Принцип работы электромагнитного клапана | ValveSale

Соленоидный клапан

Запорный элемент электромеханического действия, выполняющий функцию дистанционного автоматического контроля направлений движения жидкой и газообразной рабочей среды внутри трубопровода. С помощью электромагнитной катушки происходит дозированная подача необходимых объемов потока в определенный момент времени.

Широко применяется на бытовом уровне и в крупных промышленных конструкциях в широком диапазоне рабочих температур. В трубопроводах жилищно-коммунального хозяйства клапан выполняет регулирование среды внутри водопроводной или канализационных систем, центрального отопления. Используется на технологических линиях химических и нефтеперерабатывающих предприятиях, фильтрационных гидропроводах. Применим в сельском хозяйстве: поливочных конструкциях, системах дозирования и смешения.

Принцип работы электромагнитного клапана

Для производства электромагнитных клапанов используются материалы, соответствующие требованиям ГОСТ и международным стандартам. Электромагнитный клапан состоит из нескольких основных элементов:

• Корпус. Может изготавливаться из нержавеющей стали, чугуна, коррозионностойкой латуни, химических полимеров.

• Индукционная катушка с сердечником (соленоид). Располагается в герметичном корпусе, обмотка выполнена из высокопрочной технической меди.

• Уплотнитель. Для обеспечения максимальной герметичности используется полимер политетрафторэтилен (тефлон), термостойкая резина, силикон, каучук, фторопласт.

• Функциональные элементы: плунжер, пружина, шток из нержавеющей маркированной стали.  

Как работает электромагнитный клапан

Принцип работы электромагнитного клапана основан на работе элемента управления — электромагнитной катушки. При отсутствии постоянного или переменного тока под механическим давлением пружины, мембрана (поршень) клапана расположены в седле устройства. При подаче электрического напряжения различной мощности к клеммам соленоида, сердечник вовлекается внутрь катушки, обеспечивая открытие или закрытие протокового отверстия. Обесточивание соленоида приводит к закрытию створок. Конструктивные особенности устройства соленоидного клапана могут меняться, в зависимости от его типа.

Типы электромагнитных клапанов

Электромагнитные клапаны распределены на несколько категорий.

По типу рабочего положения выделяют:

• Нормально-открытые клапаны. По умолчанию, затворный элемент находится в открытом положении и не создает препятствий движению потоков.

• Нормально-закрытые клапаны. Отсутствие напряжения на катушке характеризуется закрытой позицией затвора.

По принципу действия электромагнитные клапаны разделяют на:

• Клапан прямого действия. смена положений затворного компонента осуществляется под воздействием движения сердечника, при подаче электронапряжения.

• Клапан непрямого действия. Воздействие энергии рабочей среды приводит к открытию и закрытию условного прохода. Управляется дистанционно, под действием пилотного клапана, срабатывающего при подаче электрического тока к катушке.

По типу присоединения к трубопроводу:

• Муфтовые. Монтаж производится при помощи внутренней трубной резьбы цилиндрической формы, с различным диаметром условного прохода и резьбовым шагом. Условное обозначение диаметра соленоидного клапана указывается в техническом паспорте изделия.

• Фланцевые. Присоединение к трубопроводу с помощью парных фланцев с отверстиями для болтов и шпилек. Применяется в трубопроводах крупного диаметра. При монтаже используется уплотнительное кольцо или прокладка из паронита.

По типу уплотнительной мембраны:

• Мембрана FKM (фтористый каучук). Стандартное уплотнение, применяется для большинства неагрессивных рабочих сред.

• Мембрана NBR (бутадиен-нитрильный каучук). Используется в средах продуктов нефтепереработки: бензин, масла, керосин, диз.топливо.

• Мембрана EPDM (этилен-пропиленовый каучук). Характеризуется повышенной устойчивостью к температурам, работает в среде химических растворов и соединений: щелочей, спиртов, гликолей, кетона, воды и др.

Правила монтажа и эксплуатации

Любые монтажные работы с клапаном проводятся при отсутствии рабочей среды в системе и обесточивании электрической цепи. Перед началом работ следует очистить трубопровод от механических частиц и взвесей.

Как подключить электромагнитный клапан соленоидный. Подключение электромагнитных клапанов в системе производится в горизонтальном положении, катушкой вверх.

• Для правильной работы устройства направление движения среды должно соответствовать указательной стрелке на корпусе.

• Установка электромагнитного клапана производится в месте, доступном для последующего ремонта или обслуживания.

• Запрещена установка клапана в местах с высокими показателями конденсации или вибрации, участках с возможным обледенением трубы, вблизи течей и порывов.

• Установка дополнительных сетчатых фильтров подходящего типоразмера защитит клапан от попадания загрязнений, и, как следствие, снижения его гидравлических характеристик.

Преимущества электромагнитных клапанов

• Автоматический тип работы

• Высокое быстродействие

• Возможность удаленного управления

• Компактность (малые габаритные и весовые показатели)

• Длительный срок эксплуатации

• Простота монтажа и обслуживания

Причины поломок и методы устранения

Правильная эксплуатация и соблюдение технических параметров, указанных в паспорте изделия обеспечат надежную и длительную работу устройства. В некоторых случаях преждевременные неисправности электромагнитного клапана возможны по нескольким причинам.

• Снижение герметичности изделия может быть вызвано попаданием механических частиц на седло устройства. Рекомендуется демонтаж и чистка устройства с последующей установкой в системе сетчатого фильтра до клапана.

• Выход из строя индукционной катушки может быть обусловлен неправильной мощностью напряжения, подаваемого к клеммам или превышением граничных параметров температуры и давления внутри трубопровода. Следует провести демонтаж устройства и заменить катушку. Попадание влаги на катушку может вызвать короткое замыкание и поломку устройства.

• Неполное открытие/закрытие клапана может стать следствием загрязнения управляющего отверстия, дефектами мембраны или прокладки, остаточным напряжением на соленоиде и др.

Ремонт электромагнитного клапана должен производиться квалифицированным специалистом, имеющим допуск к работе с электрическими сетями.

Производство соленоидных клапанов осуществляется на специализированных заводах трубной арматуры, расположенные практически в каждой стране Европы. Одни из ведущим мировым производителем электромагнитных клапанов являются SMART HYDRODYNAMIC SYSTEMS. Стоимость электромагнитного клапана зависит от его функций, конструктивного типа, диаметра резьбы и фирмы- производителя электромагнитных (соленоидных) клапанов. Для определения необходимого вида устройства можно проконсультироваться со специалистами или посмотреть видео электромагнитного клапана.

---

В нашем магазины вы можете купить электромагнитный клапан по выгодной цене оптом и в розницу со склада в Москве с доставкой по России. Быстрые отгрузки в города: Санкт-Петербург, Екатеринбург, Казань, Краснодар, Самара, Воронеж, Нижний Новгород, Волгоград, Ростов-на-Дону, Челябинск, Новосибирск, Омск, Уфа, Красноярск, Пермь.

какой выбрать? Особенности, отличия, эксплуатационные ограничения

Введение

При управлении потоками жидких и газообразных сред на современных промышленных предприятиях наиболее часто используются два типа клапанов: соленоидные клапаны и клапаны с пневмоприводом. Огромное количество различных моделей клапанов обоих типов, предназначенных для самых разнообразных задач, привело к тому, что выбор между соленоидным (электромагнитным) клапаном и клапаном с пневмоприводом перестал быть очевидным.

В данной статье рассмотрены конструктивные особенности клапанов обоих типов и то, как эти особенности влияют на выбор клапанов и их эксплуатацию. Описываемые явления и полученные выводы справедливы практически для всех клапанов, независимо от модели или производителя, поскольку причины этих явлений сосредоточены в самом принципе действия клапанов рассматриваемых типов.

1. Виды, принцип работы и особенности эксплуатации электромагнитных клапанов

1.1. Конструкция соленоидных клапанов прямого действия

Устройство наиболее простого соленоидного клапана представлено на рисунке 1.

Рисунок 1 – Конструкция соленоидного клапана прямого действия

Катушка (1) установлена на трубке сердечника (2), внутри которой расположен сердечник (3), прижимаемый к седлу клапана (5) пружиной (4). При подаче напряжения на катушку, внутри неё и, соответственно, внутри трубки сердечника создаётся электромагнитное поле, в результате воздействия которого сердечник поднимается, открывая проход жидкости через седло клапана.2 times %mu_0 times R }

(9)

Тогда формула, втягивающего усилия катушки примет следующий вид

F=W×KccF=W times K_cc

(10)

Формула (10), показывает что втягивающее усилие катушки зависит от конструкции узла клапана «катушка-сердечник» и пропорционально электрической мощности, потребляемой катушкой.

Рассмотрим два электромагнитных клапана с катушками разной мощности, но имеющих одинаковую конструкцию катушки и сердечника. Тогда втягивающее усилие F₁ и F₂ и потребляемые мощности W₁ и W₂ будут соотносится следующим образом:

F1W1=F2W2{F_1} over {W_1} = {F_2} over {W_2}

(11)

Выражая из данного равенства W₂ получим:

W2=W1F2F1{ {W_2} = W_1 {F_2} over {F_1}

(12)

Подставив в формулу (12) значения необходимых минимальных усилий втягивания F₁, рассчитанного по формуле (4), F₂, рассчитанного по формуле (5) и паспортного значения мощности катушки AMISCO EVI 5P/13 W₁ = 17 Вт, получим:

W2=W1F2F1=17Вт1962,5Н11,8Н=2827Вт≈3кВт{ {W_2} = W_1 {F_2} over {F_1} =17Вт {1962,5Н} over {11,8Н} =2827Вт approx 3 кВт

(13)

Таким образом, мы рассчитали мощность катушки, необходимую для обеспечения работы электромагнитного клапана прямого действия с диаметром седла 50 мм и рабочим давлением 10 бар. Разумеется, эти расчеты носят приблизительный характер, однако, порядок полученных значений верный. Очевидно, что применение катушек такой мощности неоправданно.

Тем не менее, существуют электромагнитные клапаны, удовлетворяющие условиям задачи, но с катушками мощность которых не превышает 10 – 20 Вт. Дело в том, что эти клапаны имеют другую конструкцию, описанную ниже.

1.2 Устройство соленоидных клапанов непрямого действия

Для уменьшения энергопотребления соленоидных клапанов больших диаметров и для работы с большими давлениями была разработана конструкция электромагнитного клапана непрямого действия, представленная на рисунке 2а.

Рисунок 2 – Конструкция и принцип действия соленоидных клапанов с плавающей мембраной

В таких электромагнитных клапанах основное проходное сечение перекрывается мембраной, которая прижата к седлу. Открытие клапана осуществляется за счет подъема мембраны, вызванного перераспределением величины давления рабочей среды в зонах над мембраной и под мембраной.

В исходном состоянии (см. рисунок 2а) напряжение на катушку клапана не подано. Жидкость, поступающая на вход электромагнитного клапана, через небольшое перепускное отверстие в мембране, проникает в область над мембраной. Площадь поверхности мембраны, с которой взаимодействует жидкость, в зоне над мембраной больше, чем в зоне под мембраной. При равенстве давлений над и под мембраной, это приводит к возникновению силы, прижимающей мембрану к седлу клапана. Одним из ключевых элементов конструкции, оказывающих влияние на работу электромагнитного клапана, является перепускное отверстие. Его расположение на схеме и фотография показаны на рисунке 2б.

Подача напряжения на катушку (см. рисунок 2в) вызывает подъём сердечника. В результате этого жидкость из области над мембраной через пилотное отверстие начинает поступать на выход электромагнитного клапана. Диаметр пилотного отверстия больше диаметра перепускного отверстия, поэтому давление над мембраной уменьшается, а сама мембрана поднимается, открывая основной проход клапана.

Подъём мембраны осуществляется за счет давления жидкости, поступающей на вход клапана, поэтому клапаны такой конструкции не могут работать при низком давлении среды. Разница давлений между входом и выходом, как правило, должна составлять не менее 0.3 – 0.5 бар. Этот параметр указывается в технических характеристиках электромагнитного клапана.

До тех пор, пока катушка находится под напряжением (см. рисунок 2г), сердечник поднят и пилотное отверстие открыто. Это приводит к тому, что давление над мембраной и сила упругости сжатой пружины становится меньше давления жидкости под мембраной. В результате чего мембрана остается поднятой, а клапан открытым.

При снятии напряжения с катушки (см. рисунок 2д), сердечник под действием пружины опускается и перекрывает пилотное отверстие электромагнитного клапана. Жидкость перестает выходить из области над мембраной, в результате чего давление в этой зоне растет и становится равным давлению жидкости под мембраной (на входе клапана). Под действием силы упругости сжатой пружины мембрана начинает опускаться, перекрывая проход жидкости через клапан.

После закрытия клапана (см. рисунок 2е) мембрана плотно прижимается к седлу за счет силы, вызванной давлением жидкости и разной площадью смоченной поверхности мембраны.

В вышеописанном процессе при открытии электромагнитного клапана мембрана поднимается под действием жидкости – «всплывает», поэтому клапаны такой конструкции часто называют соленоидными клапанами с плавающей мембраной.

Примеры клапанов с плавающей мембраной

Описанный принцип действия справедлив для нормально закрытых (НЗ) электромагнитных клапанов. Нормально открытые (НО) электромагнитные клапаны устроены аналогичным образом, но пилотное отверстие открыто в нормальном состоянии и закрывается при подаче напряжения на катушку. Мембрана этих клапанов также поднимается в результате воздействия на неё давления жидкости. Таким образом, если перепад давления ΔP меньше минимально допустимого ΔP_мин, то мембрана будет закрывать основной проход клапана, но пилотное отверстие будет открыто. Поэтому при ΔP мин НО клапан будет открыт, но расход через него будет значительно меньше, чем в рабочем режиме, когда ΔP > ΔP

мин.

Электромагнитные клапаны с плавающей мембраной корректно работают при ΔP_мин макс. При ΔP мин клапаны работают, но расход рабочей среды через них намного меньше номинального.

Существует ещё одна распространённая конструкция электромагнитных клапанов непрямого действия – клапаны с мембраной принудительного подъёма. Она изображена на рисунке 3. Принцип действия этих клапанов аналогичен ранее рассмотренным.

Рисунок 3 – Конструкция и принцип действия электромагнитных клапанов с мембраной принудительного подъем

В исходном состоянии (см. рисунок 3а) напряжение на катушку клапана не подано. Жидкость, поступающая на вход клапана через небольшое перепускное отверстие, проникает в область над мембраной и прижимает мембрану к седлу клапана.

Подача напряжения на катушку (см. рисунок 3б) вызывает подъем сердечника. Через пилотное отверстие жидкость начинает поступать на выход клапана и давление над мембраной падает.

Мембрана поднимается за счет разности давлений над и под ней, открывая основное проходное сечение соленоидного клапана (см. рисунок 3в).

В отличии от ранее рассмотренных клапанов, электромагнитные клапаны с мембраной принудительного подъёма могут работать без перепада давления (ΔP = 0 бар). В такой ситуации подъем мембраны осуществляется за счет усилия электромагнитной катушки, втягивающей сердечник. Он поднимает мембрану, связанную с сердечником пружиной.

Способность этих клапанов работать без перепада давления привела к тому, что их часто ошибочно называют клапанами прямого действия. Более правильное название – соленоидные клапаны с мембраной принудительного подъема – обусловлено тем что при отсутствии давления, мембрана поднимается принудительно (не зависимо от рабочей среды) за счет усилия, создаваемого электромагнитным полем катушки.

Примеры клапанов с плавающей мембраной

Выше были рассмотрены три наиболее распространенные конструкции клапанов с электромагнитным приводом. Однако, все они имеют следующие общие особенности:

• рабочая жидкость, проходящая через клапан, находится вокруг сердечника клапана, внутри трубки сердечника;
• внутри имеется не менее одного небольшого отверстия, критически важного для работы клапана;
• большая часть электромагнитных клапанов непрямого действия, имеют мембрану из гибкого материала. Как правило, это одна из разновидностей резины: NBR – нитрилбутадиеновая, EPDM – этилен-пропиленовая или FPM – фтористая.

1.3. Факторы, ограничивающие использование соленоидных клапанов

1.3.1 Рабочая жидкость, проходящая через клапан, находится вокруг сердечника клапана и внутри трубки сердечника

Если через клапан проходит чистая и однородная среда без каких-либо примесей, она практически не влияет на работу самого соленоидного клапана. Однако, если среда загрязнена и содержит в себе мелкодисперсные элементы (например, вода с примесями ржавчины), эти частицы со временем оседают на сердечнике и стенках трубки сердечника. Загрязнение трубки сердечника может привезти к заклиниванию сердечника внутри неё, что вызывает залипание клапана (см. рисунок 4). При этом электромагнитный клапан может остаться как в открытом, так и в закрытом состоянии.

Рисунок 4 – Заклинивание сердечника клапана вследствие загрязнения

Также прямой контакт рабочей жидкости с трубкой сердечника обеспечивает хороший теплообмен между ними. Поэтому если через электромагнитный клапан проходит горячая среда (пар или горячая вода), то сердечник будет нагреваться, вызывая нагрев катушки и ускоренное старение межвитковой изоляции. Как правило, катушки соленоидных клапанов, рассчитанных на работу с паром, имеют высокий класс нагревостойкости изоляции (F или H). Несмотря на это, перегрев и дальнейшее перегорание катушки парового клапана не яв- ляется чем-то необычным и встречается достаточно часто.

В случаях, когда через соленоидный клапан проходит холодная среда (например, охлажденный раствор пропиленгликоля), трубка сердечника охлаждается до температуры ниже температуры окружающей среды. Это приводит к выпадению конденсата, под действием которого ржавеют металлические части катушки и нарушается целостность изоляционной оболочки (см. рисунок 5). В итоге, влага проникает внутрь катушки, вызывает повышенное токопотребление, а со временем, и пробой изоляции.

Рисунок 5 – Повреждение катушки под воздействием агрессивной окружающей среды

Для защиты от этого явления следует исключить выпадение конденсата на клапанах (например, уменьшением влагосодержания цехового воздуха). Если полностью исключить конденсат не удаётся, то можно добиться существенного уменьшения его негативного влияния, воспользовавшись клапанами, катушка которых имеет влагозащиту, например, электромагнитными клапанами GEVAX серии 1901R-KBN. Если же и это невозможно, то следует вручную герметизировать уязвимые узлы катушки, защитив их от попадания конденсата.

1.3.2 Внутри клапана имеется не менее одного небольшого отверстия, критически важного для работы всего клапана

Для соленоидных клапанов прямого действия – основное проходное сечение, имеющее малый диаметр; для соленоидных клапанов непрямого действия – перепускное и пилотное отверстия. Дело в том что засорение перепускного или пилотного отверстия приводит к нарушению нормальной работы соленоидного клапана. Как правило, это не вызывает необратимых разрушений конструкции, и подобные неисправности могут быть легко устранены путем чистки клапана. Однако, очистка внутренних частей клапана требует его разборки и, как следствие, невозможна во время его работы.

Таким образом, чистота рабочей среды является одним из наиболее важных факторов, позволяющих обеспечить длительную и безотказную работу соленоидных клапанов.

1.3.3 Большая часть электромагнитных клапанов непрямого действия имеют мембрану из гибкого материала

Ранее было отмечено, что соленоидные клапаны рассчитаны на работу с чистыми средами. Наличие в среде крупных загрязнений может привести не только к засорам клапана, но и к разрыву мембраны, после чего потребуется её замена.

При возникновении в системе гидроударов также возможно повреждение мембраны из-за кратковременного превышения допустимого давления.

Энергия среды, проходящей через клапан, является одним из основных факторов, обеспечивающих как открытие клапана, так и его герметичность в закрытом состоянии. Поэтому соленоидные клапаны непрямого действия являются однонаправленными – корректная работа обеспечивается только при протекании среды от входа к выходу. Верное направление подачи среды показано на рисунке 6. Если при монтаже клапана вход и выход будут перепутаны, то рабочая среда будет поступать только в зону под мембраной, в результате чего «передавит» пружину и откроет клапан (см. рисунок 7).

Рисунок 6 – Верное направление подачи жидкости в клапан Рисунок 7 – Не верное направление подачи жидкости в клапан

Определить правильное положение при монтаже можно по стрелке на корпусе клапана (см. рисунок 8).

Рисунок 8 – Стрелка на корпусе клапана для определения направления подачи среды

Однако, даже при правильном направлении потока жидкости, мембранная конструкция может вызывать проблемы при эксплуатации. Они проявляются в момент подачи жидкости на вход клапана или при резких изменениях давления газообразных сред.

Дело в том, что перепускное отверстие в мембране имеет небольшой размер. Жидкость, проходящая через него, не может сразу заполнить всю полость над мембраной клапана (см. рисунок 9а). В этот момент времени давление жидкости под мембраной больше, чем давление жидкости над ней. Это вызывает подъем мембраны и самопроизвольное открытие электромагнитного клапана. Клапан будет находиться в открытом состоянии до тех пор, пока жидкость не заполнит область над мембраной через перепускное отверстие (см. рисунок 9б). После завершения этого процесса давление над и под мембраной клапана уравновешивается и клапан закрывается (см. рисунок 9в).

Рисунок 9 – Последовательность возникновения эффекта самопроизвольного открытия соленоидного клапана с плавающей мембраной при подаче жидкости

Время открытия клапана в описанном переходном процессе зависит от многих факторов, но даже для больших клапанов оно не превышает 1…2 с. Однако, за это время через клапан может пройти несколько литров жидкости.

Несмотря на то, что давление среды, как правило, не выходит за пределы рабочего диапазона, клапан подвергается повышенным ударным нагрузкам. Частое повторение данного явления при эксплуатации приводит к повышенному износу мембраны и пружины клапана, а со временем и к их поломке.

1.4. Ключевые особенности эксплуатации соленоидных клапанов

• Соленоидные клапаны предназначены для работы с чистыми, гомогенными средами. Загрязненная среда вызывает нарушение работы клапана, а иногда и его поломку.
• Использование соленоидных клапанов для управления потоком среды, температура которой сильно отличается от температуры окружающей среды, имеет свои особенности и требует особой внимательности при выборе клапана и его эксплуатации.
• Направление подачи среды в электромагнитный клапан является критически важным. Соленоидный клапан следует считать однонаправленным, если иное не указано в технической документации.

Несмотря на то, что были рассмотрены лишь наиболее часто встречающиеся факторы, ограничивающие использование соленоидных клапанов, может сложиться впечатление, что соленоидный клапан является источником проблем и частых неполадок. На самом деле это не так. Электромагнитные клапаны являются надежным устройством управления потоком жидкости или газа при соблюдении условий эксплуатации.

2. Принцип работы и особенности эксплуатации клапанов с пневмоприводом

2.1. Устройство угловых седельных клапанов с пневмоприводом

Конструкция седельного клапана с пневматическим приводом показана на рисунке 10.

Рисунок 10 – Конструкция седельного клапана с пневмоприводом

Внутри корпуса пневмопривода (1) находится поршень (2), герметично прилегающий к стенкам пневмопривода за счет уплотнения (3). Под действием пружины (4) поршень занимает положение, соответствующее начальному состоянию пневмоклапана (закрытому для НЗ клапанов и открытому для НО клапанов). На поршне жестко закреплён шток (5) с диском (6). В закрытом состоянии диск надежно прижимается к седлу (7) и обеспечивает герметичность клапана. Большая часть клапанов с пневмоприводом имеет визуальный индикатор (8), механически связанный с поршнем клапана.

Для открытия клапана (см. рисунок 11) необходимо подать сжатый воздух в пневмопривод. Пневмоклапан открывается под действием сжатого воздуха, перемещающего поршень вместе со штоком вверх, что также приводит к сжатию пружины.

Рисунок 11 – Клапан с пневмоприводом в открытом состоянии

Для закрытия клапана достаточно сбросить воздух из пневмопривода. Поршень под действием пружины опускается вниз, прижимая диск к седлу.

Открытие клапана с пневмоприводом осуществляется только за счет давления сжатого воздуха, а закрытие – за счет мощной пружины. Таким образом, работа клапанов с пневмоприводом существенно меньше зависит от параметров среды, проходящей через него, в отличии от соленоидных клапанов.

Примеры угловых клапанов с пневмоприводом

2.2. Схема управления клапанами с пневмоприводом

Для управления пневмоклапанами используются специальные электромагнитные клапаны, называемые пилотными или распределительными клапанами. Эти клапаны называются так, потому что они не просто перекрывают подачу рабочей среды, но и перераспределяют её между различными входными и выходными портами.

Для управления клапанами с пневмоприводом используются распределительные клапаны типа 3/2, схема работы которых показана на рисунке 12.

Рисунок 12 – Пневматическая схема распределителя 3/2

Порт 1 соединяется со входным портом пневмопривода, к порту 2 подключается подвод сжатого воздуха, а порт 3 остается открытым и используется для выхлопа – выпуска воздуха из пневмопривода в атмосферу при закрытии клапана с пневмоприводом.

До тех пор, пока катушка распределительного клапана обесточена, порт 1 соединен с портом 3, а порт 2 перекрыт. Таким образом, сжатый воздух в пневмопривод не поступает, а сам пневмопривод соединен с атмосферой – клапан с пневмоприводом закрыт.

При подаче напряжения на катушку порт 1 соединяется с портом 2, а порт 3 перекрывается. Сжатый воздух поступает в пневмопривод, за счет чего пневмоклапан открывается.

На рисунке 13 показаны распределительные электромагнитные клапаны 3/2 различной конструкции.

Рисунок 13 – Распределительные клапаны 3/2 различных конструкций

У клапана, изображенного слева, выхлоп в атмосферу проходит сквозь трубку сердечника. У клапана, изображенного справа, порты подачи воздуха и выхлопа находятся сверху и снизу клапана.

На рисунке 14 показана обобщенная схема управления клапаном с пневмоприводом.

Рисунок 14 – Обобщенная схема управления клапаном с пневмоприводом

Электрический сигнал из системы управления поступает на распределительный клапан (2), который осуществляет управление потоком сжатого воздуха, подавая его в пневмоклапан (1). Требуемая степень очистки воздуха и стабилизация давления обеспечивается фильтром-регулятором (3).

Распределительные клапаны могут быть установлены непосредственно на клапане с пневмоприводом (см. рисунок 15) или отдельно в шкафу управления (см. рисунок 16).

Рисунок 15 – Монтаж пилотного клапана на клапан с пневмоприводомРисунок 16 – Монтаж распределительных клапанов в шкафу управления

Каждый из этих способов монтажа имеет свои преимущества и недостатки.

Установка распределителей на клапанах с пневмоприводом

Преимущества

1. +  Меньше время срабатывания клапанов (так как воздух поступает сразу в пневмопривод).
2. +  Выше энергоэффективность за счет экономии сжатого воздуха (при каждом срабатывании клапана с пневмоприводом весь воздух после распределительного клапана сбрасывается в атмосферу; при монтаже распределителя непосредственно на привод клапана между ними отсутствует пневмотрубка, следовательно расходуемый объем сжатого воздуха ниже).

Недостатки

1. —  Необходимость прокладки двух линий до клапана: пневматической и электрической.
2. —  Распределитель находится возле клапана с пневмоприводом, где может подвергаться негативному воздействию окружающей среды.

Установка распределителей в шкафу управления

Преимущества

1. +  Упрощение разводки электрических цепей (все распределители в одном шкафу, до клапана с пневмоприводом прокладывается только одна линия – пневматическая).
2. +  Все распределители легко доступны для обслуживания, так как находятся в шкафу управления.
3. +  Все распределители надежно защищены от воздействия окружающей среды (повышенная температура, запыленность, мойка оборудования химическими реагентами и так далее).

Недостатки

1. —  Больше время срабатывания клапанов с пневмоприводом.
2. —  Повышенный расход воздуха.

3. Сравнение клапанов с пневмоприводом с соленоидными клапанами

Основным преимуществом клапанов с пневмоприводом перед электромагнитными клапанами является их повышенная устойчивость к воздействию негативных факторов окружающей среды и среды, проходящей через клапан. Это обусловлено тем, что клапаны с пневмоприводом:

• приводятся в действие сжатым воздухом, а не средой, проходящей через клапан;
• не имеют дополнительных перепускных отверстий, которые легко забиваются малейшими загрязнениями;
• менее подвержены влиянию окружающей среды, так как имеется возможность вынести распределительный клапан в шкаф управления, где он будет защищен от вредных воздействий.

Каким же образом система, построенная на клапане с пневмоприводом, может оказаться надежнее системы, основанной на соленоидных клапанах? Ведь любой клапан с пневмоприводом требует своего распределителя, что увеличивает количество последовательно соединенных элементов системы. Это должно приводить к уменьшению общей надежности системы. Данное замечание справедливо при эксплуатации клапанов в идеальных условиях.

Однако, при неблагоприятных условиях запаса устойчивости соленоидного клапана может оказаться недостаточно. Это вытекает из особенностей его конструкции, описанных выше.

Следующим фактором, говорящим в пользу клапанов с пневмоприводом, является их меньшее гидравлическое сопротивление и, как следствие, больший расход среды при том же давлении на входе. Это достигается благодаря угловой (наклонной) конструкции клапана. Проходящий через него поток существенно меньше отклоняется от прямолинейного движения, следовательно расходует меньше энергии на преодоление сопротивления клапана. Для примера в таблице 1 приведены данные коэффициента расхода Kv для электромагнитных клапанов GEVAX серии 1901R-KBN и клапанов с пневмоприводом VALMA серии ASV.

Таблица 1 – Сравнение коэффициента расхода Kv клапанов разных конструкций

Тип клапана	Электромагнитный клапан	Клапан с пневмоприводом
Схема движения потока жидкости
Размер клапана	Коэффициент расхода Kv, л/мин
DN 15	65	70 (+ 8%)
DN 20	110	150 (+ 36%)
DN 25	180	308 (+ 71%)
DN 32	250	608 (+ 143%)
DN 40	390	700 (+ 79%)
DN 50	575	910 (+ 58%)

В отличии от соленоидных клапанов, клапаны с пневматическим приводом преимущественно являются двунаправленными, то есть могут пропускать среду как в прямом, так и в обратном направлении (см. рисунок 17). Направление, показанное на изображении слева, называют «вход под диском», на изображении справа – «вход над диском».

Рисунок 17 – Допустимые направления движения жидкости для клапанов с пневмоприводом

Очевидно, что при подаче рабочей среды «над диском», её давление препятствует открытию клапана. Этот эффект приводит к снижению рабочего давления клапана, однако в некоторой мере он может быть скомпенсирован увеличением управляющего давления воздуха.

Пример изменения рабочего давления при подаче среды над и под диском

На рисунке 18 изображен шильдик клапана с пневмоприводом VALMA ASV-T-040-AL063.

Рисунок 18 – Шильдик клапана с пневмоприводом VALMA ASV-T-040-AL080-U

Рабочее давление пневмоклапана при подаче среды «под диском» составляет 6 бар, при подаче среды «над диском» – 5 бар. Эти данные указаны для давления управляющего воздуха 6 бар. Однако, изменением давления управления возможно увеличить рабочее давление клапана при подаче среды «над диском». Данная зависимость показана на рисуноке 19.

Рисунок 19 – График зависимости давлений рабочей и управляющей среды

По графику видно, что увеличение управляющего давления до 8 бар позволяет увеличить давление рабочей среды (при входе «над диском») до 10 бар, а увеличение управляющего давления до 9 бар позволяет увеличить давление рабочей среды до 12 бар.

Однако, соленоидные клапаны тоже имеют преимущества перед клапанами с пневмоприводом. Системы, построенные на основе соленоидных клапанов, как правило, проще и дешевле систем, построенных на основе клапанов с пневмоприводом, поскольку состоят из меньшего числа компонентов.

Электромагнитные клапаны могут применяться на объектах, в составе которых отсутствует пневмосистема. Установка оборудования для сжатия воздуха и его очистки на таких объектах приводит к сильному удорожанию и усложнению системы в целом.

Заключение

В данной статье описана конструкция электромагнитных клапанов и седельных клапанов с пневмоприводом, рассмотрены их преимущества и недостатки. Вся информация, изложенная в статье, основана на конструктивных особенностях клапанов обоих типов и может быть применима к клапанам указанных конструкций независимо от конкретных моделей или изготовителей клапанов.

Обобщенные преимущества и недостатки электромагнитных клапанов и клапанов с пневмоприводом приведены ниже.

Электромагнитные клапаны

• +  Подключаются напрямую к электрической системе управления
• +  Не требуют подвода сжатого воздуха
• +  Системы на основе данных клапанов, как правило, проще и дешевле
• —  Имеют особые требования к чистоте рабочей среды
• —  Однонаправленные

Клапаны с пневмоприводом

• +  Устойчивы к загрязнениям рабочей среды
• +  Давление, вязкость, скорость потока и другие параметры рабочей среды не влияют на работу клапана
• +  Как правило, двунаправленные
• —  Для подключения к системе управления, требуют установки распределительных (пилотных) электромагнитных клапанов
• —  Для работы требуют подключение сжатого воздуха

Инженер ООО «КИП-Сервис»
Быков А.Ю.

Читайте также:

Надежность в деталях: как выбрать соленоидные клапаны

Надежность

Общая надежность любой системы на производственном предприятии не может превышать надежность последнего звена в цепочке управления. Во многих случаях таким звеном является соленоидный клапан с дистанционным управлением, который запускает или останавливает производственный процесс.

По сути, соленоидный клапан — это устройство для электрического прерывания или отвода потока рабочей среды в трубе. Существует множество типов соленоидных клапанов, однако все они основаны на одном принципе: отверстие закрывается или открывается для того, чтобы регулировать поток. Области применения таких клапанов разнообразны. С одной стороны, их можно использовать для управления стандартными отсечными и регулирующими клапанами или же специальными клапанами — например, клапанами систем повышенной надежности для защиты от превышения давления (High Integrity Pressure Protection System, HIPPS) и клапанами аварийного отключения (Emergency Shutdown, ESD). С другой, они подходят и для непосредственного управления рабочими средами при контроле пожаротушения или управления системами обеспечения паром, водой и воздухом. Соленоидные клапаны также широко используются в пневматических системах и элементах управления. Во всех этих случаях надежность работы оборудования имеет первостепенное значение.

Для сокращения издержек некоторые предприятия приобретают соленоидные клапаны, основываясь только на их цене. Однако ошибочно полагать, что все клапаны одинаковы и мало что может пойти не так с этими, казалось бы, простыми устройствами, которые обычно состоят из катушки, плунжера и седла. Разработанный на высоком техническом уровне соленоидный клапан может стоить дороже, но расходы в течение срока его службы будут значительно ниже, чем у более дешевых эквивалентных клапанов.

Для подтверждения этого тезиса о ложной экономии рассмотрим традиционный соленоидный клапан. Чтобы уплотнить шток для предотвращения утечки, в них обычно используются специальные кольца. Такая конструкция имеет множество недостатков. Герметизирующая способность уплотнительного кольца со временем снижается из-за износа резины, что приводит к утечкам рабочей среды. Из-за этого рабочая среда или присутствующие в ней загрязнения могут накапливаться на штоке клапана, увеличивая трение. Кроме того, в некоторых конструкциях требуется вентиляционное отверстие, чтобы обеспечить плавное движение штока клапана. Однако из-за такого отверстия внутренние части клапана становятся уязвимыми к загрязнениям из атмосферы, которые также могут откладываться на штоке.

Все эти факторы могут привести к замедлению срабатывания и потенциальным сбоям клапана, а, например, в HIPPS и системах аварийного отключения важна каждая доля секунды. Чтобы справиться с повышенным трением, некоторые поставщики используют более упругую пружину, которая позволит клапану по-прежнему работать при увеличении трения. Для преодоления такой упругости пружины требуется большее значение FFR (Force Friction Ratio — соотношение силы и трения). Соответственно, необходим соленоид большей мощности, а при увеличении мощности выделяется больше тепла. Повышение температуры, в свою очередь, может отрицательно сказаться на сроке службы соленоида. Помимо этого, катушка с повышенным энергопотреблением может повысить расходы на установку клапана, поскольку могут потребоваться провода большего сечения или инженеры будут вынуждены использовать меньше клапанов в одном контуре управления.

Отказы соленоидных клапанов приводят к простоям оборудования со всеми сопутствующими проблемами и затратами. А если клапан заклинит в ситуации, когда требуется аварийное отключение, то результат может быть фатальным.

Надежность можно определять по-разному, однако в инженерной терминологии она характеризует степень доверия к оборудованию, т. е. способность системы или компонента работать в заявленных условиях в течение указанного периода без неполадок и отказов. Надежность, безусловно, тесно связана с безопасностью системы: для анализа обоих показателей применяются общие методы и они зависят друг от друга. Кроме того, данный параметр оказывает влияние на стоимость сбоев, которая состоит из стоимости простоя системы, запасных частей, оборудования для ремонта, труда персонала и затрат на претензии по гарантиям.

 

Рис. 1. Предполагаемый срок службы катушки

Особенности катушки

Одной из важнейших частей соленоидного клапана является электромагнитная катушка, которая существенно влияет на его надежность. Задача катушки — создавать электромагнитное поле, которое будет поднимать сердечник/шток, чтобы открыть нормально закрытый клапан (НЗ) или закрыть нормально открытый (НО). Без нее внутренние компоненты клапана просто не смогут перемещаться при подаче напряжения.

Некоторые поставщики соленоидных клапанов приобретают катушки у сторонних производителей, зачастую не имеющих собственного интереса в их оптимизации. Им предоставляется чертеж и технические характеристики, и они поставляют продукт, отвечающий этим требованиям. В свою очередь, собственное производство катушек позволяет отслеживать каждый аспект производственного процесса, совершенствовать его и внедрять новые технологии, а не просто разрабатывать конструкцию, которая будет использоваться без изменений в течение длительного времени.

Для изготовления надежной электромагнитной катушки производитель должен соблюдать стандарты IEC 335 для электрических устройств. Также нужно установить класс изоляции: у стандартных катушек это E, F или H. Класс изоляции определяет максимальную рабочую температуру катушки в течение конкретного срока службы (рис. 1). Например, в соответствии с европейским стандартом IEC 335 катушки класса H должны выдерживать 20 000 ч при +180 °C, а катушки класса F — 20 000 ч при +155 °C. Однако по требованиям американского стандарта UL катушки должны выдерживать 30 000 ч как в классе H (при +180 °C), так и в классе F (при +155 °C). Оптимизированный соленоидный клапан будет содержать проводник из меди высокой чистоты, отвечающей более строгим международным стандартам, а также изолирующее покрытие класса H по UL, которое обеспечит длительный срок службы.

При производстве катушки одной из важных целей является «идеальная обмотка»: чтобы витки катушки были абсолютно однородны и каждый последующий слой идеально ложился на предыдущий (рис. 2). Такая обмотка приближается к 100%-ной эффективности, а также уменьшает риск возникновения горячих участков, которые являются потенциальными точками отказа.

Рис. 2. «Идеальная обмотка»

После намотки проводника катушку следует заключить в оболочку, чтобы обеспечить изоляцию и защиту от повреждения и влаги. Эпоксидная литая оболочка имеет лучшие характеристики, поскольку является прекрасным изолятором и негигроскопична. В конечном счете, каждая катушка, предназначенная для использования в соленоидном клапане, должна быть спроектирована и испытана для непрерывной службы, а также отвечать требованиям стандарта IEC 216 к термостойкости.

 

Оптимальная конструкция

Как уже отмечалось выше, традиционные конструкции клапана, в которых используются уплотнительные кольца и вентиляционные отверстия, не соответствуют требованиям безопасности и надежности.

Необходим иной подход к разработке соленоидного клапана — без уплотнения, с низким коэффициентом трения и без заедания. Для этого между штоком и корпусом клапана можно использовать специальное двухслойное динамическое уплотнение, не содержащее никаких резиновых компонентов, которые, как уже говорилось, со временем разрушаются. Внутренний слой уплотнения (U-образное кольцо), находящийся в соприкосновении со штоком клапана, может быть изготовлен из PTFE и поддерживаться уплотнительным кольцом из эластомера. Для таких колец используется эластомер, устойчивый к воздействию окружающей среды. Он создает преднагрузку для U-образного кольца из PTFE и обеспечивает статическое уплотнение. В сочетании со штоком клапана, поверхность которого отполирована с точностью до микрона, такая конструкция эффективно предотвращает любое заедание и сводит к минимуму трение штока.

Риск заедания также снижается за счет устранения необходимости в вентиляционных отверстиях. Клапан с «недышащей» конструкцией не допускает проникновения грязи из окружающей среды.

Представленная конструкция имеет низкое значение FFR, что позволяет избежать потребности в мощной пружине и использовать катушку с пониженным энергопотреблением (1,8 Вт, 0,5 Вт IS). У такого решения множество преимуществ. Например, при модернизации завода можно устанавливать новые соленоидные клапаны без замены кабелей или добавления источников питания. Катушка с пониженным энергопотреблением позволяет выполнять больше работы в той же инфраструктуре — например, питать большее количество устройств. Дополнительным преимуществом является то, что меньшая мощность означает меньшую температуру: это приводит к более длительному сроку службы катушки с сокращением эксплуатационных расходов.

Кроме того, качественные клапаны поставляются с соответствующими целевому назначению руководствами по установке и обслуживанию. Эти документы также содержат рекомендации по достижению «чистой» среды и обеспечению максимальной защиты с помощью фильтров и выхлопных устройств, которые позволят избежать попадания в клапан любых загрязнений, способных нарушить его нормальную работу и/или снизить долговечность.

 

Экстремальные рабочие условия

Надежность соленоидных клапанов становится еще важнее в экстремальных рабочих условиях. Например, рассмотрим управление приводом клапана при очень низкой температуре.

Существует множество документальных свидетельств того, что уровень надежности соленоидных клапанов уменьшается по мере понижения температуры. Решение такой проблемы — сертифицированные соленоидные клапаны, работающие при температурах –60…+90 °C.

При работе в коррозионных средах, например содержащих сернистый газ, где часто происходит сульфидное растрескивание под напряжением, все материалы внутренних и внешних компонентов клапана должны отвечать требованиям NACE.

В целом, для любых экстремальных рабочих условий рекомендуется подбирать соленоидные клапаны, защищенные от коррозии и имеющие долгий срок службы, а также сертифицированные признанными в отрасли органами, такими как Exida и TÜV.

Наконец, для потенциально взрыво­опасных сред инженерам следует остановить свой выбор на соленоидных клапанах с широким ассортиментом вариантов взрывозащиты и сертификацией, делающей их пригодными для использования в опасных средах, — ТР ТС 012/2011, ATEX, IECEx, NEMA/UL/CSA, NEPSI, PESO, INMETRO и KOSHA.

 

Решение Emerson

Клапаны ASCO серии 327 от компании Emerson (рис. 3, табл.) — это универсальные соленоидные клапаны 3/2 прямого действия (со сбалансированной тарелкой), доступные в различных исполнениях по материалам, мощности, пропускной способности и сертификации. Они подходят для различных задач, например для управления приводом, разгрузки компрессора и контроля над средствами обеспечения, и могут использоваться в составе широкого диапазона инженерных решений, среди которых системы управления приводом, системы управления с резервированием и байпасные панели.

Рис. 3. Соленоидные клапаны ASCO серии 327

Благодаря уникальной конструкции и заверенному сертификатами соответствию требованиям безопасности, клапаны серии 327 являются проверенным, безопасным, надежным и адаптируемым решением, подходящим для использования в жестких промышленных условиях. Такой клапан обладает взрывозащитой и превосходит строгие требования нефтегазовой отрасли.

Таблица. Технические характеристики клапанов ASCO серии 327

Материал корпуса клапана	Нержавеющая сталь 316L / латунь / алюминий
Размер	1/4″, 1/2″
Пропускная способность (Kv)	До 1,5 м3/ч
Давление	ΔP 0–10 бар
Рабочая температура	–60…+120 °С
Класс SIL	До 3 (Exida и TÜV)
Энергопотребление	от 0,5 Вт
Материал корпуса / оболочки /  катушки	Алюминий / нержавеющая сталь 316L / заливка эпоксидной смолой
Дополнительные возможности	Ручное управление, ручной сброс, съемное ручное управляющее устройство
Международная сертификация Ex	CU TR (ТР ТС), ATEX, IECEx, NEMA/ UL/CSA, NEPSI, PESO, INMETRO, KOSHA и т. д.
Сертификаты безопасности	Exida, TÜV

Клапаны обладают прочной «недышащей» конструкцией, специальным устройством уплотнения и катушкой с увеличенным сроком службы. Все катушки проектируются и изготавливаются на собственных заводах Emerson.

Также клапаны серии 327 позволяют значительно сократить время технического обслуживания и расходы на ввод в эксплуатацию. Например, устройство для управления клапаном при недостаточном давлении можно извлечь вручную, без демонтажа клапана или выключения пневматической системы оборудования.

К другим преимуществам данных клапанов относятся:

• модели с пониженным энергопотреблением, которые уменьшают размеры источников питания и кабелей;
• отвечающие требованиям NACE материалы, снижающие риск коррозии;
• катушки класса H с эпоксидной оболочкой для долгого срока службы;
• внутренняя устойчивость к вибрациям;
• наличие постоянного воздушного зазора (даже при подаче питания), который снижает любые риски заедания (рис. 4), вызванные остаточным магнетизмом.
  

  Рис. 4. Конструкция для снижения риска заедания

 

Пример применения

Чтобы подчеркнуть преимущества высококачественных соленоидных клапанов, рассмотрим управление клапаном ESD на нефтеперерабатывающем заводе. При нормальной работе на такие клапаны подается питание для поддержки технологического клапана в открытом состоянии. Соответственно, в случае аварийной ситуации соленоидный клапан должен быть обесточен и быстро закрыться, чтобы перекрыть технологический клапан. Поскольку соленоид такого типа обычно подолгу работает в режиме ожидания, разрушение уплотнительного кольца и повышенное трение значительно замедлят его отклик при закрытии.

Чтобы измерить время отклика соленоидного клапана после работы в режиме ожидания, было проведено испытание. Оно показало, что клапан ASCO 327 срабатывал значительно быстрее, чем изделие конкурента, которое, помимо прочего, имело большее усилие возврата пружины. Таким образом, клапаны ASCO демонстрируют более стабильное и надежное поведение по прошествии долгого времени, чем аналогичные устройства (рис. 5).

Рис. 5. Быстро закрывающийся соленоидный клапан повышает безопасность применения

 

Заключение

Покупка недорогого соленоидного клапана на первый взгляд может показаться выгодной. Для многих инженеров клапаны — это простые устройства для прерывания или отвода потока в трубе. Однако если необходимо быть уверенным в том, что соленоидный клапан мгновенно откроется или закроется, когда это потребуется, даже после длительного периода ожидания, единственным вариантом являются высококачественные инженерные решения.

Facebook

Twitter

Вконтакте

Google+

Виды электромагнитных клапанов для системы полива

стройство и принцип работы электромагнитного клапана

Электромагнитный (соленоидный) клапан представляет собой клапан с электромеханическим управлением. Клапан оснащен соленоидом, представляющим собой электрическую катушку с подвижным ферромагнитным сердечником в центре. Это сердечник ​​называется плунжером. В положении покоя плунжер закрывает небольшое отверстие. Электрический ток через катушку создает магнитное поле. Магнитное поле приводит в движение поршень. В результате поршень притягивается к центру катушки, при этом отверстие для хода воды открывается. Это основной принцип, который используется для открытия и закрытия электромагнитных клапанов.

Типы электромагнитных клапанов

Электромагнитные клапаны используются для закрытия, дозирования, распределения или смешивания потока газа или жидкости в трубопроводных системах. Конкретное назначение электромагнитного клапана выражается функцией подводимых к нему патрубков. Например, 2-ходовой клапан имеет два патрубка (вход и выход) и два положения (открыт или закрыт). Он может быть «нормально закрыт» (закрыт в обесточенном состоянии) или «нормально открыт» (открыт в обесточенном состоянии). 3-ходовой клапан имеет три патрубка и два положения и поэтому может переключаться между двумя патрубками (контурами). 3-ходовые клапана могут иметь различные функции, такие как нормально закрытые, нормально открытые, перепускающие или универсальные. Возможно большее количество патрубков или комбинаций нескольких клапанов в одной конструкции.

Виды электромагнитных клапанов по механизму работы

Огромное количество различных моделей электромагнитных клапаны по внутреннему устройству можно разделить на несколько групп. Рассмотрим наиболее распространенные.

Электромагнитные клапаны прямого действия

Электромагнитные клапаны прямого действия имеют самый простой принцип работы. Среда протекает через небольшое отверстие, которое может быть закрыто поршнем с резиновой прокладкой на дне. Небольшая пружина удерживает поршень, чтобы закрыть клапан. Плунжер изготовлен из ферромагнитного материала. Электрическая катушка расположена вокруг поршня. Как только на катушку подается электрический ток, создается магнитное поле, которое тянет поршень вверх к центру катушки. Это открывает отверстие, так что среда может течь через клапан. Это называется нормально закрытым (NC) клапаном. Нормально открытый (NO) клапан работает противоположным образом: он имеет другую конструкцию, поэтому отверстие открыто, пока на соленоид не подается ток. Когда соленоид приводится в действие, отверстие закрывается. Максимальное рабочее давление и скорость потока напрямую связаны с диаметром отверстия и магнитной силой электромагнитного клапана. Поэтому этот принцип используется для сравнительно небольших расходов пропускаемой среды. Электромагнитные клапаны прямого действия не требуют минимального рабочего давления или перепада давления, поэтому их можно использовать от 0 бар до максимально допустимого давления для используемых деталей.

Электромагнитные клапаны непрямого действия

Электромагнитные клапаны непрямого действия (также называемые клапанами с косвенным управлением, клапанами с пилотным каналом или пилотным управлением) используют перепад давления среды в подходящих патрубках клапана для открытия и закрытия. Обычно эти клапаны требуют минимального перепада давления около 0,5 бар. Вход и выход разделены резиновой мембраной, также называемой диафрагмой. Мембрана имеет небольшое отверстие, чтобы среда могла течь в верхний отсек. Давление и опорная пружина над мембраной обеспечивают усилие необходимое, чтобы клапан оставался закрытым. Камера над мембраной соединена небольшим каналом с выходным патрубком низкого давления. Это соединение заблокировано в закрытом положении соленоидом. Диаметр этого «пилотного» отверстия больше диаметра отверстия в мембране. Когда соленоид находится под напряжением, пилотное отверстие открывается, что вызывает падение давления над мембраной. Из-за разницы давлений на обеих сторонах мембраны она будет поднята, и среда может вытекать из впускного отверстия в выпускное отверстие. Камера дополнительного давления над мембраной действует как усилитель, поэтому при маломощном соленоиде все же можно контролировать большую скорость потока. Косвенные электромагнитные клапаны могут использоваться только для одного направления потока. Электромагнитные клапаны с косвенным управлением подходят в большинстве случаев, для эксплуатации в системах орошения,  централизованного водо- и теплоснабжения, системах ГВС, системах пневмоуправления и др. – везде, где присутствует давление в трубопроводе. Электромагнитные клапаны для систем полива производимые компаниями HUNTER и RAIN BIRD так же относятся к этому типу клапанов.  

Электромагнитные клапаны комбинированного действия

Существует ещё одна распространённая конструкция электромагнитных клапанов – клапаны комбинированного действия (также называемые клапанами с мембраной принудительного подъёма). Электромагнитные клапаны комбинированного действия сочетают в себе свойства прямых и непрямых клапанов. Это позволяет им работать без перепада давления (ΔP = 0 бар), при этом они могут справиться с высокой скоростью потока. Принцип действия этих клапанов аналогичен ранее рассмотренным, непрямого действия. Клапаны также имеют подвижную мембрану с небольшим отверстием и камерами давления с обеих сторон. Разница в том, что плунжер соленоида напрямую соединен с мембраной. Когда поршень поднимается, он непосредственно поднимает мембрану, чтобы открыть клапан. В то же время, второе отверстие открывается поршнем, диаметр которого немного больше, чем первое отверстие в мембране. Это вызывает падение давления в камере над мембраной. В результате мембрана поднимается не только поршнем, но и перепадом давления. Эта комбинация позволяет клапану работает от 0 бар, при этом может контролировать относительно большие скорости потока. Часто клапаны комбинированного действия имеют более мощные катушки соленоида, чем у клапанов с непрямым управлением.

Способность этих клапанов работать без перепада давления привела к тому, что их часто ошибочно называют клапанами прямого действия. Более правильное название – соленоидные клапаны с мембраной принудительного подъема – обусловлено тем что при отсутствии давления, мембрана поднимается принудительно (не зависимо от рабочей среды) за счет усилия, создаваемого электромагнитным полем катушки.

Как выбрать электромагнитный клапан? // Оборудование // Новости

15 декабря 2016 г.

Электромагнитные клапана – устройства, использующее электромеханический принцип действия для регулирования (открытия и перекрытия) потока рабочей среды. В зависимости от своего назначения электромагнитные клапана имеют различные материалы исполнения и разное внутреннее устройство. Единственным объединяющим элементом всех типов клапанов является исполнительное устройство — катушка электромагнитная (соленоид).

Электромагнитный (соленоидный) клапан состоит из корпуса и находящегося на нем электромагнита (соленоида) с сердечником, который связан с мембраной (поршнем или диском), управляющей потоком проходящих жидкостей и газов. Иногда электромагнитные клапаны оборудованы ручным дублером для принудительного открытия или закрытия клапана на тот случай, если электромагнитная катушка выйдет из строя. Закрытие либо открытие клапана осуществляется без каких-либо механических усилий — при помощи соленоида (электромагнитной катушки). На электромагнитную катушку подается питание, в результате чего сердечник перемещается в соленоиде, закрывая или открывая проход. Напряжение питания клапана может быть разным: от 12В до 380В с переменным или постоянным током.

Сферы применения электромагнитных клапанов:

Клапаны применяются во многих отраслях промышленности: газовой, энергетической, химической, нефтехимической, пищевой, а также в системах газо-, тепло- и водоснабжения, вентиляции, кондиционирования и в других системах, где необходима автоматизация управления промышленными процессами, связанными с движением рабочих сред. С их помощью можно дистанционно подать необходимый объём газа, жидкости или пара в определенный момент времени.

Классификация.

В зависимости от функционального назначения, клапаны разделяются на:

Распределительные клапаны. бывают трех и четырехходовые. Их основное назначение – перераспределять потоки;
Запорные клапаны, в свою очередь, делятся на нормально открытые и нормально закрытые.
Нормально закрытый клапан – это такой соленоидный клапан, который при условии отсутствия подачи электрического напряжения на его соленоид, имеет закрытое положение.

Нормально отрытый клапан обладает противоположными характеристиками.

Соленоидные клапаны также можно подразделить на два типа:

Прямого действия, когда при подаче на катушку напряжения перемещается сердечник, закрывая или открывая проход рабочему потоку. Клапаны прямого действия выпускаются нормально-закрытыми или нормально- открытыми;
Непрямого действия, когда после подачи на катушку напряжения открывается “ пилотный “ клапан, после чего уже под воздействием давления рабочего потока происходит открытие основного клапана.
К преимуществам электромагнитных клапанов относят:

малый вес;
малое время срабатывания;
возможность изготовить изделие во взрывозащищенном исполнении;
высокая продолжительность работы во включенном состоянии.
Для самостоятельного подбора клапана, необходимо знать ответы на следующие вопросы:

Диапазон рабочих давлений. Рабочее давление-это то значение давления, при котором обеспечивается нормальное функционирование клапана и безопасность его работы. Для клапана обычно указывается диапазон допустимых давлений при 200С. Необходимо учитывать, что клапаны, предназначенные для относительно высоких давлений, как правило, плохо работают или не работают вовсе на давлениях, близких к нулевым.
Диаметр присоединения (ДУ). Измеряется в дюймах (1/2, ¾, 3/8 и т.п.) или миллиметрах (25 мм, 50 мм и т.п.). Необходимо при этом иметь ввиду, что часто проходное сечение клапана меньше условного прохода.
Материал корпуса электромагнитных клапанов. Основными материалами являются латунь, нержавеющая сталь, литейный чугун, различные виды пластиков.
«НО» или «НЗ» – нормально открытый или нормально закрытый клапан.
Среда применения. Типичные среды для электромагнитных клапанов: воздух, инертные газы, топливный газ, вода, нефть или пар. Среду применения необходимо учитывать как для подбора мембраны (в мембранных клапанах) или уплотнения (в поршневых клапанах), так и материала корпуса. Материал изготовления электромагнитного клапана должен быть совместим со средой. В противном случае может появиться коррозия корпуса или разрушение материала мембраны или уплотнителя. Также важна максимальная и минимальная температура среды. Высокотемпературная среда, такая, как перегретый пар, может нагревать катушку электромагнита, что негативно отразиться на его работе. Какая бы ни была рабочая среда, в полость клапана не должна попадать грязь и инородные тела. Мембрана соленоидного клапана подбирается в зависимости от типа среды, которая проходит через клапан (вода, пар, нефтепродукты, химические среды и т.д) и учитывает:
Температуру среды
Вязкость
Агрессивность (влияет на выбор материала корпуса)
Взрывозащиту
Напряжение на катушке клапана может быть постоянного или переменного тока и, чаще всего, бывает 24 или 220 вольт. Это напряжение, на которое рассчитана катушка электромагнита. Большинство катушек работает от +10% до -15% от номинального напряжения. 

Соленоидный (электромагнитный) клапан. Устройство и принцип действия

Основными задачами соленоидного (электромагнитного) клапана в двигателе автомобиля являются: обеспечение точного времени начала впрыска топлива относительно угла поворота коленчатого вала двигателя на различных режимах работы, продолжительности впрыска и количества топлива, впрыскиваемого в цилиндр двигателя.

Соленоидный клапан можно разделить на две группы – соленоидную и клапанную. Клапанная группа состоит из игольчатого клапана 2, корпуса 12 клапана составляющего одно целое с корпусом насоса и пружины клапана 1.

Рис. Соленоидный (электромагнитный) клапан для легковых автомобилей:
1 – пружина клапана; 2 – игольчатый клапан; 3 – камера высокого давления; 4 – камера низкого давления; 5 – компенсационная шайба; 6 – катушка; 7 – упор; 8 – штекер; 9 – щель для прохода топлива; 10 – уплотнительная плоскость корпуса клапана; 11 – уплотнительная плоскость клапана; 12 – корпус; 13 – накидная гайка; 14 – магнитный диск; 15 – магнитный сердечник; 16 – якорь; 17 – уравнительная пружина

Уплотнительная плоскость 10 корпуса клапана имеет конусообразную форму. Посадочная поверхность клапана 11 имеет точно такую форму, однако угол конуса клапана немного больше угла конуса его корпуса. Когда клапан закрыт и прижат к корпусу, корпус и клапан соприкасаются только по линии седла клапана, благодаря чему достигается очень хорошее уплотнение клапана. Клапан и его корпус составляют прецизионную пару и очень плотно подогнаны друг к другу.

Магнит состоит из ярма магнитопровода и подвижного якоря 16. Ярмо состоит из магнитного сердечника 15, катушки 6 и штекеров выводных контактов 8. Якорь соединен с клапаном. Между магнитным ярмом и якорем в исходном положении имеется зазор.

Принцип действия соленоидного (электромагнитного) клапана

Электромагнитный клапан имеет два пе­реключаемых положения – «клапан открыт» и «клапан закрыт». Клапан открыт, когда нап­ряжение питания на катушку не подается. Клапан закрывается при подаче напряжения питания от задающего каскада ЭБУ.

Клапан открыт. Под усилием пружины 1 клапан 2 прижимается к упору 7, в результате чего обеспечивается проход топлива через щель для прохода топлива 9 между иглой и корпусом в области седла клапана. При этом камеры высокого 3 и низкого 4 давления соеди­нены между собой. В этом исходном поло­жении топливо может как втекать в камеру высокого давления, так и вытекать из нее.

Клапан закрыт. Когда наступает момент впрыска топли­ва, на катушку клапана подается напряже­ние питания от задающего каскада ЭБУ. Ток срабатывания вызы­вает магнитный поток в элементах магнит­ного контура (магнитный сердечник и якорь), который генерирует силу магнитно­го притяжения для перемещения якоря к статору. В результате движение якоря оста­навливается иглой при ее посадке на седло в корпусе. При этом между якорем и стато­ром остается небольшой воздушный зазор. Клапан теперь закрыт, и при движении плунжера насос-форсунки вниз осущес­твляется впрыск топлива.

Сила магнитного притяжения использует­ся не только для подтягивания якоря, но и для преодоления силы действия пружины клапа­на и, соответственно, удерживания якоря. Кроме того, сила магнитного притяжения прикладывается к уплотнительным поверх­ностям седла для удерживания их в контакте друг с другом. Якорь удерживается в данном положении до тех пор, пока на катушку клапа­на подается напряжение питания.

Чем сильнее магнитный поток, тем ближе располагается к статору якорь. После зак­рытия клапана можно уменьшить ток до удерживающего уровня. Клапан, таким об­разом, остается закрытым, а потери мощ­ности и, следовательно, выделение тепла, оказываются минимальными.

Для прекращения процесса впрыска топ­лива должна быть прекращена подача напря­жения на катушку клапана, в результате чего магнитный поток исчезает, как и сила магнитного притяжения, и пружина перемещает иглу клапана в ее ис­ходное положение на упоре. Проход топлива через седло клапана открывается.

Видео: Обзор электромагнитных клапанов

Нормально открытый и нормально закрытый клапаны

Соленоидный или электромагнитный клапан представляет запорное устройство, назначение которого — перекрывание и регулирование потока рабочей среды в автоматическом режиме. Эти системы устанавливаются на магистральных линиях, транспортирующих жидкие или газообразные потоки (в том числе и среды взрывоопасного характера).

 

По принципу срабатывания электромагнитные запорные устройства разделяются на нормально открытые и нормально закрытые. Наиболее распространён вариант —  нормально закрытый электромагнитный клапан.

Нормально закрытый клапан — это вариант запорной арматуры, в котором при подаче электрического напряжения происходит открывание канала (то есть обеспечивается проход рабочего потока). Если напряжение не подаётся, то клапан остаётся в положении, перекрывающим проход.

Катушка отключена (система закрыта): запирающий элемент (поршень или мембрана) прижимается к рабочему отверстию закрывающей пружиной, при этом рабочий поток создаёт давление, удерживающее тарелку. То есть клапан в закрытом положении удерживают и пружина, и давление среды.

Катушка подключена (система открыта): в момент подачи напряжения удерживающее усилие прекращается, запирающий элемент поднимается, открывая проход для движения рабочей среды.

Обратный алгоритм действия предусмотрен в нормально открытом клапане.

Нормально открытый клапан — вариант запорной арматуры, в котором при отсутствии напряжения на индукционной катушке запирающий элемент находится в открытом положении и обеспечивается движение рабочей среды. В момент подачи напряжения система переводится в закрытое положение, которое сохраняется всё время, пока на катушке поддерживается напряжение.

Кроме этих двух наиболее распространённых вариантов исполнения существуют специальные бистабильные электроклапаны. В данных устройствах запирающий элемент меняет своё  положение по сигналу короткого электрического импульса постоянного тока, благодаря чему этот вариант управления получил название импульсного.

Для того чтобы записать основные характеристики разработана следующая форма записи:

DNxx, PNxx, ∆Pxx (-НО, -НЗ или -БС).

DN — обозначение условного прохода (здесь и для остальных обозначении хх — цифровая  характеристика).

PN — условное давление.

∆P — диапазон перепада давлений.

Символы НО, которые ставятся после условной записи параметров электромагнитного клапана, обозначают, что система исполнена как нормально открытый клапан.  Если используются символы НЗ, то это нормально закрытый клапан. Специальная бистабильная запорная арматура обозначается символами БС.

Как работает электромагнитный клапан

Что такое электромагнитный клапан?

Определение электромагнитного клапана — это электромеханический клапан, который обычно используется для управления потоком жидкости или газа. Существуют различные типы электромагнитных клапанов, но основные варианты — с пилотным или прямым действием. Клапаны с пилотным управлением, наиболее широко используемые, используют давление в трубопроводе системы для открытия и закрытия главного отверстия в корпусе клапана.

В то время как соленоидные клапаны прямого действия напрямую открывают или закрывают отверстие главного клапана, которое является единственным каналом потока в клапане. Они используются в системах, требующих низкой пропускной способности, или в приложениях с низким перепадом давления на отверстии клапана.

Принцип действия электромагнитных клапанов

Принцип действия электромагнитного клапана заключается в управлении потоком жидкостей или газов в положительном, полностью закрытом или полностью открытом режиме. Их часто используют для замены ручных клапанов или для дистанционного управления.Функция электромагнитного клапана включает открытие или закрытие отверстия в корпусе клапана, что позволяет или предотвращает прохождение потока через клапан. Плунжер открывает или закрывает отверстие, поднимаясь или опускаясь внутри гильзы за счет подачи питания на катушку.

Электромагнитные клапаны состоят из змеевика, плунжера и втулки в сборе. В нормально закрытых клапанах возвратная пружина плунжера прижимает плунжер к отверстию и препятствует потоку. Когда на катушку соленоида подано напряжение, результирующее магнитное поле поднимает плунжер, обеспечивая поток.Когда катушка соленоида находится под напряжением в нормально открытом клапане, плунжер закрывает отверстие, что, в свою очередь, предотвращает поток.

Почему используется электромагнитный клапан?

В большинстве приложений управления потоком необходимо запускать или останавливать поток в контуре, чтобы контролировать жидкости в системе. Для этого обычно используется электромагнитный клапан с электронным управлением. Электромагнитные клапаны, приводимые в действие соленоидом, могут быть расположены в удаленных местах и ​​могут управляться с помощью простых электрических переключателей.

Электромагнитные клапаны — наиболее часто используемые элементы управления в жидкостной технике. Они обычно используются для отключения, выпуска, дозирования, распределения или смешивания жидкостей. По этой причине они используются во многих областях. Соленоиды обычно обеспечивают быстрое и безопасное переключение, длительный срок службы, высокую надежность, низкую мощность управления и компактную конструкцию.

Где используется электромагнитный клапан?

Электромагнитные клапаны применяются в широком диапазоне промышленных настроек, включая общее двухпозиционное управление, контуры управления заводом, системы управления технологическими процессами и различные приложения производителей оригинального оборудования, и это лишь некоторые из них.

Электромагнитные клапаны можно найти во многих различных секторах, в том числе:

• Водоснабжение
• Очистка питьевой воды
• Очистка сточных вод
• Очистка / очистка серой и черной воды
• Машиностроение
• Охлаждение, смазка и дозирование
• Строительные услуги
• Крупные системы отопления, климат-контроль
• Техника безопасности
• Системы защиты водопроводов и пожаротушения
• Компрессоры
• Сброс давления и дренаж
• Подача топлива
• Транспортные и резервуарные помещения
• Пожары системы
• Управление мазутным и газовым горелками
• Газовая хроматография
• Регулировка газовой смеси
• Приборы для анализа крови
• Контроль процессов очистки

Как заменить электромагнитные клапаны

Для правильного и точного контроля функционирования, электромагнитные клапаны должны быть настроены и выбраны в соответствии с конкретным приложением.Наиболее важными параметрами для выбора электромагнитного регулирующего клапана являются значение Kv (выраженное в кубических метрах в час) и диапазон давления в приложении.

Чем ниже отверстие клапана или чем прочнее змеевик, тем выше давление, при котором клапан может закрыться. На основании рассчитанного значения Kv и диапазона давления для планируемого применения можно определить соответствующий тип клапана и его требуемое отверстие.

Что такое электромагнитный клапан NAMUR?

NAMUR — это аббревиатура от User Association of Automation Technology in Process Industries, которая служит стандартом для технологии автоматизированных клапанов.Стандартные интерфейсы полезны для монтажа приводов, поскольку они помогают снизить затраты на изготовление и установку соленоидов. Bürkert предлагает для покупки широкий выбор электромагнитных клапанов NAMUR. Посетите наш веб-сайт сегодня, чтобы просмотреть полный ассортимент электромагнитных клапанов.

Где купить электромагнитный клапан

Клапаны Bürkert можно найти практически во всех отраслях промышленности. От сварочных роботов до гидротехнических сооружений, от пылеудаления при добыче полезных ископаемых до контроля давления в кабине самолета — все возможно с нашими клапанами в качестве надежного компонента вашей системы.Независимо от того, нужен ли вам отдельный клапан, клапанные блоки или индивидуальные решения, вся наша продуктовая линейка ориентирована на обеспечение контролируемого обращения с жидкостями и газами.

Наша продукция предназначена для доставки:

• Высокая гибкость благодаря модульной конструкции
• Разнообразный выбор материалов
• Высокая надежность и длительный срок службы
• Низкое воздействие на окружающую среду

Приобретите высококачественные электромагнитные клапаны в интернет-магазине Burkert прямо сегодня . Или, чтобы получить дополнительную информацию, позвоните нам по телефону +44 1285 648 720, по электронной почте[email protected] или заполните нашу контактную форму.

Самые популярные электромагнитные клапаны Bürkert

Не все электромагнитные клапаны созданы одинаково. Да, здесь, в Bürkert, мы регулярно разрабатываем невероятно инновационные соленоиды — это то, чем мы занимаемся! Однако часто требуется прочная, надежная рабочая лошадка соленоида, которая, как вы можете быть уверены, многократно выполнит свою работу в течение длительного и выдающегося жизненного цикла. Следующие три электромагнитных клапана Bürkert являются воплощением надежности.

Получить дополнительную информацию

Электромагнитные клапаны в пневматических и гидравлических гидравлических системах питания

Электромагнитный клапан — это электрически активируемый клапан, обычно используемый для управления потоком или направлением воздуха или жидкости в гидравлических системах. Электромагнитные клапаны используются как в пневматических, так и в гидравлических гидравлических системах привода, и чаще всего в тарельчатых или золотниковых конфигурациях.

Золотник или тарелка клапана соединены с плунжером из черного металла, который обычно центрируется или смещается пружиной.Плунжер скользит по трубке с сердечником из цветного металла, которая сама окружена катушкой электрических обмоток. Катушка может работать в любом диапазоне напряжений от 12-48 В постоянного тока до 110-220 В переменного тока. Когда мощность передается через катушку, создается магнитное поле, которое толкает или тянет поршень, сдвигая клапан.

Самые простые электромагнитные клапаны — это двухходовые двухпозиционные тарельчатые клапаны, которые просто открываются и закрываются, чтобы пропустить поток, когда их катушка находится под напряжением. Они доступны в версиях «нормально открытые» и «нормально закрытые», что означает нормально проточные и нормально закрытые, соответственно.Нормально разомкнутый в гидравлической энергии противоположен нормально разомкнутому в электронике, что означает, что переключатель или контакт разомкнут, а электроны не проходят.

Трехходовые, двухпозиционные тарельчатые клапаны также распространены, что позволяет перенаправлять жидкость из одного канала в другой. Два параллельных клапана 3/2 могут использоваться для управления и цилиндра в двух направлениях. Хотя конструкция различается в зависимости от использования, этот тип клапана может использоваться как для пневматики, так и для гидравлики.

Золотниковые электромагнитные клапаны состоят из обработанного золотника, который может скользить внутри обработанного корпуса клапана.К каждому концу золотника может быть прикреплен плунжер, позволяющий толкать электромагнитный клапан в любом направлении, обеспечивая три позиционных диапазона. Гидравлический соленоидный клапан 4/3 — один из самых популярных, позволяющий осуществлять двунаправленное управление цилиндром в одном корпусе клапана. «Пути» соленоидного клапана относятся к тому, сколько портов он содержит, а «положения» соленоидного клапана относятся к количеству состояний, в которых он может работать. Трехпозиционный клапан требует нейтрального положения с пружинным центрированием и двух положений срабатывания.

Пневматические клапаны доступны в виде пятипортовых клапанов, что позволяет использовать электромагнитный клапан 5/3 для управления цилиндрами. Пути пневматического клапана также включают его выпускное отверстие, которых обычно два.

Электромагнитные клапаны для гидравлического или пневматического применения доступны как модульные блоки, смонтированные на коллекторе, такие как пневматические или гидравлические клапаны ISO. Эти клапаны имеют стандартные схемы установки и подключения, что позволяет устанавливать клапаны любого производителя на один и тот же манифольд.Чаще всего эти клапаны также довольно экономичны и легко доступны в готовом виде.

Катушки электромагнитного клапана могут быть оснащены разъемами DIN, подводящими проводами, разъемами Deutsch или любой другой популярной формой электрического соединения, используемой в гидравлической энергии и автоматизации. Электромагнитные клапаны часто имеют съемные катушки, что позволяет быстро и легко заменить их после выхода из строя. Катушки также имеют широкий спектр применения и назначения. Некоторые из них предназначены для промышленной среды с постоянными атмосферными условиями.Мобильные среды гораздо более требовательны и требуют катушек, которые могут выдерживать экстремальные температурные диапазоны и воздействие дорожной пленки и соли.

Обслуживание и устранение неисправностей электромагнитных клапанов

Решения зависят от конструкции клапана и области применения.

Как и в случае любого механического устройства, правильное и профилактическое обслуживание и уход за соленоидными клапанами может продлить срок их службы и обеспечить предсказуемую работу. В этой статье будет рассмотрено, как может быть оправдано обслуживание такого небольшого компонента, и как это обслуживание может повлиять на систему; когда ремонтировать или заменять; может ли обслуживание оказаться более или менее затратным по времени и ресурсам, чем замена; и как устранить неполадки этих клапанов.

Когда проводить техническое обслуживание Чтобы определить, когда лучше всего обслуживать электромагнитный клапан, рассмотрите следующие вопросы:

• Каковы альтернативные издержки отказа клапана в неподходящее время?

• Существует ли угроза безопасности в случае отказа?

• Каковы финансовые затраты на отказ клапана с точки зрения производительности и брака?

• Какова стоимость обслуживания с точки зрения времени и рабочей силы?

Вообще говоря, если оборудование разбирается для другого обслуживания, это может быть лучшим временем для завершения процедуры обслуживания клапана.Проактивный подход может привести к наилучшей производительности клапана и системы в целом, а также к увеличению срока службы продукта.

Частота обслуживания электромагнитного клапана во многом зависит от конструкции и применения. Некоторые приложения особенно опасны для внутренних и внешних компонентов клапана и требуют более частого внимания. Например, без смазки компоненты быстро изнашиваются. В этом случае нет ничего необычного в замене компонентов при 100 000 циклов или меньше.Однако смазка или смазывающая среда может обеспечить срок службы компонентов до миллионов циклов.

Для стандартных клапанов управление такими обычными средами, как воздух и вода, может быть проблемой. Некоторые из наиболее вредных приложений связаны с сухим воздухом и быстрым циклом. Недостаток смазки и удары по внутренним частям могут привести к деформации и износу клапанов. Клапаны, регулирующие воду, могут подвергаться накоплению минералов, особенно когда вода простаивает в клапане в течение длительных периодов времени.

Если учесть небольшие зазоры соленоидного клапана между движущимися частями и небольшими отверстиями, через которые проходит среда, естественно, что нефильтрованная, коррозионная или вязкая (прилипшая к внутренним компонентам) среда может существенно увеличить вероятность преждевременного выхода из строя. В этих ситуациях встраивание режима обслуживания в использование клапана может продлить срок службы, а также сохранить согласованность функциональности всего приложения.

Отремонтировать или заменить Чтобы принять решение о замене или ремонте, еще раз рассмотрите сам клапан, а также его применение в целом.Как и в случае с другими продуктами, в разные электромагнитные клапаны встроены различные уровни прочности.

Некоторые типы настолько просты по конструкции и конструкции, что низкая стоимость замены делает их наиболее простым и экономичным выбором. Однако существуют высококачественные конструкции, в которых взаимодействие компонентов настолько критично, что обслуживание клапана в полевых условиях не рекомендуется из-за опасений, что первоначальная функция может быть не достигнута. Точно так же стоимость замены может быть значительно выше по сравнению со сценарием обслуживания, особенно в случаях с нестандартным дизайном или экзотическими материалами.

Техническое обслуживание обычно подразумевает только замену резиновых деталей и пружин. Если остальные детали изношены или повреждены, пора заменить. С другой стороны, если соединения клапана имеют фитинги для пота или их расположение делает его удаление трудным или опасным, может быть разумнее оставить корпус клапана на месте и регулярно восстанавливать его компоненты. Здесь следует соблюдать осторожность, чтобы убедиться, что седло клапана не имеет зазубрин и износа, что может привести к утечке через седло даже с новыми уплотнениями.

Там, где стоимость является определяющим фактором, замена чаще всего является лучшим выбором. Как правило, электромагнитные клапаны недороги по сравнению с затратами на обслуживание. Время и рабочая сила, необходимые для разборки клапана, замены деталей, повторной сборки, установки и проверки надлежащей работы, часто перевешивают затраты на рабочую силу просто для установки нового клапана.

Техническое обслуживание клапана Комплекты запасных частей для электромагнитных клапанов можно приобрести у производителя.Обычно они содержат заменяемые уплотнительные кольца, пружины, плунжер и, возможно, диафрагмы, поршни и множество связанных компонентов. Конечно, убедитесь, что комплект для замены подходит для конкретного клапана. Вот шаги поддерживающего режима:

• Безопасность. Перед ремонтом клапана всегда отключайте источник питания и снимайте давление в системе. Следует обратить внимание на безопасное обращение с устройством в зависимости от контролируемой в нем жидкости.

• Катушка.Осмотрите змеевик на предмет трещин в оболочке. Во влажной или влажной среде это может привести к проникновению влаги в змеевик, что приведет к отказу клапана. Подключения к змеевику следует проверить на предмет повреждений или коррозии. Никогда не включайте катушку переменного тока, не убедившись, что катушка правильно установлена ​​на втулке или штоке клапана. Возникающий в результате высокий бросок тока, скорее всего, приведет к перегоранию катушки.

• Сосуд под давлением. Когда змеевик снимается, в результате получается сосуд высокого давления.Втулка будет иметь приспособление для установки инструмента для снятия гильзы, обычно гаечного ключа. Следует проявлять осторожность, чтобы никогда не снимать втулку, зажимая ее за трубку, так как это может вызвать вмятину или изгиб трубки.

При снятии втулки с корпуса клапана будут открыты внутренние компоненты привода клапана. К ним относятся плунжер с уплотнением, возвратная пружина плунжера, уплотнительное кольцо, втулка и корпус оператора. Их следует осмотреть на предмет повреждений или износа и при необходимости заменить.

На уплотнениях может наблюдаться набухание, растрескивание или общий износ. Пружину следует проверить на предмет износа или поломки витков. Отверстие корпуса может быть порезано, или гребень может быть изношен. Когда плунжер поднимается, он обычно соприкасается с боковыми сторонами и стопором втулки. В результате верх плунжера и внутренняя часть втулки также могут износиться.

Для более сложных типов электромагнитных клапанов, использующих диафрагмы, поршни, золотники и рычаги, всегда должны соблюдаться конкретные инструкции производителя.

• Повторная сборка. После замены всех необходимых деталей и очистки клапана от отложений и грязи соберите резервуар высокого давления в соответствии с инструкциями производителя и снова установите змеевик. Затем установите вновь собранный клапан обратно в приложение. Электропитание клапана не следует повторно включать до тех пор, пока вы не убедитесь, что детали установлены правильно.

Поиск и устранение неисправностей клапана На этом этапе вы, возможно, сделали все правильные вещи для обслуживания электромагнитного клапана приложения, но у вас все еще есть проблемы.С клапаном могло быть любое количество неисправностей:

• Не включается при подаче питания.

• Имеется внутренняя или внешняя утечка.

• При подаче напряжения издает дребезжащий звук.

• Он вялый или заедает.

• Сниженный выходной поток.

В сопроводительном разделе «Руководство по поиску и устранению неисправностей для электромагнитных клапанов» описаны наиболее распространенные проблемы и соответствующие действия.

При возникновении проблем и вопросов, выходящих за рамки перечисленных, всегда обращайтесь к производителю электромагнитного клапана.Производитель является вашим лучшим источником информации о конкретном клапане и может помочь вам удовлетворить любые особые потребности, которые у вас возникнут в зависимости от области применения или сложной конструкции клапана. MT

---

Майкл Д’Амато — менеджер по техническим продажам и обслуживанию подразделения Parker Fluid Control, 95 Edgewood Ave., New Britain, CT 06051; (860) 827-2300

Руководство по поиску и устранению неисправностей электромагнитных клапанов
ПРОБЛЕМА	ПРОЦЕДУРА
Клапан не работает	1.Проверить электропитание с помощью вольтметра. Напряжение должно соответствовать номинальным значениям, указанным на паспортной табличке. 2. Проверить катушку омметром на короткое замыкание или разрыв катушки. 3. Убедитесь, что давление соответствует номинальным значениям, указанным на паспортной табличке.
Клапан вялый или не работает — проверьте подачу электроэнергии и давление.	1. Снимите клапан; очистить посторонние предметы. Плунжер должен свободно двигаться без заедания. 2. Если конструкция мембраны, проверьте мембрану на предмет разрывов и / или засорения или закупорки выпускного отверстия или пилотного отверстия.Разорванную диафрагму необходимо заменить. 3. Проверьте все пружины. В случае поломки замените.
Внешняя утечка на фланце втулки или стыке между корпусом и крышкой	Убедитесь, что винты втулки и / или крышки затянуты в соответствии со спецификациями. Если утечка сохраняется, может потребоваться замена узла диафрагмы или уплотнительного кольца фланца и / или корпуса или крышки с поврежденными уплотнительными поверхностями.
Внешняя утечка в устройстве регулирования скорости	Проверить уплотнительные кольца на предмет повреждений и при необходимости заменить.
Внутренняя утечка	1. Разберите клапан, удалите посторонние предметы и очистите детали в слабом мыльном растворе. 2. Осмотрите уплотнительную поверхность диафрагмы на предмет загрязнения. Удалите все инородные частицы. Осмотрите отверстие на предмет зазубрин. Поврежденные детали необходимо отремонтировать или заменить. 3. Проверьте возвратную пружину плунжера. Замените, если сломано.
Дребезжание или жужжание при подаче напряжения	1.Отключите питание от катушки. 2. Осмотрите плунжер и втулку на предмет чрезмерного износа или загрязнения.

вернуться к статье

Что такое электромагнитный клапан?

Когда я начал работать с нашим сайтом 3 года назад, я был сбит с толку продуктами, которые он размещал на своих страницах. С тех пор я многое узнал о функциях и применении тех продуктов, которые когда-то были такими загадочными. Но один клапан всегда ускользал от меня.На этой неделе я подумал, что пришло время наконец ответить на мой вопрос: что, черт возьми, такое соленоидный клапан?

ЧТО ТАКОЕ СОЛЕНОИДНЫЙ КЛАПАН?

Электромагнитный клапан — это клапан с электронным управлением, который обычно используется для замены ручного клапана, поэтому клапаном можно управлять дистанционно.

КАК ЭТО РАБОТАЕТ

Электромагнитный клапан состоит из двух основных узлов: соленоида или электромагнита и корпуса клапана, который содержит два или более отверстий или отверстий. Блок соленоида состоит из нескольких основных частей, катушки, плунжера, втулки в сборе и плунжера с совместимым уплотнительным материалом.

Электромагнитные клапаны работают за счет использования электромагнитной соленоидной катушки для открытия или закрытия клапана. Когда катушка внутри соленоида находится под напряжением, плунжер поднимается или опускается в трубке втулки, чтобы открыватель закрыл отверстие (в зависимости от того, как клапан был настроен для работы).

ЛУЧШИЕ ПРИЛОЖЕНИЯ

Электромагнитные клапаны хорошо работают во многих различных областях, связанных с жидкостями или газами:

• Общие приложения включения / выключения
• Стенды поверочные и испытательные
• АСУ ТП
• Контуры управления пилотной установкой
• Многие приложения OEM (спринклерные системы, стиральные машины и т. Д.)

ПРЕИМУЩЕСТВА

Электромагнитные клапаны чрезвычайно универсальны. Их можно использовать во многих разнообразных и уникальных системных приложениях, работающих с воздухом, водой, нефтью, газом, паром… практически с любыми жидкими или газообразными веществами.

Еще одна замечательная черта соленоидных клапанов — это то, что они являются очень эффективным средством автоматического регулирования расхода жидкостей и газов. Эти типы клапанов требуют меньше проводов, затрат и усилий по сравнению с другими клапанами.

НЕДОСТАТКИ

Конечно, у этих клапанов не может быть недостатков.Электромагнитные клапаны плохо справляются с грязными или загрязненными жидкостями / газами. Посторонние предметы могут накапливаться в трубках сердечника и мешать работе.

Также очень важно, чтобы на эти клапаны подавалось правильное напряжение. Слишком мало, и он не будет открываться или закрываться, может вызвать «дребезжание» и чрезмерный шум, и он изнашивается быстрее. Перенапряжение приведет к слишком большому нагреву и преждевременному износу соленоида.

Они также чувствительны к влаге. Влага внутри корпуса соленоида вызовет отказ катушки и остановку открытия / закрытия клапана.

Если вы думаете, что электромагнитный клапан может быть подходящим для вашего применения, поговорите с инженером, имеющим опыт выбора / определения размеров этих типов клапанов. Это поможет вашей системе работать с максимальной эффективностью при меньшем объеме обслуживания.

Правильные электромагнитные клапаны подойдут для ваших применений? Спросите нас об этом! У нас есть широкий выбор клапанов для вашего применения.

Разница между нормально закрытыми и нормально открытыми клапанами

Нормально закрытые и нормально открытые часто используются для описания различных типов клапанов, в частности, двухходовых клапанов.Исходя из каждого термина, легко понять, что самая большая разница между нормально закрытыми клапанами и нормально открытыми клапанами заключается в том, как они работают. Однако каковы области применения каждого типа клапана и какие преимущества они дают?

Связаться со специалистами по клапанам

Нормально закрытые клапаны

Нормально закрытые клапаны предназначены для блокировки потока через клапан и обычно используются для аварийной безопасности. Во время обычной работы эти устройства используют пружину, чтобы оставаться закрытыми.Клапан откроется, когда в системе начнет действовать избыточное давление для обеспечения безопасности. Как только давление начнет нормализоваться, оно автоматически закроется.

Электромагнитные клапаны также могут быть нормально закрытыми. Электромеханический клапан — это электромеханическое устройство, контролирующее поток жидкости или газа в системе. Обычно закрытые соленоидные клапаны включают в себя плунжер, который остается в закрытом положении, когда система работает бесперебойно, как клапаны сброса давления.

Нормально закрытые соленоидные клапаны также включают катушку, которая при включении приводит к открытию плунжера и пропусканию жидкости или газа через клапан.

Нормально открытые клапаны

Нормально открытые клапаны также используются в качестве предохранительных устройств. Однако, в отличие от нормально закрытых клапанов, эти части работают для поддержания низкого давления в системе. Нормально открытые клапаны предназначены для пропускания жидкости или газа в обычных условиях. По мере увеличения давления в системе они начнут закрываться, чтобы снизить и отрегулировать уровни давления. В некоторых ситуациях с экстремальным избыточным давлением они почти полностью закрываются.

Также есть нормально открытые электромагнитные клапаны.Эти устройства будут оставаться открытыми до тех пор, пока на катушку не поступит питание и не подаст сигнал о закрытие плунжера.

3-ходовые клапаны

Нормально закрытые и нормально открытые клапаны также доступны в трехходовой конфигурации. Они содержат порт давления, выпускной канал и порт цилиндра и работают иначе, чем двухходовые клапаны, перечисленные выше.

Например, когда на катушку в нормально закрытом трехпортовом соленоидном клапане не подается питание, порт давления остается закрытым, предотвращая прохождение потока через клапан, а выпускное отверстие остается соединенным с портом цилиндра.Однако, когда он находится под напряжением, порт давления открывается и соединяется с портом цилиндра, в то время как выпускной порт закрывается.

Нормально открытые электромагнитные клапаны — обратное. В обычном режиме работы порт нагнетания соединяется с портом цилиндра, а выпускной порт закрыт. При подаче питания выпускной порт соединяется с портом цилиндра, а напорный порт закрывается.

Разница между нормально закрытыми и нормально открытыми клапанами не только в том, как они работают. Каждый тип также имеет разные области применения и преимущества, которые необходимо учитывать, чтобы выбрать правильный клапан.

Как перенапряжение влияет на электромагнитные клапаны

Каждый соленоидный клапан имеет номинальное напряжение срабатывания, которое обычно основано на обычных напряжениях источника питания, таких как 12 В постоянного тока, 24 В постоянного тока, 110 В переменного тока или 220 В переменного тока. Номинальное напряжение обычно напечатано где-нибудь на корпусе клапана или катушке и представляет собой напряжение, необходимое для приведения в действие (смещения) клапана. Подача напряжения ниже номинального приведет к пониженному напряжению и может привести к более медленному времени отклика во включенном состоянии или к тому, что клапан не сработает совсем.Приложение напряжения, превышающего номинальное, приведет к перенапряжению, что может привести к более быстрому срабатыванию клапана во включенном состоянии. Однако чрезмерное перенапряжение может необратимо повредить катушку.

Номинальное и номинальное напряжение

Большинство электромагнитных клапанов также имеют диапазон номинального напряжения, например +/- 10% от номинального напряжения. Например, номинальное напряжение 12 В постоянного тока +/- 10% позволит подать напряжение от 10,8 до 13,2 В постоянного тока на соленоид и при этом обеспечить нормальную работу клапана.

Плюсы и минусы электромагнитного клапана перенапряжения

Диаграмма 1. % номинального напряжения и мощности в зависимости от времени отклика для EV-3M-12

Некоторые заказчики намеренно повышают напряжение на соленоидных клапанах, оставаясь в пределах номинального диапазона напряжений, чтобы получить более быстрое время отклика. Хотя это не приведет к повреждению соленоида, при этом нужно понимать несколько вещей.

ПРЕИМУЩЕСТВА:

• Время отклика «Вкл.» Будет уменьшаться при увеличении напряжения (см. Таблица 1 ).

ОТВОДЫ:

• Время отклика «Выкл.» Будет увеличиваться с увеличением напряжения.
• Требуемая мощность будет увеличиваться с увеличением напряжения (см. Chart 1 ).
• Из-за увеличения энергопотребления увеличится и выработка тепла.

Клапаны Clippard и устройства защиты от повышенного напряжения

Многие клапаны Clippard действительно допускают значительное перенапряжение. Наши клапаны серии EV, например, рассчитаны на 90–150% номинального напряжения (, таблица 1, ), как и наши клапаны серии 2013 (, таблица 2, ).Наши клапаны серии DV рассчитаны на 95–125% номинального напряжения (, таблица 3, ), а наши стопорные клапаны NIV рассчитаны на 100–120% номинального напряжения (, таблица 4, ). Это позволяет клиентам ускорить время отклика, если этого требует их приложение.

Таблица 1 Диапазон номинального напряжения катушки EV / ET			Таблица 2 2013 Диапазоны номинального напряжения катушки
Соленоид	Рабочий диапазон		Соленоид	Рабочий диапазон
0.8 В постоянного тока	0,7 — 1,2 В постоянного тока		6 В постоянного тока	5,4 — 9,0 В постоянного тока
1,4 В постоянного тока	1,3 — 2,1 В постоянного тока		12 В постоянного тока	10,8 — 18,0 В постоянного тока
3 В постоянного тока	2,7 — 4,5 В постоянного тока		24 В постоянного тока	21,5 — 36,0 В постоянного тока
5 В постоянного тока	4.5-7,5 В постоянного тока
5,7 В постоянного тока	5,1 — 8,5 В постоянного тока
6 В постоянного тока	5,4 — 9,0 В постоянного тока
9 В постоянного тока	8,1 — 14,0 В постоянного тока
12 В постоянного тока	10.8 — 18,0 В постоянного тока
15,5 В постоянного тока	14,0 — 23,0 В постоянного тока
18 В постоянного тока	16,0 — 27,0 В постоянного тока
24 В постоянного тока	21,5 — 36,0 В постоянного тока
Таблица 3 Диапазоны номинального напряжения катушки DV			Таблица 4 Номинальное напряжение катушки NIV
Соленоид	Рабочий диапазон		Соленоид	Рабочий диапазон
12 В постоянного тока	11.4 — 15,0 В постоянного тока		12 В постоянного тока	12,0 — 14,4 В постоянного тока
24 В постоянного тока	22,8 — 30,0 В постоянного тока		24 В постоянного тока	24,0 — 28,8 В постоянного тока

О электромагнитных клапанах

Изображение предоставлено: emel82 / Shutterstock.ком

Электромагнитные клапаны — это клапаны с электрическим управлением, в которых используется привод в виде электромагнита для изменения состояния клапана с закрытого на открытое. Катушка в приводе создает магнитное поле, которое тянет или толкает плунжер, который управляет прохождением жидкости через корпус клапана. Электромагнитные клапаны преобразуют электрическую энергию в механическое движение, которое приводит в движение клапанный механизм и предоставляет средства, с помощью которых конструкторы могут автоматизировать работу клапанов.Эта возможность снижает потребность персонала в ручном закрытии или открытии клапанов в рамках производственного процесса. Использование автоматического управления клапанами является ключом к конструкции многих машин, где требуются высокоскоростные операции переключения, выходящие за рамки возможностей ручного управления.

В этом руководстве будет представлен обзор информации, относящейся к электромагнитным клапанам, включая их основные функции, доступные типы, важные спецификации, которые их определяют, и соображения при выборе электромагнитного клапана.Дополнительную информацию о других типах клапанов, таких как шаровые краны и задвижки, можно найти в нашем соответствующем руководстве «Общие сведения о клапанах».

Основы электромагнитного клапана

Электромагнитные клапаны

находят применение в приложениях, где существует потребность в удаленном управлении или автоматизации потока жидкости через систему. При обращении к текучей среде этот термин может применяться к любой жидкости или газу и обычно представляет вещества, которые проходят через трубопроводы или трубки, примерами которых являются воздух, вода, пар, хладагент, масло и природный газ.По большей части соленоидные клапаны функционируют как бинарные (двухпозиционные) устройства и реже используются для измерения или точного регулирования расхода, как некоторые другие типы клапанов, такие как игольчатые клапаны.

Электромагнитные клапаны

состоят из нескольких стандартных компонентов, некоторые из которых имеют сходство с клапанами других типов. Первичный корпус или корпус клапана — это основная часть клапана. Корпус клапана содержит входной порт, через который поступает жидкость или газ из системы, в которой установлен клапан.Корпуса клапанов изготавливаются из нескольких различных типов материалов, выбор которых основан на его пригодности для обработки среды, протекающей через клапан, и на его характеристиках, таких как коррозионная активность. Специальные материалы для корпусов электромагнитных клапанов включают бронзу, нержавеющую сталь и пластик.

В составе корпуса клапана также есть одно или несколько выпускных отверстий, количество которых будет зависеть от конкретной конфигурации электромагнитного клапана.Среда в клапане может быть направлена ​​в одно или несколько из этих выпускных отверстий под действием клапана. В корпусе клапана также находится соленоид, который является электрическим механизмом управления клапаном. Соленоид представляет собой катушку из проволоки, которая создает магнитное поле, когда через него проходит электрический ток. Этот ток подается на соленоид через набор электрических управляющих проводов или электрический разъем, который подает питание на клапан от схемы управления и источника питания. Многие конструкции соленоидных клапанов также имеют пружинный механизм, который прижимает плунжер клапана.Эта пружина служит механическим возвратом, который служит для удержания клапана в открытом или закрытом положении при отсутствии подачи энергии, в зависимости от конструкции клапана. Плунжер перемещается, чтобы уплотнить отверстие, когда клапан закрывается. Отверстие — это отверстие, которое соединяет впускной порт с выпускным портом клапана. В дополнение к этим компонентам дополнительные уплотнения клапана и седла в корпусе клапана предотвращают утечку жидкости между впускным и выпускным портами, когда клапан находится в закрытом положении.

Электромагнитные клапаны

дополнительно идентифицируются с учетом их состояния по умолчанию, то есть того, как клапан настроен на работу в случае, когда на устройство не подается питание (т.е. клапан не запитан). Состояние по умолчанию также упоминается как остальное состояние. Два возможных состояния по умолчанию называются нормально разомкнутым (NO) и нормально замкнутым (NC). Для соленоидных клапанов, которые обозначены как нормально открытые, плунжер клапана или диафрагма втягиваются, когда на соленоид не подается электрическое питание — это состояние означает, что клапан может пропускать среду между портами.Для нормально открытых клапанов подача энергии на соленоид закроет клапан и заблокирует поток жидкости.

Для нормально закрытых электромагнитных клапанов существует обратная ситуация. Когда к устройству не подается питание, клапан блокирует движение жидкости, и приложение энергии, которое приводит в действие соленоид, затем открывает клапан и позволяет среде течь. Решение о том, нужен ли электромагнитный клапан нормально открытый или нормально закрытый, будет зависеть от области применения.В то же время проектировщикам необходимо учитывать влияние потери мощности на процесс, если клапан вернется в состояние по умолчанию. Во многих приложениях желательным выбором являются нормально закрытые (NC) клапаны, так как они потенциально перекрывают поток жидкости при отсутствии питания. Однако не все ситуации диктуют этот подход, и поэтому понимание динамики системы необходимо для планирования наилучших возможных условий для каждого состояния по умолчанию для каждого электромагнитного клапана в случае потери мощности.

Электромагнитные клапаны работают на принципах электромагнетизма. Внутри клапана находится подвижный плунжер, который изготовлен из ферромагнитного материала. (Ферромагнитные материалы — это материалы, которые будут реагировать на присутствие магнитного поля.) Когда на соленоид клапана подается напряжение, пропуская через него электрический ток, создается магнитное поле. Затем поршень взаимодействует с магнитным полем, в результате чего он притягивается к катушке или от нее. Когда плунжер перемещается, движение приводит к открытию или закрытию клапана, как если бы он был физически открыт или закрыт оператором, перемещающим рычаг или маховик на клапане.

Типы электромагнитных клапанов

Электромагнитные клапаны можно охарактеризовать несколькими способами. Один из них — это сделать это на основе основных средств, которыми они работают. Такой подход приводит к этим трем распространенным типам электромагнитных клапанов:

• Электромагнитные клапаны прямого действия (или прямого действия)
• Электромагнитные клапаны непрямого действия (или с пилотным управлением)
• Электромагнитные клапаны прямого действия

Электромагнитные клапаны прямого (или прямого) действия

Электромагнитные клапаны прямого или прямого действия — один из самых простых и распространенных типов электромагнитных клапанов.В соленоидных клапанах прямого действия движение плунжера непосредственно закрывает или распечатывает отверстие внутри клапана, тем самым блокируя или пропуская среду через клапан прямым действием. Эти клапаны полагаются на мощность соленоида исключительно для управления потоком жидкости и, как следствие, не требуют наличия какого-либо минимального рабочего давления для работы клапанов. Электромагнитные клапаны прямого действия могут управлять жидкостями с давлением от 0 бар до максимального номинального значения устройства.

На Рисунке 1 ниже показано поперечное сечение нормально закрытого электромагнитного клапана прямого действия.

Рисунок 1 — Электромагнитный клапан прямого действия, нормально закрытый (NC).

Изображение предоставлено: https://tameson.com/solenoid-valve-types.html

Электромагнитные клапаны непрямого действия (или с пилотным управлением)

Электромагнитные клапаны второго типа, известные как соленоидные клапаны непрямого действия (также называемые соленоидными клапанами с пилотным или сервоприводом), работают за счет использования перепада давления жидкости для открытия и закрытия клапана.Из-за этой конструкции электромагнитные клапаны непрямого действия требуют, чтобы регулируемая жидкость имела минимальное значение давления выше 0 бар. В соленоидных клапанах непрямого действия мембрана или диафрагма отделяют входные и выходные порты друг от друга. Наличие этой диафрагмы приводит к разделению корпуса клапана на верхнюю и нижнюю камеры. В мембране есть небольшое отверстие, функция которого заключается в том, чтобы позволить верхней камере заполняться жидкостью из нижней камеры, а также выравнивать давление между камерами.Когда клапан находится в закрытом состоянии, давление текучей среды, которая присутствует в верхней камере, а также сила, оказываемая пружиной, нажимающей на диафрагму, удерживает клапан в закрытом положении и уплотняет мембрану относительно седла клапана. изоляция впускного и выпускного отверстий клапана. Небольшой канал соединяет верхнюю камеру клапана с портом низкого давления. Этот порт управляет открытием и закрытием канала и управляется мощностью, подаваемой на соленоид.В закрытом положении порт низкого давления остается закрытым соленоидом, который служит для удержания жидкости в верхней камере клапана. Когда требуется открыть клапан, на соленоид подается ток. Включение соленоида приводит к открытию управляющего порта, что приводит к падению давления в верхней камере. Это разность давлений верхней камеры по сравнению с нижней камерой, которая приводит к отрыву мембраны от отверстия клапана, в то время как пружина, удерживающая мембрану у седла клапана, сжимается за счет разности давлений.Такая конструкция позволяет управлять потоком с более высоким давлением с помощью небольшого соленоида и пилотного порта низкого давления. Электромагнитные клапаны непрямого действия используются в приложениях, где требуется регулирование высокого расхода, при условии, что в системе имеется достаточный перепад давления для поддержки этой методологии работы. По характеру этой конструкции регулирование потока может осуществляться только в одном направлении только с этим типом клапана.

На Рисунке 2 ниже показано поперечное сечение нормально закрытых соленоидных клапанов непрямого действия.

Рисунок 2 — нормально закрытый (NC) электромагнитный клапан непрямого действия.

Изображение предоставлено: https://tameson.com/solenoid-valve-types.html

Электромагнитные клапаны прямого действия

Третий тип работы электромагнитного клапана может быть достигнут за счет комбинации некоторых свойств типов клапанов прямого и непрямого действия, которые обсуждались ранее. Преимущество так называемых соленоидных клапанов полупрямого действия состоит в том, что они могут работать при давлении от 0 бар, а также могут работать в системах с высоким расходом.Полупрямые электромагнитные клапаны, также известные как электромагнитные клапаны с вспомогательным подъемом, функционально аналогичны по конструкции соленоидным клапанам непрямого действия. Они имеют конструкцию, которая включает верхнюю камеру и нижнюю камеру, разделенную гибкой мембраной. Как и в случае клапана непрямого действия, мембрана имеет небольшое отверстие, позволяющее жидкости заполнять верхнюю камеру и выравнивать давление. Ключевое отличие, которое отличает соленоидные клапаны полупрямого действия от соленоидных клапанов непрямого действия, заключается в том, что плунжер соленоида в соленоидных клапанах полупрямого действия прикреплен к диафрагме и непосредственно контролирует ее положение, в отличие от использования пилота для управления жидкостью в верхнем слое. камеры, как в случае с клапаном непрямого действия.В закрытом положении площадь поверхности верхней камеры превышает площадь нижней камеры, что позволяет диафрагме плотно прилегать к седлу клапана и блокировать поток жидкости между впускным и выпускным портами. Чтобы открыть клапан, подача питания на соленоид приводит к втягиванию плунжера в центр катушки соленоида. Из-за непосредственного крепления диафрагмы к плунжеру это движение плунжера поднимает диафрагму с седла клапана. При этом движение плунжера также открывает проход между верхней камерой и выпускным отверстием.Открытие этого прохода дает дополнительный эффект снижения давления в верхней камере. Когда давление в верхнем переходе падает, результирующий перепад давления дополнительно заставляет мембрану двигаться вверх и способствует открытию клапана и позволяет жидкости течь от впускного порта к выпускному. Чтобы закрыть клапан, электромагнитный ток отключается, что заставляет плунжер опускаться и давить на диафрагму, чему способствует сила возвратной пружины в соленоиде.Когда плунжер опускается, порт, соединяющий верхнюю камеру с выпускным отверстием, закрывается, что вызывает повышение давления в верхней камере клапана. Это повышение давления способствует опусканию диафрагмы вниз до тех пор, пока она снова не будет опираться на седло клапана, герметизируя клапан.

Вид в разрезе нормально закрытого (NC) клапана полупрямого действия показан на Рисунке 3 ниже.

Рисунок 3 — Электромагнитный клапан полупрямого действия, нормально закрытый (NC).

Изображение предоставлено: https: // tameson.com / электромагнитный-клапан-типы.html

Конфигурации электромагнитных клапанов

Различные конфигурации электромагнитных клапанов представлены с использованием системы нумерации, состоящей из двух значений — например, 2/2, 3/2 или 4/2. В этой системе с двумя числами первое значение указывает количество портов клапана, а второе значение обозначает количество доступных положений клапана или состояний переключения. Согласно этому обозначению, электромагнитный клапан 2/2 будет представлять клапан, содержащий 2 порта и 2 положения, а электромагнитный клапан 4/3 будет обозначать клапан, содержащий 4 порта и 3 положения.Этот тип системы нумерации используется во многих типах гидрораспределителей и помогает понять, как сконфигурирован конкретный клапан.

Эта система цифровых обозначений сочетается с набором стандартизованных символов или диаграмм, которые служат в качестве графического схематического представления конфигурации клапана. Эти диаграммы иллюстрируют подробную информацию о количестве положений, а также о состоянии клапана в исходном положении (неактивное состояние) и в рабочем положении (активированное состояние).На схеме конфигурации клапана количество квадратов показывает количество положений клапана. По определению, квадрат в правой части диаграммы показывает состояние покоя клапана, а квадрат в левой части диаграммы представляет клапан в активированном или рабочем состоянии. На схеме также показаны символы, такие как стрелки, которые используются для обозначения направления потока жидкости и других внешних соединений, выполненных с клапаном, например, с трубопроводом.На схемах также содержится символическое представление способа срабатывания пилотного и обратного действия. По соглашению, пилотный механизм показан в левой части рисунка, а возвратный механизм — в правой части рисунка.

Например, на рисунке 4 ниже представлено графическое изображение 2-ходового, 2-позиционного нормально закрытого электромагнитного клапана с пилотным электромагнитным управлением и пружинным возвратом:

Рис. 4. Двухходовой двухпозиционный нормально закрытый (NC) электромагнитный клапан с пилотным соленоидом и пружинным возвратом.

Изображение предоставлено: https://www.asconumatics.eu

Когда конфигурации соленоидных клапанов становятся более сложными, сложность схем возрастает, поскольку возникает необходимость добавлять дополнительные детали, такие как номера портов. На рисунке 5 ниже показан набор примеров графического представления различных конфигураций трехходового двухпозиционного соленоидного клапана. Клапан этого типа может найти применение в работе гидроцилиндра или функционировать как регулятор жидкости для переключения между двумя контурами:

Рисунок 5 — Различные схемы условных обозначений трехходового двухпозиционного электромагнитного клапана.

Изображение предоставлено: https://tameson.com/valve-symbols.html

Технические характеристики и характеристики электромагнитных клапанов

Электромагнитные клапаны

определяются с использованием нескольких ключевых параметров и атрибутов, которые связаны с конфигурацией клапана и его рабочими характеристиками. Ниже приводится сводка часто цитируемых спецификаций электромагнитных клапанов. Читатель должен отметить, что эти параметры могут отличаться у разных производителей и поставщиков клапанов, поэтому от поставщика к поставщику могут существовать различия в представлении.Представленные ниже данные должны служить общим индикатором того, что необходимо учитывать при поиске электромагнитного клапана у поставщика.

• Механизм приведения в действие клапана — отражает средства, с помощью которых изменяется положение клапана или с помощью которых клапан приводится в действие, например, соленоид прямого действия.
• Конфигурация клапана — отражает количество портов, количество состояний или положений переключения и определенное состояние покоя для клапана, например 3/2 нормально закрытый (NC).
• Материал корпуса — определяет материал, из которого изготовлен корпус клапана, который может быть алюминием, латунью, бронзой, нержавеющей сталью или техническим пластиком, чтобы назвать несколько возможных вариантов.
• Тип среды — определяет природу конкретной жидкости (жидкость или газ), с которой клапан может работать без каких-либо вредных воздействий. Примеры типов сред включают аммиак, криогенную жидкость, воздух, мазут, сжиженный пропан (LPG), природный газ, кислород, пар или воду.
• Размер порта — отражает размерный размер входного и выходного отверстий клапана, представленный в британских единицах, таких как дюймы, или в метрических единицах, таких как миллиметры.
• Тип порта — определяет желаемый тип порта для клапана, который может быть резьбовым (NPT), соединением с заусеницами или фланцевыми фитингами, чтобы назвать несколько доступных вариантов.
• Рабочее напряжение — указывает как величину, так и тип электрического управляющего сигнала, который используется для подачи питания на соленоид клапана. Электромагнитные клапаны доступны с широким диапазоном рабочих напряжений переменного и постоянного тока, которые могут использоваться для различных условий применения.
• Рабочая частота — для напряжений переменного тока частота — это количество циклов переменного тока, подаваемого на соленоид в секунду, обычно отображается в герцах (например, 60 Гц).
• Коэффициент расхода — коэффициент расхода, или Cv клапана, измеряет способность клапана пропускать через него поток жидкости или газа. Стандартное определение коэффициента расхода заключается в том, что он представляет собой объем воды (в галлонах США), который будет протекать через клапан при температуре 60 ^o F в течение минутного интервала времени при перепаде давления на 1 фунт / кв. Дюйм. через клапан (перепад давления на входе и выходе). Большие значения коэффициента расхода отражают больший расход.
• Максимальное номинальное давление — это максимальное значение давления, с которым может работать клапан, которое может переключаться под управлением контура соленоида.
• Минимальное рабочее давление — отражает минимальное давление, которое должно существовать в системе для эффективного функционирования клапана. Хотя многие клапаны прямого действия могут работать при давлении 0 бар, для клапанов непрямого действия может потребоваться минимальное давление, которое можно использовать для облегчения срабатывания клапана.
• Применение — указывает на предполагаемое использование или рынок для клапана, например, в химической, пищевой, медицинской и медико-биологической, нефтегазовой, авиастроительной и аэрокосмической.Наличие определения, касающегося предполагаемой отрасли или варианта использования, может оказаться полезным при выборе клапана, поскольку понимание того, что отрасль может помочь выявить дополнительные требования или спецификации, обусловленные этими условиями эксплуатации.

Дополнительные типы электромагнитных клапанов

В предыдущем обзоре типов электромагнитных клапанов были определены основные типы, отражающие их метод работы, такой как прямое или непрямое управление. Есть несколько дополнительных типов электромагнитных клапанов, которые важно включить и которые рассматриваются здесь.

Электромагнитные клапаны с фиксацией

Блокирующие электромагнитные клапаны используют фиксирующий соленоид, который позволяет клапану сохранять заданное положение (открытое или закрытое) даже при отключении питания от соленоида. Для этого к узлу якоря добавляется постоянный магнит, который удерживает плунжер в желаемом положении после первоначального включения соленоида. Этот магнит позволяет клапану удерживать это состояние, не требуя постоянного протекания тока в катушке соленоида для создания магнитного поля и удержания плунжера клапана в нужном положении.Защелкивающиеся электромагнитные клапаны имеют преимущество в том, что они снижают энергопотребление приложения по сравнению с использованием обычного электромагнитного клапана, который зависит от находящейся под напряжением катушки для поддержания состояния клапана. Как только произойдет фиксация, клапан будет удерживать свое положение в этом состоянии при отсутствии тока, протекающего в катушке соленоида. Устройство можно «разблокировать», просто изменив полярность тока катушки. Использование импульса обратного тока генерирует достаточный магнитный поток, чтобы нейтрализовать поток постоянного магнита, и, следовательно, заставит плунжер вернуться в положение покоя.

В приложениях, где необходимо ограничить общее энергопотребление оборудования или системы, например, в тех случаях, когда они работают от батарей, хорошо подходят запорные соленоидные клапаны. Однако при их использовании необходимо учитывать другие условия окружающей среды и механические условия, которым может подвергаться клапан, поскольку для электромагнитных клапанов с защелкой требуются стабильные рабочие условия. Например, оборудованию, которое должно работать при высоком уровне механической вибрации или ударов, может потребоваться избегать использования фиксирующих электромагнитных клапанов, так как эти напряжения могут привести к тому, что плунжер клапана вырвется из постоянного магнита, удерживающего его на месте, что приведет к клапан возвращается из зафиксированного в разблокированное состояние или приводит к тому, что клапан не срабатывает при подаче начального импульса тока.

Электромагнитные поворотные клапаны

Электромагнитные поворотные клапаны позволяют преобразовывать электрическую энергию, подаваемую на катушку соленоида, во вращательное движение, а не линейное движение, как описано ранее, с движением плунжера в соленоид. Есть несколько механизмов, которые могут быть использованы для выполнения этого преобразования, один из таких подходов использует набор шарикоподшипников, которые движутся по наклонным дорожкам качения. Когда катушка находится под напряжением, узел плунжера или якоря начинает притягиваться к магнитному полю катушек соленоида и вращается за счет углового смещения, определяемого движением шарикоподшипников при их движении по дорожкам качения.

Поворотные соленоиды идеальны в качестве средства приведения в действие соленоидных клапанов, поскольку многие клапаны по необходимости требуют вращательного движения штока клапана для открытия и закрытия клапана. Эти клапаны могут быть доступны в двоичном исполнении (вкл. / Выкл.), Где подача питания на поворотный соленоид приводит к полному изменению состояния (закрыто на открытое или наоборот). Они также доступны в так называемых конструкциях пропорционального управления, в которых существует пропорциональная зависимость между величиной приложенного тока и угловым смещением и крутящим моментом вращающегося соленоида.

Сводка

В этой статье представлен обзор электромагнитных клапанов, включая то, что они собой представляют, как они работают, различные типы, конфигурации, а также их характеристики и атрибуты.