Контрольный клапан с пилотным управлением (IL)

Обратный клапан с регулятором давления в системе изотермической жидкости

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

Описание

Блок запорного клапана (IL) моделирует регулирующий поток клапан с переменной направленностью потока на основе давления в пилотной линии. Поток обычно ограничен для перемещения от порта A к порту B в подключенной или отсоединенной конфигурации золотника в соответствии с параметром Pilot configuration.

Схема запорного клапана

Контрольное давление, управление:

$_{pcontrol} =_{}_{} ppilotkp_{+} (_{} pA$ − pB),

где:

ppilot - перепад давления управляющего пилота.
kp - коэффициент пилот-сигнала, отношение площади в порту X к площади в порту A: $_{kp} \frac{=_{}}{_{}}$ AXAA.
pA - pB - перепад давления в клапане.

Когда контрольное давление превышает перепад давления крекинга, тарельчатый клапан перемещается для обеспечения потока из порта B в порт A.

Массовый поток между портами X и A и B отсутствует.

Управление давлением клапана с помощью пилотного порта

Перепад давления пилота для управления клапаном может быть сконфигурирован двумя способами:

Если для параметра Opening pilot pressure specification установлено значение Pressure at port X relative to port Aдавление пилот-сигнала представляет собой разность давлений между портом X и портом A.
Если для спецификации давления открытия пилотной установки установлено значение Pressure at port X relative to atmospheric pressure, контрольное давление - это разность давлений между портом X и атмосферным давлением.

Если для параметра Pilot configuration установлено значение Disconnected pilot spool and poppet, относительное давление в порту X должно быть положительным. Если измеренное давление пилот-сигнала отрицательное, управляющее давление основано только на разности давлений между портами A и B. Rigidly connected pilot spool and poppet уставка, давление пилот-сигнала представляет собой измеренный перепад давления в соответствии со спецификацией открытия.

Уравнение массового расхода

Масса сохраняется через клапан:

${\overset{}{}}_{} {\overset{}{}}_{} m˙A+m˙B=0.$

Массовый расход через клапан рассчитывается как:

$\overset{}{} \frac{_{}_{} \sqrt{\overset{}{}}}{\sqrt{_{m˙=CdAvalve2ρ¯PRloss} (1 {\frac{-_{(}}{_{}}}^{} AvalureAport}} \frac{)}{{2)^{} Δp [_{Δp2}^{+}}^{}}$ Δpcrit2] 1/4,

где:

Cd - коэффициент разряда.
Avalve - зона мгновенного открытия клапана.
Aport - площадь поперечного сечения в портах A и B.
$\overset{}{λ}$ - средняя плотность текучей среды.
Δp - разность давлений в клапане, pA - pB.

Критическая разность давлений Δpcrit - это разность давлений, связанная с критическим числом Рейнольдса, Recrit, точкой перехода режима потока между ламинарным и турбулентным потоком:

$_{Δpcrit} \frac{\overset{}{}}{_{=πρ¯8Avalve}} {\frac{_{}}{_{}}}^{(νRecritCd)}$ 2.

Потеря давления описывает снижение давления в клапане из-за уменьшения площади. PRloss рассчитывается как:

$_{PRloss} \frac{\sqrt{= {1 \frac{_{- (}}{_{}}}^{} AvalureAport)_{2}^{} (} 1_{-} \frac{_{Cd2)}}{-_{}}}{\sqrt{{\frac{_{}}{_{CdAvalveAport1 -}} (}^{}_{}^{}}_{AvalureAport} \frac{)_{2 (1}}{_{-}}} Cd2$ ) + CdAvalureAport.

Восстановление давления описывает положительное изменение давления в клапане из-за увеличения площади. Если вы не хотите фиксировать это увеличение давления, установите для параметра Восстановление давления значение Off. В этом случае PRloss равен 1.

На площадь открытия, Avalve, также влияет динамика открытия клапана.

Открытие параметризации

Линейная параметризация области клапана

$_{Avalve} \overset{}{=} p_{^ (}_{Амакс -}_{Алеак)}$ + Алеак,

где нормированное давление, $\overset{}{p}$ ^, равно

$\overset{}{p}^\frac{_{=}_{pcrackingpmax -}}{_{}_{}}$ pcracking.

Если коэффициент сглаживания s равен ненулевому значению, то вместо этого к области клапана применяется сглаженное нормализованное давление:

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

Открывающая динамика

Если моделируют динамику открытия, то в реакцию потока на смоделированное управляющее давление вводят запаздывание. pcontrol становится динамическим управляющим давлением, pdyn; в противном случае контроль представляет собой стационарное давление. Мгновенное изменение динамического управляющего давления вычисляется на основе постоянной времени открытия (Opening time constant),

${\overset{}{}}_{} \frac{_{}_{}}{p˙dyn=pcontrol−pdynτ} .$

По умолчанию для параметра Динамика открытия установлено значение Off.

Порты

Сохранение

развернуть все

`A` - Жидкостное отверстие
изотермическая жидкость

Точка входа жидкости в клапан. Когда контрольное давление превышает давление крекинга, жидкость может выходить из этого отверстия.

`B` - Жидкостное отверстие
изотермическая жидкость

Точка выхода жидкости из клапана. Когда давление регулирования превышает давление крекинга, жидкость может поступать в клапан из этого отверстия.

`X` - Напорный порт
изотермическая жидкость

Напорный канал, который способствует управлению потоком через клапан.

Параметры

развернуть все

`Pilot configuration` - Геометрия клапана
`Rigidly connected pilot spool and poppet` (по умолчанию) | `Disconnected pilot spool and poppet`

Геометрия клапана. Клапан может либо иметь открывающий механизм, который соединен с тарелью клапана, в случае Rigidly connected pilot spool and poppet установка или открывающий механизм, который выровнен, но свободно перемещается от клапана, в случае Disconnected pilot spool and poppet установка. Выбор конфигурации определяет расчет давления пилота.

`Opening pilot pressure specification` - Эталонный перепад давления для управления клапаном
`Pressure at port X relative to port A` (по умолчанию) | `Pressure at port X relative to atmospheric pressure`

Эталонный перепад давления, используемый для управления клапаном. Этот перепад определяет перепад давления пилот-сигнала, который добавляется к перепаду давления между отверстиями А и В и сравнивается с порогом давления крекинга клапана.

`Cracking pressure differential` - Порог давления
`0.01 MPa` (по умолчанию) | положительный скаляр

Установите давление для работы клапана.

`Maximum opening pressure differential` - Максимальный перепад давления в открытом клапане
`0.02 MPa` (по умолчанию) | положительный скаляр

Максимальный перепад давления в открытом клапане. Это значение обеспечивает верхний предел расчетных давлений, так что результаты остаются физическими.

`Pilot ratio` - Коэффициент площади пилотного порта
`1` (по умолчанию) | положительный скаляр в диапазоне (0,1]

Отношение площади порта X к площади порта A.

`Maximum opening area` - Максимальная площадь клапана
`1e-4 m^2` (по умолчанию) | положительный скаляр

Максимальная площадь клапана. Это значение используется для определения нормированного давления клапана и зоны открытия клапана во время работы.

`Leakage area` - Площадь зазора 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, насыщается указанной областью утечки. Это способствует цифровой стабильности за счет поддержания непрерывности потока.

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

Области на входе и выходе A и B, которые используются в уравнении «давление-расход», определяющем массовый расход через клапан.

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

Поправочный коэффициент, учитывающий потери при сбросе в теоретических потоках.

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

Верхний предел числа Рейнольдса для ламинарного потока через отверстие.

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

Коэффициент непрерывного сглаживания, который вносит слой постепенного изменения в реакцию потока, когда клапан находится в почти открытом или почти закрытом положении. Установите для этого значения ненулевое значение меньше единицы, чтобы повысить стабильность моделирования в этих режимах.

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

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

`Opening dynamics` - Следует ли вводить задержку потока из-за открытия клапана
`Off` (по умолчанию) | `On`

Учитывать ли переходные воздействия на текучую систему из-за открытия клапана. Установка для динамики открытия значения On аппроксимирует условия открытия введением запаздывания первого порядка в ответ на давление. Постоянная времени открытия также влияет на смоделированную динамику открытия.

`Opening time constant` - Постоянная время открытия клапана
`0.1 s` (по умолчанию) | положительный скаляр

Константа, фиксирующая время, необходимое для достижения текучей средой стационарных условий при открытии или закрытии клапана из одного положения в другое. Этот параметр влияет на смоделированную динамику открытия.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите для параметра Динамика открытия значение On.

См. также

Обратный клапан (IL) | Обратный клапан (TL) | Уравновешивающий клапан (IL) | Клапан компенсатора давления (IL) | Предохранительный клапан (IL)

Представлен в R2020a

Документация

Контрольный клапан с пилотным управлением (IL)

Описание

Управление давлением клапана с помощью пилотного порта

Уравнение массового расхода

Открытие параметризации

Открывающая динамика

Порты

Сохранение

`A` - Жидкостное отверстие
изотермическая жидкость

`B` - Жидкостное отверстие
изотермическая жидкость

`X` - Напорный порт
изотермическая жидкость

Параметры

`Pilot configuration` - Геометрия клапана
`Rigidly connected pilot spool and poppet` (по умолчанию) | `Disconnected pilot spool and poppet`

`Opening pilot pressure specification` - Эталонный перепад давления для управления клапаном
`Pressure at port X relative to port A` (по умолчанию) | `Pressure at port X relative to atmospheric pressure`

`Cracking pressure differential` - Порог давления
`0.01 MPa` (по умолчанию) | положительный скаляр

`Maximum opening pressure differential` - Максимальный перепад давления в открытом клапане
`0.02 MPa` (по умолчанию) | положительный скаляр

`Pilot ratio` - Коэффициент площади пилотного порта
`1` (по умолчанию) | положительный скаляр в диапазоне (0,1]

`Maximum opening area` - Максимальная площадь клапана
`1e-4 m^2` (по умолчанию) | положительный скаляр

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

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

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

`Critical Reynolds number` - Верхний предел числа Рейнольдса для ламинарного потока
`12` (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
`Off` (по умолчанию) | `On`

`Opening dynamics` - Следует ли вводить задержку потока из-за открытия клапана
`Off` (по умолчанию) | `On`

`Opening time constant` - Постоянная время открытия клапана
`0.1 s` (по умолчанию) | положительный скаляр

Зависимости

См. также

Документация по жидкостям Simscape

Поддержка

Документация

Контрольный клапан с пилотным управлением (IL)

Описание

Управление давлением клапана с помощью пилотного порта

Уравнение массового расхода

Открытие параметризации

Открывающая динамика

Порты

Сохранение

A - Жидкостное отверстие изотермическая жидкость

B - Жидкостное отверстие изотермическая жидкость

X - Напорный порт изотермическая жидкость

Параметры

Pilot configuration - Геометрия клапана Rigidly connected pilot spool and poppet (по умолчанию) | Disconnected pilot spool and poppet

Opening pilot pressure specification - Эталонный перепад давления для управления клапаном Pressure at port X relative to port A (по умолчанию) | Pressure at port X relative to atmospheric pressure

Cracking pressure differential - Порог давления 0.01 MPa (по умолчанию) | положительный скаляр

Maximum opening pressure differential - Максимальный перепад давления в открытом клапане 0.02 MPa (по умолчанию) | положительный скаляр

Pilot ratio - Коэффициент площади пилотного порта 1 (по умолчанию) | положительный скаляр в диапазоне (0,1]

Maximum opening area - Максимальная площадь клапана 1e-4 m^2 (по умолчанию) | положительный скаляр

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

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

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

Critical Reynolds number - Верхний предел числа Рейнольдса для ламинарного потока 12 (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 Off (по умолчанию) | On

Opening dynamics - Следует ли вводить задержку потока из-за открытия клапана Off (по умолчанию) | On

Opening time constant - Постоянная время открытия клапана 0.1 s (по умолчанию) | положительный скаляр

Зависимости

См. также

Документация по жидкостям Simscape

Поддержка

`A` - Жидкостное отверстие
изотермическая жидкость

`B` - Жидкостное отверстие
изотермическая жидкость

`X` - Напорный порт
изотермическая жидкость

`Pilot configuration` - Геометрия клапана
`Rigidly connected pilot spool and poppet` (по умолчанию) | `Disconnected pilot spool and poppet`

`Opening pilot pressure specification` - Эталонный перепад давления для управления клапаном
`Pressure at port X relative to port A` (по умолчанию) | `Pressure at port X relative to atmospheric pressure`

`Cracking pressure differential` - Порог давления
`0.01 MPa` (по умолчанию) | положительный скаляр

`Maximum opening pressure differential` - Максимальный перепад давления в открытом клапане
`0.02 MPa` (по умолчанию) | положительный скаляр

`Pilot ratio` - Коэффициент площади пилотного порта
`1` (по умолчанию) | положительный скаляр в диапазоне (0,1]

`Maximum opening area` - Максимальная площадь клапана
`1e-4 m^2` (по умолчанию) | положительный скаляр

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

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

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

`Critical Reynolds number` - Верхний предел числа Рейнольдса для ламинарного потока
`12` (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
`Off` (по умолчанию) | `On`

`Opening dynamics` - Следует ли вводить задержку потока из-за открытия клапана
`Off` (по умолчанию) | `On`

`Opening time constant` - Постоянная время открытия клапана
`0.1 s` (по умолчанию) | положительный скаляр