Pilot-Operated Check Valve

Гидравлический запорный клапан, который позволяет поток в одном направлении, но может быть отключен экспериментальным давлением

Библиотека

Распределительные клапаны

Описание

Блок Pilot-Operated Check Valve представляет гидравлический прооперированный пилотами запорный клапан как модель, основанную на таблице данных. Цель запорного клапана состоит в том, чтобы разрешить поток в одном направлении и блокировать его в противоположном направлении как показано в следующем рисунке.

В отличие от обычного запорного клапана, прооперированный пилотами запорный клапан может быть открыт входным давлением _pA, экспериментальное давление _pX, или оба. Сила, действующая на тарелку, основана на выражении

$F = p_{A} \cdot A_{A} + p_{X} \cdot A_{X} - p_{B} \cdot A_{B}$

где

p _A, p _B	Абсолютные давления на терминалах клапана
p _X	Давление — прибор или дифференциал — на экспериментальном терминале
A _A	Область золотника в емкость
A, B	Область золотника в емкости B
A _X	Область экспериментальной емкости

Уравнение силы обычно описывается в немного модифицированной форме

$p_{e} = p_{A} + p_{X} \cdot k_{p} - p_{B}$

где k _p = A _X / A _A обычно упоминается как экспериментальное отношение, и p _e является эффективным перепадом давления через поршень управления. Клапан остается закрытым, в то время как этот перепад давления на клапане ниже, чем давления открытия клапана. Когда давления открытия достигнуты, орган управления клапана обеспечен от его места, таким образом создав проход между входом и выходом. Если скорость потока жидкости достаточно высока, и давление продолжает повышаться, область далее увеличена, пока поршень управления не достигает своего максимума. В данный момент область прохода клапана в ее максимуме. Максимальная площадь клапана и взламывание и максимальные давления обычно обеспечиваются в каталогах и являются тремя основными параметрами блока.

Экспериментальное давление может быть дифференциальным значением относительно входа (порт A) или значение прибора (относительно среды). Можно выбрать соответствующую установку — Pressure differential (pX - pA) или Pressure at port X — использование выпадающего списка Pressure control specification. Если Pressure at port X выбран:

$p_{X} = p_{X,Abs} - p_{Atm},$

где индекс Atm обозначает атмосферное давление. Индекс X,Abs обозначает абсолютное значение в порте управления. Если Pressure differential (pX - pA) выбран:

$p_{X} = p_{X,Abs} - p_{A,Abs}$

где индекс A,Abs так же обозначает абсолютное значение во входе клапана (порт A). Экспериментальный перепад давления ограничивается быть больше или быть равным нулю — если его расчетное значение должно быть отрицательным, нуль принят в расчете давления управления.

В дополнение к максимальной площади область утечки также требуется, чтобы характеризовать клапан. Основная цель параметра не с учетом возможной утечки, даже при том, что это также важно, но обеспечить вычислительную целостность схемы путем препятствования фрагменту системы то, чтобы быть изолированным после того, как клапан полностью закрывается. Изолированная или “висящая” часть системы могла влиять на вычислительный КПД и даже вызвать отказ расчета. Поэтому значение параметров должно быть больше нуля.

По умолчанию блок не содержит динамику открытия клапана и клапан определяет площадь открытия как функцию пропорциональную давлению:

$A = A (p)$

Добавление динамики открытия клапана обеспечивает непрерывное поведение, которое более физически реалистично, и особенно полезно в ситуациях с быстрым открытием клапана и закрытием. Зависимая давлением область A(p) прохода отверстия в уравнениях блока затем становится установившейся областью, и мгновенная область прохода отверстия в уравнении потока определяется можно следующим образом:

$A (t = 0) = A_{i n i t}$

$\frac{d A}{d t} = \frac{A (p) - A}{τ}$

В любом случае скорость потока жидкости через клапан определяется согласно следующим уравнениям:

$q = C_{D} \cdot A \sqrt{\frac{2}{ρ}} \cdot \frac{p}{{(p^{2} + p_{c r}^{2})}^{1 / 4}}$

$p_{e} = p_{A} + p_{X} \cdot k_{p} - p_{B}$

$A (p) = {\begin{array}{l} A_{l e a k} & для p_{e} < = p_{c r a c k} \\ A_{l e a k} + k \cdot (p_{e} - p_{c r a c k}) & для p_{c r a c k} < p_{e} < p_{\max} \\ A_{\max} & для p_{e} > = p_{\max} \end{array}$

$k = \frac{A_{\max} - A_{l e a k}}{p_{\max} - p_{c r a c k}}$

$Δ p = p_{A} - p_{B},$

$p_{c r} = \frac{ρ}{2} {(\frac{{Re}_{c r} \cdot ν}{C_{D} \cdot D_{H}})}^{2}$

$D_{H} = \sqrt{\frac{4 A}{π}}$

где

q	Скорость потока жидкости через клапан
p	Перепад давления на клапане
p _e	Эквивалентный перепад давления через поршень управления
`_pA,pB`	Абсолютные давления на терминалах клапана
p _X	Абсолютное давление на экспериментальном терминале
k _p	Экспериментальное отношение, k _p = A _X / A _A
k	Коэффициент усиления клапана
CD	Коэффициент расхода потока
A	Мгновенная область прохода отверстия
A(p)	Зависимая давлением область прохода отверстия
A _init	Начальная буква открывает область клапана
`_Amax`	Полностью открытая область прохода клапана
`_Aleak`	Закрытая область утечки клапана
_{Трещина} p	Давления открытия клапана
p _макс.	Давление, необходимое для полного открытия клапана
p _cr	Минимальное давление турбулентного течения
Re _cr	Критическое число Рейнольдса
D _H	Мгновенный гидравлический диаметр отверстия
ρ	Плотность жидкости
ν	Жидкая кинематическая вязкость
τ	Постоянная времени для ответа первого порядка открытия клапана
t	Время

Положительное направление блока на порте A относительно порта B. Это означает, что скорость потока жидкости положительна, если она течет от А к B, и перепад давления определяется как $Δ p = p_{A} - p_{B},$ .

Основные допущения и ограничения

Открытие клапана линейно пропорционально эффективному перепаду давления.
Никакая загрузка на клапан, такой как инерция, трение, пружина, и так далее, не рассматривается.
Никакое потребление потока не сопоставлено с экспериментальной емкостью.

Параметры

Pressure control specification

Выбор измерения давления использовать в качестве экспериментального управляющего сигнала. Блок использует выбранное измерение, чтобы вычислить эффективный перепад давления на клапане. (См. описание блока для вычислений.)

В настройке по умолчанию (Pressure differential (pX - pA)), эффективный перепад давления является функцией перепада давления от порта управления (X) к входу (A). В альтернативной установке (Pressure at port X) это - функция абсолютного давления во входе.

Cracking pressure

Уровень давления, на котором отверстие клапана начинает открываться. Значением по умолчанию является 3e4 Па.

Maximum opening pressure

Перепад давления на клапане, необходимом для полного открытия клапана. Его значение должно быть выше, чем давления открытия. Значением по умолчанию является 1.2e5 Па.

Pilot ratio

Отношение между эффективной площадью в экспериментальной емкости к эффективной площади во входной емкости. Значением по умолчанию является 5.

Maximum passage area

Максимальная площадь поперечного проходного сечения клапана. Значением по умолчанию является 1e-4 м^2.

Leakage area

Общая площадь возможных утечек при полностью закрытом клапане. Основная цель параметра состоит в том, чтобы обеспечить вычислительную целостность схемы путем препятствования фрагменту системы то, чтобы быть изолированным после того, как клапан будет полностью закрыт. Значение параметров должно быть больше 0. Значением по умолчанию является 1e-12 м^2.

Laminar transition specification

Выберите для блока режим перехода между ламинарным и турбулентным течениями:

Pressure ratio — Переход от ламинарного к турбулентному режиму является гладким и зависит от значения параметра Laminar flow pressure ratio. Этот метод обеспечивает лучшую сходимость моделирования.
Reynolds number — Переход от ламинарного к турбулентному режиму принят, чтобы произойти, когда число Рейнольдса достигает значения, заданного параметром Critical Reynolds number.

Laminar flow pressure ratio

Отношение давления, при котором происходит смена ламинарного на турбулентный режим течения. Значением по умолчанию является 0.999. Этот параметр отображается, только если параметр Laminar transition specification устанавливается на Pressure ratio.

Critical Reynolds number

Максимальное значение числа Рейнольдса для ламинарного течения. Значение параметра зависит от геометрического профиля отверстия. Можно найти рекомендации для определения значения этого параметра в учебниках по гидравлике. Значением по умолчанию является 12, который соответствует круглому отверстию в тонком материале с резким краем. Этот параметр отображается, только если параметр Laminar transition specification устанавливается на Reynolds number.

Flow discharge coefficient

Полуэмпирический параметр для характеристики мощности клапана. Его значение зависит от геометрических свойств отверстия, и обычно указывается в табличных данных производителя или учебниках. Значением по умолчанию является 0.7.

Opening dynamics

Выберите одну из следующих опций:

Do not include valve opening dynamics — Ламповые приемники его область прохода отверстия непосредственно в зависимости от давления. Если область изменения мгновенно, уравнение потока - также. Это значение по умолчанию.
Include valve opening dynamics — Обеспечьте непрерывное поведение, которое более физически реалистично путем добавления задержки первого порядка во время открытия клапана и закрытия. Используйте эту опцию в гидравлических симуляциях с локальным решателем для симуляции в реальном времени. Эта опция также полезна, если вы интересуетесь динамикой открытия клапана в переменных симуляциях шага.

Opening time constant

Постоянная времени для ответа первого порядка открытия клапана. Этот параметр доступен, только если Opening dynamics установлен в Include valve opening dynamics. Значением по умолчанию является 0.1 s.

Initial area

Начальная площадь открытия клапана. Этот параметр доступен, только если Opening dynamics установлен в Include valve opening dynamics. Значением по умолчанию является 1e-12 м^2.

Ограниченные параметры

Глобальные параметры

Параметры, определяемые типом рабочей жидкости:

Fluid density
Fluid kinematic viscosity

Используйте блок Hydraulic Fluid или блок Custom Hydraulic Fluid, чтобы определить свойства жидкости.

Порты

Блок имеет следующие порты:

A: Гидравлический порт сопоставлен с входом клапана.
B: Гидравлический порт сопоставлен с выходом клапана.
X: Гидравлический порт сопоставлен с пилотом клапана терминал.

Документация

Pilot-Operated Check Valve

Библиотека

Описание

Основные допущения и ограничения

Параметры

Глобальные параметры

Порты

Расширенные возможности

Генерация кода C/C++
Генерация кода C и C++ с помощью Simulink® Coder™.

Смотрите также

Документация Simscape Fluids

Поддержка

Документация

Pilot-Operated Check Valve

Библиотека

Описание

Основные допущения и ограничения

Параметры

Глобальные параметры

Порты

Расширенные возможности

Генерация кода C/C++ Генерация кода C и C++ с помощью Simulink® Coder™.

Смотрите также

Документация Simscape Fluids

Поддержка

Генерация кода C/C++
Генерация кода C и C++ с помощью Simulink® Coder™.