Válvulas de mariposa telescópicas hidráulicas de cierre lento de gran diámetro (segunda parte)
4. El cálculo del par de apertura y cierre de la válvula.
Después de la estructura principal de la Al determinar la estructura de soporte y sellado en ambos extremos del cuerpo de la válvula, se puede calcular la fuerza hidráulica máxima. El momento hidráulico máximo y el par combinado se producen cuando la válvula está a punto de cerrarse. El par de apertura y cierre de la válvula de mariposa de control hidráulico de martillo pesado se calcula de la siguiente manera:
(1) Tomemos como ejemplo una bomba centrífuga. Hay agua detrás de la válvula. Primero, abra la bomba y luego la válvula. Abra la válvula cuando la bomba alcance la presión nominal. En este momento, la presión antes de la válvula es la presión a caudal cero de la bomba, y la presión después de la válvula es la presión de elevación geométrica de la estación de bombeo. El par de apertura de la válvula es:
En la fórmula, MC es el par de fricción en el cojinete en ambos extremos del eje de la válvula (N•m). MT es el par de fricción entre el eje de la válvula y la empaquetadura de sellado (N•m). MM es el par de fricción del diámetro del cuerpo de la válvula y la superficie de sellado (N•m). MH es el par de resistencia del sistema hidráulico de la válvula (N•m). MG es el momento del martillo pesado (N•m). θ es el ángulo entre la biela del martillo pesado y el eje de la tubería cuando la válvula está completamente cerrada.
(2) No hay agua detrás de la válvula. Abra primero la bomba y luego la válvula. En este momento, la presión antes de la válvula es la presión con caudal cero de la bomba, y la presión después de la válvula es cero. En este momento, el par de operación es mínimo y su valor es:
El cálculo anterior muestra que el par hidráulico de diseño debe ser mayor que el par máximo de operación, y se debe considerar el factor de seguridad para abrir la válvula de forma fiable. El procedimiento de apertura de la válvula consiste en abrir primero la bomba y luego la válvula, para evitar que el golpe de ariete de la tubería aumente la presión y controlar la inversión del impulsor de la bomba. El procedimiento de cierre consiste en cerrar primero la válvula y luego detener la bomba.
5. El sistema de control hidráulico de la válvula
(1) El sistema hidráulico de la válvula incluye componentes hidráulicos como cilindros oscilantes, acumuladores y válvulas solenoides.
(2) El cilindro oscilante es el mecanismo de accionamiento para la apertura de la válvula y el mecanismo de amortiguación de frenado cuando esta se cierra. La válvula reguladora de ángulo y la válvula reguladora de velocidad ajustan y controlan la velocidad de apertura y cierre, así como el ángulo de cierre rápido y lento de la válvula de mariposa.
(3) El acumulador es la fuente de energía para abrir y cerrar la válvula de mariposa. La energía del acumulador es proporcionada por el motor y la bomba de aceite. Simultáneamente, el acumulador, el controlador de presión con pantalla digital y la bomba de aceite forman un sistema automático de almacenamiento de presión y energía de circuito cerrado, que estabiliza el sistema. Si la presión del sistema cae por debajo del valor establecido, la bomba de aceite comenzará automáticamente a suministrar presión al acumulador.
6. El sistema de control eléctrico de la válvula
El sistema de control eléctrico se divide en dos tipos: control por relé convencional y control inteligente PLC. El control por relé convencional se realiza mediante relé. No solo puede operar directamente, sino que también puede conectarse al sistema DCS para control remoto y conmutación de estado directa mediante interruptores universales. Las señales remotas que se pueden recibir son apertura y cierre de válvulas, parada, estado de bombas de agua y presión de tuberías. Las señales de salida para la monitorización remota del DCS son señales de posición de apertura de válvulas, señales de estado, señales de estado de bombas de aceite, señales de estado de bloqueo, señales de fallo y señales analógicas de 4 a 20 mA, excepto la señal de estado de válvula de 4 a 20 mA; el resto de las señales son señales de conmutación pasiva de contacto seco.
El control lógico inteligente del PLC se realiza mediante un controlador programable PLC, lo que no solo mejora la fiabilidad del sistema, sino que también simplifica y facilita su mantenimiento. Asimismo, gracias al uso de interfaces hombre-máquina, como la ampliación de funciones, el procesamiento de pantallas de texto y las pantallas táctiles, se ha reflejado plenamente en el aspecto de la inteligencia.
7. Conclusión
La válvula de mariposa de cierre lento con control hidráulico, diseñada en este artículo, es un dispositivo de control de tuberías que se instala principalmente en la entrada de la turbina de una central hidroeléctrica y se utiliza como válvula de turbina. También puede instalarse en la salida de la bomba de diversas estaciones de bombeo, como las de conservación de agua, energía eléctrica, suministro de agua y drenaje, para reemplazar las válvulas de retención y las válvulas de compuerta. Durante su funcionamiento, la válvula se cierra rápidamente, se cierra lentamente, se abre lentamente y se abre rápidamente mediante los procedimientos preestablecidos de apertura y cierre, logrando un corte confiable de la tubería y eliminando eficazmente el golpe de ariete, lo que beneficia enormemente el ahorro de energía y agua, y la protección del medio ambiente.
Después de la estructura principal de la Al determinar la estructura de soporte y sellado en ambos extremos del cuerpo de la válvula, se puede calcular la fuerza hidráulica máxima. El momento hidráulico máximo y el par combinado se producen cuando la válvula está a punto de cerrarse. El par de apertura y cierre de la válvula de mariposa de control hidráulico de martillo pesado se calcula de la siguiente manera:
(1) Tomemos como ejemplo una bomba centrífuga. Hay agua detrás de la válvula. Primero, abra la bomba y luego la válvula. Abra la válvula cuando la bomba alcance la presión nominal. En este momento, la presión antes de la válvula es la presión a caudal cero de la bomba, y la presión después de la válvula es la presión de elevación geométrica de la estación de bombeo. El par de apertura de la válvula es:
En la fórmula, MC es el par de fricción en el cojinete en ambos extremos del eje de la válvula (N•m). MT es el par de fricción entre el eje de la válvula y la empaquetadura de sellado (N•m). MM es el par de fricción del diámetro del cuerpo de la válvula y la superficie de sellado (N•m). MH es el par de resistencia del sistema hidráulico de la válvula (N•m). MG es el momento del martillo pesado (N•m). θ es el ángulo entre la biela del martillo pesado y el eje de la tubería cuando la válvula está completamente cerrada.
(2) No hay agua detrás de la válvula. Abra primero la bomba y luego la válvula. En este momento, la presión antes de la válvula es la presión con caudal cero de la bomba, y la presión después de la válvula es cero. En este momento, el par de operación es mínimo y su valor es:
El cálculo anterior muestra que el par hidráulico de diseño debe ser mayor que el par máximo de operación, y se debe considerar el factor de seguridad para abrir la válvula de forma fiable. El procedimiento de apertura de la válvula consiste en abrir primero la bomba y luego la válvula, para evitar que el golpe de ariete de la tubería aumente la presión y controlar la inversión del impulsor de la bomba. El procedimiento de cierre consiste en cerrar primero la válvula y luego detener la bomba.
5. El sistema de control hidráulico de la válvula
(1) El sistema hidráulico de la válvula incluye componentes hidráulicos como cilindros oscilantes, acumuladores y válvulas solenoides.
(2) El cilindro oscilante es el mecanismo de accionamiento para la apertura de la válvula y el mecanismo de amortiguación de frenado cuando esta se cierra. La válvula reguladora de ángulo y la válvula reguladora de velocidad ajustan y controlan la velocidad de apertura y cierre, así como el ángulo de cierre rápido y lento de la válvula de mariposa.
(3) El acumulador es la fuente de energía para abrir y cerrar la válvula de mariposa. La energía del acumulador es proporcionada por el motor y la bomba de aceite. Simultáneamente, el acumulador, el controlador de presión con pantalla digital y la bomba de aceite forman un sistema automático de almacenamiento de presión y energía de circuito cerrado, que estabiliza el sistema. Si la presión del sistema cae por debajo del valor establecido, la bomba de aceite comenzará automáticamente a suministrar presión al acumulador.
6. El sistema de control eléctrico de la válvula
El sistema de control eléctrico se divide en dos tipos: control por relé convencional y control inteligente PLC. El control por relé convencional se realiza mediante relé. No solo puede operar directamente, sino que también puede conectarse al sistema DCS para control remoto y conmutación de estado directa mediante interruptores universales. Las señales remotas que se pueden recibir son apertura y cierre de válvulas, parada, estado de bombas de agua y presión de tuberías. Las señales de salida para la monitorización remota del DCS son señales de posición de apertura de válvulas, señales de estado, señales de estado de bombas de aceite, señales de estado de bloqueo, señales de fallo y señales analógicas de 4 a 20 mA, excepto la señal de estado de válvula de 4 a 20 mA; el resto de las señales son señales de conmutación pasiva de contacto seco.
El control lógico inteligente del PLC se realiza mediante un controlador programable PLC, lo que no solo mejora la fiabilidad del sistema, sino que también simplifica y facilita su mantenimiento. Asimismo, gracias al uso de interfaces hombre-máquina, como la ampliación de funciones, el procesamiento de pantallas de texto y las pantallas táctiles, se ha reflejado plenamente en el aspecto de la inteligencia.
7. Conclusión
La válvula de mariposa de cierre lento con control hidráulico, diseñada en este artículo, es un dispositivo de control de tuberías que se instala principalmente en la entrada de la turbina de una central hidroeléctrica y se utiliza como válvula de turbina. También puede instalarse en la salida de la bomba de diversas estaciones de bombeo, como las de conservación de agua, energía eléctrica, suministro de agua y drenaje, para reemplazar las válvulas de retención y las válvulas de compuerta. Durante su funcionamiento, la válvula se cierra rápidamente, se cierra lentamente, se abre lentamente y se abre rápidamente mediante los procedimientos preestablecidos de apertura y cierre, logrando un corte confiable de la tubería y eliminando eficazmente el golpe de ariete, lo que beneficia enormemente el ahorro de energía y agua, y la protección del medio ambiente.
