电磁阀的发展方向宝德总代理
精简化方向的发展
1、简化控制回路
以往的执行器大量采用气动和电动的控制回路,这增加了系统的复杂性,而先导型电磁阀则在阀内形成利用工作介质自身的控制回路,结构甚为简单。过去国内外电磁阀多项技术参数还受限制,国内电磁阀通径已扩展至30Omm;介质温度低至200℃,高至450℃;工作压力从真空到25MPa。动作时间从十几秒到几毫秒。这些技术的新发展已完全可以取代原有体积庞大价格昂贵的两位控制的快速切断阀和气动开关阀,电动开关阀,也能部分取代连续调节的气动、电动调节阀。国外的纺织、轻工、城建等行业已大量改用电磁阀,而冶金、化工等行业则在辅助系统中使用越来越多的电磁阀。国内自控专业技术人员已越来越多地关注电磁阀了。
2、简化管路系统
自动控制阀工作时在管路上还须配用一些辅助阀门和管件。
自动控制阀的前面需加装过滤器。多个自控阀联合使用还常需安装单向阀以防管道之间的干扰。单向电磁阀、组合电磁阀和带过滤的电磁阀都已在简化管路方面发挥了作用。
3、简化阔门结构和工艺
电磁阀属于原理和结构都简单的自动控制阀,但还要进一步简化。
家电行业洗衣机、电冰箱所配的电磁阀,其零部件的结构和工艺都适合于大批量生产。普通电磁阀线圈部件已采用塑料封装,减少引出线断裂的故障,同时易实现防水、防爆等防护要求。阀体、阀盖等部件都已采用精密铸造,锻造等工艺,工程塑料电磁阀也已批量上市。国内防爆电磁阀已不只是隔爆型,还有浇封型、本安型。高压和高温的电磁阀也出现了简化了结构和工艺。
智能化方向上的发展
这主要是指电磁阀如何与智能仪表更好配合,去提高系统的控制精度和可靠性。
一般认为位式调节难以达到很高精度,然而在好多场合采用恰当的方式却可以达到所需的相当高精度,而大大节省了成本。
1、双联组合电磁阔。
这是一种不同大小的电磁阀组合在一起。
大量使用的加油机对油的计量精度高达0.02%,都采用双联电磁阀。大阀开启,使得加油在较短的时间内接近完成;然后大阀关闭,由小阀补充保证流量精度。
顺便指出国内油库大流量的计量还在引进或仿造国外的结构较复杂、性能欠稳定的多段关闭阀,这种产品并非世界的专业公司所制,因为市场需求量没达到足以引以他们的兴趣。实际上我们的油库采用国内生产的大流量的双联组合阀,效果会好得多。
双联组合阀还常用来控制温度、压力、液位等参数。大阀保证基础量,小阀提供补偿量。在参数相对稳定的系统中,这种位式控制能达相当高精度。好些参数变化较大的系统,变化的速率仍受一定制约,例如温度控制系统,仍受热惯性的影响。所以运用得当的双联组合阀在满足控制要求的前提下相对于调节阀能大幅降低成本。
2、三位电磁阀与数字阀
三位电磁阀的阀芯有三个工作位置,平时不通电,处于微启状态,阀门提供初始流量;给一种电信号,电磁阀全开,提供大流量;给另种电信号,阀门关阀。阀门还带有手动装置,使得长期关阀时也不需耗电。三位电磁阀可视为一种结构更为紧凑的双联电磁阀,它很方便地实现三位调节,得到了很多应用。
进一步的思路是n个大小成一定比例的电磁阀组成2n种流量,类似于数字电路称这种组合阀为数字阀。实际上两个大小不同的双联阀或三位阀就可产生24=16或32=9种流量,已经能达非常高的精度。从原理上说,它与工控计算机配套具有优势,但由于应用领域还没有提出大量的需求,这项技术尚处于试验阶段。
3、自保持型电磁阔
自保持型电磁阀就是只需瞬间通电即完成阀门开关动作,阀芯位置不需电来保持。它的优点在于节约能源尤其是用电池作电源的场合,而且可不考虑温升,从而线圈寿命长,在高低温、防爆等场合有较高安全性。常见的有机械式保持和永磁体保持,又分双线圈和单线圈,以单线圈磁保持结构zui为简单。它是以改变直流电源极性改变对应阀门开关的两种状态。这种电磁阀单独安装线圈外部接线需加转换开关,而与智能仪表配套则十分方便。IC卡预收费煤气表和水表所配的电磁阀是仪表成败的关键之一,其中的自保持技术又是电磁阀的成败的重要因素,国内的自保持电磁已日趋成熟。
通用化方向上的发展
电磁阀应用十分广泛,而使用时情况却千差万别,增强通用性能降低制造、购销、存贮、安装、维护的成本,这方面已迈出了大步。
1、响应时间可调
给出电信号到阀芯动作完成的时间称为响应时间。不同场合希望开关速度不同,有四种组合:快开快关——用于快速反应系统;快开慢关——用于防止水锤;慢开快关——用于缓启急断; 慢开慢关——用于平稳过渡。
2、扩展介质适用范固
电磁阀与其它自控阀不同在于介质粘度适用范围较窄,所以空气、水、蒸汽、油等介质对于先导型电磁阀其结构参数是不同的;一般地说是不能通用的。而ZDF多功能电磁阀只用一颗小螺钉,却做到了气、水、油的通用,而且还使油的粘度适用范围大大加宽,深受欢迎。
3、开度可调与手动兼容
电磁阀在使用时常常还希望它兼具手动功能,作为停电或故障时备用。
一般手动装置只能手动开阀或手动关阀,二者齐备的称完全手动。手动装置还能对阀门开度进行预置,一般手动只能对阀的zui大或zui小开度进行预置,而完全手动能分别对zui大或zui小开度进行预置。
专用化方向上的发展
电磁阀的销量已超过了调节阀,主要是各种专用电磁阀的需求量剧增。下面按介质类别分别予以介绍:
1、燃气电磁阀
由于中国燃料结构的调整,气体燃料的比重不断上升,燃气电磁阀需求也不断增长。燃气有天然气、工业煤气、城市煤气、液化石油气等好多种,所含杂质及腐蚀情况各异,对阀的要求也不一样。而且,压力等级差别很大,压缩天燃气高达21~25Mpa,而燃气具压力又低至2Kpa。中国都分别已有成熟产品。
值得一提的是双燃料机动车在中国随环保法规的健全而不断推广,12个城市已改装了数万辆汽车,还多是选用成套进口的燃供装置,其中的电磁阀也随着配套进口。实际上这些电磁阀也并非国外电磁阀专业公司生产,性能测试结果并不全部符合中国燃气行业有关技术标准。
2、蒸汽电磁阀
蒸汽电磁阀首先要解决耐高温的难题,其密封材料,导电和导磁材料都要特别选择。蒸汽管道的锈蚀比较厉害,须认真对待。更重要的是在工厂下班后蒸汽管道里有很多冷凝水,电磁阀需要在气态和液态流体通过时都能可靠动作,其出厂检验有多道严格程序。
3、水用电磁阀
水用电磁阀总被认为是zui简单的,实则水就分为自来水、工业纯水、工业废水、灌溉水、海水等多种类别,其腐蚀性能,洁净程度各异,应分别选用不同的电磁阀。自来水阀虽然zui普通,但用途不同对阀门的性能要求却不一样。
例如,消防用电磁阀,动作可靠性至关重要,万一失灵后果不堪设想。即使普通手动阀门长期不启闭,也很难快速打开。高层建筑如雨后春笋,中国消防电磁阀技术也随之成熟。
又如,自来水厂需将电磁阀用于倒虹吸管路,这种电磁阀但要在压力状态,还要在真空状态下可靠工作,绝不能有内漏,而且在水的洁净度不高的状况下,仍应动作灵活。
另外喷灌电磁阀也随中国农业和园林业的发展而逐步得到应用。
4、油用电磁阀
油品种类繁多,密封件技术是关键之一。耐油橡胶只是类别名称,不同的油甚至同种油所含杂质不同就需选不同的耐油橡胶。例如,能耐有铅汽油就不一定耐无铅汽油。随专用电磁阀销量的增多,专用耐油橡胶的寿命也不断提高。
油品的粘度差异很大,须选用不同结构的电磁阀。
高粘度的油还常在高温的状态下流通,所以电磁阀还随之要解决耐高温的问题。对于燃油还需满足防爆要求。
5、空调用电磁阀
空调分制热和制冷。制冷剂发生明显变化,氨和氟里昂逐步减少,而溴化锂等新型制冷剂在逐步增多,相关的密封、腐蚀、寿命等问题都要求认真地选材,合理的设计和先进的工艺。值得一提的是空调主要靠调节风量来控制温湿度,阀门流量的连续调节并不完全必要。无阀的空调系统也在用,但出现凝露滴水等毛病而受谴责。因此结构简单,价格低廉的电磁阀是zui住选择。因受国外传统的影响,结构复杂、力矩较难控制的电动阀国内仍在大量选用。
工作原理
电磁阀里有密闭的腔,在不同位置开有通孔,每个孔连接不同的油管,腔中间是活塞,两面是两块电磁铁,哪面的磁铁线圈通电阀体就会被吸引到哪边,通过控制阀体的移动来开启或关闭不同的排油孔,而进油孔是常开的,液压油就会进入不同的排油管,然后通过油的压力来推动油缸的活塞,活塞又带动活塞杆,活塞杆带动机械装置。这样通过控制电磁铁的电流通断就控制了机械运动。
1、安装时应注意阀体上箭头应与介质流向一致。不可装在有直接滴水或溅水的地方。电磁阀应垂直向上安装;
2、电磁阀应保证在电源电压为额定电压的15%-10%波动范围内正常工作;
3、电磁阀安装后,管道中不得有反向压差。并需通电数次,使之适温后方可正式投入使用;
4、电磁阀安装前应彻底清洗管道。通入的介质应无杂质。阀前装过滤器;
5、当电磁阀发生故障或清洗时,为保证系统继续运行,应安装旁路装置。
直动式电磁阀常用于中小口径,压力较低的管路,直动式结构的电磁阀门打开时,无须介质的启动压力,零压可启动。
适用于中小口径、低压力或真空情况下的管道中,并且响应速度非常快,动作时间很短,直动式电磁阀特别适合对于启闭频率较高或要求快速关断的场合。
直动式电磁阀特点:
直动式电磁阀采用直动式结构原理,线圈直接带动阀芯,具有结构简单,零件少,反应迅速,动作灵敏等特点,可任意方式安装,功耗会比先导式电磁阀大,-般在5-25w ,但是控制简单,使用范围广,在真空、负压、零压时能正常工作,通径-般不超过50mm。
安全阀是启件受外力作用下处于常闭状态,当设备或管道内的介质压力升高超过规定值时,通过向系统外排放介质来防止管道或设备内介质压力超过规定数值的特殊阀门。
安全阀属于自动阀类,主要用于锅炉、压力容器和管道上,控制压力不超过规定值,对人身安全和设备运行起重要保护作用。安全阀必须经过压力试验才能使用。
安全阀在系统中起安全保护作用。当系统压力超过规定值时,安全阀打开,将系统中的一部分气体/流体排入大气/管道外,使系统压力不超过允许值,从而保证系统不因压力过高而发生事故。
下面来了解一下各种压力:
公称压力:表示安全阀在常温状态下的最高许用压力,高温设备用的安全阀不应考虑高温下材料许用应力的降低。安全阀是按公称压力标准进行设计制造的。
开启压力:也叫额定压力或整定压力,是指安全阀阀瓣在运行条件下开始升起时的进口压力,在该压力下,开始有可测量的开启高度,介质呈可由视觉或听觉感知的连续排放状态。
排放压力:阀瓣达到规定开启高度时的进口压力。排放压力的上限需服从国家有关标准或规范的要求。
超过压力:排放压力与开启压力之差,通常用开启压力的百分数来表示。
回座压力:排放后阀瓣重新与阀座接触,即开启高度变为零时的进口压力。
启闭压差:开启压力与回座压力之差,通常用回座压力与开启压力的百分比表示,只有当开启压力很低时采用二者压力差来表示。
背压力:安全阀出口处的压力。
额定排放压力:标准规定排放压力的上限值。
密封试验压力:进行密封试验的进口压力,在该压力下测量通过关闭件密封面的泄漏率。
开启高度:阀瓣离开关闭位置的实际升程。
流道面积:指阀瓣进口端到关闭件密封面间流道的最小截面积,用来计算无任何阻力影响时的理论排量。
流道直径:对应用于流道面积的直径。
帘面积:当阀瓣在阀座上方时,在其密封面之间形成的圆柱面形或圆锥面形通道面积。
排放面积:阀门排放时流体通道的最小截面积。对于全启示安全阀,排放面积等于流道面积;对于微启式安全阀,排放面积等于帘面积。
理论排量:是流道截面积与安全阀流道面积相等的理想喷管的计算排量。
排量系数:实际排量与理论排量的比值。
额定排量系数:排量系数与减低系数(取0.9)的乘积。
额定排量:指实际排量中允许作为安全阀适用基准的那一部分。
当量计算排量:指压力、温度、介质性质等条件与额定排量的适用条件相同时,安全阀的计算排量。
频跳:安全阀阀瓣迅速异常地来回运动,在运动中阀瓣接触阀座。
颤振:安全阀阀瓣迅速异常地来回运动,在运动中阀瓣不接触阀座。
直动式电磁阀原理:通电时,电磁线圈产生电磁力把阀芯直接从阀座上提起,电磁阀门打开;断电时,电磁力消失,弹簧把阀芯压在阀座上,电磁阀门关闭。
电磁阀的故障将直接影响到切换阀和调节阀的动作,常见的故障有电磁阀不动作,应从以下几方面排查:
(1)进口电磁阀接线头松动或线头脱落,电磁阀不得电,可紧固线头。
(2)进口电磁阀线圈烧坏,可拆下电磁阀的接线,用万用表测量,如果开路,则电磁阀线圈烧坏。
原因有线圈受潮,引起绝缘不好而漏磁,造成线圈内电流过大而烧毁,因此要防止雨水进入电磁阀。此外,弹簧过硬,反作用力过大,线圈匝数太少,吸力不够也可使得线圈烧毁。紧急处理时,可将线圈上的手动按钮由正常工作时的“0"位打到“1"位,使得阀打开。
(3)电磁阀卡住。电磁阀的滑阀套与阀芯的配合间隙很小(小于0.008mm),一般都是单件装配,当有机械杂质带入或润滑油太少时,很容易卡住。处理方法可用钢丝从头部小孔捅入,使其弹回。根本的解决方法是要将电磁阀拆下,取出阀芯及阀芯套,用CCI4清洗,使得阀芯在阀套内动作灵活。拆卸时应注意各部件的装配顺序及外部接线位置,以便重新装配及接线正确,还要检查油雾器喷油孔是否堵塞,润滑油是否足够。
(4)漏气,漏气会造成空气压力不足,使得强制阀的启闭困难,原因是密封垫片损坏或滑阀磨损而造成几个空腔窜气。
在处理切换系统的电磁阀故障时,应选择适当的时机,等该电磁阀处于失电时进行处理,若在一个切换间隙内处理不完,可将切换系统暂停,从容处理。