Регулируемый клапан с двумя окнами и одним проточным трактом
Simscape/Жидкости/Газ/Клапаны и диафрагмы/Направленные регулирующие клапаны
Блок 2-Way направленного клапана (G) моделирует клапан с двумя отверстиями (A и B) и одним каналом потока (A-B). Путь проходит через отверстие переменной ширины, степень его открытия, возникающая в результате движения управляющего элемента. Считайте элемент управления золотником с площадкой, которая закрывает (на градусы) отверстие A-B. Расстояние площадки до отверстия определяет, открыто ли отверстие и в какой степени.
(Расстояние до диафрагмы вычисляется во время моделирования по сигналу смещения, заданному в порту S. Эти переменные - фактически, все расстояния, связанные с положением катушки - определяются как неединичная доля, обычно измеряемая между0 и +1. Расчеты подробно описаны в разделе Доли отверстия диафрагмы.)
Поток может быть ламинарным или турбулентным, и он может достигать (до) звуковых скоростей. Это происходит в контракте вены, точке, непосредственно за горлом клапана, где поток является и самым узким, и самым быстрым. Затем поток дросселируется и его скорость насыщается, при этом падение давления ниже по потоку уже не достаточно для увеличения его скорости. Дросселирование происходит, когда коэффициент противодавления достигает критического значения, характерного для клапана. Сверхзвуковой поток не захватывается блоком.
Клапан бесступенчатый. Плавно смещается между позициями, из которых имеет две: одну нормальную и одну рабочую.
Нормальным является положение, в которое клапан возвращается, когда он больше не работает. Мгновенное смещение катушки (заданное в порту S) равно нулю. Если площадка золотника не установлена со смещением к отверстию клапана, клапан будет полностью закрыт. Рабочее положение - это положение, в которое перемещается клапан при максимальном перемещении золотника (в положительном направлении) из нормального положения. Затем отверстие полностью открыто.
Какое перемещение золотника переводит клапан в рабочее положение, зависит от смещения (посадки) золотника. Это смещение обычно применяется перед работой в реальном клапане и перед моделированием в модели клапана. Его значение задается в блоке как константа с именем Смещение доли открытия клапана.
Между положениями клапана открытие отверстия A-B зависит от того, где относительно его обода находится участок золотника. Это расстояние является отверстием отверстия, и оно нормализовано здесь так, что его значение является долей его максимума (расстояние, при котором полностью открыто). Нормализованная переменная называется фракцией отверстия отверстия.
Доля отверстия может находиться в диапазоне от 0, в нормальном положении, в 1, в рабочем положении. Его значение вычисляется из уже упоминаемых длин: переменного смещения элемента управления (применяемого во время работы) и фиксированного смещения его площадки (применяемого во время установки). Они дают для фракции отверстия отверстия:
+ x,
где:
h - доля отверстия для единственного отверстия, A-B. Если вычисление должно возвращать значение за пределы диапазона 0–1используется ближайший предел. (Фракция отверстия отверстия, как говорят, насыщается при 0 и 1.)
H - смещение доли проема, заданное как параметр блока (с именем Смещение доли проема клапана). Чтобы разрешить необычные конфигурации клапана, на его значение не накладывается никаких ограничений, хотя обычно оно попадает между -1 и +1.
x - нормализованное мгновенное смещение катушки, определяемое как физический сигнал на порте S. Для компенсации столь же экстремальных смещений фракции открытия на ее значение не накладывается никаких ограничений (хотя, как правило, оно также будет падать вблизи диапазона 0 и 1).
Клапан по умолчанию настроен таким образом, что он полностью закрыт, когда его контрольное смещение равно нулю. Такой клапан часто описывается как перекрывающий нуль.
Путем смещения площадки золотника можно моделировать клапан, который находится под (частично открыт в нормальном положении клапана) или перекрывается (полностью закрыт не только в нормальном положении, но и немного за его пределами). На рисунке для каждого случая показано, как доля отверстия отверстия изменяется в зависимости от смещения катушки:
Случай I: Клапан с нулевым перекрытием. Смещение фракции проема равно нулю. Когда клапан находится в нормальном положении, участок золотника полностью закрывает отверстие.
Вариант II: Подкладной клапан. Смещение фракции отверстия является положительным. Когда клапан находится в нормальном положении, участок золотника закрывает отверстие, но не полностью.
Вариант III: Перекрывающийся клапан. Смещение открывающей дроби является отрицательным. Площадка золотника полностью закрывает отверстие не только в нормальном положении, но и над небольшой областью (перемещений золотника) вокруг него.
Положение управления в нулевых, подпорных и перекрывающихся клапанах
Обычно, при выборе клапана для дросселирования или управления, сопоставляют характеристику потока клапана с системой, которую он должен регулировать.
Характеристика потока связывает открытие клапана с вводом, который производит его, часто перемещение золотника. Здесь отверстие выражается как звуковая проводимость, коэффициент потока или область ограничения (выбор между ними задается в настройке параметризации клапана). Управляющий вход - это доля отверстия диафрагмы (функция смещения золотника, указанного в порту S).
Характеристика потока обычно задается в установившемся состоянии, при этом впускное отверстие находится под постоянным, тщательно контролируемым давлением. Эта (присущая) характеристика потока зависит только от клапана и может быть линейной или нелинейной, наиболее распространенными примерами которых являются типы быстрого открытия и равного процента. Для захвата таких характеристик потока блок предоставляет выбор параметризации открытия (указанной в одноименном параметре блока):
Linear - Звуковая проводимость (С) является линейной функцией фракции (h) отверстия. В параметризации клапана по умолчанию Sonic conductance, конечные точки прямой получают при открытых долях 0 и 1 от проводимости по Сонику и потока утечки и проводимости по Сонику при максимальных параметрах блока потока.
Tabulated data - Звуковая проводимость - это общая функция (линейная или нелинейная) фракции отверстия диафрагмы. Функция задается в табличной форме, при этом столбцы таблицы выводятся в параметризации клапана по умолчанию из параметров вектора доли открытия и блока вектора проводимости Соника.
(Если параметр Параметризация клапана отличается от Sonic conductanceданные звуковой проводимости получают путем преобразования из выбранной меры открытия клапана, такой как площадь ограничения или коэффициент расхода.)
Для управляемых систем важно, чтобы клапан после его установки имел приблизительно линейную характеристику потока. Эта (установленная) характеристика зависит от остальной части системы - обычно она не совпадает с характеристикой, присущей блоку. Насос, например, может иметь нелинейную характеристику, которую может адекватно компенсировать только нелинейный клапан, обычно равнопроцентного типа. Именно в таких случаях Tabulated data вариант в первую очередь нацелен.
Основная цель потока утечки состоит в том, чтобы гарантировать, что ни один участок жидкостной сети никогда не будет изолирован от стояка. Изолированные участки текучей среды могут снизить численную надежность модели, замедляя скорость моделирования и, в некоторых случаях, приводя к ее полному отказу. Хотя поток утечки обычно присутствует в реальных клапанах, его точное значение здесь менее важно, чем его небольшое число больше нуля. Площадь потока утечки указана в одноименном параметре блока.
Этот блок представляет собой составной компонент, содержащий один блок переменной диафрагмы ISO 6358 (G), соединенный с портами A, B и S, как показано ниже. Дополнительные сведения о параметризациях клапанов и расчетах блоков см. в этом блоке (например, те, которые используются для определения массового расхода через порты).
2-Way Направленный клапан (G) | 3-Way Направленный клапан (G) | 4-Way Направленный клапан (G) | Регулируемая диафрагма ISO 6358 (G)