTFOLYÁSI JELLEGGÖRBE 1.0
(k v /kvs ) [-]
0.8 Tányérszelep
0.6 Lineáris exponenciális
0.4 Egyenszázalékos (EQ)
0.2 Módosított egyenszázalékos (EQM)
0.0 0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
Szelep emelkedés (H/Hmax) [-] 2006.04.24.
11
AZ ALAPÁTFOLYÁSI JELLEGGÖRBE TORZULÁSA ∆p min = ∆p max − (∆p cső + ∆p fogyasztó + ∆p beszabályozószelep + ∆p szerelvények )
FOGYASZTÓ Előremenő
Visszatérő
∆pmax
∆pmin
∆p
L 2006.04.24.
12
SZABÁLYOZÓ SZELEP ELMÉLETI AUTORITÁSA
∆p min β= ∆p max
β = a szabályozó szelep elméleti autoritása (-) ∆pmin = a nyitott szabályozó szelepen áthaladó térfogatáram mellet a nyomásesés (kPa) ∆pmax = a zárt szabályozó szelepet terhelő nyomáskülönbség (kPa)
2006.04.24.
13
SZABÁLYOZÓ SZELEP ELMÉLETI AUTORITÁSA
k v /k vs
k v /k vs
1
1
0,8
0,8
β=
0,6
β=
0,1 0,25
0,1
0,6
0,25
0,5 1
0,5 0,4
0,4
1
0,2
0,2
0,2
0,4
0,6
0,8
1
Egyenszázalékos
2006.04.24.
H /H s
0,2
0,4
0,6
0,8
1
H /H s
Lineáris
14
SZABÁLYOZÓ SZELEP GYAKORLATI AUTORITÁSA
β '=
∆pnévleges térfogatáram mellett ,a teljesen nyitott szelepen ∆p max
β = c β' 2
ahol c = a max. térfogatáram eltérését kifejező tényező a névleges értéktől, nyitott szabályozó szelep esetén (c ≥ 1). Ha a szabályozó szelepen átfolyó maximális térfogatáram megegyezik a névleges értékkel: β = β’.
2006.04.24.
15
SZABÁLYOZÓ SZELEP GYAKORLATI AUTORITÁSA
k v/k vs 1
0,8
β = 0,5 ; β′ = 0,22 0,6
β = 0,5 ; β′ = 0,32 0,4
β = 0,5 ; β′ = 0,5 0,2
0,2
2006.04.24.
0,4
0,6
0,8
1
H/H s
16
A HŐCSERÉLŐ ÉS A SZABÁLYOZÓ SZELEP EREDŐ JELLEGGÖRBÉJE Hőcserélő
Szabályozó szelep
Teljesítmény %
Eredő
Térfogatáram % 100
100
90
90
90
80
80
80
70
70
70
60
60
60
100
+
50 40
=
50 40
50 40
30
30
30
20
20
20
10 0
10
Térfogatáram %
0
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
+
2006.04.24.
10
i i Szelepemelkedés%
0
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Teljesítmény %
Szelepemelkedés % 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
=
17
Teljesítmény
Különböző autoritásokhoz tartozó jelleggörbék V
100%
100%
50%
100%
9%
V
100%
Szelepemelkedés
34%
Szelepem.
50%
2006.04.24.
A folyamatos szabályozás kétpont szabályozássá alakul ! 18
NYOMÁSKÜLÖNBSÉG STABILIZÁLÁS β tervezett = β min =
∆pszab. szelep ∆p fogyasztói kör
∆pszab. szelep ∆pszivattyú
∆p stabilizáció szükséges!
10 kPa
10
20
kPa
kPa
1. példa: βtervezett = 20/40 = 0.5 βmin = 20/200 = 0.1
200 kPa
2006.04.24.
19
NYOMÁSKÜLÖNBSÉG STABILIZÁLÁS β tervezett = β min =
∆p stabilizáció szükséges!
∆pszab. szelep ∆p fogyasztói kör
10 kPa
∆pszab. szelep ∆pszivattyú
10
20
kPa
kPa
1. példa: βtervezett = 20/40 = 0.5 βmin = 20/200 = 0.1 2. példa: βtervezett = 80/160 = 0.5
∆p stabilizáció nem szükséges! 10
kPa
βmin = 80/200 = 0.4 200 kPa
2006.04.24.
70
80
kPa
kPa
20
SZIMULÁCIÓS PROGRAM 4,00
HYDRONICS
Vanne automatique identique par circuit Préréglage ∆p Pos. Débit 3
101 %
101 %
100 %
3,05 kPa 3,55
102 %
151 l/h
100 %
100 %
101 %
kPa levée % Watt % 30 100 100 100 % β = 0,49
5,26 kPa
5,25 kPa
4,96 kPa
3,25
3,25
3,30
4,00
751 l/h
151 l/h
151 l/h
100 %
100 %
7,5 kPa
7,49 kPa
3,05
151 l/h
7,1 kPa
3,05
kPa levée % Watt % 30,3 100 100 100 % β = 0,50
3,10
151 l/h
151 l/h
151 l/h
151 l/h
100 %
100 %
100 %
101 %
9,54 kPa
9,53 kPa
2,90
9,04 kPa
2,90
2,95
151 l/h
151 l/h
151 l/h
152 l/h
100 %
100 %
100 %
101 %
10,8 kPa 2,50
3,60
99,8 %
2,95
18,8 kPa
3,55 151 l/h
8,95 kPa
Haut. Mano. Optimum 84 kPa Nominal 85 kPa
3,03 kPa
151 l/h
3,10
Coût pompage
3,04 kPa
150 l/h
5,19 kPa
7,03 kPa
∆p doit être >= 3
Actuel 84,9 kPa
151 l/h
100 %
150 l/h
4
4,00 151 l/h
3,55
3,30
4,00 152 l/h
3,01 kPa
Simulateur d'équilibrage
150
4,00 151 l/h
11,5 kPa 13 kPa 100 %
2,80 753 l/h
11,5 kPa 7,98 kPa 100 %
3,20 753 l/h
10,9 kPa 3,04 kPa 100 %
4,00 755 l/h
101 %
ts °C = 6,02 V13
ts design = 6°C
Total flow 3010 l/h 100 %
3,02 kPa
2006.04.24.
V43
Autorité vanne auto. Avec vannes d'équilibrage 0,49 0,50 Avec limiteurs auto débit 0,26 à 0,36 0,26 à 0,43 pour l'installation Limiteurs automatiques de débit affectent l'autorité vanne auto.
21
SZIMULÁCIÓS PROGRAM Vanne V1.3 Puissance émise en %
120
120 Débit en %
100 80 60 40 20
100 80 60 40 20 0
0 0
20
40
60
80
100
0
120
20
Ouverture vanne en %
Control valve V4.3 Puissance émise en %
100 Débit en %
60
80
100
120
120
120 80 60 40 20 0
100 80 60 40 20 0
0
20
40
60
80
Ouverture vanne en %
2006.04.24.
40
Ouverture vanne en %
100
120
0
20
40
60
80
100
120
Ouverture vanne en %
22
SZABÁLYOZÓ KÖRÖK BESZABÁLYOZÁSA Bekeverő kapcsolás, időjárás függő szabályozás
tP1=tS1 tP2=tS2
β =
∆ p szab . szelep ∆ p szab . szelep + H
∆ p szab . szelep ≥ 4 kPa 2006.04.24.
23
SZABÁLYOZÓ KÖRÖK BESZABÁLYOZÁSA Kettős bekeverő kapcsolás, padlófűtés, falfűtés, falhűtés tP1>tS1 fűtés esetén, tP1
VB = VSZ − VP = VSZ ⋅
β =
(t P1 − t S1 ) (t P1 − t S 2 )
∆ p szab . szelep ∆ p szab . szelep + H
∆ p szab . szelep ≥ 4 kPa 2006.04.24.
24
SZABÁLYOZÓ KÖRÖK BESZABÁLYOZÁSA Szabályozás egyutú szeleppel
β=
∆pszab. szelep ∆H
2006.04.24.
25
SZABÁLYOZÓ KÖRÖK BESZABÁLYOZÁSA Szabályozás kétutú szeleppel
β =
∆ p szab . szelep ∆ p szab . szelep + ∆ pC
2006.04.24.
26
SZABÁLYOZÓ KÖRÖK BESZABÁLYOZÁSA Befecskendező kapcsolás, padlófűtés, falfűtés, falhűtés, AHU -
ha Vsz=Vp, akkor tP1=tS1, ha Vsz>Vp akkor, ts1<tp1 (fűtés) és ts1>tp1 (hűtés) tP2=tS2
(t S1 − t P 2 ) VP = VSZ (t P1 − t P 2 ) a=
∆ p szab . szelep
2006.04.24.
∆H 27
SZABÁLYOZÓ KÖRÖK BESZABÁLYOZÁSA Befecskendező kapcsolás, padlófűtés, falfűtés, falhűtés -
ha Vsz=Vp, akkor tP1=tS1, ha Vsz>Vp akkor, ts1<tp1 (fűtés) és ts1>tp1 (hűtés) tP2=tS2
(t S 1 − t P 2 ) VP = VSZ ( t P1 − t P 2 )
∆ p szab . szelep ≥ 4 kPa 2006.04.24.
28
SZABÁLYOZÓ KÖRÖK BESZABÁLYOZÁSA Méretező program
2006.04.24.
29
IMI-HES HIDRAULIKAI MÉRETEZŐ PROGRAM
2006.04.24.
30
