Pilot Valve Actuator (IL)

Страница в процессе разработки.

Привод одностороннего или двустороннего действия, контролируемый управляющим давлением, в сети изотермической жидкости.

pilot valve actuator il

Описание

Блок Pilot Valve Actuator (IL) моделирует привод одностороннего или двустороннего действия, контролируемый управляющим давлением для управления подключенным клапаном или отверстием в сети изотермической жидкости.

Для привода одностороннего действия, когда управляющее давление, , превышает значение параметра Spring preload force at port X, поршень начинает двигаться в направлении, заданном параметром Mechanical orientation.

Для привода двойного действия управляющее давление — это разница между и . Поршень движется в направлении большего перепада давления, противодействуя силе пружины на противоположном порту. Когда движение поршня меняется на противоположное, эта пружина не выдвигается и не оказывает уравновешивающего воздействия на положение поршня.

Поршни в портах X и Y закреплены на одном золотнике. Обе пружины возвращают золотник в нейтральное положение, когда опускается ниже силы предварительного натяжения противоположной пружины. Для приводов одностороннего действия нейтральное положение находится в порту X. Для приводов двойного действия нейтральное положение находится в центре привода.

Привод одностороннего действия

Усилие на поршень создается за счет перепада давления между портом X и атмосферным давлением:

где — это площадь поршня в порту X, значение параметра Piston area at port X. Поршень начинает двигаться, когда больше, чем значение параметра Spring preload force at port X.

Схема привода одностороннего действия

На рисунке приведена схема привода одностороннего действия.

pilot valve actuator il 2 ru

Положение поршня

Мгновенное изменение положения поршня составляет:

где устойчивое положение поршня — это положение поршня при текущем перепаде давления, пропорциональное силе пружины при максимальном ходе поршня:

где

— значение параметра Spring preload force at port X;
— максимальное усилие пружины, действующее на положение поршня, , где — значение параметра Spring stiffness at port X;
— значение параметра Piston stroke from port X;
— значение параметра Mechanical orientation, который задает движение в положительном (выдвижение) или отрицательном (втягивание) направлении.

Если сила, действующая на поршень, меньше значения параметра Spring preload force at X, то поршень остается в нейтральном положении или перемещается в нейтральное положение. Если усилие на поршне соответствует или превышает максимальное усилие пружины, поршень остается в положении хода до тех пор, пока приложенное давление не изменится.

Привод двустороннего действия

Разница между силами на портах X и Y определяет движение поршня:

Давление, приложенное к порту X, смещает золотник в сторону от камеры X и противодействует пружине в порту Y. Аналогично, давление, приложенное к порту Y, смещает золотник от камеры Y и противодействует пружине в порту X. Когда золотник меняет направление, ранее растянутая пружина сжимается, оказывая усилие на золотник. Ранее сжатая пружина, расположенная в порту по направлению движения, не растягивается и не влияет на положение золотника.

Схема привода двустороннего действия

На рисунке приведена схема привода двустороннего действия.

pilot valve actuator il 1 ru

Положение поршня

Изменение положения поршня рассчитывается как:

где

и — значение параметров Spring preload force at port X и Spring preload force at port Y, соответственно;
и — максимальные усилия пружин, действующие против смещения поршня на портах X и Y, соответственно, , где — жесткость пружины для каждого порта;
— это ход поршня на порту;
— значение параметра Mechanical orientation, который задает движение в положительном (выдвижение) или отрицательном (втягивание) направлении.

Численное сглаживание значения силы

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

Если для параметра Actuator configuration установлено значение Single-acting, то нормированная сила на поршне рассчитывается как:

Если для параметра Actuator configuration установлено значение Double-acting, то нормированная сила на поршне в точке X рассчитывается как:

Нормированная сила на поршне в точке Y рассчитывается как:

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

Порты

Ненаправленные

# X — порт давления p_X
изотермическая жидкость

Details

Давление в порту X. Массовый поток через этот порт отсутствует.

Имя для программного использования

port_x

# Y — порт давления p_Y
изотермическая жидкость

Details

Давление в порту Y. Массовый поток через этот порт отсутствует.

Зависимости

Чтобы использовать этот порт, установите для параметра Actuator type значение Double-acting.

Имя для программного использования

port_y

Выход

# S — перемещение поршня, м
скаляр

Details

Перемещение поршня в виде скалярного сигнала. Знак смещения соответствует направлению, указанному в параметре Mechanical orientation.

Типы данных	`Float64`
Поддержка комплексных чисел	Нет

Параметры

Parameters

# Actuator configuration — тип моделируемого привода
Single-acting | Double-acting

Details

Тип моделируемого привода.

Значение по умолчанию	`Single-acting`
Имя для программного использования	`actuator_type`

# Piston area at port X — площадь поперечного сечения штока в порту X
m^2 | cm^2 | ft^2 | in^2 | km^2 | mi^2 | mm^2 | um^2 | yd^2

Details

Площадь поперечного сечения штока поршня в порту X.

Значение по умолчанию	`1e-4 m^2`
Имя для программного использования	`port_x_area`

# Piston area at port Y — площадь поперечного сечения штока в порту Y
m^2 | cm^2 | ft^2 | in^2 | km^2 | mi^2 | mm^2 | um^2 | yd^2

Details

Площадь поперечного сечения штока поршня в порту Y.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Actuator type значение Double-acting.

Значение по умолчанию	`1e-4 m^2`
Имя для программного использования	`port_y_area`

# Spring preload force — сила в нейтральном положении
N | kN | lb | mN | dyn | lbf

Details

Сила, действующая на поршень в нейтральном положении.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Actuator type значение Single-acting.

Значение по умолчанию	`20.0 N`
Имя для программного использования	`F_preload`

# Spring preload force at port X — сила на порту X в нейтральном положении
N | kN | lb | mN | dyn | lbf

Details

Усилие на порту X в нейтральном положении.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Actuator type значение Double-acting.

Значение по умолчанию	`20.0 N`
Имя для программного использования	`F_preload_x`

# Spring preload force at port Y — сила на порту Y в нейтральном положении
N | kN | lb | mN | dyn | lbf

Details

Усилие на порту Y в нейтральном положении.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Actuator type значение Double-acting.

Значение по умолчанию	`20.0 N`
Имя для программного использования	`F_preload_y`

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

Details

Коэффициент жесткости пружины. Максимальное усилие пружины определяется из жесткости и значения параметра Spring preload force:

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Actuator type значение Single-acting.

Значение по умолчанию	`15e3 N/m`
Имя для программного использования	`k`

# Spring stiffness at port X — коэффициент жесткости в порту X
N/m | lbf/ft | lbf/in

Details

Жесткость пружины порта X. Максимальное усилие пружины определяется из жесткости и значения параметра Spring preload force at port X:

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Actuator type значение Double-acting.

Значение по умолчанию	`15e3 N/m`
Имя для программного использования	`k_x`

# Spring stiffness at port Y — коэффициент жесткости в порту Y
N/m | lbf/ft | lbf/in

Details

Жесткость пружины порта Y. Максимальное усилие пружины определяется из жесткости и значения параметра Spring preload force at port Y:

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Actuator type значение Double-acting.

Значение по умолчанию	`15e3 N/m`
Имя для программного использования	`k_y`

# Piston stroke — ход поршня
m | cm | ft | in | km | mi | mm | um | yd

Details

Максимальное возможное перемещение поршня.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Actuator type значение Single-acting.

Значение по умолчанию	`5e-3 m`
Имя для программного использования	`stroke`

# Piston stroke at port X — ход поршня в порту X
m | cm | ft | in | km | mi | mm | um | yd

Details

Максимальное возможное перемещение поршня в порту X.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Actuator type значение Double-acting.

Значение по умолчанию	`5e-3 m`
Имя для программного использования	`stroke_x`

# Piston stroke at port Y — ход поршня в порту Y
m | cm | ft | in | km | mi | mm | um | yd

Details

Максимальное возможное перемещение поршня в порту Y.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Actuator type значение Double-acting.

Значение по умолчанию	`5e-3 m`
Имя для программного использования	`stroke_y`

# Smoothing factor — числовой коэффициент сглаживания

Details

Коэффициент непрерывного сглаживания, который вводит уровень постепенного изменения, основанный на характеристике потока, когда клапан находится в почти открытом и почти закрытом положениях. Установите ненулевое значение меньше единицы, чтобы повысить стабильность моделирования в этих режимах.

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

# Actuator dynamics — учитывать ли переходные процессы во время срабатывания

Details

Опция учета переходных эффекты в положении золотника при срабатывании. 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.

Значение по умолчанию	`0.1 s`
Имя для программного использования	`tau`

# Mechanical orientation — направление смещения поршня
Pilot pressure at port X causes positive piston displacement | Pilot pressure at port X causes negative piston displacement

Details

Направление смещения поршня в зависимости от конфигурации порта X. Если для параметра Actuator configuration установлено значение Double-acting, то сила смещения в порту Y действует в направлении, противоположном направлению силы в порту X.

Значение Pilot pressure at port X causes positive piston displacement соответствует положительному смещению, когда давление в порту X толкает поршень в направлении порта Y. Значение Pilot pressure at port X causes negative piston displacement соответствует отрицательному смещению, когда давление в порту X толкает поршень в направлении порта Y.

Значение по умолчанию	`Pilot pressure at port X causes positive piston displacement`
Имя для программного использования	`orientation`