Гидравлический обратный клапан, который допускает поток в одном направлении, но может быть отключен давлением пилота
Направленные клапаны
Блок запорного клапана с пилотным управлением представляет собой гидравлический запорный клапан с пилотным управлением в качестве модели на основе технических данных. Назначение обратного клапана состоит в том, чтобы обеспечить поток в одном направлении и блокировать его в противоположном направлении, как показано на следующем рисунке.
В отличие от обычного обратного клапана, регулируемый обратный клапан может открываться давлением на входе. pA, давление летчика pXили и то и другое. Сила, действующая на тарельчатый элемент, основана на выражении
− pB· AB
где
| рА, пБ | Манометрическое давление на клеммах клапана |
| пкс | Давление - манометрическое или дифференциальное - на пилотном терминале |
| AA | Площадь золотника в камере А |
| AB | Площадь золотника в камере Б |
| ТОПОР | Площадь пилотной камеры |
Уравнение силы обычно выражается в слегка модифицированной форме
kp − pB
где kp = AX/AA обычно упоминается как отношение пилот-сигнала, а pe - эффективный перепад давления на элементе управления. Клапан остается закрытым, пока этот перепад давления на клапане ниже, чем давление крекинга клапана. При достижении давления растрескивания элемент управления клапаном вытесняется из седла, создавая тем самым проход между входом и выходом. Если расход достаточно высок и давление продолжает расти, площадь дополнительно увеличивается до тех пор, пока управляющий элемент не достигнет своего максимума. В этот момент площадь прохода клапана находится на максимуме. Максимальная площадь клапана и крекинг и максимальное давление обычно указаны в каталогах и являются тремя ключевыми параметрами блока.
Давление пилот-сигнала может быть дифференциальным по отношению к входу (порт A) или измерительным по отношению к окружающей среде. Можно выбрать соответствующую настройку - Перепад давления (pX - pA) или Давление в порту X - с помощью раскрывающегося списка Спецификация контроля давления. Если выбрано давление в порту X:
pAtm,
где нижний индекс Atm обозначает атмосферное давление. Нижний индекс X,Abs обозначает абсолютное значение в порту пилот-сигнала. Если выбран перепад давления (pX - pA):
pA, Abs
где нижний индекс A,Abs аналогично обозначает абсолютное значение на входе клапана (порт А). Разность давлений летчика ограничена больше или равна нулю - если её расчетное значение должно быть отрицательным, в расчете управляющего давления принимается нулевое.
В дополнение к максимальной площади площадь утечки также требуется для характеристики клапана. Основное назначение параметра состоит не в учете возможной утечки, даже если это также важно, а в поддержании числовой целостности схемы путем предотвращения изоляции части системы после полного закрытия клапана. Изолированная или «зависшая» часть системы может повлиять на вычислительную эффективность и даже вызвать сбой вычислений. Поэтому значение параметра должно быть больше нуля.
По умолчанию блок не включает динамику открытия клапана, и клапан устанавливает свою площадь открытия непосредственно как функцию давления:
(p)
Добавление динамики открытия клапана обеспечивает непрерывное поведение, которое является более физически реалистичным и особенно полезно в ситуациях с быстрым открытием и закрытием клапана. Область A (p) канала, зависящая от давления, в блочных уравнениях затем становится областью установившегося состояния, и мгновенная область канала отверстия в уравнении потока определяется следующим образом:
Ainit
− A
В любом случае расход через клапан определяется в соответствии со следующими уравнениями:
1/4
kp − pB
pmaxAmaxfor pe > = pmax
pcrack
pB,
Recr⋅νCD⋅DH) 2
4Aδ
где
| q | Расход через клапан |
| p | Перепад давления на клапане |
| pe | Эквивалентный перепад давления на элементе управления |
pA,pB | Манометрическое давление на клеммах клапана |
| пкс | Манометрическое давление на пилотном терминале |
| kp | Коэффициент пилот-сигнала, kp = AX/AA |
| k | Коэффициент усиления клапана |
| CD | Коэффициент расхода |
| A | Мгновенная площадь прохода диафрагмы |
| A (p) | Площадь прохода диафрагмы, зависящая от давления |
| Ainit | Начальная открытая зона клапана |
Amax | Полностью открытая зона прохода клапана |
Aleak | Зона утечки закрытого клапана |
| pcrack | Давление крекинга клапана |
| pmax | Давление, необходимое для полного открытия клапана |
| pcr | Минимальное давление для турбулентного потока |
| Recr | Критическое число Рейнольдса |
| DH | Мгновенный гидравлический диаметр диафрагмы |
| ρ | Плотность жидкости |
| ν | Кинематическая вязкость жидкости |
| τ | Постоянная времени для ответа первого порядка открытия клапана |
| t | Время |
Положительное направление блока - от порта A к порту B. Это означает, что расход является положительным, если он течет от A к B, и перепад давления определяется как pB,.
Открытие клапана линейно пропорционально эффективному перепаду давления.
Не учитывается нагрузка на клапан, например, инерция, трение, пружина и т.д.
Расход потока не связан с пилотной камерой.
Выбор измерения давления для использования в качестве контрольного сигнала. Блок использует выбранное измерение для вычисления эффективной разности давлений на клапане. (См. описание блока для расчетов.)
В настройках по умолчанию (Pressure differential (pX - pA)) эффективный перепад давления является функцией перепада давления от контрольного отверстия (X) к входу (A). В альтернативном параметре (Давление на входе X) это функция избыточного давления на входе.
Уровень давления, при котором отверстие клапана начинает открываться. Значение по умолчанию: 3e4 Па.
Перепад давления на клапане, необходимый для полного открытия клапана. Его значение должно быть выше давления крекинга. Значение по умолчанию: 1.2e5 Па.
Отношение эффективной площади в пилотной камере к эффективной площади во входной камере. Значение по умолчанию: 5.
Максимальная площадь поперечного сечения канала клапана. Значение по умолчанию: 1e-4 м ^ 2.
Общая площадь возможных утечек в полностью закрытом клапане. Основное назначение параметра состоит в поддержании числовой целостности цепи путем предотвращения изоляции части системы после полного закрытия клапана. Значение параметра должно быть больше 0. Значение по умолчанию: 1e-12 м ^ 2.
Выберите способ перехода блока между ламинарным и турбулентным режимами:
Pressure ratio - Переход от ламинарного режима к турбулентному является плавным и зависит от значения параметра отношения давлений ламинарного потока. Этот метод обеспечивает лучшую надежность моделирования.
Reynolds number - Предполагается, что переход от ламинарного режима к турбулентному происходит, когда число Рейнольдса достигает значения, заданного параметром критического числа Рейнольдса.
Отношение давления, при котором поток переходит между ламинарным и турбулентным режимами. Значение по умолчанию: 0.999. Этот параметр отображается только в том случае, если для параметра спецификации Laminar transition установлено значение Pressure ratio.
Максимальное число Рейнольдса для ламинарного потока. Значение параметра зависит от геометрического профиля отверстия. Рекомендации по значению параметра можно найти в учебниках по гидравлике. Значение по умолчанию: 12, что соответствует круглому отверстию из тонкого материала с острыми кромками. Этот параметр отображается только в том случае, если для параметра спецификации Laminar transition установлено значение Reynolds number.
Полуэмпирическая характеристика производительности клапана. Его значение зависит от геометрических свойств отверстия и обычно приводится в учебниках или листах технических данных производителя. Значение по умолчанию: 0.7.
Выберите одну из следующих опций:
Do not include valve opening dynamics - Клапан устанавливает площадь проходного отверстия непосредственно в зависимости от давления. Если площадь изменяется мгновенно, то и уравнение расхода. Это значение по умолчанию.
Include valve opening dynamics - Обеспечить непрерывное поведение, которое является более физически реалистичным, путем добавления запаздывания первого порядка во время открытия и закрытия клапана. Используйте эту опцию в гидравлическом моделировании с локальным решателем для моделирования в реальном времени. Эта опция также полезна, если вы заинтересованы в динамике открытия клапана при моделировании переменных шагов.
Постоянная времени для ответа первого порядка открытия клапана. Этот параметр доступен, только если для параметра Динамика открытия установлено значение Include valve opening dynamics. Значение по умолчанию: 0.1 s.
Начальная площадь открытия клапана. Этот параметр доступен, только если для параметра Динамика открытия установлено значение Include valve opening dynamics. Значение по умолчанию: 1e-12 м ^ 2.
Параметры, определяемые типом рабочей жидкости:
Плотность жидкости
Кинематическая вязкость жидкости
Для задания свойств жидкости используйте блок «Гидравлическая жидкость» или блок «Пользовательская гидравлическая жидкость».
Блок имеет следующие порты:
AПорт гидравлической экономии, связанный с входом клапана.
BПорт гидравлической экономии, связанный с выходом клапана.
XПорт гидравлической экономии, связанный с пилотным терминалом клапана.