Редукционный клапан 3-Way (IL)

Комбинированный предохранительный и редукционный клапан в изотермической системе

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

Описание

Редукционный 3-Way клапан (IL) представляет собой комбинацию предохранительного и редукционного клапанов. Он поддерживает давление на выходе клапана, порт A, ограничивая область притока в канале P и отводя поток в канале T.

Функциональные возможности клапана

Работа клапана запускается путем сравнения разности давлений между портом T и портом A с пороговым заданным давлением. Когда давление между T и A, Pконтроль, превышает это заданное давление, Pset_{, уменьшая}, порт P начинает закрываться. Диапазон давления перехода определяет давление, которое клапан испытывает, когда оба клапана в портах P и T закрыты. Если разность давлений между портами A и T превышает диапазон перехода давления, открывается порт T. То есть $_{Pset,} {relief}_{= Pset,}_{reducting +}_{Prange +}$ Ptransition. Диапазон регулирования давления указан как для редукционных, так и для предохранительных клапанов. Параметры клапана, такие как площадь утечки и максимальная площадь открытия, одинаковы для всех портов.

Для моделирования сброса давления или снижения давления относительно другого элемента системы см. раздел Клапан компенсатора давления (IL). Для моделирования снижения давления между выпускным отверстием клапана и атмосферой см. редукционный клапан (IL). Для моделирования сброса давления относительно клапана или между выходом клапана и атмосферным давлением см. раздел Предохранительный клапан (IL).

Контроль давления

Когда Pконтроль, PA - PT, превышает пороговое давление, Pset_{, понижая}, клапан в порту P начинает закрываться. При превышении диапазона перехода давления или снятии _{давления} Pcontrol > _Pset клапан в порту T начинает открываться. Как закрытие, так и открытие клапана параметризуются двумя способами:

Если для параметра Set Pressure control установлено значение Controlled, подключите сигнал давления к порту Ps, установите постоянный диапазон регулирования давления и постоянный диапазон перехода давления. Редукционный клапан начинает закрываться, когда Pконтроль превышает Pset_{, восстанавливая} и ниже _{Pmax, уменьшая}. Срабатывание предохранительного клапана срабатывает, когда _Pcontrol превышает _{Pset, сброс} и ниже _{Pmax, сброс}_{. Pmax, рельеф} - это сумма диапазона регулирования давления _{и Pset,} рельеф.
Если для параметра Set Pressure control установлено значение Constantзакрытие клапана в порту P непрерывно регулируется либо линейной, либо табличной параметризацией. Аналогично, открытие предохранительного клапана в порту Т параметризуется линейно или путем поиска в таблице. Пример линейной параметризации редукционного клапана (сплошная линия) и предохранительного клапана (пунктирная линия) показан ниже.

Когда Tabulated data выбирается опция Pset_{, reducing} и _{Pmax, reducing} - первый и последний параметры вектора перепада давления для редукционного клапана, соответственно, и _{Pset, relief} и _{Pmax, relief} - первый и последний параметры вектора перепада давления для предохранительного клапана, соответственно. Пример табличной параметризации как редукционного, так и разгрузочного клапанов показан ниже.

Уравнение массового расхода

Импульс сохраняется через клапан:

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

Массовый расход через клапаны рассчитывается как:

${\overset{}{}}_{} \frac{_{}_{} \sqrt{\overset{}{}}}{\sqrt{_{m˙reducing=CdAPA2ρ¯PRloss,reducing} (1 {\frac{-_{(}}{_{}}}^{} APAAport}} \frac{)_{2)}}{{_{Δредуцирование [}^{}_{Δpreducing2 + Δpcrit,}^{}}^{}}$ редуцирование 2] 1/4,

${\overset{}{}}_{} \frac{_{}_{} \sqrt{\overset{}{}}}{\sqrt{_{m˙relief=CdAAT2ρ¯PRloss,relief} (1 {\frac{-_{(}}{_{}}}^{} порт AAseport}} \frac{)_{2)}}{{_{Δrelief [}^{}_{Δprelief2 +}^{Δpcrit},}^{}}$ relief2] 1/4,

где:

Cd - коэффициент разряда.
A представляет собой мгновенную открытую область клапана между отверстиями Aи P или A и T, как указано нижним индексом.
Aport - площадь поперечного сечения портов A, P & T.
$\overset{}{λ}$ - средняя плотность текучей среды.
Δp - разность давлений клапана: pA - pB.

Критическая разность давлений Δpcrit - это разность давлений, связанная с критическим числом Рейнольдса, Recrit, точкой перехода режима потока между ламинарным и турбулентным потоком, которая соответствует либо понижающему давление, либо предохраняющему давление компоненту клапана:

$_{Δpcrit} \frac{= \overset{}{}}{} {\frac{{8A}_{}}{_{}}}^{}$ 2,

где A - это APA или AAT, соответствующие восстановительному или предохранительному компоненту клапана соответственно.

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

$_{PRloss} \frac{\sqrt{= {1 \frac{}{-_{(}}}^{} AAport)_{2}^{} (} 1_{-} \frac{}{_{Cd2)}}}{\sqrt{− {\frac{}{_{}}}^{CdAAport1} − (_{}^{}}_{AAport} \frac{)}{_{2 (1}}}$ − Cd2) + CdAAport.

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.

Площадь открытия А определяется параметризацией открытия (для Constant только клапаны) редукционного клапана (P-A) или предохранительного клапана (A-T) и динамики открытия клапана.

Параметризация открытия и закрытия

Линейная параметризация площади клапана для редукционного клапана

$_{Avalve} {\overset{}{=}}_{p^}_{редуцирующий (}_{Aleak} -_{} Amax$ ) + Amax,

и для предохранительного клапана

$_{Avalve} {\overset{}{=}}_{p^}_{рельеф} (_{Амакс} -_{Алеак})$ + Алеак.

Нормированное давление, $\overset{}{p}$ ^, равно

$\overset{}{p}^\frac{_{=}_{pcontrol -}}{_{}_{psetpmax}}$ − pset,

где установленные и максимальные давления являются соответствующими установками редукционного или предохранительного клапана.

В крайних пределах диапазонов давления предохранительного и понижающего клапанов можно поддерживать численную устойчивость при моделировании, регулируя коэффициент сглаживания блока. При ненулевом коэффициенте сглаживания функция сглаживания применяется к каждому расчетному давлению, но в первую очередь влияет на моделирование в крайних пределах этих диапазонов.

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

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

В Tabulated data параметризация, Aleak_{, PA} и _Amax, PA являются первым и последним параметрами редукционного клапана вектора площади открытия, соответственно, и _Aleak, AT и _Amax, AT являются первым и последним параметрами вектора площади открытия для предохранительного клапана, соответственно. Сглаженное нормализованное давление также используется, когда коэффициент сглаживания ненулевой с линейной интерполяцией и ближайшей экстраполяцией.

Открывающая динамика

Если моделируется динамика открытия, то в реакцию потока на открытие клапана вводится запаздывание. Авалве становится динамической зоной открытия или закрытия, Адын; в противном случае Avalve - это установившаяся зона открытия. Эта область специфична для восстановительных и предохранительных компонентов клапана, APA или AAT, соответственно. Мгновенное изменение площади динамического вскрытия вычисляется на основе постоянной времени открывания (Opening time constant),

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

По умолчанию для параметра Динамика открытия установлено значение Off.

Допущения и ограничения

Трение между клапаном и жидкостью, гидравлическая сила жидкости на компоненты клапана и эффект инерции жидкости игнорируются.

Порты

Сохранение

развернуть все

`A` - Жидкостное отверстие
изотермическая жидкость

Выходное отверстие клапана для жидкости.

`P` - Жидкостное отверстие
изотермическая жидкость

Входное отверстие для жидкости к клапану.

`T` - Жидкостное отверстие
изотермическая жидкость

Отверстие сброса жидкости клапана.

Вход

развернуть все

`Ps` - Регулируемый перепад давления
физический сигнал

Изменение давления сигнала для работы управляемого клапана.

Зависимости

Чтобы включить этот порт, установите для параметра Set pressure control значение Controlled.

Параметры

развернуть все

`Set pressure control` - Метод работы клапана
`Constant` (по умолчанию) | `Controlled`

СПОСОБ РАБОТЫ КЛАПАНА. A Constant клапан открывается или закрывается линейно в фиксированном диапазоне регулирования давления и перехода давления или в соответствии с приведенными данными о давлении и площади открытия. A Controlled клапан открывается или закрывается по сигналу переменного заданного давления в порту Pset в фиксированном диапазоне регулирования давления и перехода давления. Выбранная настройка применяется как к работе редукционного, так и предохранительного клапана.

`Opening parameterization` - Тип параметризации проема
`Linear` (по умолчанию) | `Tabulated data`

Способ моделирования открытия или закрытия клапана. Открытие клапана параметризуется либо линейно, что коррелирует площадь открытия с заданным диапазоном давления, либо посредством таблицы значений, которые вы предоставляете, которые коррелируют площадь открытия клапана с данными разности давлений.

Зависимости

Чтобы включить этот порт, установите для параметра Set pressure control значение Constant.

`Set pressure differential for reducing valve` - Установить давление на закрытие клапана в порту Р
`0.6` МПа (по умолчанию) | скаляр

Перепад давления между портом T и портом A. При превышении этого заданного перепада давления клапан в порту P начинает закрываться. Закрытие параметризуется линейно или с помощью таблицы поиска, как определено в параметризации открытия.

`Pressure regulation range` - Диапазон рабочего давления клапана
`3e-2` МПа (по умолчанию) | скаляр

Диапазон рабочего давления редукционного клапана. Диапазон регулирования давления находится между заданным и максимальным рабочим давлением клапана. В конце диапазона регулирования давления редукционный клапан закрывается, и начинается диапазон перехода давления.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите

Установить регулятор давления в Controlled, или
Установить регулятор давления в Constant и открытие параметризации для Linear.

`Pressure transition range` - Диапазон давления клапана с закрытыми окнами Р и Т
`2e-2` МПа (по умолчанию) | скаляр

Диапазон давления трехходового клапана. Этот параметр определяет диапазон давления, начинающийся в конце диапазона регулирования давления, в котором оба порта P и T закрыты. Ниже этого диапазона редукционный клапан в отверстии P открыт для потока, а выше этого диапазона открывается предохранительный клапан в отверстии T.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите один из следующих параметров:

Установить регулятор давления в Controlled
Установить регулятор давления в Constant и открытие параметризации для Linear

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

Площадь поперечного сечения клапана (P-A или A-T) в его полностью открытом положении.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите один из следующих параметров:

Установить регулятор давления в Controlled
Установить регулятор давления в Constant и открытие параметризации для Linear

`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.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите один из следующих параметров:

Установить регулятор давления в Controlled
Установить регулятор давления в Constant и открытие параметризации для Linear

`Pressure differential vector for reducing valve` - Значения перепада давления для табличной параметризации редукционного клапана
`0.6 : 0.02 : 0.7` MPa (по умолчанию) | вектор 1 на n

Вектор значений перепада давления для табличной параметризации площади вскрытия. Векторные элементы соответствуют друг к другу значениям параметра редукционного клапана Open area. Значения вектора перепада давления перечислены в порядке возрастания и должны иметь то же количество элементов, что и параметр редукционного клапана вектора зоны открытия. Между точками данных таблицы используется линейная интерполяция.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите для параметра Set pressure control значение Constant и открытие параметризации для Tabulated data.

`Opening area vector reducing valve` - Вектор зон открытия клапана для табличной параметризации редукционного клапана
`[1e-05, 8e-06, 6e-06, 4e-06, 2e-06, 1e-10]` m ^ 2 (по умолчанию) | вектор 1 на n

Вектор значений площади проема для табличной параметризации площади проема. Векторные элементы должны соответствовать значениям вектора перепада давления для параметра редукционного клапана. Области перечислены в порядке убывания. Между точками данных таблицы используется линейная интерполяция.

Зависимости

`Pressure differential vector for relief valve` - Значения перепада давления для табличной параметризации предохранительного клапана
`0.68 : 0.02 : 0.78` MPa (по умолчанию) | вектор 1 на n

Вектор значений перепада давления для табличной параметризации площади вскрытия. Векторные элементы соответствуют одному к одному значениям параметра клапана сброса вектора области открытия. Значения вектора перепада давления перечислены в порядке возрастания и должны иметь то же количество элементов, что и параметр клапана сброса вектора зоны открытия. Между точками данных таблицы используется линейная интерполяция.

Зависимости

`Opening area vector for relief valve` - Зоны открытия клапанов для табличной параметризации предохранительного клапана
`[1e-10, 2e-06, 4e-06, 6e-06, 8e-06, 1e-05]` m ^ 2 (по умолчанию) | вектор 1 на n

Вектор значений площади проема для табличной параметризации площади проема. Векторные элементы должны соответствовать значениям вектора перепада давления для параметра предохранительного клапана. Области перечислены в порядке возрастания. Между точками данных таблицы используется линейная интерполяция.

Зависимости

`Cross-sectional area at ports A, P & T.` - Площадь диафрагмы в консервационных портах
`inf` m ^ 2 (по умолчанию) | положительный скаляр

Площадь поперечного сечения у входных и выходных отверстий A, P и T. Эта площадь используется в уравнении «давление-расход», которое определяет массовый расход через отверстие.

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

Поправочный коэффициент, учитывающий потери при сбросе в теоретических потоках. Коэффициент нагнетания по умолчанию для клапана в Simscape™ Fluids™ равен 0,64.

`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.

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

Учитывается повышение давления, когда текучая среда течет из области с меньшей площадью поперечного сечения в область с большей площадью поперечного сечения. Это увеличение давления не фиксируется, если для параметра Восстановление давления установлено значение Off.

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

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

`Reducing valve initial opening area` - Открытая зона в порту P в начале моделирования
`1e-4` m ^ 2 (по умолчанию) | положительный скаляр

Начальная площадь поперечного сечения в отверстии Р в момент динамического открытия. Это значение используется для вычисления площади мгновенного открытия для динамического открытия между P и A на следующем шаге времени.

Зависимости

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

`Relief valve initial opening area` - Открытая зона в порту Т в начале моделирования
`1e-10` m ^ 2 (по умолчанию) | положительный скаляр

Начальная площадь поперечного сечения в отверстии Т отверстия в момент динамического открытия. Это значение используется для вычисления площади мгновенного открытия для динамического открытия между A и T на следующем шаге времени.

Зависимости

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

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

Константа, фиксирующая время, необходимое для достижения текучей средой стационарного состояния 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

Уравновешивающий клапан (IL) | Клапан компенсатора давления (IL) | Предохранительный клапан (IL) | Компенсированный давлению клапан контроля потока с 3 путями (IL) | Редукционный клапан (IL)

Представлен в R2020a

Документация

Редукционный клапан 3-Way (IL)

Описание

Функциональные возможности клапана

Контроль давления

Уравнение массового расхода

Параметризация открытия и закрытия

Открывающая динамика

Допущения и ограничения

Порты

Сохранение

A - Жидкостное отверстие изотермическая жидкость

P - Жидкостное отверстие изотермическая жидкость

T - Жидкостное отверстие изотермическая жидкость

Вход

Ps - Регулируемый перепад давления физический сигнал

Зависимости

Параметры

Set pressure control - Метод работы клапана Constant (по умолчанию) | Controlled

Opening parameterization - Тип параметризации проема Linear (по умолчанию) | Tabulated data

Зависимости

Set pressure differential for reducing valve - Установить давление на закрытие клапана в порту Р 0.6 МПа (по умолчанию) | скаляр

Pressure regulation range - Диапазон рабочего давления клапана 3e-2 МПа (по умолчанию) | скаляр

Зависимости

Pressure transition range - Диапазон давления клапана с закрытыми окнами Р и Т 2e-2 МПа (по умолчанию) | скаляр

Зависимости

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

Зависимости

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

Зависимости

Pressure differential vector for reducing valve - Значения перепада давления для табличной параметризации редукционного клапана 0.6 : 0.02 : 0.7 MPa (по умолчанию) | вектор 1 на n

Зависимости

Opening area vector reducing valve - Вектор зон открытия клапана для табличной параметризации редукционного клапана [1e-05, 8e-06, 6e-06, 4e-06, 2e-06, 1e-10] m ^ 2 (по умолчанию) | вектор 1 на n

Зависимости

Pressure differential vector for relief valve - Значения перепада давления для табличной параметризации предохранительного клапана 0.68 : 0.02 : 0.78 MPa (по умолчанию) | вектор 1 на n

Зависимости

Opening area vector for relief valve - Зоны открытия клапанов для табличной параметризации предохранительного клапана [1e-10, 2e-06, 4e-06, 6e-06, 8e-06, 1e-05] m ^ 2 (по умолчанию) | вектор 1 на n

Зависимости

Cross-sectional area at ports A, P & T. - Площадь диафрагмы в 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 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 Off (по умолчанию) | On

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

Reducing valve initial opening area - Открытая зона в порту P в начале моделирования 1e-4 m ^ 2 (по умолчанию) | положительный скаляр

Зависимости

Relief valve initial opening area - Открытая зона в порту Т в начале моделирования 1e-10 m ^ 2 (по умолчанию) | положительный скаляр

Зависимости

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

`P` - Жидкостное отверстие
изотермическая жидкость

`T` - Жидкостное отверстие
изотермическая жидкость

`Ps` - Регулируемый перепад давления
физический сигнал

`Set pressure control` - Метод работы клапана
`Constant` (по умолчанию) | `Controlled`

`Opening parameterization` - Тип параметризации проема
`Linear` (по умолчанию) | `Tabulated data`

`Set pressure differential for reducing valve` - Установить давление на закрытие клапана в порту Р
`0.6` МПа (по умолчанию) | скаляр

`Pressure regulation range` - Диапазон рабочего давления клапана
`3e-2` МПа (по умолчанию) | скаляр

`Pressure transition range` - Диапазон давления клапана с закрытыми окнами Р и Т
`2e-2` МПа (по умолчанию) | скаляр

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

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

`Pressure differential vector for reducing valve` - Значения перепада давления для табличной параметризации редукционного клапана
`0.6 : 0.02 : 0.7` MPa (по умолчанию) | вектор 1 на n

`Opening area vector reducing valve` - Вектор зон открытия клапана для табличной параметризации редукционного клапана
`[1e-05, 8e-06, 6e-06, 4e-06, 2e-06, 1e-10]` m ^ 2 (по умолчанию) | вектор 1 на n

`Pressure differential vector for relief valve` - Значения перепада давления для табличной параметризации предохранительного клапана
`0.68 : 0.02 : 0.78` MPa (по умолчанию) | вектор 1 на n

`Opening area vector for relief valve` - Зоны открытия клапанов для табличной параметризации предохранительного клапана
`[1e-10, 2e-06, 4e-06, 6e-06, 8e-06, 1e-05]` m ^ 2 (по умолчанию) | вектор 1 на n

`Cross-sectional area at ports A, P & T.` - Площадь диафрагмы в 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
`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
`Off` (по умолчанию) | `On`

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

`Reducing valve initial opening area` - Открытая зона в порту P в начале моделирования
`1e-4` m ^ 2 (по умолчанию) | положительный скаляр

`Relief valve initial opening area` - Открытая зона в порту Т в начале моделирования
`1e-10` m ^ 2 (по умолчанию) | положительный скаляр

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