Обратный клапан


`в палитре`	`на схеме`

Блок представляет вид защитной трубопроводной арматуры, предназначенный для недопущения изменения направления потока среды в технологической системе. Обратные клапаны пропускают среду в одном направлении и предотвращают ее 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 ее 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.

Прим.: 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 рисунках приведена на схеме использования обратного клапана (Рисунок 1): трубопровод 2 мм в диаметре с низким начальным давлением (100 кПа) подключен к граничным узлам с высоким давлением (1000 кПа) и установлена арматура - ручные открытые наполовину задвижки и обратные клапаны. На 10-ой секунде расчета обратные клапаны работают по-разному (блок «Обратный клапан» с подписью ОК1 открыт, блок «Обратный клапан» с подписью ОК2 закрыт, о чем свидетельствуют 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. Степень открытия обратного клапана по времени представлена на рисунке (Рисунок 2).

Рисунок 1. Пример использования блока «Обратный клапан»

Рисунок 2. График степени открытия обратного клапана по времени

Совместимые блоки

Блок «Обратный клапан» может быть установлен на следующие блоки:

Канал;
Труба.

Математическая модель

Модель блока «Обратный клапан» в коде HS работает автоматически: клапан изменяет свое 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 p_₁(t) и на выходе p_₂(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 относительному положению клапана h пересчитывается положение клапана (в %) State (параметр блока _State) и сопротивление клапана ξ - по алгоритму, полностью аналогичному блоку «Задвижка (тип 1)», 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 прочего). 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).

Входные порты

Блок не имеет входных портов.

Выходные порты

Блок не имеет выходных портов.

Свойства

Название	Имя	Описание	По умолчанию	Тип данных
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	1	Целое
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 «Задвижка (тип 1)»	Нет	Двоичное
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)	0	Вещественное
Коэффициент сопротивления при 100%	KsiMin	Минимальное значение коэффициента сопротивления ξ	1	Вещественное
Коэффициент сопротивления при 0%	KsiMax	Максимальное значение коэффициента сопротивления ξ	1E10	Вещественное
Тип характеристики	ChType	Способ вычисления ξ в зависимости от State	Линейная (по расходу)	Перечисление
Имя таблицы с характеристикой	FileName	Файл с характеристиками задвижки представляет собой таблицу (в формате редактора таблиц SimInTech) из 2-х колонок с зависимостью относительного гидравлического сопротивления от степени открытия задвижки. В каждой колонке должно содержаться: первый столбец - степень открытия клапана, в процентах, второй - коэффициент гидравлического сопротивления. Для добавления новой характеристики задвижки необходимо создать свой файл и расположить в директории SimInTech в папке "SimInTech\bin\DataBase\Задвижки"	bru-a	Имя файла базы данных
Размерность степени открытия в таблице	OpenDegreeDim	Выбор размерности степени открытия задвижки, которая используется в таблице с характеристикой задвижки	Проценты	Перечисление
Перепад давления, при котором клапан открыт, Па	dpOpen	Заданный перепад давления, при котором обратный клапан будет открыт	10000	Вещественное
Перепад давления, при котором клапан закрыт, Па	dpClose	Заданный перепад давления, при котором обратный клапан будет закрыт	0	Вещественное
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 прочее) реального обратного клапана	1	Вещественное
Оформление		Настройка отображения блока на схеме
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	Нет	Двоичное

Параметры

Название	Имя	Описание	Тип данных
Текущий перепад давления на клапане, Па	_dP	Текущий перепад давления на клапане Δp	Вещественное
Степень открытия, %	_state	Текущее положение клапана в процентах (либо вычислено автоматически по вышеуказанной формуле, либо равно State, задаваемому извне)	Вещественное
Коэффициент гидравлического сопротивления	_Ksi	Основной вычисляемый блоком параметр, передается указанному элементу канала в процессе расчета	Вещественное