2-Way Направленный клапан (IL)

Двухходовой регулирующий клапан в изотермической системе

Библиотека:
Simscape/Жидкости/Изотермическая жидкость/Клапаны и диафрагмы/Направленные регулирующие клапаны

Описание

Блок 2-Way направленного клапана (IL) моделирует двухходовой клапан, например запорный клапан. Этот блок используется при необходимости использования регулирующего элемента для уменьшения расхода, который реагирует на давление в другой части системы.

В системе изотермической текучей среды двухходовой направленный клапан обеспечивает управление потоком с помощью переменного отверстия. Блок управляет потоком между портами A и B по физическому сигналу на порту S, который запускает движение золотника для открытия или закрытия клапана. Дополнительные сведения о расчете расхода через переменное отверстие см. в разделе Отверстие (IL).

Параметризация клапана

Открытие клапана параметризуется тремя способами:

Linear - area vs. spool travel
Площадь открытия является линейной функцией расстояния перемещения катушки, сигнала, принимаемого в порту S:

$_{Aorifice} \frac{=_{(} {Амакс}_{-}}{} Алеак)_{ΔS (} S -_{} Смин$ ) + Алеак,
где:
- Аорифице является местом открытия.
- ΔS - расстояние перемещения золотника.
- ΔSmax - ход золотника между закрытым и открытым отверстием.
- ALeak - зона утечки.
- Amax - максимальная площадь диафрагмы.
Tabulated data - Area vs. spool travel
Предоставьте векторы перемещения катушки для вашей системы или для отдельных путей потока между портами A и B. Эти данные будут использоваться для расчета взаимосвязи между площадью отверстия диафрагмы и расстоянием перемещения катушки. Интерполяция используется для определения площади открытия между заданными точками данных. Aleak и Amax - первый и последний параметры вектора площади Opening соответственно.
Tabulated data - Volumetric flow rate vs. spool travel and pressure drop
Обеспечить движение золотника и векторы перепада давления. Объемный расход рассчитывается на основе зависимости между изменением давления и расстоянием перемещения катушки. Интерполяция используется для определения расхода между заданными точками данных. Массовый расход является произведением объемного расхода и локальной плотности.

Численно сглаженная область клапана в линейной параметризации

Если параметризация диафрагмы установлена в Linear - area vs. spool travel и клапан находится в положении, близком к открытию или близком к закрытию, при моделировании можно поддерживать численную устойчивость, регулируя коэффициент сглаживания блока. Функция сглаживания применяется ко всем вычисленным областям, но в первую очередь влияет на моделирование в крайних точках области клапана.

Нормированная площадь клапана рассчитывается как:

$\overset{}{A}^\frac{=_{(}_{Aorifice -}}{_{Алеак)} (_{Amax}} -$ Алеак).

Коэффициент сглаживания s применяется к нормализованной области:

${\overset{}{A}}_{^} \frac{сглаженный}{} = \frac{}{} \sqrt{{\overset{}{12}}_{}^{+} {\frac{}{12A}}^{^}} \frac{2}{} \sqrt{{+ \overset{(}{} s4)}^{} 2 {\frac{-}{}}^{12}}$ (A ^ − 1) 2 + (s4) 2.

Сглаженная площадь клапана:

$_{Asmoothed} {\overset{}{=}}_{A^}_{сглаженный} (_{Amax} -_{Aleak})$ + Aleak.

Порты

Сохранение

развернуть все

`A` - Жидкостное отверстие
изотермическая жидкость

Точка входа или выхода на клапан.

`B` - Жидкостное отверстие
изотермическая жидкость

Точка входа или выхода на клапан.

Вход

развернуть все

`S` - Смещение золотника, м
физический сигнал

Смещение катушки в м, принимаемое как физический сигнал. Положительное смещение открывает клапан.

Параметры

развернуть все

`Orifice parameterization` - Определяет отношение области открытия
`Linear - area vs. spool travel` (по умолчанию) | `Tabulated data - Area vs. spool travel` | `Tabulated data - Volumetric flow rate vs. spool travel and pressure drop`

Метод расчета площади потока клапана. Линейная зависимость между площадью проема и катушкой управляющего элемента является параметризацией по умолчанию. Кроме того, можно предоставить собственные данные, если отношение открытия нелинейно, с точки зрения площади открытия и перемещения золотника или с точки зрения объемного расхода, перемещения золотника и падения давления по пути потока.

`Spool position at maximum orifice area` - Смещение катушки при максимальной площади
`5e-3` m (по умолчанию) | положительный скаляр

Положение элемента перемещения золотника, когда клапан полностью открыт. Значение по умолчанию представляет систему с нулевым перекрытием. Положительное ненулевое значение представляет подмножество или частично замкнутую систему. Отрицательное ненулевое значение представляет собой перекрывающуюся систему, в которой клапан остается открытым в диапазоне перемещений.

`Spool travel between closed and open orifice` - Максимальный ход золотника
`5e-3` m (по умолчанию) | положительный скаляр

Смещение золотника на максимальной площади открытия клапана.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите параметризацию диафрагмы в значение Linear - area vs. spool travel.

`Maximum orifice area` - Зона полностью открытого клапана
`1e-4` m ^ 2 (по умолчанию) | положительный скаляр

Максимальная площадь клапана во время моделирования. При использовании Tabulated data - Area vs. spool travelмаксимальная площадь клапана является последним элементом вектора площади диафрагмы.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите параметризацию диафрагмы в значение Linear - area vs. spool travel.

`Leakage area` - Площадь зазора клапана в полностью закрытом положении
`1e-10` m ^ 2 (по умолчанию) | положительный скаляр

Сумма всех зазоров, когда клапан находится в полностью закрытом положении. Любая область, меньшая этого значения, поддерживается в указанной области утечки. Этот параметр способствует цифровой стабильности, поддерживая непрерывность потока.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите параметризацию диафрагмы в значение Linear - area vs. spool travel.

`Cross-sectional area at ports A and B` - Площадь клапана на консервационных окнах
`inf` m ^ 2 (по умолчанию) | положительный скаляр

Площадь поперечного сечения у входных и выходных отверстий A и B. Эта площадь используется в уравнении «давление-расход», которое определяет объемный расход через клапан.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите параметризацию диафрагмы в значение:

Tabulated data - Area vs. spool travel
Linear - area vs. spool travel

`Spool travel vector` - Вектор значений расстояния открытия золотника
`[0, .002, .004, .007, .017]` m (по умолчанию) | `numerical array`

Вектор расстояний перемещения органа управления для табличной параметризации зоны открытия клапана. Положительное смещение открывает клапан. Значения в этом векторе соответствуют значениям вектора площади диафрагмы. Значения перечислены в порядке возрастания, а первый элемент должен быть равен 0. Между точками данных таблицы используется линейная интерполяция.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите параметризацию диафрагмы в значение Tabulated data - Area vs. spool travel.

`Orifice area vector` - Вектор значений площади открытия клапана
`[1e-09, 2.0352e-07, 4.0736e-05, .00011438, .00034356]` m ^ 2 (по умолчанию) | вектор 1 на n

Вектор значений площади клапана для табличной параметризации площади открытия. Значения в этом векторе соответствуют одному к одному элементам в параметре Вектор перемещения катушки (Spool travel vector). Первым элементом этого вектора является область утечки, а последним элементом - максимальная площадь клапана. Между точками данных таблицы используется линейная интерполяция.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите параметризацию диафрагмы в значение Tabulated data - Area vs. spool travel.

`Spool travel vector, s` - Вектор значений открытия
`[0, .002, .004, .007, .017]` m (по умолчанию) | вектор 1 на n

Вектор расстояний перемещения органа управления для табличной параметризации объемного расхода. Вектор перемещения катушки образует независимую ось с вектором падения давления, параметром dp для зависимой от 3-D таблицы объемного расхода, параметром q (s, dp). Положительное смещение соответствует открытию клапана. Значения перечислены в порядке возрастания, а первый элемент должен быть равен 0. Между точками данных таблицы используется линейная интерполяция.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите параметризацию диафрагмы в значение Tabulated data - Volumetric flow rate vs. spool travel and pressure drop.

`Pressure drop vector, dp` - Вектор значений перепада давления
`[.3, .5, .7]` MPa (по умолчанию) | вектор 1 на n

Вектор значений перепада давления для табличной параметризации объемного расхода. Вектор падения давления образует независимую ось с параметром Вектор перемещения катушки, s для зависимой от 3-D таблицы Объемный расход, параметр q (s, dp). Значения перечислены в порядке возрастания и должны быть больше 0. Между точками данных таблицы используется линейная интерполяция.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите параметризацию диафрагмы в значение Tabulated data -Volumetric flow rate vs. spool travel and pressure drop.

`Volumetric flow rate table, q(s,dp)` - Массив значений объемного расхода
`[1.7e-05, 2e-05, 2.6e-05; .0035, .0045, .0053; .7, .9, 1.06; 1.96, 2.5, 3; 6, 7.7, 9.13] .* 1e-3` m ^ 3/s (по умолчанию) | числовой массив

Матрица M-by-N объемных расходов на основе независимых значений перепада давления и расстояния хода золотника. M и N - размеры коррелированных векторов:

M - число векторных элементов в векторе перепада давления, параметр dp.
N - число векторных элементов в параметре вектора хода катушки, s.

Зависимости

`Discharge coefficient` - Коэффициент разгрузки
`0.64` (по умолчанию) | положительный скаляр

Потеря сброса для гидротехнического сооружения. Коэффициент нагнетания по умолчанию для клапана в Simscape™ Fluids™ равен 0,64.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите параметризацию диафрагмы в значение:

Tabulated data - Area vs. spool travel
Linear - area vs. spool travel

`Critical Reynolds number` - Верхний предел числа Рейнольдса для ламинарного потока
`150` (по умолчанию) | положительный скаляр

Верхний предел числа Рейнольдса для ламинарного потока через клапан.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите параметризацию диафрагмы в значение:

Tabulated data - Area vs. spool travel
Linear - area vs. spool travel

`Smoothing factor` - Коэффициент численного сглаживания
`0.01` (по умолчанию) | положительный скаляр в диапазоне [0,1]

Коэффициент непрерывного сглаживания, который вводит слой постепенного изменения на основе реакции потока, когда клапан находится в почти открытом и почти закрытом положениях. Чтобы повысить стабильность моделирования в этих режимах, задайте для этого параметра ненулевое значение меньше единицы.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите параметризацию диафрагмы в значение Linear - area vs. spool travel.

`Pressure recovery` - Следует ли учитывать увеличение давления в расширениях площадей
`On` (по умолчанию) | `Off`

Следует ли учитывать увеличение давления, когда текучая среда течет из области меньшей площади поперечного сечения в область большей площади поперечного сечения.

Примеры модели

Привод буровой колонны

Исполнительный механизм, приводящий в действие рабочий блок станка, выполняющий последовательность из трех технологических операций: грубое сверление, мелкое сверление и раскачивание. Скорость исполнительного механизма регулируется одним из трех компенсируемых давлением клапанов регулирования расхода, дозирующих обратный поток из цилиндра. Выбор соответствующего регулятора расхода осуществляется направляющими клапанами, которые приводятся в действие блоком управления.

Система смазки

Упрощенный вариант системы смазки, питаемой центробежным насосом. Система состоит из пяти основных блоков: насосного блока, откачивающего блока, теплообменного манифольда, соплового манифольда и блока управления. И насос, и откачивающая установка построены вокруг центробежного насоса. Откачивающая установка собирает жидкость, выпускаемую соплами, и перекачивает ее обратно в резервуар насосной установки. Блок управления генерирует команды для обхода теплообменника, представленного в виде локального сопротивления, или блока сопел. В реальной системе эти команды генерируются температурными датчиками, установленными в полостях смазки.

См. также

3-Way Направленный клапан (IL) | 4-Way 3-Position Направленный клапан (IL) | Диафрагма (IL) | Компенсированный давлению клапан контроля потока с 3 путями (IL)

Представлен в R2020a

Документация

2-Way Направленный клапан (IL)

Описание

Параметризация клапана

Численно сглаженная область клапана в линейной параметризации

Порты

Сохранение

A - Жидкостное отверстие изотермическая жидкость

B - Жидкостное отверстие изотермическая жидкость

Вход

S - Смещение золотника, м физический сигнал

Параметры

Orifice parameterization - Определяет отношение области открытия Linear - area vs. spool travel (по умолчанию) | Tabulated data - Area vs. spool travel | Tabulated data - Volumetric flow rate vs. spool travel and pressure drop

Spool position at maximum orifice area - Смещение катушки при максимальной площади 5e-3 m (по умолчанию) | положительный скаляр

Spool travel between closed and open orifice - Максимальный ход золотника 5e-3 m (по умолчанию) | положительный скаляр

Зависимости

Maximum orifice area - Зона полностью открытого клапана 1e-4 m ^ 2 (по умолчанию) | положительный скаляр

Зависимости

Leakage area - Площадь зазора клапана в полностью закрытом положении 1e-10 m ^ 2 (по умолчанию) | положительный скаляр

Зависимости

Cross-sectional area at ports A and B - Площадь клапана на консервационных окнах inf m ^ 2 (по умолчанию) | положительный скаляр

Зависимости

Spool travel vector - Вектор значений расстояния открытия золотника [0, .002, .004, .007, .017] m (по умолчанию) | numerical array

Зависимости

Orifice area vector - Вектор значений площади открытия клапана [1e-09, 2.0352e-07, 4.0736e-05, .00011438, .00034356] m ^ 2 (по умолчанию) | вектор 1 на n

Зависимости

Spool travel vector, s - Вектор значений открытия [0, .002, .004, .007, .017] m (по умолчанию) | вектор 1 на n

Зависимости

Pressure drop vector, dp - Вектор значений перепада давления [.3, .5, .7] MPa (по умолчанию) | вектор 1 на n

Зависимости

Volumetric flow rate table, q(s,dp) - Массив значений объемного расхода [1.7e-05, 2e-05, 2.6e-05; .0035, .0045, .0053; .7, .9, 1.06; 1.96, 2.5, 3; 6, 7.7, 9.13] .* 1e-3 m ^ 3/s (по умолчанию) | числовой массив

Зависимости

Discharge coefficient - Коэффициент разгрузки 0.64 (по умолчанию) | положительный скаляр

Зависимости

Critical Reynolds number - Верхний предел числа Рейнольдса для ламинарного потока 150 (по умолчанию) | положительный скаляр

Зависимости

Smoothing factor - Коэффициент численного сглаживания 0.01 (по умолчанию) | положительный скаляр в диапазоне [0,1]

Зависимости

Pressure recovery - Следует ли учитывать увеличение давления в расширениях площадей On (по умолчанию) | Off

Примеры модели

Привод буровой колонны

Система смазки

См. также

Документация по жидкостям Simscape

Поддержка

`A` - Жидкостное отверстие
изотермическая жидкость

`B` - Жидкостное отверстие
изотермическая жидкость

`S` - Смещение золотника, м
физический сигнал

`Orifice parameterization` - Определяет отношение области открытия
`Linear - area vs. spool travel` (по умолчанию) | `Tabulated data - Area vs. spool travel` | `Tabulated data - Volumetric flow rate vs. spool travel and pressure drop`

`Spool position at maximum orifice area` - Смещение катушки при максимальной площади
`5e-3` m (по умолчанию) | положительный скаляр

`Spool travel between closed and open orifice` - Максимальный ход золотника
`5e-3` m (по умолчанию) | положительный скаляр

`Maximum orifice area` - Зона полностью открытого клапана
`1e-4` m ^ 2 (по умолчанию) | положительный скаляр

`Leakage area` - Площадь зазора клапана в полностью закрытом положении
`1e-10` m ^ 2 (по умолчанию) | положительный скаляр

`Cross-sectional area at ports A and B` - Площадь клапана на консервационных окнах
`inf` m ^ 2 (по умолчанию) | положительный скаляр

`Spool travel vector` - Вектор значений расстояния открытия золотника
`[0, .002, .004, .007, .017]` m (по умолчанию) | `numerical array`

`Orifice area vector` - Вектор значений площади открытия клапана
`[1e-09, 2.0352e-07, 4.0736e-05, .00011438, .00034356]` m ^ 2 (по умолчанию) | вектор 1 на n

`Spool travel vector, s` - Вектор значений открытия
`[0, .002, .004, .007, .017]` m (по умолчанию) | вектор 1 на n

`Pressure drop vector, dp` - Вектор значений перепада давления
`[.3, .5, .7]` MPa (по умолчанию) | вектор 1 на n

`Volumetric flow rate table, q(s,dp)` - Массив значений объемного расхода
`[1.7e-05, 2e-05, 2.6e-05; .0035, .0045, .0053; .7, .9, 1.06; 1.96, 2.5, 3; 6, 7.7, 9.13] .* 1e-3` m ^ 3/s (по умолчанию) | числовой массив

`Discharge coefficient` - Коэффициент разгрузки
`0.64` (по умолчанию) | положительный скаляр

`Critical Reynolds number` - Верхний предел числа Рейнольдса для ламинарного потока
`150` (по умолчанию) | положительный скаляр

`Smoothing factor` - Коэффициент численного сглаживания
`0.01` (по умолчанию) | положительный скаляр в диапазоне [0,1]

`Pressure recovery` - Следует ли учитывать увеличение давления в расширениях площадей
`On` (по умолчанию) | `Off`