Обратный клапан с пилотной линией (ТГ)#

block — Внешний вид блока в REPEAT VISION#

Блок Обратный клапан с пилотной линией (ТГ) моделирует клапан управления потоком в теплогидравлической сети, который обеспечивает переменное направление потока в зависимости от давления пилотной линии.

Описание работы клапана

Блок имеет три теплогидравлических порта – А, B и Х, последний из которых соединен с пилотной линией.

Поток жидкости между портом А и портом B (прямое направление) открыт всегда.

Поток жидкости между портом B и портом A (обратное направление) закрыт либо открыт (частично или полностью) в зависимости от положения клапана. Клапан начинает открываться, когда управляющее давление поднимается выше уставки давления начала открытия. Клапан открыт полностью, если управляющее значение достигает или превышает уставку давления полного открытия.

Важно

Поток жидкости между портом А и портом Х, а также между портом B и портом X невозможен.

Свойства блока

Свойство Направление пилотного давления может иметь значения Открытие клапана и Закрытие клапана и определяет направление действия пилотного давления.

Свойство Конфигурация пилота дает пользователю выбор между жёстким и нежёстким соединением механизма пилота и тарелки клапана.

Примечание

Подробнее – в разделе Конфигурация катушки.

Свойство Спецификация работы клапана определяет метод расчёта пилотного давления P\(_{pilot}\), либо перепад между портами Х и А, либо избыточное давление в порте Х.

Также для настройки работы клапана пользователь задает две уставки, с которыми сравнивается текущее значение управляющего давления P\(_{control}\):

перепад для начала открытия клапана (P\(_{cracking}\));
перепад для полного раскрытия клапана (P\(_{max}\)).

Расчёт пилотного давления

Пилотное давление P\(_{pilot}\) - перепад давления управляющего пилота, который зависит от значения свойства блока Спецификация работы клапана и представляет собой:

перепад давления между портом X и портом A;
перепад между портом X и атмосферным давлением или, иначе говоря, избыточное давление в порте Х.

Расчёт управляющего давления

Когда параметр Направление пилотного давления имеет значение Открытие клапана, то управляющее давление рассчитывается как (1) :

(1)#\[P_{control}=P_{pilot}\cdot K_p+(P_A-P_B)\]

где:

P\(_{pilot}\) — пилотное давление, рассчитанное выше в разделе Расчёт пилотного давления;

K\(_p\) — значение параметра Отношение площадей порта Х и порта А (2) :

(2)#\[K_p = \frac{S_x}{S_a}\]

\(P_A-P_B\) – измеренный перепад давления на клапане.

Когда параметр Направление пилотного давления принимает значение Закрытие клапана, управляющее давление равно (3) :

(3)#\[P_{control}=-P_{pilot}\cdot K_p+(P_A-P_B)\]

Конфигурация катушки

Если параметр Направление пилотного давления равен Открытие клапана, то золотник и тарелку можно настроить как жестко соединенные или разъединенные. В первом случае пилотное давление определяется только в соответствии со спецификацией открытия (перепад между портами Х и А, либо же избыточное давление в порте Х), во втором случае если пилотное давление отрицательно, то оно заново измеряется как перепад между портами А и В, а управляющее давление принимает значение (4) :

(4)#\[P_{control}=(P_А−P_B)\]

Когда параметр Направление пилотного давления равен Закрытие клапана, то пилотный золотник и тарелка всегда отсоединены, а пилотным давлением может быть только перепад между портами X и А. При этом в случае, если пилотное давление отрицательно, то оно также заново измеряется как перепад между портами А и В, а управляющее давление принимает значение (4).

Расчёт площади сечения клапана

Текущее значение площади сечения клапана А\(_{valve}\) рассчитывается как (5) :

(5)#\[А_{valve}=P_{norm} \cdot (A_{max} – A_{leak}) + A_{leak}\]

где максимальная площадь клапана A\(_{max}\) и площадь утечки A\(_{leak}\) являются свойствами блока, а нормализованное давление P\(_{norm}\) рассчитывается как (6) :

(6)#\[P_{norm}=\frac{(P_{control} – P_{cracking})} {(P_{max} - P_{cracking})}\]

где уставка давления для начала открытия клапана (P\(_{cracking}\)) и уставка давления для полного открытия клапана (P\(_{max}\)) являются свойствами блока, а управляющее давление определяется блоком как показано выше в соответствующем разделе.

Уравнение для массового расхода

Закон сохранения массы (7):

(7)#\[ \dot m_{А}+\dot m_{B}=0\]

Массовый расход через клапан (8):

(8)#\[\dot m = \frac{C_{d}\cdot A_{valve}\cdot \sqrt{2\cdot \bar\rho}}{\sqrt{PR_{loss}\cdot (1-(\frac{А_{valve}}{А_{port}})^2)}}\cdot \frac{\Delta p}{(\Delta p^2+ \Delta p_{crit}^2)^{1/4}}\]

где:

\(C_{d}\) – коэффициент потерь при восстановлении давления;

\(A_{valve}\) - фактическая площадь проходного сечения клапана, [м\(^2\)];

\(А_{port}\) - площадь сечения портов, [м\(^2\)];

\(\bar \rho\) – средняя плотность жидкости (между входным и выходным портом), [кг/м\(^3\)];

\(\Delta p\) – перепад давления на клапане, [Па].

Критический перепад давления \(\Delta p_{crit}\) - перепад давления, связанный с критическим числом Рейнольдса, точка перехода режима потока от ламинарного к турбулентному (9):

(9)#\[ \Delta p_{crit}=\frac{\pi \cdot \bar \rho}{8 \cdot A_{valve}} \cdot (\frac {\nu \cdot Re_{crit}}{C_{d}} )^2\]

Потеря давления описывает снижение давления в клапане при уменьшении площади проходного сечения.

\(PR_{loss}\) рассчитывается по следующей формуле (10):

(10)#\[ PR_{loss}=\frac {\sqrt {1-(\frac {A_{valve}}{A_{port}})^2 \cdot (1-C_{d}^2)}-C_{d} \cdot \frac {A_{valve}}{A_{port}}}{\sqrt {1-(\frac {A_{valve}}{A_{port}})^2 \cdot (1-C_{d}^2)}+C_{d} \cdot \frac {A_{valve}}{A_{port}}}\]

Восстановление давления описывает положительное изменение давления в клапане при увеличении площади.

Закон сохранения энергии (11):

(11)#\[\phi_A+\phi_B=0\]

где:

\(\phi_A\) - поток энергии на входе, [Вт];

\(\phi_B\) - поток энергии на выходе, [Вт].

1. Свойства#

Свойство	Значение по умолчанию	Описание	Единицы измерения
Направление пилотного давления: Открытие клапана; Закрытие клапана	Открытие клапана	-	-
Конфигурация пилота: Шток и тарелка соединены; Без жесткой связи штока и тарелки, доступно при выборе `Направление пилотного давления` - `Открытие клапана`	Шток и тарелка соединены	-	-
Спецификация работы клапана: По перепаду давлений между портами X и A; По давлению в порте X, доступно при выборе `Направление пилотного давления` - `Открытие клапана`	По перепаду давлений между портами X и A	-	-
Перепад для начала открытия клапана	10000.0	-	Па
Перепад при максимальном раскрытии клапана	20000.0	-	Па
Отношение площадей порта Х и порта А	1.0	-	-
Максимальная площадь сечения клапана	1.0E-4	-	м\(^2\)
Площадь утечки при закрытом клапане	1.0E-10	-	м\(^2\)
Площадь сечения портов	0.1	-	м\(^2\)
Коэффициент восстановления, доступно при выборе `Восстановление давления` - `вкл`	0.64	-	-
Критическое число Рейнольдса	150.0	-	-
Коэффициент сглаживания (от 0 вкл. до 1 вкл.)	0.01	-	-
Восстановление давления	выкл	-	-

2. Входы и выходы#

Параметры	Вход/Выход	Описание	Единицы измерения	Тип порта
Вход	Вход	-	-	Теплогидравлика
Пилотная линия	Вход	-	-	Теплогидравлика
Выход	Выход	-	-	Теплогидравлика

Для того, чтобы посмотреть возможности подключения блока необходимо перейти на страницу Описание портов блоков