Компенсированный давлению клапан контроля потока с 3 путями (IL)

Трехходовой контроль потока в системе изотермической жидкости

Библиотека:
Simscape/Жидкости/Изотермическая жидкость/Клапаны и диафрагмы/Клапаны регулирования расхода

Описание

Компенсированный Давлению Клапан контроля потока С 3 путями (IL) блокирует управление потоками постоянного давления моделей. Когда контрольное давление, pA - pB, соответствует или превышает перепад давления уставки диафрагмы, предохранительный компонент нижележащего компенсационного клапана открывается для поддержания давления в блоке.

Управление открытием и закрытием клапана регулирования потока осуществляется по физическому сигналу, принимаемому в канале S, который определяет площадь нижележащего блока диафрагмы. Положительный сигнал открывает клапан. Порт R отводит жидкость в другую часть сети.

Для получения информации об управлении потоком с компенсацией давления без вентилирования см. блок управления потоком с компенсацией давления (IL).

Параметризация диафрагмы

Модель клапана можно выбрать с помощью настройки параметризации диафрагмы:

Linear - area vs. control member position является аналитической композицией, которая предполагает, что площадь открытия клапана и элемент управления клапаном связаны линейно.
Tabulated data - Area vs. control member position представляет собой предоставленный пользователем технический паспорт, который относится к области открытия отверстия и положению управляющего элемента. Блок запрашивает точки данных с линейной интерполяцией и использует ближайшую экстраполяцию для точек за границами таблицы.
Tabulated data - Volumetric flow rate vs. control member position and pressure drop - предоставленный пользователем технический паспорт, который относится к положению регулирующего элемента, падению давления в диафрагме и объемному расходу диафрагмы. Блок запрашивает точки данных с линейной интерполяцией и использует ближайшую экстраполяцию для точек за границами таблицы.

Сглаженная по числу площадь и давление

В крайних точках области диафрагмы и диапазона давления клапана можно сохранить численную устойчивость при моделировании, настроив коэффициент сглаживания блока на ненулевое значение меньше 1. Функция сглаживания применяется ко всем вычисленным площадям и давлениям, но в первую очередь влияет на моделирование в крайних пределах этих диапазонов.

Нормированная площадь диафрагмы рассчитывается как:

$\overset{}{А}^\frac{= (_{А -}}{_{Алеак)} (_{Амакс}} -$ Алеак).

где:

_Алеак - зона утечки.
_Amax - максимальная площадь отверстия подушки.

Коэффициент сглаживания f применяется к нормализованной области:

${\overset{}{A}}_{^} \frac{сглаженный}{} = \frac{}{} \sqrt{{\overset{}{12}}_{}^{+} {\frac{}{12A}}^{^}} \frac{2}{} \sqrt{{+ \overset{(}{} f4)}^{} 2 {\frac{-}{}}^{12}}$ (A ^ − 1) 2 + (f4) 2.

Сглаженная площадь отверстия:

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

Аналогичным образом нормированное давление клапана составляет:

$\overset{}{p}^\frac{= (_{p -}}{_{pset)} (_{} pmax}$ − pset).

где:

_pset - установленный перепад давления в диафрагме.
_pmax - сумма заданного перепада давления в диафрагме и диапазона регулирования клапана компенсатора давления.

Сглаживание, применяемое к нормализованному давлению:

${\overset{}{p}}_{^} \frac{сглаженный}{} = \frac{}{} \sqrt{{\overset{}{12}}_{}^{+} {\frac{}{12p}}^{^}} \frac{2}{} \sqrt{{+ \overset{(}{} f4)}^{} 2 {\frac{-}{}}^{12}}$ (p ^ − 1) 2 + (f4) 2,

и сглаженное давление составляет:

$_{psmoothed} {\overset{}{=}}_{p^}_{сглаженный} (_{pmax} -_{} pset$ ) + pset.

Блок-схема

Компенсированный Давлению Клапан контроля потока С 3 путями (IL) построен из Клапана Компенсатора Давления (IL) и Отверстия (IL) блоки.

Схема трехходового регулирующего клапана

Порты

Сохранение

развернуть все

`A` - Жидкостное отверстие клапана
изотермическая жидкость

Входное или выходное отверстие для жидкости к трехходовому клапану.

`B` - Жидкостное отверстие диафрагмы
изотермическая жидкость

Входное или выходное отверстие для жидкости к диафрагме.

`R` - Жидкостное отверстие редукционного клапана
изотермическая жидкость

Выходное отверстие для жидкости из редукционного клапана.

Вход

развернуть все

`S` - Физический сигнал, в м
физический сигнал

Отверстие диафрагмы в м, установленное как физический сигнал.

Параметры

развернуть все

`Orifice parameterization` - Метод моделирования отверстия диафрагмы
`Linear - area vs. control member position` (по умолчанию) | `Tabulated data - Area vs. control member position` | `Tabulated data - Volumetric flow rate vs. control member position and pressure drop`

Способ моделирования открытия отверстия. Проем либо параметризуется линейно, что соотносит площадь проема с положением управляющего элемента; посредством предоставленных пользователем данных, которые соотносят площадь отверстия отверстия с положением элемента управления; или массивом данных, которые соотносят расход клапана с положением управляющего элемента и падением давления клапана.

`Control member position at closed orifice` - Смещение элемента управления
`0 m` (по умолчанию) | скаляр

Когда отверстие полностью открыто, элемент управления смещается. Положительное ненулевое значение указывает на частично закрытое отверстие. Отрицательное ненулевое значение указывает перекрывающееся отверстие, которое остается открытым для начального смещения, заданного физическим сигналом в порту S.

`Control member travel between closed and opened orifice` - Максимальный ход элемента управления
`5e-3 m` (по умолчанию) | положительный скаляр

Ход элемента управления, полностью открывающий отверстие.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите параметризацию диафрагмы в значение Linear - area vs. control member position.

`Maximum orifice area` - Максимальная площадь поперечного сечения диафрагмы
`8e-5 m^2` (по умолчанию) | положительный скаляр

Площадь поперечного сечения отверстия в его полностью открытом положении. Этот параметр используется в качестве верхнего предела для расчета давления в зоне во время моделирования.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите параметризацию диафрагмы в значение Linear - area vs. control member position.

`Control member position vector` - Вектор положения открытия
`[0, .002, .007] m` (по умолчанию) | вектор 1 на n

Вектор расстояний отверстия диафрагмы для табличной параметризации площади отверстия диафрагмы. Векторные элементы должны соответствовать одному к одному элементам в параметре вектора площади диафрагмы. Элементы 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. control member position.

`Orifice area vector` - Вектор зон вскрытия
`[1e-09, 4e-09, 1e-05] m^2` (по умолчанию) | вектор 1 на n

Вектор зон открытия клапана для табличной параметризации зоны открытия клапана. Векторные элементы должны соответствовать одному к одному элементам в параметре вектора положения элемента управления. Элементы перечислены в порядке возрастания и должны быть больше 0.

Зависимости

`Control member position vector, s` - Вектор положения элемента управления
`[0, .002, .004, .007, .017] m` (по умолчанию) | вектор 1 на n

Вектор положений элемента управления для табличной параметризации объемного расхода. Вектор положения элемента управления образует независимую ось с вектором перепада 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 Volumetric flow rate vs. control member position and pressure drop.

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

Вектор зон открытия клапана для табличной параметризации зоны открытия клапана. Вектор падения давления образует независимую ось с параметром «Control member position vector, s» для зависимой от 3-D таблицы объемного расхода, параметром «q (s, dp)». Значения перечислены в порядке возрастания и должны быть больше 0. Между точками данных таблицы используется линейная интерполяция.

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) | Массив M-by-N

Массив объемных расходов на основе независимых значений перепада давления и расстояния хода золотника. M и N - размеры соответствующих векторов:

M - количество элементов в векторе перепада давления, параметр dp.
N - число элементов в векторе положения элемента управления, параметр s.

Зависимости

`Set orifice pressure differential` - Порог работы клапана компенсатора
`0.6 MPa` (по умолчанию) | положительный скаляр

Величина перепада давления, запускающего открытие или закрытие клапана.

`Pressure compensator valve regulation range` - Площадь полностью открытого клапана компенсатора давления
`1e-4 m^2` (по умолчанию) | положительный скаляр

Площадь поперечного сечения клапана в его полностью открытом положении. Этот параметр используется в качестве верхнего предела для расчета давления в зоне во время моделирования.

`Pressure compensator valve maximum area` - Рабочая область давления компенсирующего клапана
`0.1 MPa` (по умолчанию) | скаляр

Диапазон рабочего давления клапана. Диапазон регулирования давления находится между перепадом давления в дроссельной диафрагме и максимальным рабочим давлением клапана.

`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, поддерживается в указанной области утечки. Это способствует цифровой стабильности за счет поддержания непрерывности потока.

`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
`150` (по умолчанию) | положительный скаляр

Верхний предел числа Рейнольдса для ламинарного потока через клапан.

`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.

Примеры модели

Priority Valve Controlling Two Hydraulic Motors

Приоритетный клапан управления двумя гидравлическими двигателями

Трехходовой регулирующий клапан с компенсацией давления. Этот клапан поддерживает постоянный расход через главный гидромотор, который соединен с выходом регулирующего клапана с компенсацией давления. Он действует как приоритетный клапан, отводя избыточный поток на вспомогательный гидравлический двигатель, если основной гидравлический двигатель получает достаточное количество жидкости для поддержания заданной угловой скорости. Вспомогательный двигатель полностью отключается при недостаточном расходе для питания главного гидравлического двигателя.

См. также

Диафрагма (IL) | Клапан компенсатора давления (IL) | Регулирующий клапан с компенсацией давления (IL) | Редукционный клапан 3-Way (IL) | Челночный клапан (IL)

Представлен в R2020a

Документация

Компенсированный давлению клапан контроля потока с 3 путями (IL)

Описание

Параметризация диафрагмы

Сглаженная по числу площадь и давление

Блок-схема

Порты

Сохранение

A - Жидкостное отверстие клапана изотермическая жидкость

B - Жидкостное отверстие диафрагмы изотермическая жидкость

R - Жидкостное отверстие редукционного клапана изотермическая жидкость

Вход

S - Физический сигнал, в м физический сигнал

Параметры

Control member position at closed orifice - Смещение элемента управления 0 m (по умолчанию) | скаляр

Control member travel between closed and opened orifice - Максимальный ход элемента управления 5e-3 m (по умолчанию) | положительный скаляр

Зависимости

Maximum orifice area - Максимальная площадь поперечного сечения диафрагмы 8e-5 m^2 (по умолчанию) | положительный скаляр

Зависимости

Control member position vector - Вектор положения открытия [0, .002, .007] m (по умолчанию) | вектор 1 на n

Зависимости

Orifice area vector - Вектор зон вскрытия [1e-09, 4e-09, 1e-05] m^2 (по умолчанию) | вектор 1 на n

Зависимости

Control member position vector, s - Вектор положения элемента управления [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) | Массив M-by-N

Зависимости

Set orifice pressure differential - Порог работы клапана компенсатора 0.6 MPa (по умолчанию) | положительный скаляр

Pressure compensator valve regulation range - Площадь полностью открытого клапана компенсатора давления 1e-4 m^2 (по умолчанию) | положительный скаляр

Pressure compensator valve maximum area - Рабочая область давления компенсирующего клапана 0.1 MPa (по умолчанию) | скаляр

Leakage area - Площадь зазора в полностью закрытом положении 1e-10 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 150 (по умолчанию) | положительный скаляр

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

Примеры модели

Приоритетный клапан управления двумя гидравлическими двигателями

См. также

Документация по жидкостям Simscape

Поддержка

`A` - Жидкостное отверстие клапана
изотермическая жидкость

`B` - Жидкостное отверстие диафрагмы
изотермическая жидкость

`R` - Жидкостное отверстие редукционного клапана
изотермическая жидкость

`S` - Физический сигнал, в м
физический сигнал

`Control member position at closed orifice` - Смещение элемента управления
`0 m` (по умолчанию) | скаляр

`Control member travel between closed and opened orifice` - Максимальный ход элемента управления
`5e-3 m` (по умолчанию) | положительный скаляр

`Maximum orifice area` - Максимальная площадь поперечного сечения диафрагмы
`8e-5 m^2` (по умолчанию) | положительный скаляр

`Control member position vector` - Вектор положения открытия
`[0, .002, .007] m` (по умолчанию) | вектор 1 на n

`Orifice area vector` - Вектор зон вскрытия
`[1e-09, 4e-09, 1e-05] m^2` (по умолчанию) | вектор 1 на n

`Control member position vector, s` - Вектор положения элемента управления
`[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) | Массив M-by-N

`Set orifice pressure differential` - Порог работы клапана компенсатора
`0.6 MPa` (по умолчанию) | положительный скаляр

`Pressure compensator valve regulation range` - Площадь полностью открытого клапана компенсатора давления
`1e-4 m^2` (по умолчанию) | положительный скаляр

`Pressure compensator valve maximum area` - Рабочая область давления компенсирующего клапана
`0.1 MPa` (по умолчанию) | скаляр

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

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