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化工介質先導式電磁閥選型分析

先導式電磁閥因其結構簡單、動作迅速、無外漏、造價低廉等特點被廣泛應用于工農業過程控制系統的自動控制，實現接通管路介質和切斷管路介質的功能。由于某些特殊情況，先導式電磁閥在實際應用中經常會出現反向壓力大于正向壓力的情形，特別是一條主管控制多個分支管路時，會出現因相鄰先導式電磁閥開啟，導致其他先導式電磁閥進口壓力可能低于出口壓力而出現的“反流"現象，致使電磁閥喪失截止隔離功能。

本文通過分析“反流"故障模式和發生原因，提出在保持先導式電磁閥現有工作參數不變的情況下，將電磁閥的先導閥和主閥之間介質通道中的節流元件改成微型單向閥的解決方案，以較低成本解決“反流"問題。
通電時，電磁力把先導孔打開，上腔室壓力迅速下降，在關閉件周圍形成上低下高的壓差，流體壓力推動關閉件向上移動，閥門打開；斷電時，彈簧力把先導孔關閉，入口壓力通過旁通孔迅速腔室在關閥件周圍形成下低上高的壓差，流體壓力推動關閉件向下移動，關閉閥門。

直動式電磁閥的工作原理是，當線圈通電后，會產生電磁力，這個力會直接拉動閥芯，從而聯通氣路。對于常閉型電磁閥，在通電時，電磁線圈產生的電磁力會提起關閉件，使其離開閥座，閥門因此打開；而當斷電時，電磁力消失，彈簧的作用將關閉件壓回閥座上，閥門隨之關閉。（常開型電磁閥的工作原理則與此相反。）

【 化工介質先導式電磁閥選型分析先導式電磁閥 】

先導式電磁閥的工作原理是，當線圈通電后，它會驅動先導塊內的動作單元件，從而聯通先導部分的氣路，使滑閥活塞的一側形成一定的氣壓。這個氣壓作用在活塞上，推動滑閥閥芯產生位移，進而實現氣路的切換。

02化工介質先導式電磁閥選型分析性能對比

【 工作壓力范圍 】

先導式電磁閥的工作原理要求單電控先導結構必須克服滑閥一側的彈簧壓力，因此其工作壓力不得低于0.05Mpa，否則先導閥將無法開啟。然而，對于雙電控先導式電磁閥而言，其啟動無需壓差，即零壓差下也可啟動。

直動式電磁閥的特點在于其無壓差啟動能力，無論是在真空、負壓還是零壓環境下，都能保持正常工作狀態。

【 響應速度 】

直動式電磁閥的啟動速度相較于先導式電磁閥更為迅速。然而，在實際應用中，針對多數工作狀況，這兩種類型的電磁閥性能差異并不顯著。

【 流通能力 】

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

【 功率與損耗 】

在一般情況下，直動式電磁閥的功率和損耗值往往高于先導式電磁閥。然而，先導式電磁閥具有較低的功耗，這使得它能夠頻繁且長時間地通電，而不用擔心線圈會因過熱或燒毀。因此，在需要頻繁通電或長時間通電的應用場景中，先導式電磁閥顯然是更合適的選擇。

【 結構設計 】

直動式電磁閥以其結構簡單、緊湊且體積小的特點著稱。在線圈失電時，閥芯依靠彈簧進行復位，只要閥芯的密封性能良好，通常就能確保其正常工作。相比之下，先導式電磁閥的結構更為復雜，體積也相對較大。其先導結構包含先導塊氣路，氣孔直徑通常為1-1.5mm（在高壓環境下則為0.5-0.8mm），此外還有先導排氣孔與大氣相連通。這使得它在惡劣的工作環境中可能面臨閥芯堵塞或卡澀的風險。同時，先導式電磁閥對流通介質的純凈度有著較高的要求，而直動式電磁閥則在這方面的要求相對較低。

【 化工介質先導式電磁閥選型分析應用場合 】

直動式電磁閥常用于低壓或小流量環境，以及單作用執行機構的控制。先導式電磁閥則適用于高壓或大流量場合，并且可用于雙作用執行機構的操控。對于大口徑閥門，例如通徑超過1000的情況，通常采用直動式結構結合氣控閥的方式進行控制。這里，直動式電磁閥發揮先導作用，而氣缸的進氣與排氣則通過氣控閥來管理，從而實現快速開關閥門的目標。

綜上所述，直動式和先導式電磁閥在應用場合、控制方式、響應速度以及穩定性等方面均有所不同。在選擇時，需綜合考慮具體的使用場景和需求，以確定選用哪種類型的電磁閥。在要求嚴格或需要快速切斷的工況下，直動式電磁閥通常是更合適的選擇。

化工介質先導式電磁閥選型分析工作原理

常閉：當線圈通電時，電磁鐵芯吸合，卸壓孔打開，主活塞由介質壓力推動，打開主閥口，介質流通。
    當線圈斷電時，主閥口關閉，介質截止。
常開：當線圈通電時，電磁鐵芯吸合，卸壓孔關閉，主活塞由介質壓力推動，關閉主閥口，介質截止。當線圈斷電時，主閥口打開，介質流通。

主要特點

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

2化工介質先導式電磁閥選型分析出現“反流"故障模式●

在設計選型時，忽略先導式電磁閥開啟和關閉均需要建立規定壓差，方能保證可靠的啟閉和密封。由于系統工況不確定等因素，系統有時會出現反向壓力大于正向壓力的狀態，導致先導式電磁閥出現電磁閥出口端介質從電磁閥進口端倒流的現象，稱之為“反流"。同時，用先導式電磁閥控制密閉容器時，因環境溫度升高等原因，也會導致密閉容器內壓力升高而出現先導式電磁閥的出口端壓力大于進口端壓力的“反流"現象。

某裝備儲油系統如圖1所示，當支路電磁閥關閉時，儲液罐壓力升高，導致支路電磁閥進口端有液體流出，出現“反流"現象，影響到裝備使用。下面僅從先導式電磁閥的結構原理入手，分析出現“反流"的根本原因和解決方案。

3化工介質先導式電磁閥選型分析出現“反流"的原因分析●

分析先導式電磁閥出現的“反流"現象，從電磁閥的結構組成和工作原理入手進行分析，以便發現先導式電磁閥的原生缺陷，進而采取有效措施予以解決。

3.1 產品結構組成及工作原理

3.1.1 結構組成

先導式電磁閥有膜片式和活塞式之分，膜片式電磁閥的主閥關閉件-主閥瓣（主閥頭）采用橡膠膜片（也有采用PTFE膜片或金屬膜片等）結構，通過膜片的抬升和落座實現電磁閥的開啟和關閉功能。這類電磁閥一般適應系統壓力等級較低，大多應用在系統介質為1.0 MPa以內的自動化系統中。

活塞式電磁閥的主閥關閉件-主閥瓣采用活塞式結構，活塞下端密封副采用滾壓或硫化彈性或非剛性材料，通過活塞的抬升和落座實現電磁閥的開啟和關閉功能。這類電磁閥適應系統壓力等級較高，一般耐介質壓力可達1.6～10 MPa或者更高。這兩種電磁閥的結構和工作原理基本相同，只是主閥部分略有區別。

（1）膜片式電磁閥

膜片式電磁閥主要由不可分離的閥門本體和電磁線圈組件兩大部分組成，結構如圖2所示。

1.電磁線圈組件 2.閥門本體  圖2 膜片式電磁閥結構示意圖

電磁線圈組件部分由外殼、電纜膠套、線圈組件、上導磁套、下導磁套、螺釘、銘牌等結構組成，如圖3所示。

1.密封墊 2.下導磁套 3.線圈組件 4.外殼 5.電纜膠套 6.上導磁套 7.螺釘 圖3 電磁線圈組件部分結構示意圖

閥門本體（圖4）由閥體、閥蓋、膜片組件、復位彈簧、節流元件、先導閥部分等組成，先導閥部分又包括屏蔽套管、動鐵芯組件、復位彈簧等結構。

1.閥體 2.閥體進口 3.先導閥介質進口通道 4.密封圈 5.堵頭 6.彈簧 7.節流元件 8.閥蓋 9.密封圈 10.先導閥閥座 11.屏蔽套管 12.先導閥動鐵芯組 13.復位彈簧 14.靜鐵芯（與屏蔽套焊接） 15.先導閥介質出口通道 16.堵頭 17.密封圈 18.閥體出口 19.膜片組件 20.復位彈簧 21.手動裝置（根據顧客要求加裝）

圖4 閥門本體部分結構示意圖

（2）活塞式電磁閥

活塞式電磁閥結構與膜片式電磁閥結構基本一致，也是由不可分離的閥門本體和電磁線圈組件兩大部分組成，結構如圖5所示。其中電磁線圈組件部分與膜片電磁閥線圈組件部分致。由閥體、閥蓋、活塞組件、復位彈簧、節流元件、先導閥部分等組成，先導閥部分也包括屏蔽套管、動鐵芯組件、復位彈簧等結構。

1.閥體 2.閥體進口 3.先導閥介質進口通道 4.節流元件 5.密封圈 6.閥蓋 7.堵頭 8.密封圈 9.先導閥閥座 10.屏蔽套管 11.先導閥動鐵芯組 12.復位彈簧 13.靜鐵芯（與屏蔽套焊接） 14.螺紋孔 15.先導閥介質出口通道 16.堵頭 17.密封圈 18.復位彈簧 19.活塞環 20.活塞組件 21.主閥座 22.閥體出口 23.手動裝置（根據顧客要求加裝）

是工業過程自動化控制系統用的執行器，它在接受電控信號能自動開啟或關閉,實現對管道中的流體的通斷或流量調節控制.本系列電磁閥可廣泛地應用于紡織、印刷、化工、塑料、橡膠、制藥、食品、機械,電器、表面處理等生產和拉研部門以及浴室、食堂、空調等人們日常生活設施中，ZBSF-Y系列電磁閥主要用于腐蝕性液體,超凈液體和食用液體介質的控制，ZBSF系列電磁閥主要用于腐蝕氣體，超凈氣等氣體介質控制。

化工介質先導式電磁閥選型分析工作原理

常閉：當線圈通電時，電磁鐵芯吸合，卸壓孔打開，主活塞由介質壓力推動，打開主閥口，介質流通。
    當線圈斷電時，主閥口關閉，介質截止。
常開：當線圈通電時，電磁鐵芯吸合，卸壓孔關閉，主活塞由介質壓力推動，關閉主閥口，介質截止。當線圈斷電時，主閥口打開，介質流通。

化工介質先導式電磁閥選型分析主要特點

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

化工介質先導式電磁閥選型分析性能參數

化工介質先導式電磁閥選型分析外形結構圖

化工介質先導式電磁閥選型分析主要外形尺寸

化工介質先導式電磁閥選型分析“反流"解決方案及可行性●

根據上述原因分析，為確保現有系統的可靠運行，只需在先導閥介質進口通道上增加單向控制元件，防止反向介質從先導閥介質進口通道中流向電磁閥進口端，即可解決先導式電磁閥的“反流"問題。為了使現有系統在不大改的情況下，滿足先導式電磁閥在較大的反向壓差異常工況下不會出現“反流"問題，只需將現有的先導閥介質進口通道中“節流元件"更換成微壓單向閥，即可解決上述問題。

將現有先導式電磁閥的先導閥介質進口通道中“節流元件"更換成一個微壓單向閥（圖7）。根據上述原因分析，當反向壓力或反向壓差高于活塞組件和先導閥動鐵芯組的上端復位彈簧剛度時，反向介質會將活塞組件和先導閥動鐵芯組向上推舉，此時因先導閥介質進口通道中增加了單向閥，反向介質被隔斷在活塞組件上腔并形成壓力腔。由于活塞組件面積遠大于主閥座口面積，反向壓差會將活塞組件壓實在閥座上，實現了電磁閥密封功能。同時當正向壓力大于反向壓力時，系統介質會輕松頂開單向閥閥頭，正向介質通過先導閥介質進口通道進入主閥活塞組件上腔和先導閥腔室，不會影響先導式電磁閥的正常動作。

自保持電磁閥是一種常見的控制元件，廣泛應用于工業自動化領域。它具有結構簡單、可靠性高、使用方便等特點，因此備受工程師和技術人員的青睞。在實際的安裝和調試過程中，正確的操作非常重要，可以確保設備的正常運行和延長設備的使用壽命。本文將針對自保持電磁閥的安裝和調試進行詳細介紹，希望能為廣大技術人員提供一些幫助。

一、安裝前的準備工作

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

二、安裝步驟

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

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

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

4. 調整定位：根據實際需要，調整電磁閥的定位，確保其能夠正常工作并滿足控制要求。

三、調試步驟

1. 通電測試：在安裝完成后，需要進行通電測試，檢查電磁閥的工作情況。可以通過觀察指示燈或者聽到電磁閥的動作聲音來判斷其是否正常工作。

2. 控制信號測試：通過控制信號測試，檢查電磁閥是否能夠按照要求進行開關動作。可以通過外部控制器發送控制信號，觀察電磁閥的動作情況。

3. 調整參數：根據實際情況，可能需要對電磁閥的一些參數進行調整。比如調整通電時間、關閉時間等參數，以滿足具體的控制要求。

四、注意事項

1. 安全第一：在安裝和調試過程中，需要嚴格遵守相關的安全規定，確保操作人員的人身安全。

2. 嚴格按照說明書操作：在進行安裝和調試時，需要認真閱讀產品的說明書，并嚴格按照說明書上的要求進行操作。

3. 注意防水防塵：由于自保持電磁閥通常用于工業環境中，因此在安裝過程中需要注意防水防塵，確保設備的正常使用。

4. 定期檢查維護：安裝和調試完成后，需要定期對電磁閥進行檢查和維護，以確保其長期穩定運行。

以上就是關于自保持電磁閥安裝和調試的一些指南，希望能夠對大家有所幫助。在實際操作中，還需要根據具體情況進行靈活處理，并結合實際經驗不斷總結和改進。希望大家能夠在工作中更加順利地應用自保持電磁閥，為工業自動化領域的發展貢獻自己的力量。