Cartridge Valve Actuator (IL)

Привод, поддерживающий равновесие между давлением в клапане и управляющим давлением в сети изотермической жидкости.

cartridge valve actuator il

Описание

Блок Cartridge Valve Actuator (IL) моделирует привод, который поддерживает равновесие между давлением в клапане и управляющим давлением. Клапан между портами A и B остается закрытым до тех пор, пока не будет превышено давление направляющей пружины Spring preload force, и в этот момент поршень начинает двигаться. Положение поршня выводится в виде скалярного сигнала на порт S. Схема привода картриджного клапана с 4-мя портами показана ниже.

cartridge valve actuator il 1

Баланс сил привода

Поршень привода перемещается, регулируя давление в камере привода, что поддерживает равновесие между давлением в портах привода и линейным управляющим давлением:

где:

и — давление в портах A и B;
— площадь порта A;
— площадь порта B, которая вычисляется как:
- , если для параметра Number of pressure ports установлено значение 3;
- , если для параметра Number of pressure ports установлено значение 4;
— площадь порта X, вычисляется из параметра Port A poppet to port X pilot area ratio;
— площадь порта Y;
— начальное усилие пружины в системе;
— вычисляется в зависимости от значения Number of pressure ports:
- , если для параметра Number of pressure ports установлено значение 3;
- , если для параметра Number of pressure ports установлено значение 4.

Положение поршня

Устойчивое смещение поршня рассчитывается как:

где

— значение параметра Connected valve opening orientation, который задает движение в положительном (выдвижение) или отрицательном (втягивание) направлении;
— константа жесткости пружины, значение параметра Spring stiffness.

Динамическое изменение положения поршня составляет:

где — значение параметра Actuator time constant.

Если меньше, чем значение параметра Spring preload force, то .

Если больше суммы силы предварительной нагрузки и , то .

Динамика открытия

Если моделируется динамика открытия, то в реакцию потока на смоделированное управляющее давление вносится запаздывание. Давление становится динамическим управляющим давлением , в противном случае — это давление в установившемся режиме. Мгновенное изменение динамического управляющего давления рассчитывается на основе постоянной времени Actuator time constant :

По умолчанию флажок Actuator dynamics снят.

Численное сглаживание значений площади и давления

Когда привод почти полностью выдвинут или втянут, можно сохранить численную устойчивость в моделировании, настроив параметр Smoothing factor. Функция сглаживания применяется ко всем рассчитанным силам, но в первую очередь влияет на моделирование в крайних точках движения поршня.

Нормированная сила представляет собой

где

— сила в порту A;
— сила на порту B;
— значение параметра Spring preload force;
— сила на порту X.

Если параметр Smoothing factor ненулевой, то блок плавно изменяет значение нормированной силы между 0 и 1.

Допущения и ограничения

Внутренние объемы жидкости в этом блоке не моделируются. Массовый расход через порты A, B, X и Y отсутствует.

Порты

Ненаправленные

# A — порт давления
изотермическая жидкость

Details

Порт давления, связанный с входом клапана.

Имя для программного использования

port_a

# B — порт давления
изотермическая жидкость

Details

Порт давления, связанный с выходом клапана.

Имя для программного использования

port_b

# X — порт давления
изотермическая жидкость

Details

Порт давления на конце трубчатого клапана.

Имя для программного использования

port_x

# Y — порт давления
изотермическая жидкость

Details

Порт давления, связанный с выходом клапана.

Зависимости

Чтобы использовать этот порт, установите для параметра Number of pressure ports значение 4.

Имя для программного использования

port_y

Выход

# S — положение трубчатого клапана, м
скаляр

Details

Положение трубчатого клапана, выраженное в м.

Типы данных	`Float64`
Поддержка комплексных чисел	Нет

Параметры

Parameters

# Number of pressure ports — количество портов управляющего давления
3 | 4

Details

Количество портов управляющего давления. Порт X измеряет давление на конце трубчатого клапана. Если для этого параметра установлено значение 4, то используется дополнительный управляющий порт Y.

Значения	`3` \| `4`
Значение по умолчанию	`3`
Имя для программного использования	`port_count`

# Port A poppet area — площадь поперечного сечения порта A
m^2 | cm^2 | ft^2 | in^2 | km^2 | mi^2 | mm^2 | um^2 | yd^2

Details

Площадь поперечного сечения порта A.

Значения	`m^2` \| `cm^2` \| `ft^2` \| `in^2` \| `km^2` \| `mi^2` \| `mm^2` \| `um^2` \| `yd^2`
Значение по умолчанию	`1e-4 m^2`
Имя для программного использования	`port_a_area`

# Port A poppet to port X pilot area ratio — отношение площади входного порта к площади управляющего порта

Details

Отношение площади входного порта A, к площади управляющего порта X. Это значение используется для расчета силы на порту X.

Значение по умолчанию	`0.5`
Имя для программного использования	`port_area_ratio_a_x`

# Port Y pilot area — площадь поперечного сечения порта Y
m^2 | cm^2 | ft^2 | in^2 | km^2 | mi^2 | mm^2 | um^2 | yd^2

Details

Площадь поперечного сечения порта Y.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Number of pressure ports значение 4.

Значения	`m^2` \| `cm^2` \| `ft^2` \| `in^2` \| `km^2` \| `mi^2` \| `mm^2` \| `um^2` \| `yd^2`
Значение по умолчанию	`5e-05 m^2`
Имя для программного использования	`port_y_area`

# Spring preload force — начальная сила пружины
N | kN | lb | mN | dyn | lbf

Details

Усилие пружины в клапане из-за предварительной нагрузки пружины. Этот параметр представляет собой пороговое значение, которое при добавлении к управляющим давлениям в портах X и Y уравновешивает открытие клапана за счет давлений в портах A и B.

Значения	`N` \| `kN` \| `lb` \| `mN` \| `dyn` \| `lbf`
Значение по умолчанию	`25.0 N`
Имя для программного использования	`F_preload`

# Spring stiffness — константа жесткости
N/m | lbf/ft | lbf/in

Details

Константа жесткости пружины.

Значения	`N/m` \| `lbf/ft` \| `lbf/in`
Значение по умолчанию	`15e3 N/m`
Имя для программного использования	`k`

# Poppet stroke — ход трубчатого клапана
m | cm | ft | in | km | mi | mm | um | yd

Details

Максимальное возможное перемещение трубчатого клапана.

Значения	`m` \| `cm` \| `ft` \| `in` \| `km` \| `mi` \| `mm` \| `um` \| `yd`
Значение по умолчанию	`5e-3 m`
Имя для программного использования	`stroke`

# Smoothing factor — числовой коэффициент сглаживания

Details

Коэффициент непрерывного сглаживания, который обеспечивает плавное изменение положения поршня в почти выдвинутом и почти втянутом положениях. Установите ненулевое значение меньше единицы, чтобы повысить стабильность моделирования.

Значение по умолчанию	`0.01`
Имя для программного использования	`smoothing_factor`

# Connected valve opening orientation — направление смещения поршня
Positive displacement opens valve | Negative displacement opens valve

Details

Направление смещения трубчатого клапана, которое открывает подключенный клапан. Если для параметра установлено значение Positive displacement opens valve, то клапан выдвигается. Если для параметра установлено значение Negative displacement opens valve, то клапан втягивается.

Значения	`Positive displacement opens valve` \| `Negative displacement opens valve`
Значение по умолчанию	`Positive displacement opens valve`
Имя для программного использования	`orientation`

# Actuator dynamics — учитывать ли переходные процессы во время срабатывания

Details

Опция учета переходных эффектов в положении золотника во время работы привода. Установка флажка Actuator dynamics аппроксимирует движение привода, вводя запаздывание первого порядка в положении золотника. Значение Actuator time constant также влияет на моделируемую динамику.

Значение по умолчанию	`false (выключено)`
Имя для программного использования	`actuator_dynamics`

# Actuator time constant — постоянная времени смещения поршня
d | s | hr | ms | ns | us | min

Details

Константа, определяющая время, необходимое поршню для достижения устойчивого состояния при переходе из одного положения в другое. Этот параметр влияет на моделируемую динамику привода.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите флажок Actuator dynamics.

Значения	`d` \| `s` \| `hr` \| `ms` \| `ns` \| `us` \| `min`
Значение по умолчанию	`0.1 s`
Имя для программного использования	`tau`