一文讀懂電磁閥的原理與應(yīng)用

電磁閥是用電磁控制的工業(yè)設(shè)備，是用來控制流體的自動(dòng)化基礎(chǔ)元件，屬于執(zhí)行器，并不限于液壓、氣動(dòng)。用在工業(yè)控制系統(tǒng)中調(diào)整介質(zhì)的方向、流量、速度和其他的參數(shù)。電磁閥可以配合不同的電路來實(shí)現(xiàn)預(yù)期的控制，控制的精度和靈活性都能夠保證。電磁閥有很多種，不同的電磁閥在控制系統(tǒng)的不同位置發(fā)揮不同作用。

電磁閥從原理上分為三大類：

1）直動(dòng)式電磁閥；

2）分步直動(dòng)式電磁閥；

3）先導(dǎo)式電磁閥。

電磁閥從閥結(jié)構(gòu)和材料上的不同與原理上的區(qū)別，分為六個(gè)分支小類：直動(dòng)膜片結(jié)構(gòu)、分步直動(dòng)膜片結(jié)構(gòu)、先導(dǎo)膜片結(jié)構(gòu)、直動(dòng)活塞結(jié)構(gòu)、分步直動(dòng)活塞結(jié)構(gòu)、先導(dǎo)活塞結(jié)構(gòu)。

電磁閥按照功能分類：水用電磁閥、蒸汽電磁閥、制冷電磁閥、低溫電磁閥、燃?xì)怆姶砰y等等。

直動(dòng)式電磁閥

原理：通電時(shí)，電磁線圈產(chǎn)生電磁力把關(guān)閉件從閥座上提起，閥門打開；斷電時(shí)，電磁力消失，彈簧把關(guān)閉件壓在閥座上，閥門關(guān)閉。

特點(diǎn)：在真空、負(fù)壓、零壓時(shí)能正常工作，但通徑一般不超過25mm。

分步直動(dòng)電磁閥：

原理：它是一種直動(dòng)和先導(dǎo)式相結(jié)合的原理，當(dāng)入口與出口沒有壓差時(shí)，通電后，電磁力直接把先導(dǎo)小閥和主閥關(guān)閉件依次向上提起，閥門打開。當(dāng)入口與出口達(dá)到啟動(dòng)壓差時(shí)，通電后，電磁力先導(dǎo)小閥，主閥下腔壓力上升，上腔壓力下降，從而利用壓差把主閥向上推開；斷電時(shí)，先導(dǎo)閥利用彈簧力或介質(zhì)壓力推動(dòng)關(guān)閉件，向下移動(dòng)，使閥門關(guān)閉。

特點(diǎn)：在零壓差或真空、高壓時(shí)亦能可靠動(dòng)作，但功率較大，要求必須水平安裝。

先導(dǎo)式電磁閥—管道直接應(yīng)用類：

原理：通電時(shí)，電磁力把先導(dǎo)孔打開，上腔室壓力迅速下降，在關(guān) 閉件周圍形成上低下高的壓差，流體壓力推動(dòng)關(guān)閉件向上移動(dòng)，閥門打開；斷電時(shí)，彈簧力把先導(dǎo)孔關(guān)閉，入口壓力通過旁通孔迅速腔室在關(guān)閥件周圍形成下低上高的壓差，流體壓力推動(dòng)關(guān)閉件向下移動(dòng)，關(guān)閉閥門。

特點(diǎn)：流體壓力范圍上限較高，可任意安裝（需定制）但必須滿足流體壓差條件。

先導(dǎo)式電磁閥—?dú)鈩?dòng)/液壓驅(qū)動(dòng)類：

電磁閥本身屬于執(zhí)行器，但是該類一般不作直接控制，常規(guī)配置下級(jí)執(zhí)行器為氣缸，電磁閥是由電磁線圈和磁芯組成，是包含一個(gè)或幾個(gè)孔的閥體。當(dāng)線圈通電或斷電時(shí)，磁芯的運(yùn)轉(zhuǎn)將導(dǎo)致流體通過閥體或被切斷，以達(dá)到改變流體方向的目的。我們?cè)谏a(chǎn)中常用的電磁閥有二位三通、二位五通等。這里二位的含義：對(duì)于電磁閥來說就是帶電和失電，對(duì)于所控制的閥門來說就是開和關(guān)。

基本結(jié)構(gòu)和動(dòng)作原理：

先導(dǎo)式氣動(dòng)/液壓驅(qū)動(dòng)類重點(diǎn)說明：

先導(dǎo)式電磁閥氣動(dòng)/液壓驅(qū)動(dòng)類常規(guī)應(yīng)用：

分類：該類電磁閥屬于執(zhí)行器，但是常規(guī)工業(yè)場(chǎng)合使用一般都還有二級(jí)執(zhí)行器，也就是閥門/氣缸。

單作用閥門一般使用的為二位三通電磁閥，單電位。

雙作用閥門一般使用的為二位五通電磁閥，單電位雙電位均有。

氣缸一般使用三位五通電磁閥，雙電位。

簡(jiǎn)單地講：?jiǎn)巫饔镁褪窃谕饬Φ淖饔孟驴梢源蜷_或關(guān)閉閥門；外力撤消后，閥門恢復(fù)到原來狀態(tài)；雙作用就是在外力的作用下，可以打開或關(guān)閉閥門，外力撤消后，閥門位置保持不動(dòng)。

氣缸橫式執(zhí)行機(jī)構(gòu)：

1、關(guān)于中位停止

用三位中封式或中壓式換向閥進(jìn)行氣缸活塞中間停止的場(chǎng)合，由于空氣是可壓縮性的，想達(dá)到正確精密的位置停止是困難的。另外，閥和缸不能保證無泄漏，故不能長(zhǎng)時(shí)間保持在中間停止位置。想長(zhǎng)時(shí)間保持在停止，應(yīng)采用其他方式。

2、關(guān)于閥集裝時(shí)背壓的影響

閥集裝使用的場(chǎng)合，要注意背壓造成執(zhí)行元件的誤動(dòng)作，特別是使用三位中泄式換向閥的場(chǎng)合和驅(qū)動(dòng)單作用氣缸的場(chǎng)合更應(yīng)注意。擔(dān)心有這種誤動(dòng)作的場(chǎng)合，必須單獨(dú)進(jìn)排氣。

3、關(guān)于殘壓釋放

考慮要進(jìn)行維修檢查需要，應(yīng)設(shè)置殘壓釋放的機(jī)能。特別是使用三位中封式氣閥的場(chǎng)合，必須考慮換向閥與氣缸之間的殘壓能釋放掉。

4、關(guān)于雙控閥的瞬時(shí)通電、通氣

二位五通雙電控?zé)o彈簧常規(guī)的雙電（氣）控閥具有記憶功能（三位置閥除外），在瞬時(shí)通電的場(chǎng)合，其通電時(shí)間應(yīng)在0.1s以上,以確保閥已經(jīng)換向。

5、關(guān)于供氣壓力的使用

對(duì)于內(nèi)部先導(dǎo)式閥需要考慮其最低使用壓力要求，直動(dòng)式或外部先導(dǎo)式不受最低使用壓力之限制。

6、電磁閥若安裝在控制柜內(nèi)，通電時(shí)間長(zhǎng)時(shí)，要注意控制柜的通風(fēng)、散熱 。

7、電磁閥配線連接：

1）關(guān)于極性：直流規(guī)格的電磁閥因?yàn)閹в袠O性的指示燈，在接線的時(shí)候要注意正負(fù)極，如接反，則指示燈不會(huì)亮，閥仍能作動(dòng)。

2）外加電壓：電磁閥接電前要仔細(xì)查看線圈上的電壓參數(shù)，以免造成閥動(dòng)作不良或線圈燒毀。

8、電磁閥的安裝

盡管電磁閥可以安裝在任何方向，但因?yàn)檠b置的振動(dòng)或冷凝水、油等液體流向電磁閥的線圈部位，會(huì)造成電磁閥不良，所以在安裝時(shí)需要注意

1）振動(dòng)的應(yīng)對(duì)措施

安裝時(shí)可使振動(dòng)方向與電磁閥的滑柱的動(dòng)作方向(軸向)成直角。

2）為了防止冷凝水、油等流入電磁閥的線圈中，最好將線圈朝上或橫向安裝。安裝圖例：

3）內(nèi)部先導(dǎo)式電磁閥進(jìn)口不得節(jié)流，以防止換向時(shí)壓力降太大出現(xiàn)誤動(dòng)作。

4）換向閥盡可能靠近氣缸安裝：一是減少耗氣量，二是響應(yīng)快。

5）請(qǐng)切實(shí)地將配管插到底，并在確認(rèn)配管不能拔出之后再使用。

6）安裝時(shí)應(yīng)注意閥體上箭頭應(yīng)與介質(zhì)流向一致。

7）電磁閥應(yīng)保證在電源電壓為額定電壓的15%-10%波動(dòng)范圍內(nèi)正常工作；

8）電磁閥安裝后，管道中不得有反向壓差。并需通電數(shù)次，使之適溫后方可正式投入使用；

9）電磁閥安裝前應(yīng)徹底清洗管道。通入的介質(zhì)應(yīng)無雜質(zhì)。閥前裝過濾器；

10）當(dāng)電磁閥發(fā)生故障或清洗時(shí)，為保證系統(tǒng)繼續(xù)運(yùn)行，應(yīng)安裝旁路裝置。

電磁閥的使用維護(hù)/使用環(huán)境：

1、配管內(nèi)部應(yīng)使用不會(huì)發(fā)生水滴的干燥壓縮空氣。

2、不要用于有腐蝕性氣體、化學(xué)藥品、海水、水、水蒸氣的環(huán)境或帶有上述物質(zhì)的場(chǎng)所。

3、電磁閥不得用于有爆炸性氣體的場(chǎng)所，要注意防爆。

4、周圍有熱源的場(chǎng)所，應(yīng)遮斷輻射熱。

5、不要用于有強(qiáng)磁場(chǎng)的環(huán)境中。有可能造成無法作動(dòng)或誤動(dòng)作。

6、雙線圈電磁閥不可兩端同時(shí)通電，故在設(shè)計(jì)電氣回路時(shí)建議加互鎖電路。

電磁閥的故障與排除：

電磁閥常見的故障為電磁閥不動(dòng)作，應(yīng)從以下幾方面排查：

1、緊急處理時(shí)，可將線圈上的手動(dòng)按鈕由正常工作時(shí)的“0”位打到“1”位，使得閥打開。

2、處理切換系統(tǒng)的電磁閥故障時(shí)，應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)臅r(shí)機(jī)，等該電磁閥處于失電時(shí)進(jìn)行處理，若在一個(gè)切換間隙內(nèi)處理不完，可將切換系統(tǒng)暫停，從容處理。

常見故障一級(jí)一般處理方法見下表：

常見故障

常見故障

選型：

1、根據(jù)管道參數(shù)選擇：通徑規(guī)格（即DN）、接口方式。

2、根據(jù)流體參數(shù)選擇電磁閥的：材質(zhì)、溫度組。

1）腐蝕性流體：宜選用耐腐蝕電磁閥和全不銹鋼；食用超凈流體：宜選用食品級(jí)不銹鋼材質(zhì)電磁閥；

2）高溫流體：要選擇采用耐高溫的電工材料和密封材料制造的電磁閥，而且要選擇活塞式結(jié)構(gòu)類型的；

3）流體狀態(tài)：大至有氣態(tài)，液態(tài)或混合狀態(tài)，特別是口徑大于DN25時(shí)一定要區(qū)分開來；

4）流體粘度：通常在50cSt以下可任意選擇，若超過此值，則要選用高粘度電磁閥。

3、根據(jù)壓力參數(shù)選擇電磁閥的：原理和結(jié)構(gòu)品種

1）公稱壓力：這個(gè)參數(shù)與其它通用閥門的含義是一樣的，是根據(jù)管道公稱壓力來定；

2）工作壓力：如果工作壓力低則必須選用直動(dòng)或分步直動(dòng)式原理；最低工作壓差在0.04Mpa以上時(shí)直動(dòng)式、分步直動(dòng)式、先導(dǎo)式均可選用。

4、電氣選擇：電壓規(guī)格應(yīng)盡量?jī)?yōu)先選用AC220V、DC24較為方便。

5、根據(jù)持續(xù)工作時(shí)間長(zhǎng)短來選擇：常閉、常開、或可持續(xù)通電。

1）當(dāng)電磁閥需要長(zhǎng)時(shí)間開啟，并且持續(xù)的時(shí)間多于關(guān)閉的時(shí)間應(yīng)選 用常開型；

2）要是開啟的時(shí)間短或開和關(guān)的時(shí)間不多時(shí)，則選常閉型；

3）但是有些用于安全保護(hù)的工況，如爐、窯火焰監(jiān)測(cè)，則不能選常開的，應(yīng)選可長(zhǎng)期通電型。

6、根據(jù)環(huán)境要求選擇輔助功能：防爆、止回、手動(dòng)、防水霧、水淋、潛水。