Counterbalance Valve (IL)

Регулирующий клапан высокого давления в изотермической гидравлической системе

Библиотека:
Simscape/Жидкости/Изотермическая жидкость/Клапаны и Отверстия/Регулирующие Клапаны Потока

Описание

Блок Противобалансный Клапан (IL) моделирует нормально закрытый регулирующий клапан давления в изотермической гидравлической сети. Противовесной клапан обычно используется, когда ожидаются события высокого давления или когда требуются управляемые манипуляции при высоких давлениях, такие как гидравлическая перегрузка или снижение взвешенных нагрузок. Клапан функционирует при балансе сил между пружиной и давлением подложки в порте B и давлением нагрузки в порту L. Когда контролируемая линия давления, давление управления в порту P, превышает давление в порту B, клапан начинает открываться.

Нет потока между портами B и P или между портами L и P.

Открытие клапана

Уравновешивающий клапан работает при балансе сил:

$p_{p i l o t} A_{p i l o t} + p_{l o a d} A_{l o a d} = p_{b a c k} A_{b a c k} + F_{s e t},$

где:

p _{управления} - это давление в порте P.
p _{нагрузка} - это давление в порте L.
p _назад - давление в порте B.
F _- это совокупная сила, обусловленная пружиной и предварительной нагрузкой на порт B.

Области портов A _{пилот-сигнал}, _{A нагрузка} и _{A назад} заданы Pilot ratio :

$R_{p i l o t} = \frac{A_{p i l o t}}{A_{l o a d}},$

и Back pressure ratio:

$R_{b a c k} = \frac{A_{b a c k}}{A_{l o a d}} .$

Отношение 4:1 или 3:1 типично для уравновешивающих клапанов.

Заданная сила, F _набор, представляет собой преднагрузку пружины и упругую силу в порте B, которые характеризуются как Set pressure differential, _{p набор} :

$F_{s e t} = p_{s e t} A_{l o a d} .$

Параметризация Открытия

Линейная параметризация площади клапана для нормально открытых клапанов:

$A_{v a l v e} = \hat{p} (A_{l e a k} - A_{\max}) + A_{\max},$

и для нормально закрытых клапанов это:

$A_{v a l v e} = \hat{p} (A_{\max} - A_{l e a k}) + A_{l e a k} .$

Компенсатор управления нормализовал давление, $\hat{p}$ является:

$\hat{p} = \frac{(p_{l o a d} + p_{p i l o t} R_{p i l o t} - p_{b a c k} R_{b a c k}) - p_{s e t}}{(p_{\max} - p_{s e t})},$

где:

_pset является Set pressure differential.
_pmax является Maximum opening pressure differential.

Нормированное давление запорного клапана:

$\hat{p} = \frac{p_{c o n t r o l} - p_{c r a c k i n g}}{p_{\max} - p_{c r a c k i n g}} .$

где:

_pcracking является Cracking pressure differential.
_pmax - Maximum opening pressure differential запорного клапана.

В крайних значениях областей значений давления управляющего и запорного клапанов можно поддерживать числовую робастность в симуляции, настраивая блочное Smoothing factor. При ненулевом коэффициенте сглаживания функция сглаживания применяется к каждому вычисленному давлению, но в основном влияет на симуляцию в крайних пределах этих областей значений.

Когда Smoothing factor, s, ненулевое, сглаженное, нормированное давление вместо этого прикладывается к площади клапана:

${\hat{p}}_{s m o o t h e d} = \frac{1}{2} + \frac{1}{2} \sqrt{{\hat{p}}_{}^{2} + {(\frac{s}{4})}^{2}} - \frac{1}{2} \sqrt{{(\hat{p} - 1)}^{2} + {(\frac{s}{4})}^{2}},$

В Tabulated data параметризация, сглаженное, нормированное давление также используется, когда коэффициент сглаживания ненулевой с линейной интерполяцией и ближайшей экстраполяцией.

Порты

Сохранение

расширить все

`L` - Порт жидкости
изотермическая жидкость

Загрузите порт и порт выхода жидкости из клапана.

`B` - Порт жидкости
изотермическая жидкость

Обратное давление порт и входной порт жидкости к клапану.

`P` - Порт давления
изотермическая жидкость

Управляйте, или управляйте, портом давления. Когда комбинированное давление на P и B превышает задние и пружинные давления, открывается запорный клапан между портами B и L.

Параметры

расширить все

Model parameterization

`Opening parameterization` - Параметризация открытия
`Linear` (по умолчанию) | `Tabulated data`

Метод моделирования открытия клапана. Открытие параметризовано линейно, что коррелирует площадь открытия с штрихом открытия поршня управления с помощью предоставленных пользователем данных, которые коррелируют площадь открытия клапана с перепадом давления в клапане.

`Set pressure differential` - Начальное давление сжатия пружины
`5` МПа (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Вклад давления сжатой пружины перед операцией клапана.

`Maximum opening pressure differential` - Максимальное давление в клапане компенсатора
`6` МПа (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Максимальное давление в клапане компенсатора.

`Maximum opening area` - Максимальная открытая площадь отверстия нагрузки
`8e-5` m ^ 2 (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Максимальная открытая площадь отверстия в линии нагрузки. Внутренне это отверстие соединено параллельно с запорным клапаном линии нагрузки. Отверстие и запорный клапан могут иметь различные площади поперечного сечения.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Valve parameterization равным Linear.

`Leakage area` - Площадь зазора, когда клапан находится в положении полностью закрытого отверстия
`1e-10` m ^ 2 (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Сумма всех зазоров, когда клапан находится в положении полностью закрытого отверстия. Любая площадь, меньшая этого значения, насыщается до заданной площади утечек. Это способствует численной устойчивости путем поддержания непрерывности в потоке.

`Opening area vector` - Вектор площадей открытия
`[1e-10, 2e-05, 4e-05, 6e-05, 8e-05, .0001]` m ^ 2 (по умолчанию) | вектор 1-by- n

Вектор площадей открытия клапана для табличной параметризации площади открытия клапана. Векторные элементы должны соответствовать один к одному элементам в параметре Pressure differential vector. Элементы перечислены в порядке возрастания и должны быть больше 0.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Valve parameterization равным Tabulated data - Area vs. control member travel.

`Pressure differential vector` - Вектор значений перепада давления
`5 : 0.2 : 6` MPa (по умолчанию) | вектор с 1 байтом n

Вектор значений перепадов давления для табличной параметризации площади открытия клапана. Векторные элементы должны соответствовать один к одному элементам в параметре Opening area. Элементы перечислены в порядке возрастания и должны быть больше 0.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Valve parameterization равным Tabulated data.

`Pilot ratio` - Коэффициент площади управления
`3` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Отношение площади порта управления к площади порта нагрузки.

`Back pressure ratio` - Отношение площади противодавления
`4` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Отношение площади порта заднего давления к площади порта нагрузки.

`Discharge coefficient` - Коэффициент расхода
`0.64` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Коэффициент коррекции, который учитывает потери разряда в теоретических потоках.

`Critical Reynolds number` - Верхний предел числа Рейнольдса для ламинарного течения
`150` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Верхний предел числа Рейнольдса для ламинарного течения через клапан.

`Opening dynamics` - Вводить ли задержку потока из-за открытия отверстия
`Off` (по умолчанию) | `On`

Учитывать ли переходные эффекты для гидросистемы из-за открытия клапана. Установка значения Opening dynamics On аппроксимирует условия открытия путем введения задержки первого порядка в отклике давления. Этот Opening time constant также влияет на смоделированную динамику открытия.

`Smoothing factor` - Численный коэффициент сглаживания
`0.01` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Непрерывный коэффициент сглаживания, который вводит слой постепенного изменения отклика потока, когда клапан находится в почти открытом или почти закрытом положении. Установите это значение ненулевым значением меньше единицы, чтобы увеличить стабильность вашей симуляции в этих режимах.

`Opening time constant` - Время открытия отверстия константа
`0.1` s (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Константа, которая захватывает время, необходимое для достижения жидкости установившихся условий при открытии или закрытии клапана из одного положения в другое. Этот параметр влияет на смоделированную динамику открытия.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Opening dynamics равным On.

Запорный клапан

`Cracking pressure differential` - Установите давление для операции запорного клапана
`0.01` МПа (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Значение перепада давления, которое запускает открытие клапана.

`Maximum opening pressure differential` - Максимальное давление в клапане
`0.1` МПа (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Максимальное давление в клапане. Это значение ограничивает давления на выходе клапана, чтобы сохранить физические значения во время симуляции.

`Maximum opening area` - Максимальная открытая площадь
`1e-4` m ^ 2 (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Максимальная открытая площадь запорного клапана в линии нагрузки. Внутри этого запорного клапана параллельно с отверстием линии нагрузки. Отверстие и запорный клапан могут иметь различные области.

Примеры моделей

Hydraulic Actuator with Dual Counterbalance Valves

Гидравлический Привод с двойными противовесными клапанами

Привод, управляемый 4-сторонним направленным клапаном и загруженный переопределяющей нагрузкой, требующий использования противовесных клапанов, чтобы предотвратить ползучесть нагрузки, когда направляющий клапан находится в нейтральном положении. В нейтральном положении направленный клапан соединяет порты А и B с резервуаром, блокируя порт давления P. Противовесные клапаны блокируют возврат потока в резервуар, таким образом удерживая привод на месте.

См. также

Запорный клапан с управлением управления (IL) | Клапан компенсатора давления (IL) | Клапан 3-Way снижения давления (IL) | Челночный клапан (IL)

Введенный в R2020a

Документация

Counterbalance Valve (IL)

Описание

Открытие клапана

Параметризация Открытия

Порты

Сохранение

`L` - Порт жидкости
изотермическая жидкость

`B` - Порт жидкости
изотермическая жидкость

`P` - Порт давления
изотермическая жидкость

Параметры

Model parameterization

`Opening parameterization` - Параметризация открытия
`Linear` (по умолчанию) | `Tabulated data`

`Set pressure differential` - Начальное давление сжатия пружины
`5` МПа (по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Maximum opening pressure differential` - Максимальное давление в клапане компенсатора
`6` МПа (по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Maximum opening area` - Максимальная открытая площадь отверстия нагрузки
`8e-5` m ^ 2 (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

`Leakage area` - Площадь зазора, когда клапан находится в положении полностью закрытого отверстия
`1e-10` m ^ 2 (по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Opening area vector` - Вектор площадей открытия
`[1e-10, 2e-05, 4e-05, 6e-05, 8e-05, .0001]` m ^ 2 (по умолчанию) | вектор 1-by- n

Зависимости

`Pressure differential vector` - Вектор значений перепада давления
`5 : 0.2 : 6` MPa (по умолчанию) | вектор с 1 байтом n

Зависимости

`Pilot ratio` - Коэффициент площади управления
`3` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Back pressure ratio` - Отношение площади противодавления
`4` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Discharge coefficient` - Коэффициент расхода
`0.64` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Critical Reynolds number` - Верхний предел числа Рейнольдса для ламинарного течения
`150` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Opening dynamics` - Вводить ли задержку потока из-за открытия отверстия
`Off` (по умолчанию) | `On`

`Smoothing factor` - Численный коэффициент сглаживания
`0.01` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Opening time constant` - Время открытия отверстия константа
`0.1` s (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

Запорный клапан

`Cracking pressure differential` - Установите давление для операции запорного клапана
`0.01` МПа (по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Maximum opening pressure differential` - Максимальное давление в клапане
`0.1` МПа (по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Maximum opening area` - Максимальная открытая площадь
`1e-4` m ^ 2 (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Примеры моделей

Гидравлический Привод с двойными противовесными клапанами

См. также

Документация Simscape Fluids

Поддержка

Документация

Counterbalance Valve (IL)

Описание

Открытие клапана

Параметризация Открытия

Порты

Сохранение

L - Порт жидкости изотермическая жидкость

B - Порт жидкости изотермическая жидкость

P - Порт давления изотермическая жидкость

Параметры

Model parameterization

Opening parameterization - Параметризация открытия Linear (по умолчанию) | Tabulated data

Set pressure differential - Начальное давление сжатия пружины 5 МПа (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Maximum opening pressure differential - Максимальное давление в клапане компенсатора 6 МПа (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Maximum opening area - Максимальная открытая площадь отверстия нагрузки 8e-5 m ^ 2 (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

Leakage area - Площадь зазора, когда клапан находится в положении полностью закрытого отверстия 1e-10 m ^ 2 (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Opening area vector - Вектор площадей открытия [1e-10, 2e-05, 4e-05, 6e-05, 8e-05, .0001] m ^ 2 (по умолчанию) | вектор 1-by- n

Зависимости

Pressure differential vector - Вектор значений перепада давления 5 : 0.2 : 6 MPa (по умолчанию) | вектор с 1 байтом n

Зависимости

Pilot ratio - Коэффициент площади управления 3 (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Back pressure ratio - Отношение площади противодавления 4 (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Discharge coefficient - Коэффициент расхода 0.64 (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Critical Reynolds number - Верхний предел числа Рейнольдса для ламинарного течения 150 (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Opening dynamics - Вводить ли задержку потока из-за открытия отверстия Off (по умолчанию) | On

Smoothing factor - Численный коэффициент сглаживания 0.01 (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Opening time constant - Время открытия отверстия константа 0.1 s (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

Запорный клапан

Cracking pressure differential - Установите давление для операции запорного клапана 0.01 МПа (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Maximum opening pressure differential - Максимальное давление в клапане 0.1 МПа (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Maximum opening area - Максимальная открытая площадь 1e-4 m ^ 2 (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Примеры моделей

Гидравлический Привод с двойными противовесными клапанами

См. также

Документация Simscape Fluids

Поддержка

`L` - Порт жидкости
изотермическая жидкость

`B` - Порт жидкости
изотермическая жидкость

`P` - Порт давления
изотермическая жидкость

`Opening parameterization` - Параметризация открытия
`Linear` (по умолчанию) | `Tabulated data`

`Set pressure differential` - Начальное давление сжатия пружины
`5` МПа (по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Maximum opening pressure differential` - Максимальное давление в клапане компенсатора
`6` МПа (по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Maximum opening area` - Максимальная открытая площадь отверстия нагрузки
`8e-5` m ^ 2 (по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Leakage area` - Площадь зазора, когда клапан находится в положении полностью закрытого отверстия
`1e-10` m ^ 2 (по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Opening area vector` - Вектор площадей открытия
`[1e-10, 2e-05, 4e-05, 6e-05, 8e-05, .0001]` m ^ 2 (по умолчанию) | вектор 1-by- n

`Pressure differential vector` - Вектор значений перепада давления
`5 : 0.2 : 6` MPa (по умолчанию) | вектор с 1 байтом n

`Pilot ratio` - Коэффициент площади управления
`3` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Back pressure ratio` - Отношение площади противодавления
`4` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Discharge coefficient` - Коэффициент расхода
`0.64` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Critical Reynolds number` - Верхний предел числа Рейнольдса для ламинарного течения
`150` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Opening dynamics` - Вводить ли задержку потока из-за открытия отверстия
`Off` (по умолчанию) | `On`

`Smoothing factor` - Численный коэффициент сглаживания
`0.01` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Opening time constant` - Время открытия отверстия константа
`0.1` s (по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Cracking pressure differential` - Установите давление для операции запорного клапана
`0.01` МПа (по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Maximum opening pressure differential` - Максимальное давление в клапане
`0.1` МПа (по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Maximum opening area` - Максимальная открытая площадь
`1e-4` m ^ 2 (по умолчанию) | положительная скалярная величина