电磁阀

电磁阀（Electromagnetic valve）是用电磁控制的工业设备，是用来控制流体的自动化基础元件，属于执行器，并不限于液压、气动。用在工业控制系统中调整介质的方向、流量、速度和其他的参数。电磁阀可以配合不同的电路来实现预期的控制，而控制的精度和灵活性都能够保证。电磁阀有很多种，不同的电磁阀在控制系统的不同位置发挥作用，最常用的是单向阀、安全阀、方向控制阀、速度调节阀等。
工作原理
电磁阀里有密闭的腔，在不同位置开有通孔，每个孔连接不同的油管，腔中间是活塞，两面是两块电磁铁，哪面的磁铁线圈通电阀体就会被吸引到哪边，通过控制阀体的移动来开启或关闭不同的排油孔，而进油孔是常开的，液压油就会进入不同的排油管，然后通过油的压力来推动油缸的活塞，活塞又带动活塞杆，活塞杆带动机械装置。这样通过控制电磁铁的电流通断就控制了机械运动。
主要分类
1、电磁阀从原理上分为三大类：
直动式电磁阀
原理：通电时，电磁线圈产生电磁力把关闭件从阀座上提起，阀门打开；断电时，电磁力消失，弹簧把关闭件压在阀座上，阀门关闭。
特点：在真空、负压、零压时能正常工作，但通径一般不超过25mm。
分步直动式电磁阀
原理：它是一种直动和先导式相结合的原理，当入口与出口没有压差时，通电后，电磁力直接把先导小阀和主阀关闭件依次向上提起，阀门打开。当入口与出口达到启动压差时，通电后，电磁力先导小阀，主阀下腔压力上升，上腔压力下降，从而利用压差把主阀向上推开；断电时，先导阀利用弹簧力或介质压力推动关闭件，向下移动，使阀门关闭。
特点：在零压差或真空、高压时亦能可*动作，但功率较大，要求必须水平安装。
先导式电磁阀
原理：通电时，电磁力把先导孔打开，上腔室压力迅速下降，在关 闭件周围形成上低下高的压差，流体压力推动关闭件向上移动，阀门打开；断电时，弹簧力把先导孔关闭，入口压力通过旁通孔迅速腔室在关阀件周围形成下低上高的压差，流体压力推动关闭件向下移动，关闭阀门。
特点：流体压力范围上限较高，可任意安装（需定制）但必须满足流体压差条件。
2、电磁阀从阀结构和材料上的不同与原理上的区别，分为六个分支小类：直动膜片结构、分步直动膜片结构、先导膜片结构、直动活塞结构、分步直动活塞结构、先导活塞结构。
3、电磁阀按照功能分类：水用电磁阀、蒸汽电磁阀、制冷电磁阀、低温电磁阀、燃气电磁阀、消防电磁阀、氨用电磁阀、气体电磁阀、液体电磁阀、微型电磁阀、脉冲电磁阀、液压电磁阀 常开电磁阀、油用电磁阀、直流电磁阀、高压电磁阀、防爆电磁阀等。
选型注意
选型依据
电磁阀选型首先应该依次遵循安全性，可靠性，适用性，经济性四大原 则，其次是根据六个方面的现场工况（即管道参数、流体参数、压力参数、电气参数、动作方式、特殊要求进行选择）。
选型依据：
1、根据管道参数选择电磁阀的：通径规格（即DN）、接口方式
1）按照现场管道内径尺寸或流量要求来确定通径（DN）尺寸；
2）接口方式，一般>DN50要选择法兰接口，≤DN50则可根据用户需要自由选择。
2、根据流体参数选择电磁阀的：材质、温度组
1）腐蚀性流体：宜选用耐腐蚀电磁阀和全不锈钢；食用超净流体：宜选用食品级不锈钢材质电磁阀；
2）高温流体：要选择采用耐高温的电工材料和密封材料制造的电磁阀，而且要选择活塞式结构类型的；
3）流体状态：大至有气态，液态或混合状态，特别是口径大于DN25时一定要区分开来；
4）流体粘度：通常在50cSt以下可任意选择，若超过此值，则要选用高粘度电磁阀。
3、根据压力参数选择电磁阀的：原理和结构品种
1）公称压力：这个参数与其它通用阀门的含义是一样的，是根据管道公称压力来定；
2）工作压力：如果工作压力低则必须选用直动或分步直动式原理；最低工作压差在0.04Mpa以上时直动式、分步直动式、先导式均可选用。
4、电气选择：电压规格应尽量优先选用AC220V、DC24较为方便。
5、根据持续工作时间长短来选择：常闭、常开、或可持续通电
1）当电磁阀需要长时间开启，并且持续的时间多于关闭的时间应选 用常开型；
2）要是开启的时间短或开和关的时间不多时，则选常闭型；
3）但是有些用于安全保护的工况，如炉、窑火焰监测，则不能选常开的，应选可长期通电型。
6、根据环境要求选择辅助功能：防爆、止回、手动、防水雾、水淋、潜水。
选型原则
安全性：
1、腐蚀性介质：宜选用塑料王电磁阀和全不锈钢；对于强腐蚀的介 质必须选用隔离膜片式。中性介质，也宜选用铜合金为阀壳材料的电磁阀，否则，阀壳中常有锈屑脱落，尤其是动作不频繁的场合。氨用阀则不能采用铜材。
2、爆炸性环境：必须选用相应防爆等级产品，露天安装或粉尘多场合应选用防水，防尘品种。
3、电磁阀公称压力应超过管内最高工作压力。
适用性：
1、介质特性
1）质气，液态或混合状态分别选用不同品种的电磁阀；
2）介质温度不同规格产品，否则线圈会烧掉，密封件老化，严重影响寿命命；
3）介质粘度，通常在50cSt以下。若超过此值，通径大于15mm时，用多功能电磁阀；通径小于15mm时，用高粘度电磁阀。
4）介质清洁度不高时都应在电磁阀前配装反冲过滤阀，压力低时，可选用直动膜片式电磁阀；
5）介质若是定向流通，且不允许倒流，需用双向流通；
6）介质温度应选在电磁阀允许范围之内。
2、管道参数
1）根据介质流向要求及管道连接方式选择阀门通口及型号；
2）根据流量和阀门Kv值选定公称通径，也可选同管道内径；
3）工作压差：最低工作压差在0.04Mpa以上是可选用间接先导式；最低工作压差接近或小于零的必须选用直动式或分步直接式。
3、环境条件
1）环境的最高和最低温度应选在允许范围之内；
2）环境中相对湿度高及有水滴雨淋等场合，应选防水电磁阀；
3）环境中经常有振动，颠簸和冲击等场合应选特殊品种，例如船用电磁阀；
4）在有腐蚀性或爆炸性环境中的使用应优先根据安全性要求选用耐发蚀型；
5）环境空间若受限制，需选用多功能电磁阀，因其省去了旁路及三只手动阀且便于在线维修。
4、电源条件
1）根据供电电源种类，分别选用交流和直流电磁阀。一般来说交流电源取用方便；
2）电压规格用尽量优先选用AC220V.DC24V；
3）电源电压波动通常交流选用+%10%.-15%，直流允许±%10左右，如若超差，须采取稳压措施；
4）应根据电源容量选择额定电流和消耗功率。须注意交流起动时VA值较高，在容量不足时应优先选用间接导式电磁阀。
5.控制精度
1）普通电磁阀只有开、关两个位置，在控制精度要求高和参数要求平稳时需选用多位电磁阀；
2）动作时间：指电信号接通或切断至主阀动作完成时间；
3）泄漏量：样本上给出的泄漏量数值为常用经济等级。
可靠性：
1、工作寿命，此项不列入出厂试验项目，属于型式试验项目。为确保质量应选正规厂家的名牌产品。
2、工作制式：分长期工作制，反复短时工作制和短时工作制三种。对于长时间阀门开通只有短时关闭的情况，则宜选用常开电磁阀。
3、工作频率：动作频率要求高时，结构应优选直动式电磁阀，电源听优选交流。
4、动作可靠性
严格地来说此项试验尚未正式列入中国电磁阀专业标准，为确保质量应选正规厂家的名牌产品。有些场合动作次数并不多，但对可靠性要求却很高，如消防、紧急保护等 ，切不可掉以轻心。特别重要的，还应采取两只连用双保险。
经济性：
它选用的尺度之一，但必须是在安全、适用、可靠的基础上的经济。
经济性不单是产品的售价，更要优先考虑其功能和质量以及安装维修及其它附件所需用费用。
更重要的是，一只电磁阀在整个自控系统中在整个自控系统中乃至生产线中所占成本微乎其微，如果贪图小便宜错选而造成损害群是巨大的。
安装注意
1、安装时应注意阀体上箭头应与介质流向一致。不可装在有直接滴水或溅水的地方。电磁阀应垂直向上安装；
2、电磁阀应保证在电源电压为额定电压的15%-10%波动范围内正常工作；
3、电磁阀安装后，管道中不得有反向压差。并需通电数次，使之适温后方可正式投入使用；
4、电磁阀安装前应彻底清洗管道。通入的介质应无杂质。阀前装过滤器；
5、当电磁阀发生故障或清洗时，为保证系统继续运行，应安装旁路装置。
故障排除
电磁阀通电后不工作
检查电源接线是否不良→重新接线和接插件的连接
不同种类的电磁阀
不同种类的电磁阀(34张)
检查电源电压是否在±工作范围-→调致正常位置范围
线圈是否脱焊→重新焊接
线圈短路→更换线圈
工作压差是否不合适→调整压差→或更换相称的电磁阀
流体温度过高→更换相称的电磁阀
有杂质使电磁阀的主阀芯和动铁芯卡死→进行清洗，如有密封损坏应更换密封并安装过滤器
液体粘度太大，频率太高和寿命已到→更换产品
电磁阀不能关闭
主阀芯或铁动芯的密封件已损坏→更换密封件
流体温度、粘度是否过高→更换对口的电磁阀
有杂质进入电磁阀产阀芯或动铁芯→进行清洗
弹簧寿命已到或变形→更换
节流孔平衡孔堵塞→及时清洗
工作频率太高或寿命已到→改选产品或更新产品
其它情况
内泄漏→检查密封件是否损坏，弹簧是否装配不良
外泄漏→连接处松动或密封件已坏→紧螺丝或更换密封件
通电时有噪声→头子上坚固件松动，拧紧。电压波动不在允许范围内，调整好电压。铁芯吸合面杂质或不平，及时清洗或更换。
密封材料
电磁阀的密封材料目前有三种最常用的。
NBR 丁晴橡胶（nitrile butadiene rubber）
由丁二烯和丙烯腈经乳液聚合法制得的，丁腈橡胶主要采用低温乳液聚合法生产，耐油性极好，耐磨性较高，耐热性较好，粘接力强。其缺点是耐低温性差、耐臭氧性差，电性能低劣，弹性稍低。
此外，它还具有良好的耐水性、气密性及优良的粘结性能。广泛用于制各种耐油橡胶制品、多种耐油垫圈、垫片、套管、软包装、软胶管、印染胶辊、电缆胶材料等，在汽车、航空、石油、复印等行业中成为必不可少的弹性材料。
丁腈橡胶具有优良的耐油性，其耐油性仅次于聚硫橡胶和氟橡胶，并且具有的耐磨性和气密性。丁晴橡胶的缺点是不耐臭氧及芳香族、卤代烃、酮及酯类溶剂，不宜做绝缘材料。
主要用途
丁腈橡胶主要用于制作耐油制品，如耐油管、胶带、橡胶隔膜和大型油囊等，常用于制作各类耐油模压制品，如O形圈、油封、皮碗、膜片、活门、波纹管等，也用于制作胶板和耐磨零件。
EPDM三元乙丙橡胶（Ethylene-Propylene-Diene Monomer）
三元乙丙橡胶是乙烯、丙烯以及非共轭二烯烃的三元共聚物，1963年开始商业化生产。每年全世界的消费量是80万吨。EPDM最主要的特性就是其优越的耐氧化、抗臭氧和抗侵蚀的能力。由于三元乙丙橡胶属于聚烯烃家族，它具有极好的硫化特性。在所有橡胶当中，EPDM具有最低的比重。它能吸收大量的填料和油而影响特性不大。因此可以制作成本低廉的橡胶化合物。
分子结构和特性：三元乙丙是乙烯、丙烯和非共轭二烯烃的三元共聚物。二烯烃具有特殊的结构，只有两键之一的才能共聚，不饱和的双键主要是作为交链处。另一个不饱和的不会成为聚合物主链，只会成为边侧链。三元乙丙的主要聚合物链是完全饱和的。这个特性使得三元乙丙可以抵抗热，光，氧气，尤其是臭氧。三元乙丙本质上是无极性的，对极性溶液和化学物具有抗性，吸水率低，具有良好的绝缘特性。
特点
1、低密度高填充性；
2、耐老化性；
3、耐腐蚀性；
4、耐水蒸汽性能；
5、耐过热水性能；
6、电性能；
7、弹性；
8、粘接性。
VITON 氟橡胶（FKM)
分子内含氟之橡胶，依氟含量即单体构造而有各种类型；六氟化系的氟素橡胶耐高温性优于硅橡胶，耐化学性，耐大部分油及溶剂（酮、酯类除外），耐候性，耐臭氧性均佳，但耐寒性则不良；一般广泛用于汽机车、乙等品，化工厂之密封件，使用温度范围-20℃～260℃，低温要求使用时有耐低温型可选用能适用到-40℃，但价格较高.
主要区别
电动阀与电磁阀的区别
电磁阀是电磁线圈通电后产生磁力吸引克服弹簧的压力带动阀芯动作，就一电磁线圈，结构简单，价格便宜，只能实现开关；
电动阀是通过电动机驱动阀杆，带动阀芯动作，电动阀又分（关断阀）和调节阀。关断阀是两位式的工作即全开和全关，调节阀是在上面安装电动阀门定位器，通过闭环调节来使阀门动态的稳定在一个位置上。
电动阀和电磁阀的用途对比
电磁阀：用于液体和气体管路的开关控制，是两位DO控制。一般用于小型管道的控制。
电动阀：用于液体、气体和风系统管道介质流量的模拟量调节，是AI控制。在大型阀门和风系统的控制中也可以用电动阀做两位开关控制。
电磁阀：只能用作开关量，是DO控制，只能用于小管道控制，常见于DN50及以下管道。
电动阀：可以有AI反馈信号，可以由DO或AO控制，比较见于大管道和风阀等。
1、开关形式：
电磁阀通过线圈驱动，只能开或关，开关时动作时间短。
电动阀的驱动一般是用电机，开或关动作完成需要一定的时间模拟量的，可以做调节。
2、工作性质：
电磁阀一般流通系数很小，而且工作压力差很小。比如一般25口径的电磁阀流通系数比15口径的电动球阀小很多。电磁阀的驱动是通过电磁线圈，比较容易被电压冲击损坏。相当于开关的作用，就是开和关2个作用。
电动阀的驱动一般是用电机，比较耐电压冲击。电磁阀是快开和快关的，一般用在小流量和小压力，要求开关频率大的地方电动阀反之。电动阀阀的开度可以控制，状态有开、关、半开半关，可以控制管道中介质的流量而电磁阀达不到这个要求。
电磁阀一般断电可以复位，电动阀要这样的功能需要加复位装置。
3、适用工艺：
电磁阀适合一些特殊地工艺要求，比如泄漏、流体介质特殊等，价格较贵。
电动阀一般用于调节，也有开关量的，比如：风机盘管末端。
主要特点
1、外漏堵绝，内漏易控，使用安全
内外泄漏是危及安全的要素。其它自控阀通常将阀杆伸出，由电动、气动、液动执行机构控制阀芯的转动或移动。这都要解决长期动作阀杆动密封的外泄漏难题；唯有电磁阀是用电磁力作用于密封在电动调节阀隔磁套管内的铁芯完成，不存在动密封，所以外漏易堵绝。电动阀力矩控制不易，容易产生内漏，甚至拉断阀杆头部；电磁阀的结构型式容易控制内泄漏，直至降为零。所以，电磁阀使用特别安全，尤其适用于腐蚀性、有毒或高低温的介质。
2、系统简单，便接电脑，价格低廉
电磁阀本身结构简单，价格也低，比起调节阀等其它种类执行器易于安装维护。更显著的是所组成的自控系统简单得多，价格要低得多。由于电磁阀是开关信号控制，与工控计算机连接十分方便。在当今电脑普及，价格大幅下降的时代，电磁阀的优势就更加明显。
3、动作快递，功率微小，外形轻巧
电磁阀响应时间可以短至几个毫秒，即使是先导式电磁阀也可以控制在几十毫秒内。由于自成回路，比之其它自控阀反应更灵敏。设计得当的电磁阀线圈功率消耗很低，属节能产品；还可做到只需触发动作，自动保持阀位，平时一点也不耗电。电磁阀外形尺寸小，既节省空间，又轻巧美观。
4、调节精度受限，适用介质受限
电磁阀通常只有开关两种状态，阀芯只能处于两个极限位置，不能连续调节，所以调节精度还受到一定限制。
电磁阀对介质洁净度有较高要求，含颗粒状的介质不能适用，如属杂质须先滤去。另外，粘稠状介质不能适用，而且，特定的产品适用的介质粘度范围相对较窄。
5、型号多样，用途广泛
电磁阀虽有先天不足，优点仍十分突出，所以就设计成多种多样的产品，满足各种不同的需求，用途极为广泛。电磁阀技术的进步也都是围绕着如何克服先天不足，如何更好地发挥固有优势而展开。
相关规定
1、产品选用要点
1）电磁阀选用主要控制参数为通径、设计公称压力、介质允许温度范围、接口尺寸等。
2）电磁阀是用电磁铁推动阀门的开启与关闭，通常用于口径在40mm以下的两位式控制中，尤其多用于接通、切断或转换气路、液路等。
3）阀门的密封性能是考核阀门质量优劣的主要指标之一。阀门的密封性能主要包括两个方面，即内漏和外漏。内漏是指阀座与关闭件之间对介质达到的密封程度。外漏是指阀杆填料部位的泄露，中口垫片部位的泄露以及阀体因铸造缺陷造成的泄露。外漏是不允许发生的。
4）电磁阀主要优点是体积小，动作可靠，维修方便，价格便宜。选择时需要注意根据工艺要求选择常开或常闭型。
2、施工安装要点
1）阀门的安装位置、高度必须符合符合口方向设计要求，连接应牢固紧密。
2）阀门安装前必须进行外观检查，阀门的铭牌应符合现行国家标准GB12220《通用阀门标志》的规定。
3、执行标准
产品标准：
中国电磁阀产品行业标准《工业过程控制系统用电磁阀（JB/T7352-2010）》
GB/T13927-92《通用阀门 压力试验》
JB/T8528-1997《普通型阀门电动装置技术条件》
GB12220-89《通用阀门标志》
工程标准：
GB50243-2002《通风与空调工程施工质量验收规范》
GB50242-2002《建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范》
常见类型
1、2位2通通用型阀
2、热水/蒸汽阀
3、2位3通阀
4、2位4通阀
5、2位5通阀
6、本安型 防爆电磁阀
7、低功耗电磁阀
8、手动复位电磁阀
9、精密微型阀
10、阀位指示器
常见故障
电磁阀是由电磁线圈和磁芯组成，是包含一个或几个孔的阀体。当线圈通电或断电时，磁芯的运转将导致流体通过阀体或被切断，以达到改变流体方向的目的。电磁阀的电磁部件由固定铁芯、动铁芯、线圈等部件组成；阀体部分由滑阀芯、滑阀套、弹簧底座等组成。电磁线圈被直接安装在阀体上，阀体被封闭在密封管中，构成一个简洁、紧凑的组合。我们在生产中常用的电磁阀有二位三通、二位四通、二位五通等。这里先说说二位的含义：对于电磁阀来说就是带电和失电，对于所控制的阀门来说就是开和关。
电磁阀的故障将直接影响到切换阀和调节阀的动作，常见的故障有电磁阀不动作，应从以下几方面排查：
1、电磁阀接线头松动或线头脱落，电磁阀不得电，可紧固线头。
2、电磁阀线圈烧坏，可拆下电磁阀的接线，用万用表测量，如果开路，则电磁阀线圈烧坏。原因有线圈受潮，引起绝缘不好而漏磁，造成线圈内电流过大而烧毁，因此要防止雨水进入电磁阀。此外，弹簧过硬，反作用力过大，线圈匝数太少，吸力不够也可使得线圈烧毁。紧急处理时，可将线圈上的手动按钮由正常工作时的“0”位打到“1”位，使得阀打开。
3、电磁阀卡住：电磁阀的滑阀套与阀芯的配合间隙很小（小于0.008mm），一般都是单件装配，当有机械杂质带入或润滑油太少时，很容易卡住。处理方法可用钢丝从头部小孔捅入，使其弹回。根本的解决方法是要将电磁阀拆下，取出阀芯及阀芯套，用CCI4清洗，使得阀芯在阀套内动作灵活。拆卸时应注意各部件的装配顺序及外部接线位置，以便重新装配及接线正确，还要检查油雾器喷油孔是否堵塞，润滑油是否足够。
4、漏气：漏气会造成空气压力不足，使得强制阀的启闭困难，原因是密封垫片损坏或滑阀磨损而造成几个空腔窜气。在处理切换系统的电磁阀故障时，应选择适当的时机，等该电磁阀处于失电时进行处理，若在一个切换间隙内处理不完，可将切换系统暂停，从容处理。