Pilot Valve Actuator (IL)

等温流体网络中的单作用或双作用压力控制执行器。

类型: EngeeFluids.IsothermalLiquid.Valves.Controls.PilotActuator

图书馆中的路径:

/Physical Modeling/Fluids/Isothermal Liquid/Valves & Orifices/Valve Actuators & Forces/Pilot Valve Actuator (IL)

说明

先导阀执行器（IL）*单元模拟由控制压力控制的单作用或双作用执行器，以控制等温流体网络中的连接阀门或孔口。

对于单作用执行器，当控制压力超过端口 X*的*弹簧预紧力时，活塞开始沿*机械方向*参数设置的方向移动。

对于双作用执行机构，控制压力是和之间的差值。活塞沿压差较大的方向移动，抵消对面端口上的弹簧力。当活塞反向运动时，弹簧不会伸长，对活塞位置也没有平衡作用。

X* 端口和 Y* 端口的活塞安装在同一个阀芯上。当低于相反弹簧的预紧力时，两个弹簧都会使阀芯回到中立位置。对于单作用执行机构，中位位于端口 X。对于双作用执行机构，中位位于执行机构的中心。

单作用执行机构

活塞上的力由端口 X 与大气压力之间的压差产生：

其中是端口 X 的活塞面积，即参数 端口 X 的活塞面积的值。当大于端口 X* 的*弹簧预紧力值时，活塞开始移动。

Single-acting actuator diagram

下图是单作用电机轴的示意图。

pilot valve actuator il 2 cn

活塞位置

活塞位置的瞬时变化为：

其中，稳定活塞位置是当前压差下的活塞位置，与活塞最大冲程时的弹簧力成正比：

其中

- 是 X 端口*弹簧预紧力的参数值；
- 作用在活塞位置上的最大弹簧力，，其中是参数 *X*端口处的弹簧刚度值；
- 参数*X*端口的活塞行程的值；
- 机械方向*参数的值，该参数指定正向（伸展）或反向（缩回）运动。

如果活塞上的力小于*X*处弹簧预紧力*参数值，则活塞保持中立或移动到中立位置。如果活塞上的力达到或超过最大弹簧力，则活塞保持在冲程位置，直到施加的压力发生变化。

双作用执行机构

X 端口和 Y 端口上的力差决定活塞的移动：

施加在*X*端口的压力使阀芯远离*X*腔，并抵消*Y*端口的弹簧。同样，施加在端口 Y 的压力使阀芯远离腔室 Y，并抵消端口 X 的弹簧。当阀芯反转时，先前拉伸的弹簧压缩，对阀芯施加一个力。之前被压缩的弹簧位于行进方向上的端口内，不会被拉伸，也不会影响转轴的位置。

方向执行器示意图

下图是双作用执行机构的示意图。

pilot valve actuator il 1 cn

活塞位置

活塞位置变化的计算公式为

其中，稳定活塞位置是当前压差下的活塞位置，与活塞最大冲程时的弹簧力成正比：

其中

和 - 分别为*X*端口的弹簧预紧力和*Y*端口的弹簧预紧力的参数值；
和分别是端口 X 和 Y 上作用于活塞位移的最大弹簧力，，其中是每个端口的弹簧刚度；
- 是活塞在端口上的行程；
- 机械方向*参数的值，该参数指定正向（伸出）或负向（缩回）运动。

力值的数值平滑化

当执行机构几乎完全伸出或缩回时，可以通过调整*平滑系数*参数来保持模拟的数值稳定性。在平滑系数不为零的情况下，平滑功能将应用于所有计算力，但主要影响活塞运动极端的建模。

如果*执行器配置*设置为 "单作用"，则活塞上的归一化力计算公式为

如果*执行器配置*设置为 "双作用"，则活塞在*X*处的归一化力计算公式为

活塞在 Y 处的归一化力计算公式为

如果*平滑系数*参数不为零，程序块将在 "0 "和 "1 "之间平滑改变归一化力值。

端口

非定向

# X — 压力端口 p_X
等温流体

Details

端口 X 的压力。该端口没有质量流通过。

程序使用名称

port_x

# Y — 压力端口 p_Y
等温流体

Details

端口 Y 的压力。该端口没有质量流通过。

依赖关系

要使用此端口，请将*执行器类型*参数设置为 "双作用"。

程序使用名称

port_y

输出

# S — 活塞位移，米
标量

Details

活塞位移标量信号。位移的符号与*机械方向*参数中指定的方向一致。

数据类型	Float64`。
复数支持	无

参数

# Actuator configuration — 要模拟的驱动器类型
Single-acting | Double-acting

Details

要建模的驱动器类型。

值	`Single-acting` \| `Double-acting`
默认值	`Single-acting`
程序使用名称	`actuator_type`
可计算	无

# Piston area at port X — 阀杆在端口中的横截面积 X
m^2 | cm^2 | ft^2 | in^2 | km^2 | mi^2 | mm^2 | um^2 | yd^2

Details

端口 X 处活塞杆的横截面积。

计量单位	`m^2` \| `cm^2` \| `ft^2` \| `in^2` \| `km^2` \| `mi^2` \| `mm^2` \| `um^2` \| `yd^2`
默认值	`1e-4 m^2`
程序使用名称	`port_x_area`
可计算	是

# Piston area at port Y — 阀杆在端口中的横截面积 Y
m^2 | cm^2 | ft^2 | in^2 | km^2 | mi^2 | mm^2 | um^2 | yd^2

Details

端口 Y 处活塞杆的横截面积。

依赖关系

要使用此参数，请将*执行器类型*参数设置为 "双作用"。

计量单位	`m^2` \| `cm^2` \| `ft^2` \| `in^2` \| `km^2` \| `mi^2` \| `mm^2` \| `um^2` \| `yd^2`
默认值	`1e-4 m^2`
程序使用名称	`port_y_area`
可计算	是

# Spring preload force — 中立力量
N | kN | lb | mN | dyn | lbf

Details

在中立位置作用在活塞上的力。

依赖关系

要使用该参数，请将*执行器类型*设为 "单作用"。

计量单位	`N` \| `kN` \| `lb` \| `mN` \| `dyn` \| `lbf`
默认值	`20.0 N`
程序使用名称	`F_preload`
可计算	是

# Spring preload force at port X — 中位时*X* 端口上的力
N | kN | lb | mN | dyn | lbf

Details

处于中立位置时*X* 端口所受的力。

依赖关系

要使用该参数，请将*执行器类型*参数设置为 "双作用"。

计量单位	`N` \| `kN` \| `lb` \| `mN` \| `dyn` \| `lbf`
默认值	`20.0 N`
程序使用名称	`F_preload_x`
可计算	是

# Spring preload force at port Y — 在中立位置对端口 Y 的作用力
N | kN | lb | mN | dyn | lbf

Details

Y* 端口在中立位置的受力。

依赖关系

要使用该参数，请将*执行器类型*参数设置为 "双作用"。

计量单位	`N` \| `kN` \| `lb` \| `mN` \| `dyn` \| `lbf`
默认值	`20.0 N`
程序使用名称	`F_preload_y`
可计算	是

# Spring stiffness — 刚度系数
N/m | lbf/ft | lbf/in

Details

弹簧刚度系数。最大弹簧力由的刚度和*弹簧预紧力*值决定：

依赖关系

要使用该参数，请将*执行器类型*参数设置为 "单作用"。

计量单位	`N/m` \| `lbf/ft` \| `lbf/in`
默认值	`15e3 N/m`
程序使用名称	`k`
可计算	是

# Spring stiffness at port X — 端口刚度系数 X
N/m | lbf/ft | lbf/in

Details

端口 X 的弹簧刚度。最大弹簧力由的刚度和端口 X* 的*弹簧预紧力值决定：

依赖关系

要使用该参数，请将*执行器类型*参数设置为 "双作用"。

计量单位	`N/m` \| `lbf/ft` \| `lbf/in`
默认值	`15e3 N/m`
程序使用名称	`k_x`
可计算	是

# Spring stiffness at port Y — 端口刚度系数 Y
N/m | lbf/ft | lbf/in

Details

端口 Y 的弹簧刚度。最大弹簧力由的刚度和端口 Y* 的*弹簧预紧力值决定：

依赖关系

要使用该参数，请将*执行器类型*参数设置为 "双作用"。

计量单位	`N/m` \| `lbf/ft` \| `lbf/in`
默认值	`15e3 N/m`
程序使用名称	`k_y`
可计算	是

# Piston stroke — 活塞行程
m | cm | ft | in | km | mi | mm | um | yd

Details

活塞最大行程。

依赖关系

要使用该参数，请将*执行器类型*设为 "单作用"。

计量单位	`m` \| `cm` \| `ft` \| `in` \| `km` \| `mi` \| `mm` \| `um` \| `yd`
默认值	`5e-3 m`
程序使用名称	`stroke`
可计算	是

# Piston stroke at port X — 端口活塞行程 X
m | cm | ft | in | km | mi | mm | um | yd

Details

活塞在*X*油口的最大行程。

依赖关系

要使用该参数，请将*执行器类型*参数设置为 "双作用"。

计量单位	`m` \| `cm` \| `ft` \| `in` \| `km` \| `mi` \| `mm` \| `um` \| `yd`
默认值	`5e-3 m`
程序使用名称	`stroke_x`
可计算	是

# Piston stroke at port Y — 端口冲程 Y
m | cm | ft | in | km | mi | mm | um | yd

Details

活塞在油口 Y 可能的最大行程。

依赖关系

要使用该参数，请将*执行器类型*参数设置为 "双作用"。

计量单位	`m` \| `cm` \| `ft` \| `in` \| `km` \| `mi` \| `mm` \| `um` \| `yd`
默认值	`5e-3 m`
程序使用名称	`stroke_y`
可计算	是

# Smoothing factor — 数值平滑因子

Details

连续平滑系数，当阀门处于近开和近关位置时，根据流量特性引入一定程度的渐变。设置一个小于 1 的非零值，以提高这些模式下模拟的稳定性。

默认值	`0.01`
程序使用名称	`smoothing_factor`
可计算	是

# Actuator dynamics — 是否在跳闸时考虑瞬态因素

Details

在执行过程中考虑阀芯位置瞬态效应的选项。选中 "执行器动态 "复选框可通过在阀芯位置上引入一阶延迟来近似执行器的运动。执行器时间常数*值也会影响建模的动态效果。

默认值	`false (关掉)`
程序使用名称	`actuator_dynamics`
可计算	无

# Actuator time constant — 活塞位移时间常数
d | s | hr | ms | ns | us | min

Details

决定活塞从一个位置移动到另一个位置时达到稳定状态所需时间的常数。该参数会影响模拟的执行器动态。

依赖关系

要启用该参数，请选择*执行器动态* 复选框。

计量单位	`d` \| `s` \| `hr` \| `ms` \| `ns` \| `us` \| `min`
默认值	`0.1 s`
程序使用名称	`tau`
可计算	是

# Mechanical orientation — 活塞位移方向
Pilot pressure at port X causes positive piston displacement | Pilot pressure at port X causes negative piston displacement

Details

活塞位移方向取决于*X* 端口的配置。如果*执行器配置*设置为 "双作用"，则*Y* 端口的位移力作用方向与*X* 端口的力作用方向相反。

端口 X 处的先导压力导致活塞正位移 "对应于端口 X 处的压力沿端口 Y 方向推动活塞时产生的正位移。当端口 X 的压力将活塞推向端口 Y 方向时，"端口 X 的先导压力导致活塞负位移 "与负位移相对应。

值	`Pilot pressure at port X causes positive piston displacement` \| `Pilot pressure at port X causes negative piston displacement`
默认值	`Pilot pressure at port X causes positive piston displacement`
程序使用名称	`orientation`
可计算	无