HS – Обратный клапан

палитра схема

Описание

Обратный клапан — вид защитной трубопроводной арматуры, предназначенный для недопущения изменения направления потока среды в технологической системе. Обратные клапаны пропускают среду в одном направлении и предотвращают её движение в противоположном, действуя при этом автоматически и являясь арматурой прямого действия (наряду с предохранительными клапанами и регуляторами давления прямого действия). С помощью обратной арматуры возможно защитить различное оборудование, трубопроводы, насосы и сосуды под давлением, увеличить продолжительность работы оборудования, а также существенно ограничить течь рабочей среды из системы при разрушении её участка.

Обратный клапан, так же как и задвижка, должен быть установлен на канал или трубу, уже имеющуюся на расчетной схеме. В процессе моделирования блок клапана изменяет свой цвет в зависимости от текущего положения.

Примечание: Следует отметить, что визуальное расположение клапана на расчетной схеме (а также его поворот на схеме на 180 градусов) не изменяют "прямого" расположения клапана на канале - клапан "блокирует" течение среды всегда в обратном направлении, если смотреть на канал от входного порта к выходному. Таким образом, если требуется расположить обратный клапан в другую сторону, следует "развернуть" подключение канала к узлам и изменить тем самым топологию расчетной схемы, а не поворачивать изображение клапана на схеме.

На следующих рисунках приведена тестовая схема использования обратного клапана - трубопровод 2 мм в диаметре с низким начальным давлением (100 кПа) подключен к граничным узлам с высоким давлением (1000 кПа) и установлена некоторая арматура - ручные открытые наполовину задвижки и обратные клапана. Примерно на 10-ой секунде расчета видно, что обратные клапана работают по-разному (ОК1 открыт, ОК2 закрыт, о чем говорит также и цвет левого треугольника на блоках), к 50-й секунде внутренний узел достигает по давлению примерно того же уровня, что и граничные узлы, и обратный клапан закрывается.

Порты наверх ↑

Блок не имеет входных и выходных портов, должен быть установлен на существующий канал (или трубу) расчетной схемы.

Свойства наверх ↑

Название Имя Описание
Номер элемента Element Номер элемента канала, которому принадлежит клапан. Клапан оказывает влияние на гидравлическую связь между элементом канала с указанным номером и следующим за ним элементом.
Степень открытия, % State Задаваемая текущая степень открытия клапана. Может задаваться как константой, так и формулой или сигналом из базы данных. Используется только при задании управления извне (если сntr = 1)!
Коэффициент сопротивления при 0% KsiMax Величина ξ максимальная.
Коэффициент сопротивления при 100% KsiMin Величина ξ минимальная.
Постоянная времени, с tau Постоянная времени для имитации инерционности клапана. Текущее положение клапана, вычисляемое по безынерционной формуле, дополнительно "сглаживается" апериодикой первого порядка с постоянной времени tau для моделирования конечного времени хода обратного клапана. Подбирается экспериментально, в зависимости от параметров (размер, масса, силы трения и т.п.) реального обратного клапана.
Тип характеристики ChType Способ вычисления ξ в зависимости от State.
Управление извне cntr Способ вычисления положения клапана - автоматически по модели обратного клапана, или по заданной извне величине State в свойствах блока, аналогично тому как это реализовано в блоке типа HS – Задвижка.
Название в две строки _NumRows способ отображения подписи блока. Используется при разработке видеокадров, когда нужно длинное KKS-наименование клапана разместить на двух строках. Влияет только на внешний вид блока на схеме.

Параметры наверх ↑

Название Имя Описание
Сопротивление _Ksi Основной вычисляемый блоком параметр, передается указанному элементу канала в процессе расчета.
Текущий dP на клапане, Па _dP Текущий перепад давления на клапане Δp.
Степень открытия, % _state Текущее положение клапана в процентах (либо вычислено автоматически по вышеуказанной формуле, либо равно State, задаваемому извне).
Состояние сборный is_state Сигнал для инструкторской станции, имеет смысл только при подключении к БД и компоненту БУЗ, влияет только на отображение блока.
Отказ введён mf Сигнал для инструкторской станции, имеет смысл только при подключении к БД и компоненту БУЗ, влияет только на отображение блока.

Математическая модель наверх ↑

Модель обратного клапана в коде HS работает автоматически: клапан изменяет своё положение и, соответственно, величину привносимого местного сопротивления по определенному алгоритму, отслеживая давление с одной и с другой стороны клапана.

Модель клапана работает по следующему алгоритму. Сначала вычисляется текущий перепад давления на клапане в прямом направлении (в Паскалях) как разница давления на входе p₁(t) и на выходе p₂(t) клапана (давления берутся в элементе канала, указанном в свойстве клапана Element и в следующем за ним элементе, соответственно):

после чего в соответствии со свойствами клапана dpClose и dpOpen, вычисляется текущее относительное положение клапана:

По вычисленному h пересчитывается положение клапана (в %) State (см. параметр блока _State) и сопротивление клапана ξ - по алгоритму, полностью аналогичному блоку типа HS – Задвижка, в соответствии с типом характеристики клапана, заданным свойством ChType.

Свойство блока cntr - управление извне. При задании его равным единице (cntr = 1) используется свойство State (положение извне) и h = State/100 . Это сделано для того, чтобы можно было переключаться с внутренней для гидравлики модели обратного клапана (работающей по давлениям) на модель, реализованную в алгоритмической части, в типовом компоненте (например, с учетом отказов, или для возможности реализации управляемых обратных клапанов (КОС) и т.п.). При cntr = 0 используется обычная внутренняя модель обратного клапана, представленная выше. При cntr = 1 положение обратного клапана в гидравлике берется из свойства State (параметр _State при этом всегда равен свойству State).

Связанные страницы