Pressure Compensator Valve (IL)

Обеспечивающий давление клапан для внешнего компонента в изотермической системе

Библиотека:
Simscape / Жидкости / Изотермическая Жидкость / Valves & Orifices / Клапаны регулировки давления

Описание

Блок Pressure Compensator Valve (IL) представляет изотермический жидкий компенсатор давления, такой как регулятор давления или уменьшающий давление клапан. Используйте этот клапан, когда требуется поддерживать давление в клапане на основе сигналов от другой части системы.

Когда перепад давления между портами X and Y (давление управления) встречает или превышает давление набора, область клапана открывается (для обычно закрытых клапанов) или завершения (для обычно открытых клапанов) для того, чтобы поддерживать давление при клапане. Область значений регулирования давления начинается при давлении набора. _набор P является постоянным в случае Constant клапан, или варьирующийся в случае Controlled клапан. Физический знак в порте Ps обеспечивает давление набора варьирования.

Регулирование давления

Регулирование давления происходит, когда обнаруженное давление, P _x – P _Y или _{управление} P, превышает заданное давление, _набор P. Блок Pressure Compensator Valve (IL) поддерживает два режима регулирования:

Когда Set pressure control установлен в Controlled, соедините сигнал давления с портом Ps и установите постоянный Pressure regulation range. регулирование давления инициировано, когда _{управление} P больше _набора P, Set pressure differential, и ниже P _макс., суммы давления набора и пользовательского Pressure regulation range.
Когда Set pressure control установлен в Constant, открытие клапана постоянно регулируется между _{набором} P и P _макс. или линейной или табличной параметризацией. Когда Opening parametrization установлен в Tabular data, _набор P и P _макс. являются первыми и последними параметрами Pressure differential vector, соответственно.

Уравнение массового расхода жидкости

Импульс сохраняется через клапан:

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

Массовый расход жидкости через клапан вычисляется как:

$\dot{m} = \frac{C_{d} A_{v a l v e} \sqrt{2 \bar{ρ}}}{\sqrt{P R_{l o s s} (1 - {(\frac{A_{v a l v e}}{A_{p o r t}})}^{2})}} \frac{Δ p}{{[Δ p^{2} + Δ p_{c r i t}^{2}]}^{1 / 4}},$

где:

C _d является Discharge coefficient.
_Клапан A является мгновенным клапаном открытая область.
_Портом A является Cross-sectional area at ports A and B.
$\bar{ρ}$ средняя плотность жидкости.
Δp является перепадом давлений клапана p – p _B.

Критическим перепадом давлений, _{критикой} Δp, является перепад давления, сопоставленный с Critical Reynolds number, _{критикой} Re, точкой перехода режима течения между ламинарным и турбулентным течением:

$Δ p_{c r i t} = \frac{π \bar{ρ}}{8 A_{v a l v e}} {(\frac{ν {Re}_{c r i t}}{C_{d}})}^{2} .$

Падение давления описывает сокращение давления при клапане из-за уменьшения в области. _потеря PR вычисляется как:

$P R_{l o s s} = \frac{\sqrt{1 - {(\frac{A_{v a l v e}}{A_{p o r t}})}^{2} (1 - C_{d}^{2})} - C_{d} \frac{A_{v a l v e}}{A_{p o r t}}}{\sqrt{1 - {(\frac{A_{v a l v e}}{A_{p o r t}})}^{2} (1 - C_{d}^{2})} + C_{d} \frac{A_{v a l v e}}{A_{p o r t}}} .$

Восстановление давления описывает положительный скачок давления при клапане из-за увеличения области. Если Pressure recovery установлен в Off, _потеря PR равняется 1.

Площадь открытия, _клапан A, определяется вводной параметризацией (для Constant только клапаны) и динамика открытия клапана.

Параметризация открытия клапана

Линейная параметризация области клапана для Normally open клапаны:

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

и для Normally closed клапаны:

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

Для табличной параметризации области клапана в ее рабочем диапазоне _утечка A и A _макс. являются первыми и последними параметрами Opening area vector, соответственно.

Нормированное давление, $\hat{p}$ :

$\hat{p} = \frac{p_{c o n t r o l} - p_{s e t}}{p_{\max} - p_{s e t}} .$

В экстремальных значениях области значений давления клапана можно обеспечить числовую робастность в симуляции путем корректировки блока Smoothing factor. С ненулевым коэффициентом сглаживания функция сглаживания применяется ко всем расчетным давлениям клапана, но в основном влияет на симуляцию в экстремальных значениях этих областей значений.

Когда Smoothing factor, f, является ненулевым, сглаживавшее, нормированное давление вместо этого подано к области клапана:

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

В Tabulated data параметризация, сглаживавшее, нормированное давление также используется, когда коэффициент сглаживания ненулевой с линейной интерполяцией и самой близкой экстраполяцией.

Динамика Открытия

Если вводные движущие силы моделируются, задержка введена ответу потока на смоделированный, контролируют давление. _{управление} p становится динамическим давлением управления, p _dyn; в противном случае _{управление} p является установившимся давлением. Мгновенное изменение в динамическом давлении управления вычисляется на основе Opening time constant, τ:

${\dot{p}}_{d y n} = \frac{p_{c o n t r o l} - p_{d y n}}{τ} .$

По умолчанию Opening dynamics установлен в Off. Ненулевой Smoothing factor может обеспечить дополнительную числовую устойчивость, когда отверстие находится в почти закрытой или почти открытой позиции.

Установившиеся движущие силы установлены той же параметризацией как открытие клапана и основаны на давлении управления, _{управлении} p.

Дефектное поведение

Когда отказы включены, клапан, открытая область становится упорно продолженной заданное значение в ответ на один из этих триггеров:

Время симуляции — Сбой происходит в требуемое время.
Поведение симуляции — Сбой происходит в ответ на внешний триггер. Это отсоединяет порт Tr.

Три опции отказа доступны в параметре Opening area when faulted:

Closed — Клапан замораживается в его наименьшем значении, в зависимости от Opening parameterization:
- Когда Opening parameterization установлен в Linear, область клапана замораживается в Leakage area.
- Когда Opening parameterization установлен в Tabulated data, область клапана замораживается в первом элементе Opening area vector.
Open — Клапан замораживается в его самом большом значении, в зависимости от Opening parameterization:
- Когда Opening parameterization установлен в Linear, область клапана замораживается в Maximum opening area.
- Когда Orifice parameterization установлен в Tabulated data, область клапана замораживается в последнем элементе Opening area vector.
Maintain last value — Область клапана замораживает в клапане открытую область, когда триггер произошел.

Из-за числового сглаживания в экстремальных значениях области клапана, минимальная примененная область больше, чем Leakage area, и максимум меньше, чем Maximum orifice area пропорционально значению Smoothing factor.

После того, как инициированный, клапан остается в неработающей области для остальной части симуляции.

Порты

Сохранение

развернуть все

`A` — Жидкий порт
изотермическая жидкость

Запись или выходной порт жидкости к или от клапана.

`B` — Жидкий порт
изотермическая жидкость

Запись или выходной порт жидкости к или от клапана.

`X` — Ссылка давления, MPa
изотермическая жидкость

Абсолютное давление в модулях МПа, обозначенный P _x.

`Y` — Ссылка давления, MPa
изотермическая жидкость

Абсолютное давление в модулях МПа, обозначенный P _y.

Входной параметр

развернуть все

`Ps` — Управляемый перепад давления
физический сигнал

Перепад давления для управляемой работы клапана в виде физического сигнала.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Set pressure control на Controlled.

`Tr` — Внешний триггер отказа
физический сигнал

Порт физического сигнала для внешнего триггера отказа. Инициирование происходит, когда значение больше 0.5. Нет никакого модуля, сопоставленного с триггерным значением.

Зависимости

Этот порт отображается, когда Enable faults установлен в On и Fault trigger установлен в External.

Параметры

развернуть все

Параметры

`Valve specification` — Смещение клапана
`Normally open` (значение по умолчанию) | `Normally closed`

Нормальные условия работы клапана компенсатора давления. Уменьшающим клапаном является Normally open клапаном и предохранительным клапаном является Normally closed клапан.

`Set pressure control` — Постоянная или управляемая работа клапана
`Constant` (значение по умолчанию) | `Controlled`

Метод работы клапана. Клапан может действовать согласно указанному диапазону регулирования давления или Opening parametrization.

`Opening parameterization` — Метод моделирования постоянного открытия клапана или закрытия
`Linear` (значение по умолчанию) | `Tabulated data`

Метод моделирования открытия клапана или закрытия. Открытие клапана или параметризовано линейно или таблицей значений, коррелирующих область к перепаду давления.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Set pressure control на Constant.

`Set pressure differential` — Расположитесь, за пределами которого инициирована постоянная работа клапана
0 MPa (значение по умолчанию) | скаляр

Величина перепада давления, который инициировал работу постоянного клапана, когда давление превышает (Normally closed) или падения ниже (Normally open).

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Set pressure control на Constant и Opening parametrization к Linear.

`Pressure regulation range` — Клапан операционная область значений давления
0.1 MPa (значение по умолчанию) | скаляр

Операционная область значений давления клапана. Область значений регулирования давления находится между Set pressure differential и максимальным рабочим давлением клапана.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите также:

Set pressure control к Controlled
Set pressure control к Constant и Opening parametrization к Linear

`Maximum opening area` — Область полностью открытого клапана
`1e-4` м^2 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Площадь поперечного сечения клапана в его положении полностью открытого отверстия.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите также:

Set pressure control к Controlled
Set pressure control к Constant и Opening parametrization к Linear

`Leakage area` — Разорвите область когда в положении полностью закрытого отверстия
`1e-10` м^2 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Сумма всех разрывов, когда клапан находится в положении полностью закрытого отверстия. Любая область, меньшая, чем это значение, насыщается к определенной площади утечки. Это способствует числовой устойчивости путем поддержания непрерывности в потоке.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите также:

Set pressure control к Controlled
Set pressure control к Constant и Opening parametrization к Linear

`Pressure differential vector` — Вектор из значений дифференциального давления для табличной параметризации
[0.2 : 0.2 : 1.2] MPa (значение по умолчанию) | 1-byn вектор

Вектор из значений перепада давления для табличной параметризации площади открытия. Векторные элементы должны соответствовать непосредственные значениям в параметре Opening area vector. Давления должны быть больше 0 и перечислены в порядке возрастания.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Set pressure control на Constant и Opening parametrization к Tabulated data.

`Opening area vector` — Вектор из площадей открытия клапана для табличной параметризации
`[1e-05, 8e-06, 6e-06, 4e-06, 2e-06, 1e-10]` м^2 (значение по умолчанию) | 1-byn вектор

Вектор из значений площади открытия для табличной параметризации площади открытия. Векторные элементы должны соответствовать непосредственные значениям в параметре Pressure differential vector. Векторы области для обычно открытых клапанов перечисляют элементы в порядке убывания. Векторы области для обычно закрытых клапанов перечисляют элементы в порядке возрастания.

Вектор площади открытия должен иметь то же число элементов как Pressure differential vector. Линейная интерполяция используется между табличными точками данных.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Set pressure control на Constant и Opening parametrization к Tabulated data.

`Cross-sectional area at ports A and B` — Область при записи клапана или выходе
`inf` м^2 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Площадь поперечного сечения в портах A и B входа и выхода. Эти области используются в уравнении скорости потока жидкости давления, которое определяет массовый расход жидкости через клапан.

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

Поправочный коэффициент, составляющий потери выброса в теоретических потоках. Коэффициент расхода по умолчанию для клапана в Simscape™ Fluids™ 0.64.

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

Верхний предел числа Рейнольдса для ламинарного течения через клапан.

`Pressure recovery` — Увеличиваются ли с учетом давления в расширениях области
`Off` (значение по умолчанию) | `On`

Выберите с учетом увеличения давления когда жидкость течет с области меньшей площади поперечного сечения в область большей площади поперечного сечения.

`Smoothing factor` — Числовой коэффициент сглаживания
0.01 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина в области значений [0,1]

Непрерывный коэффициент сглаживания, который вводит слой постепенного изменения к ответу потока, когда клапан находится в почти открытых или почти закрытых позициях. Установите это значение к ненулевому значению меньше чем один, чтобы увеличить устойчивость вашей симуляции в этих режимах.

`Opening dynamics` — Ли с учетом ответа потока на открытие клапана
`Off` (значение по умолчанию) | `On`

Выберите с учетом переходных эффектов к гидросистеме из-за открытия клапана. Когда Opening dynamics установлен в On, блок аппроксимирует вводные условия путем представления задержки первого порядка в ответе потока.

`Opening time constant` — Постоянная времени открытия клапана
0.1 s (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Постоянный, который получает время, требуемое для жидкости достигнуть установившийся при открытии или закрытии клапана от одного положения до другого. Этот параметр влияет на смоделированную вводную динамику.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Opening dynamics на On.

Отказы

`Enable faults` — Опция отказа
`Off` (значение по умолчанию) | `On`

Включите внешне или временно инициированные отказы. Когда сбой произойдет, область клапана, обычно установленная вводной параметризацией, будет установлена в значение, заданное в параметре Opening area when faulted.

`Opening area when faulted` — Установите давшие сбой характеристики
`Closed` (значение по умолчанию) | `Open` | `Maintain last value`

Устанавливает неработающий тип клапана. Можно принять решение для клапана захватить, когда клапан открыт, закрыт, или в области, когда сбой инициирован.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Enable faults на On.

`Fault trigger` — Внешняя или временная триггерная опция
`Temporal` (значение по умолчанию) | `External`

Происходит ли триггер отказа из-за внешнего события или в требуемое время.

Когда установлено в External, порт Tr включен. Физический сигнал в порте Tr, который больше 0.5 триггерный сбой.

Когда установлено в Temporal, когда Simulation time for fault event будет достигнут, область клапана будет установлена в значение, заданное в параметре Opening area when faulted.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Enable faults на On.

`Simulation time for fault event` — Время, в которое инициирован сбой
5 s (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Когда Simulation time for fault event достигнут, область клапана установлена в значение, заданное в параметре Opening area when faulted.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Enable faults на On и Fault trigger к Temporal.

Примеры модели

Привод стопки развертки

Привод, который управляет устройством рабочий модуль, выполняющий последовательность трех технологических операций: крупная развертка, прекрасная развертка и расширение. Скорость привода контролируется одним из трех компенсированных давлению клапанов контроля потока, измеряющих, возвращаются, текут из цилиндра. Выбор соответствующего управления потоками выполняется распределительными клапанами, которые активируются блоком управления.

Введенный в R2020a

Документация

Pressure Compensator Valve (IL)

Описание

Регулирование давления

Уравнение массового расхода жидкости

Параметризация открытия клапана

Динамика Открытия

Дефектное поведение

Порты

Сохранение

A — Жидкий порт изотермическая жидкость

B — Жидкий порт изотермическая жидкость

X — Ссылка давления, MPa изотермическая жидкость

Y — Ссылка давления, MPa изотермическая жидкость

Входной параметр

Ps — Управляемый перепад давления физический сигнал

Зависимости

Tr — Внешний триггер отказа физический сигнал

Зависимости

Параметры

Параметры

Valve specification — Смещение клапана Normally open (значение по умолчанию) | Normally closed

Set pressure control — Постоянная или управляемая работа клапана Constant (значение по умолчанию) | Controlled

Opening parameterization — Метод моделирования постоянного открытия клапана или закрытия Linear (значение по умолчанию) | Tabulated data

Зависимости

Set pressure differential — Расположитесь, за пределами которого инициирована постоянная работа клапана0 MPa (значение по умолчанию) | скаляр

Зависимости

Pressure regulation range — Клапан операционная область значений давления0.1 MPa (значение по умолчанию) | скаляр

Зависимости

Maximum opening area — Область полностью открытого клапана 1e-4 м^2 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

Leakage area — Разорвите область когда в положении полностью закрытого отверстия 1e-10 м^2 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

Pressure differential vector — Вектор из значений дифференциального давления для табличной параметризации[0.2 : 0.2 : 1.2] MPa (значение по умолчанию) | 1-byn вектор

Зависимости

Opening area vector — Вектор из площадей открытия клапана для табличной параметризации [1e-05, 8e-06, 6e-06, 4e-06, 2e-06, 1e-10] м^2 (значение по умолчанию) | 1-byn вектор

Зависимости

Cross-sectional area at ports A and B — Область при записи клапана или выходе inf м^2 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Discharge coefficient — Коэффициент расхода0.64 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Critical Reynolds number — Верхний предел числа Рейнольдса для ламинарного течения150 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Pressure recovery — Увеличиваются ли с учетом давления в расширениях области Off (значение по умолчанию) | On

Smoothing factor — Числовой коэффициент сглаживания0.01 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина в области значений [0,1]

Opening dynamics — Ли с учетом ответа потока на открытие клапана Off (значение по умолчанию) | On

Opening time constant — Постоянная времени открытия клапана0.1 s (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

Отказы

Enable faults — Опция отказа Off (значение по умолчанию) | On

Opening area when faulted — Установите давшие сбой характеристики Closed (значение по умолчанию) | Open | Maintain last value

Зависимости

Fault trigger — Внешняя или временная триггерная опция Temporal (значение по умолчанию) | External

Зависимости

Simulation time for fault event — Время, в которое инициирован сбой5 s (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

Примеры модели

Привод стопки развертки

Смотрите также

Документация Simscape Fluids

Поддержка

`A` — Жидкий порт
изотермическая жидкость

`B` — Жидкий порт
изотермическая жидкость

`X` — Ссылка давления, MPa
изотермическая жидкость

`Y` — Ссылка давления, MPa
изотермическая жидкость

`Ps` — Управляемый перепад давления
физический сигнал

`Tr` — Внешний триггер отказа
физический сигнал

`Valve specification` — Смещение клапана
`Normally open` (значение по умолчанию) | `Normally closed`

`Set pressure control` — Постоянная или управляемая работа клапана
`Constant` (значение по умолчанию) | `Controlled`

`Opening parameterization` — Метод моделирования постоянного открытия клапана или закрытия
`Linear` (значение по умолчанию) | `Tabulated data`

`Set pressure differential` — Расположитесь, за пределами которого инициирована постоянная работа клапана
0 MPa (значение по умолчанию) | скаляр

`Pressure regulation range` — Клапан операционная область значений давления
0.1 MPa (значение по умолчанию) | скаляр

`Maximum opening area` — Область полностью открытого клапана
`1e-4` м^2 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Leakage area` — Разорвите область когда в положении полностью закрытого отверстия
`1e-10` м^2 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Pressure differential vector` — Вектор из значений дифференциального давления для табличной параметризации
[0.2 : 0.2 : 1.2] MPa (значение по умолчанию) | 1-byn вектор

`Opening area vector` — Вектор из площадей открытия клапана для табличной параметризации
`[1e-05, 8e-06, 6e-06, 4e-06, 2e-06, 1e-10]` м^2 (значение по умолчанию) | 1-byn вектор

`Cross-sectional area at ports A and B` — Область при записи клапана или выходе
`inf` м^2 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

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

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

`Pressure recovery` — Увеличиваются ли с учетом давления в расширениях области
`Off` (значение по умолчанию) | `On`

`Smoothing factor` — Числовой коэффициент сглаживания
0.01 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина в области значений [0,1]

`Opening dynamics` — Ли с учетом ответа потока на открытие клапана
`Off` (значение по умолчанию) | `On`

`Opening time constant` — Постоянная времени открытия клапана
0.1 s (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Enable faults` — Опция отказа
`Off` (значение по умолчанию) | `On`

`Opening area when faulted` — Установите давшие сбой характеристики
`Closed` (значение по умолчанию) | `Open` | `Maintain last value`

`Fault trigger` — Внешняя или временная триггерная опция
`Temporal` (значение по умолчанию) | `External`

`Simulation time for fault event` — Время, в которое инициирован сбой
5 s (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина