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化工介質(zhì)先導(dǎo)式電磁閥選型分析

先導(dǎo)式電磁閥因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、動(dòng)作迅速、無(wú)外漏、造價(jià)低廉等特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)過(guò)程控制系統(tǒng)的自動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)接通管路介質(zhì)和切斷管路介質(zhì)的功能。由于某些特殊情況，先導(dǎo)式電磁閥在實(shí)際應(yīng)用中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)反向壓力大于正向壓力的情形，特別是一條主管控制多個(gè)分支管路時(shí)，會(huì)出現(xiàn)因相鄰先導(dǎo)式電磁閥開(kāi)啟，導(dǎo)致其他先導(dǎo)式電磁閥進(jìn)口壓力可能低于出口壓力而出現(xiàn)的“反流"現(xiàn)象，致使電磁閥喪失截止隔離功能。

本文通過(guò)分析“反流"故障模式和發(fā)生原因，提出在保持先導(dǎo)式電磁閥現(xiàn)有工作參數(shù)不變的情況下，將電磁閥的先導(dǎo)閥和主閥之間介質(zhì)通道中的節(jié)流元件改成微型單向閥的解決方案，以較低成本解決“反流"問(wèn)題。
通電時(shí)，電磁力把先導(dǎo)孔打開(kāi)，上腔室壓力迅速下降，在關(guān)閉件周?chē)纬缮系拖赂叩膲翰睿黧w壓力推動(dòng)關(guān)閉件向上移動(dòng)，閥門(mén)打開(kāi)；斷電時(shí)，彈簧力把先導(dǎo)孔關(guān)閉，入口壓力通過(guò)旁通孔迅速腔室在關(guān)閥件周?chē)纬上碌蜕细叩膲翰睿黧w壓力推動(dòng)關(guān)閉件向下移動(dòng)，關(guān)閉閥門(mén)。

直動(dòng)式電磁閥的工作原理是，當(dāng)線圈通電后，會(huì)產(chǎn)生電磁力，這個(gè)力會(huì)直接拉動(dòng)閥芯，從而聯(lián)通氣路。對(duì)于常閉型電磁閥，在通電時(shí)，電磁線圈產(chǎn)生的電磁力會(huì)提起關(guān)閉件，使其離開(kāi)閥座，閥門(mén)因此打開(kāi)；而當(dāng)斷電時(shí)，電磁力消失，彈簧的作用將關(guān)閉件壓回閥座上，閥門(mén)隨之關(guān)閉。（常開(kāi)型電磁閥的工作原理則與此相反。）

【 化工介質(zhì)先導(dǎo)式電磁閥選型分析先導(dǎo)式電磁閥 】

先導(dǎo)式電磁閥的工作原理是，當(dāng)線圈通電后，它會(huì)驅(qū)動(dòng)先導(dǎo)塊內(nèi)的動(dòng)作單元件，從而聯(lián)通先導(dǎo)部分的氣路，使滑閥活塞的一側(cè)形成一定的氣壓。這個(gè)氣壓作用在活塞上，推動(dòng)滑閥閥芯產(chǎn)生位移，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)氣路的切換。

02化工介質(zhì)先導(dǎo)式電磁閥選型分析性能對(duì)比

【 工作壓力范圍 】

先導(dǎo)式電磁閥的工作原理要求單電控先導(dǎo)結(jié)構(gòu)必須克服滑閥一側(cè)的彈簧壓力，因此其工作壓力不得低于0.05Mpa，否則先導(dǎo)閥將無(wú)法開(kāi)啟。然而，對(duì)于雙電控先導(dǎo)式電磁閥而言，其啟動(dòng)無(wú)需壓差，即零壓差下也可啟動(dòng)。

直動(dòng)式電磁閥的特點(diǎn)在于其無(wú)壓差啟動(dòng)能力，無(wú)論是在真空、負(fù)壓還是零壓環(huán)境下，都能保持正常工作狀態(tài)。

【 響應(yīng)速度 】

直動(dòng)式電磁閥的啟動(dòng)速度相較于先導(dǎo)式電磁閥更為迅速。然而，在實(shí)際應(yīng)用中，針對(duì)多數(shù)工作狀況，這兩種類(lèi)型的電磁閥性能差異并不顯著。

【 流通能力 】

在相同閥芯公稱(chēng)通徑的條件下，直動(dòng)式電磁閥的Cv值通常小于先導(dǎo)式電磁閥，這意味著先導(dǎo)式電磁閥在流通能力上更為出色。

【 功率與損耗 】

在一般情況下，直動(dòng)式電磁閥的功率和損耗值往往高于先導(dǎo)式電磁閥。然而，先導(dǎo)式電磁閥具有較低的功耗，這使得它能夠頻繁且長(zhǎng)時(shí)間地通電，而不用擔(dān)心線圈會(huì)因過(guò)熱或燒毀。因此，在需要頻繁通電或長(zhǎng)時(shí)間通電的應(yīng)用場(chǎng)景中，先導(dǎo)式電磁閥顯然是更合適的選擇。

【 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 】

直動(dòng)式電磁閥以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊且體積小的特點(diǎn)著稱(chēng)。在線圈失電時(shí)，閥芯依靠彈簧進(jìn)行復(fù)位，只要閥芯的密封性能良好，通常就能確保其正常工作。相比之下，先導(dǎo)式電磁閥的結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜，體積也相對(duì)較大。其先導(dǎo)結(jié)構(gòu)包含先導(dǎo)塊氣路，氣孔直徑通常為1-1.5mm（在高壓環(huán)境下則為0.5-0.8mm），此外還有先導(dǎo)排氣孔與大氣相連通。這使得它在惡劣的工作環(huán)境中可能面臨閥芯堵塞或卡澀的風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，先導(dǎo)式電磁閥對(duì)流通介質(zhì)的純凈度有著較高的要求，而直動(dòng)式電磁閥則在這方面的要求相對(duì)較低。

【 化工介質(zhì)先導(dǎo)式電磁閥選型分析應(yīng)用場(chǎng)合 】

直動(dòng)式電磁閥常用于低壓或小流量環(huán)境，以及單作用執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制。先導(dǎo)式電磁閥則適用于高壓或大流量場(chǎng)合，并且可用于雙作用執(zhí)行機(jī)構(gòu)的操控。對(duì)于大口徑閥門(mén)，例如通徑超過(guò)1000的情況，通常采用直動(dòng)式結(jié)構(gòu)結(jié)合氣控閥的方式進(jìn)行控制。這里，直動(dòng)式電磁閥發(fā)揮先導(dǎo)作用，而氣缸的進(jìn)氣與排氣則通過(guò)氣控閥來(lái)管理，從而實(shí)現(xiàn)快速開(kāi)關(guān)閥門(mén)的目標(biāo)。

綜上所述，直動(dòng)式和先導(dǎo)式電磁閥在應(yīng)用場(chǎng)合、控制方式、響應(yīng)速度以及穩(wěn)定性等方面均有所不同。在選擇時(shí)，需綜合考慮具體的使用場(chǎng)景和需求，以確定選用哪種類(lèi)型的電磁閥。在要求嚴(yán)格或需要快速切斷的工況下，直動(dòng)式電磁閥通常是更合適的選擇。

化工介質(zhì)先導(dǎo)式電磁閥選型分析工作原理

常閉：當(dāng)線圈通電時(shí)，電磁鐵芯吸合，卸壓孔打開(kāi)，主活塞由介質(zhì)壓力推動(dòng)，打開(kāi)主閥口，介質(zhì)流通。
    當(dāng)線圈斷電時(shí)，主閥口關(guān)閉，介質(zhì)截止。
常開(kāi)：當(dāng)線圈通電時(shí)，電磁鐵芯吸合，卸壓孔關(guān)閉，主活塞由介質(zhì)壓力推動(dòng)，關(guān)閉主閥口，介質(zhì)截止。當(dāng)線圈斷電時(shí)，主閥口打開(kāi)，介質(zhì)流通。

主要特點(diǎn)

耐蝕：絕大部分零件用不銹鋼或鑄造不銹鋼制成，防腐蝕性能良好。
耐熱：電磁部分、密封件全部采用特種耐高溫電工材料和密封材料，并采用了有效的隔熱措施。
耐磨：選材合理，閥杯和導(dǎo)向套間巧妙地利用流體的潤(rùn)滑作用，減少磨損。
可靠：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、融合了直動(dòng)式和先導(dǎo)間接式電磁閥的優(yōu)點(diǎn)，在低壓差或壓差為零情況下也能可靠工作。

2化工介質(zhì)先導(dǎo)式電磁閥選型分析出現(xiàn)“反流"故障模式●

在設(shè)計(jì)選型時(shí)，忽略先導(dǎo)式電磁閥開(kāi)啟和關(guān)閉均需要建立規(guī)定壓差，方能保證可靠的啟閉和密封。由于系統(tǒng)工況不確定等因素，系統(tǒng)有時(shí)會(huì)出現(xiàn)反向壓力大于正向壓力的狀態(tài)，導(dǎo)致先導(dǎo)式電磁閥出現(xiàn)電磁閥出口端介質(zhì)從電磁閥進(jìn)口端倒流的現(xiàn)象，稱(chēng)之為“反流"。同時(shí)，用先導(dǎo)式電磁閥控制密閉容器時(shí)，因環(huán)境溫度升高等原因，也會(huì)導(dǎo)致密閉容器內(nèi)壓力升高而出現(xiàn)先導(dǎo)式電磁閥的出口端壓力大于進(jìn)口端壓力的“反流"現(xiàn)象。

某裝備儲(chǔ)油系統(tǒng)如圖1所示，當(dāng)支路電磁閥關(guān)閉時(shí)，儲(chǔ)液罐壓力升高，導(dǎo)致支路電磁閥進(jìn)口端有液體流出，出現(xiàn)“反流"現(xiàn)象，影響到裝備使用。下面僅從先導(dǎo)式電磁閥的結(jié)構(gòu)原理入手，分析出現(xiàn)“反流"的根本原因和解決方案。

3化工介質(zhì)先導(dǎo)式電磁閥選型分析出現(xiàn)“反流"的原因分析●

分析先導(dǎo)式電磁閥出現(xiàn)的“反流"現(xiàn)象，從電磁閥的結(jié)構(gòu)組成和工作原理入手進(jìn)行分析，以便發(fā)現(xiàn)先導(dǎo)式電磁閥的原生缺陷，進(jìn)而采取有效措施予以解決。

3.1 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)組成及工作原理

3.1.1 結(jié)構(gòu)組成

先導(dǎo)式電磁閥有膜片式和活塞式之分，膜片式電磁閥的主閥關(guān)閉件-主閥瓣（主閥頭）采用橡膠膜片（也有采用PTFE膜片或金屬膜片等）結(jié)構(gòu)，通過(guò)膜片的抬升和落座實(shí)現(xiàn)電磁閥的開(kāi)啟和關(guān)閉功能。這類(lèi)電磁閥一般適應(yīng)系統(tǒng)壓力等級(jí)較低，大多應(yīng)用在系統(tǒng)介質(zhì)為1.0 MPa以?xún)?nèi)的自動(dòng)化系統(tǒng)中。

活塞式電磁閥的主閥關(guān)閉件-主閥瓣采用活塞式結(jié)構(gòu)，活塞下端密封副采用滾壓或硫化彈性或非剛性材料，通過(guò)活塞的抬升和落座實(shí)現(xiàn)電磁閥的開(kāi)啟和關(guān)閉功能。這類(lèi)電磁閥適應(yīng)系統(tǒng)壓力等級(jí)較高，一般耐介質(zhì)壓力可達(dá)1.6～10 MPa或者更高。這兩種電磁閥的結(jié)構(gòu)和工作原理基本相同，只是主閥部分略有區(qū)別。

（1）膜片式電磁閥

膜片式電磁閥主要由不可分離的閥門(mén)本體和電磁線圈組件兩大部分組成，結(jié)構(gòu)如圖2所示。

1.電磁線圈組件 2.閥門(mén)本體  圖2 膜片式電磁閥結(jié)構(gòu)示意圖

電磁線圈組件部分由外殼、電纜膠套、線圈組件、上導(dǎo)磁套、下導(dǎo)磁套、螺釘、銘牌等結(jié)構(gòu)組成，如圖3所示。

1.密封墊 2.下導(dǎo)磁套 3.線圈組件 4.外殼 5.電纜膠套 6.上導(dǎo)磁套 7.螺釘 圖3 電磁線圈組件部分結(jié)構(gòu)示意圖

閥門(mén)本體（圖4）由閥體、閥蓋、膜片組件、復(fù)位彈簧、節(jié)流元件、先導(dǎo)閥部分等組成，先導(dǎo)閥部分又包括屏蔽套管、動(dòng)鐵芯組件、復(fù)位彈簧等結(jié)構(gòu)。

1.閥體 2.閥體進(jìn)口 3.先導(dǎo)閥介質(zhì)進(jìn)口通道 4.密封圈 5.堵頭 6.彈簧 7.節(jié)流元件 8.閥蓋 9.密封圈 10.先導(dǎo)閥閥座 11.屏蔽套管 12.先導(dǎo)閥動(dòng)鐵芯組 13.復(fù)位彈簧 14.靜鐵芯（與屏蔽套焊接） 15.先導(dǎo)閥介質(zhì)出口通道 16.堵頭 17.密封圈 18.閥體出口 19.膜片組件 20.復(fù)位彈簧 21.手動(dòng)裝置（根據(jù)顧客要求加裝）

圖4 閥門(mén)本體部分結(jié)構(gòu)示意圖

（2）活塞式電磁閥

活塞式電磁閥結(jié)構(gòu)與膜片式電磁閥結(jié)構(gòu)基本一致，也是由不可分離的閥門(mén)本體和電磁線圈組件兩大部分組成，結(jié)構(gòu)如圖5所示。其中電磁線圈組件部分與膜片電磁閥線圈組件部分致。由閥體、閥蓋、活塞組件、復(fù)位彈簧、節(jié)流元件、先導(dǎo)閥部分等組成，先導(dǎo)閥部分也包括屏蔽套管、動(dòng)鐵芯組件、復(fù)位彈簧等結(jié)構(gòu)。

1.閥體 2.閥體進(jìn)口 3.先導(dǎo)閥介質(zhì)進(jìn)口通道 4.節(jié)流元件 5.密封圈 6.閥蓋 7.堵頭 8.密封圈 9.先導(dǎo)閥閥座 10.屏蔽套管 11.先導(dǎo)閥動(dòng)鐵芯組 12.復(fù)位彈簧 13.靜鐵芯（與屏蔽套焊接） 14.螺紋孔 15.先導(dǎo)閥介質(zhì)出口通道 16.堵頭 17.密封圈 18.復(fù)位彈簧 19.活塞環(huán) 20.活塞組件 21.主閥座 22.閥體出口 23.手動(dòng)裝置（根據(jù)顧客要求加裝）

是工業(yè)過(guò)程自動(dòng)化控制系統(tǒng)用的執(zhí)行器，它在接受電控信號(hào)能自動(dòng)開(kāi)啟或關(guān)閉,實(shí)現(xiàn)對(duì)管道中的流體的通斷或流量調(diào)節(jié)控制.本系列電磁閥可廣泛地應(yīng)用于紡織、印刷、化工、塑料、橡膠、制藥、食品、機(jī)械,電器、表面處理等生產(chǎn)和拉研部門(mén)以及浴室、食堂、空調(diào)等人們?nèi)粘Ｉ钤O(shè)施中，ZBSF-Y系列電磁閥主要用于腐蝕性液體,超凈液體和食用液體介質(zhì)的控制，ZBSF系列電磁閥主要用于腐蝕氣體，超凈氣等氣體介質(zhì)控制。

化工介質(zhì)先導(dǎo)式電磁閥選型分析工作原理

常閉：當(dāng)線圈通電時(shí)，電磁鐵芯吸合，卸壓孔打開(kāi)，主活塞由介質(zhì)壓力推動(dòng)，打開(kāi)主閥口，介質(zhì)流通。
    當(dāng)線圈斷電時(shí)，主閥口關(guān)閉，介質(zhì)截止。
常開(kāi)：當(dāng)線圈通電時(shí)，電磁鐵芯吸合，卸壓孔關(guān)閉，主活塞由介質(zhì)壓力推動(dòng)，關(guān)閉主閥口，介質(zhì)截止。當(dāng)線圈斷電時(shí)，主閥口打開(kāi)，介質(zhì)流通。

化工介質(zhì)先導(dǎo)式電磁閥選型分析主要特點(diǎn)

耐蝕：絕大部分零件用不銹鋼或鑄造不銹鋼制成，防腐蝕性能良好。
耐熱：電磁部分、密封件全部采用特種耐高溫電工材料和密封材料，并采用了有效的隔熱措施。
耐磨：選材合理，閥杯和導(dǎo)向套間巧妙地利用流體的潤(rùn)滑作用，減少磨損。
可靠：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、融合了直動(dòng)式和先導(dǎo)間接式電磁閥的優(yōu)點(diǎn)，在低壓差或壓差為零情況下也能可靠工作。

化工介質(zhì)先導(dǎo)式電磁閥選型分析性能參數(shù)

化工介質(zhì)先導(dǎo)式電磁閥選型分析外形結(jié)構(gòu)圖

化工介質(zhì)先導(dǎo)式電磁閥選型分析主要外形尺寸

化工介質(zhì)先導(dǎo)式電磁閥選型分析“反流"解決方案及可行性●

根據(jù)上述原因分析，為確保現(xiàn)有系統(tǒng)的可靠運(yùn)行，只需在先導(dǎo)閥介質(zhì)進(jìn)口通道上增加單向控制元件，防止反向介質(zhì)從先導(dǎo)閥介質(zhì)進(jìn)口通道中流向電磁閥進(jìn)口端，即可解決先導(dǎo)式電磁閥的“反流"問(wèn)題。為了使現(xiàn)有系統(tǒng)在不大改的情況下，滿足先導(dǎo)式電磁閥在較大的反向壓差異常工況下不會(huì)出現(xiàn)“反流"問(wèn)題，只需將現(xiàn)有的先導(dǎo)閥介質(zhì)進(jìn)口通道中“節(jié)流元件"更換成微壓?jiǎn)蜗蜷y，即可解決上述問(wèn)題。

將現(xiàn)有先導(dǎo)式電磁閥的先導(dǎo)閥介質(zhì)進(jìn)口通道中“節(jié)流元件"更換成一個(gè)微壓?jiǎn)蜗蜷y（圖7）。根據(jù)上述原因分析，當(dāng)反向壓力或反向壓差高于活塞組件和先導(dǎo)閥動(dòng)鐵芯組的上端復(fù)位彈簧剛度時(shí)，反向介質(zhì)會(huì)將活塞組件和先導(dǎo)閥動(dòng)鐵芯組向上推舉，此時(shí)因先導(dǎo)閥介質(zhì)進(jìn)口通道中增加了單向閥，反向介質(zhì)被隔斷在活塞組件上腔并形成壓力腔。由于活塞組件面積遠(yuǎn)大于主閥座口面積，反向壓差會(huì)將活塞組件壓實(shí)在閥座上，實(shí)現(xiàn)了電磁閥密封功能。同時(shí)當(dāng)正向壓力大于反向壓力時(shí)，系統(tǒng)介質(zhì)會(huì)輕松頂開(kāi)單向閥閥頭，正向介質(zhì)通過(guò)先導(dǎo)閥介質(zhì)進(jìn)口通道進(jìn)入主閥活塞組件上腔和先導(dǎo)閥腔室，不會(huì)影響先導(dǎo)式電磁閥的正常動(dòng)作。

自保持電磁閥是一種常見(jiàn)的控制元件，廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域。它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高、使用方便等特點(diǎn)，因此備受工程師和技術(shù)人員的青睞。在實(shí)際的安裝和調(diào)試過(guò)程中，正確的操作非常重要，可以確保設(shè)備的正常運(yùn)行和延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命。本文將針對(duì)自保持電磁閥的安裝和調(diào)試進(jìn)行詳細(xì)介紹，希望能為廣大技術(shù)人員提供一些幫助。

一、安裝前的準(zhǔn)備工作

在進(jìn)行自保持電磁閥的安裝前，首先需要做好一些準(zhǔn)備工作。包括選擇合適的安裝位置、準(zhǔn)備好所需的工具和材料等。在選擇安裝位置時(shí)，需要考慮到電磁閥的工作環(huán)境和使用要求，確保安裝位置符合要求。同時(shí)，還需要準(zhǔn)備好螺絲刀、扳手、密封墊等工具和材料，以便在安裝過(guò)程中使用。

二、安裝步驟

1. 清潔安裝位置：在安裝之前，需要確保安裝位置干凈整潔，沒(méi)有雜物和污垢。這樣可以避免雜物進(jìn)入電磁閥內(nèi)部，影響其正常工作。

2. 固定安裝座：將電磁閥安裝座固定在安裝位置上，并確保其穩(wěn)固可靠。在固定過(guò)程中，需要注意螺絲的擰緊力度，避免過(guò)緊或者過(guò)松。

3. 安裝電磁閥：將電磁閥安裝在安裝座上，并根據(jù)要求連接好供電線路和控制線路。在連接線路時(shí)，需要注意線路的接頭是否牢固，以及接線是否正確。

4. 調(diào)整定位：根據(jù)實(shí)際需要，調(diào)整電磁閥的定位，確保其能夠正常工作并滿足控制要求。

三、調(diào)試步驟

1. 通電測(cè)試：在安裝完成后，需要進(jìn)行通電測(cè)試，檢查電磁閥的工作情況。可以通過(guò)觀察指示燈或者聽(tīng)到電磁閥的動(dòng)作聲音來(lái)判斷其是否正常工作。

2. 控制信號(hào)測(cè)試：通過(guò)控制信號(hào)測(cè)試，檢查電磁閥是否能夠按照要求進(jìn)行開(kāi)關(guān)動(dòng)作。可以通過(guò)外部控制器發(fā)送控制信號(hào)，觀察電磁閥的動(dòng)作情況。

3. 調(diào)整參數(shù)：根據(jù)實(shí)際情況，可能需要對(duì)電磁閥的一些參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。比如調(diào)整通電時(shí)間、關(guān)閉時(shí)間等參數(shù)，以滿足具體的控制要求。

四、注意事項(xiàng)

1. 安全第一：在安裝和調(diào)試過(guò)程中，需要嚴(yán)格遵守相關(guān)的安全規(guī)定，確保操作人員的人身安全。

2. 嚴(yán)格按照說(shuō)明書(shū)操作：在進(jìn)行安裝和調(diào)試時(shí)，需要認(rèn)真閱讀產(chǎn)品的說(shuō)明書(shū)，并嚴(yán)格按照說(shuō)明書(shū)上的要求進(jìn)行操作。

3. 注意防水防塵：由于自保持電磁閥通常用于工業(yè)環(huán)境中，因此在安裝過(guò)程中需要注意防水防塵，確保設(shè)備的正常使用。

4. 定期檢查維護(hù)：安裝和調(diào)試完成后，需要定期對(duì)電磁閥進(jìn)行檢查和維護(hù)，以確保其長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。

以上就是關(guān)于自保持電磁閥安裝和調(diào)試的一些指南，希望能夠?qū)Υ蠹矣兴鶐椭Ｔ趯?shí)際操作中，還需要根據(jù)具體情況進(jìn)行靈活處理，并結(jié)合實(shí)際經(jīng)驗(yàn)不斷總結(jié)和改進(jìn)。希望大家能夠在工作中更加順利地應(yīng)用自保持電磁閥，為工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的發(fā)展貢獻(xiàn)自己的力量。