Hydraulically Operated Remote Control Valve

Нормально закрытый или нормально открытый клапан дистанционного управления с гидравлическим управлением

Библиотека

Наклонно-направленные клапаны

Описание

Блок Hydraulically Operated Remote Control Valve представляет клапан дистанционного управления с гидравлическим управлением как модель , основанная на таблице данных, что означает, что большинство параметров модели обычно доступны в каталогах или таблицах данных производителя. Гидравлически управляемые клапаны дистанционного управления широко используются в гидравлических системах как гидравлические переключатели, разгрузочные и секвенирующие клапаны. Можно также использовать их как клапаны сброса давления и снижения давления. Блок охватывает как нормально закрытые, так и нормально открытые строения, показанные на следующем рисунке.

Клапан открывается (закрывается) давлением управления. Орган управления клапана остается в своем исходном положении, пока давление управления ниже давления открытия. Когда давления открытия достигаются, орган управления клапана (золотник, мяч, тарелка и так далее) вытесняется со своего седла и начинает открывать нормально закрытый клапан или закрывать нормально открытый клапан. Перемещение органа управления прямо пропорционально давлению управления. Максимального перемещения представитель достигает после того, как давление управления становится равным или больше заданного максимального значения. Максимальная площадь клапана, давления открытия и максимальное давление являются ключевыми параметрами блока. Эти три параметра обычно приводятся в каталогах или таблицах данных.

В дополнение к максимальной площади, площадь утечек также требуется для характеристики клапана. Основной целью параметра является не учет возможных утечек, хотя это также важно, а поддержание вычислительной целостности цепи путем предотвращения изоляции фрагмента системы после полного закрытия клапана. Изолированная или «висящая» часть системы может повлиять на вычислительную эффективность и даже вызвать отказ расчетов. Поэтому значение параметров должно быть больше нуля.

Схематические фрагменты на следующем рисунке показывают некоторые типичные применения клапана: клапан дистанционного управления (а), клапан сброса давления (b) и клапан снижения давления (с).

Скорость потока жидкости через отверстие пропорциональна открытию отверстия и перепаду давления на нем.

По умолчанию блок не содержит динамику открытия клапана и клапан определяет площадь открытия как функцию пропорциональную давлению:

$A = A (p)$

Добавление динамики открытия клапана обеспечивает непрерывное поведение, которое более физически реалистично и особенно полезно в ситуациях с быстрым открытием и закрытием клапана. Площадь канала отверстия, зависящего от давления, A(p) в блочных уравнениях, затем становится установившейся площадью, и площадь канала мгновенного отверстия в уравнении потока определяется следующим образом:

$A (t = 0) = A_{i n i t}$

$\frac{d A}{d t} = \frac{A (p) - A}{τ}$

В любом случае скорость потока жидкости через клапан определяется согласно следующим уравнениям:

$q = C_{D} \cdot A \sqrt{\frac{2}{ρ}} \cdot \frac{p}{{(p^{2} + p_{c r}^{2})}^{1 / 4}}$

Для нормально закрытого клапана площадь A(p) канала мгновенного отверстия вычисляется уравнениями:

$A (p) = {\begin{array}{l} A_{l e a k} & для p_{p} < = p_{c r a c k} \\ A_{l e a k} + g a i n \cdot (p_{p} - p_{c r a c k}) & для p_{c r a c k} < p_{p} < p_{\max} \\ A_{\max} & для p_{p} > = p_{\max} \end{array}$

Для нормально открытого клапана уравнения аналогичны:

$A (p) = {\begin{array}{l} A_{\max} & для p_{p} < = p_{c r a c k} \\ A_{\max} - g a i n \cdot (p_{p} - p_{c r a c k}) & для p_{c r a c k} < p_{p} < p_{\max} \\ A_{l e a k} & для p_{p} > = p_{\max} \end{array}$

Остальная часть уравнений применяется к обоим строениям клапана:

$g a i n = \frac{A_{\max} - A_{l e a k}}{p_{\max} - p_{c r a c k}}$

$Δ p = p_{A} - p_{B},$

где

q	Скорость потока жидкости через клапан
p	Перепад давления на клапане
p A, _p B	Абсолютные давления на клеммах блоков
p p	Манометрическое давление на терминале управления
C D	Коэффициент расхода потока
ρ	Плотность жидкости
τ	Временная константа для отклика первого порядка открытия клапана
t	Время
A	Площадь канала мгновенного отверстия
A(p)	Площадь канала отверстия, зависящего от давления
A _init	Начальная открытая площадь клапана
A _max	Полностью открытая площадь канала клапана
A _утечки	Площадь утечек закрытого клапана
p _{трещина}	Давления открытия клапана
p _max	Управляйте давлением, чтобы переместить поршень управления на его максимум
p _cr	Минимальное давление турбулентного течения, когда блок переходит от ламинарного к турбулентному режиму

Минимальное давление для турбулентного потока, p _cr, вычисляется согласно определенному методу перехода из ламинарного режима течения:

По отношению давления - переход от ламинарного к турбулентному режиму определяется следующими уравнениями:

p _cr = (_{p avg} + _p atm) (1 _- B лам)

p _avg = (_p A + p B )/2

где

p _avg	Среднее давление между клеммами блоков
p _атм	Атмосферное давление, 101325 Па
B _лам	Отношение давления на переходном режиме между ламинарным и турбулентным режимами (Laminar flow pressure ratio значение параметров)

По числу Рейнольдса - переход от ламинарного к турбулентному режиму определяется следующими уравнениями:

$p_{c r} = \frac{ρ}{2} {(\frac{{Re}_{c r} \cdot ν}{C_{D} \cdot D_{H}})}^{2}$

$D_{H} = \sqrt{\frac{4 A}{π}}$

где

D H	Гидравлический диаметр отверстия
ν	Кинематическая вязкость жидкости
Re _cr	Критическое число Рейнольдса (Critical Reynolds number значение параметров)

Связи A и B являются гидравлическими портами, сопоставленными с входным отверстием и выходным отверстием клапана. Связь X является портом управления, который является гидравлическим портом, который обеспечивает давление управления. Блок имеет положительное направление от порта А до порта B. Это означает, что скорость потока жидкости положительная, если она течет от A до B, и перепад давления определяется как $Δ p = p_{A} - p_{B},$ .

Основные допущения и ограничения

Перемещение органа управления линейно пропорционально давлению управления.
Ни один расход жидкости не связан с ёмкостью управления.
Никакие загрузки на клапане, такие как инерция, трение, пружина и так далее, не рассматриваются.

Параметры

Valve type

Выберите строение клапана: Normally closed valve или Normally open valve. Значение по умолчанию является Normally closed valve.

Maximum passage area

Максимальная площадь поперечного проходного сечения клапана. Значение по умолчанию 1e-4 м ^ 2.

Cracking pressure

Уровень давления, при котором орган управления клапана отжимается от седла и начинает открываться или закрываться клапан, в зависимости от типа клапана. Значение по умолчанию 3e4 Па.

Maximum control member displacement pressure

Управляйте давлением, при котором орган управления клапана смещается к своему максимальному перемещению и остается там до тех пор, пока давление не упадет ниже этого уровня. Его значение должно быть выше давления открытия. Значение по умолчанию 1.2e5 Па.

Flow discharge coefficient

Полу-эмпирический параметр для характеристики емкости клапана. Его значение зависит от геометрических свойств отверстия и обычно приводится в учебниках или таблицах данных производителя. Значение по умолчанию 0.7.

Laminar transition specification

Выберите для блока режим перехода между ламинарным и турбулентным течениями:

Pressure ratio - Переход от ламинарного к турбулентному режиму плавен и зависит от значения параметра Laminar flow pressure ratio. Этот метод обеспечивает лучшую сходимость моделирования.
Reynolds number - переход от ламинарного к турбулентному режиму происходит, когда число Рейнольдса достигает значения, заданного параметром Critical Reynolds number.

Laminar flow pressure ratio

Отношение давления, при котором поток переходит между ламинарным и турбулентным режимами. Значение по умолчанию 0.999. Этот параметр видим, только если параметр Laminar transition specification установлен в Pressure ratio.

Critical Reynolds number

Максимальное значение числа Рейнольдса для ламинарного течения. Значение параметра зависит от геометрического профиля отверстия. Вы можете найти рекомендации для определения значения этого параметра в учебниках гидравлики. Значение по умолчанию 12, что соответствует круглому отверстию из тонкого материала с острыми ребрами. Этот параметр видим, только если параметр Laminar transition specification установлен в Reynolds number.

Leakage area

Общая площадь возможных утечек в полностью закрытом клапане. Основной целью параметра является поддержание вычислительной целостности цепи путем предотвращения изоляции фрагмента системы после полного закрытия клапана. Значение значения параметров должно быть больше 0. Значение по умолчанию 1e-12 м ^ 2.

Opening dynamics

Выберите один из следующих опций:

Do not include valve opening dynamics - Клапан устанавливает площадь канала отверстия непосредственно как функцию давления. Если площадь изменяется мгновенно, также как и уравнение потока. Это значение по умолчанию.
Include valve opening dynamics - Обеспечьте непрерывное поведение, которое является более физически реалистичным, путем добавления задержки первого порядка во время открытия и закрытия клапана. Используйте эту опцию в гидравлических симуляциях с локальным решателем для симуляции в реальном времени. Эта опция также полезна, если вы заинтересованы в динамике открытия клапана в симуляциях переменных шагов.

Opening time constant

Временная константа для отклика первого порядка открытия клапана. Этот параметр доступен, только если Opening dynamics задано значение Include valve opening dynamics. Значение по умолчанию 0.1 с.

Initial area

Начальная площадь открытия клапана. Этот параметр доступен, только если Opening dynamics задано значение Include valve opening dynamics. Значение по умолчанию 1e-12 м ^ 2.

Ограниченные параметры

Глобальные параметры

Параметры, определяемые типом рабочей жидкости:

Fluid density
Fluid kinematic viscosity

Используйте блок Hydraulic Fluid или блок Custom Hydraulic Fluid, чтобы задать свойства жидкости.

Порты

Блок имеет следующие порты:

A: Гидравлический порт сопоставлен с входным отверстием клапана.
B: Гидравлический порт сопоставлен с выходным отверстием клапана.
X: Гидравлический порт, который действует как порт управления и обеспечивает давление управления.

Документация

Hydraulically Operated Remote Control Valve

Библиотека

Описание

Основные допущения и ограничения

Параметры

Глобальные параметры

Порты

Расширенные возможности

Генерация кода C/C + +
Сгенерируйте код C и C++ с помощью Coder™ Simulink ®

См. также

Документация Simscape Fluids

Поддержка

Документация

Hydraulically Operated Remote Control Valve

Библиотека

Описание

Основные допущения и ограничения

Параметры

Глобальные параметры

Порты

Расширенные возможности

Генерация кода C/C + + Сгенерируйте код C и C++ с помощью Coder™ Simulink ®

См. также

Документация Simscape Fluids

Поддержка

Генерация кода C/C + +
Сгенерируйте код C и C++ с помощью Coder™ Simulink ®