电磁阀的计算选型

电磁阀的计算选型

电磁阀就是电厂热工自动化中应用相当广泛的设备之一。它可以用来控制一定压力下的某些工质在管道中的自动通断,成为特定的执行器,如锅炉的燃油快关阀、汽轮机组调速保安系统油路上的电磁滑阀、给水泵组密封水管路的切换阀以及采暖工程的热水阀等。它还可以作为气动、液动回路自动切换或顺序控制的执行元件,它就成了该气动、液动执行器的电——气、电——液执行元件,这方面的应用更为普遍。如主厂房锅炉的气动安全门、汽轮机组气动或液动的抽汽逆止门等都就是由电磁阀控制通向操作装置的气路、液(水)路的通断来完成其开关动作的,辅助车间及其系统众多气动执行机构的自动控制也离不开电磁阀这一设备。再如,过去在锅炉各段烟道压力的常规检测中也使用过电磁阀切换做到一台表计的多点测量。可见,电磁阀在电厂热工测量、控制及保护联锁上都就是一项基础元件设备,对电磁阀的关注熟悉、正确选用乃就是热工自动化设计的一项基础工作。基于此,本文着重讨论电磁阀在选型与控制上的一些问题,有些见解仅就是笔者一家之言,期盼同仁指正。

1 电磁阀的结构原理及其分类

1.1 电磁阀的结构原理

电磁阀的结构并不复杂,它由两个基本功能单元组成,一就是电磁线圈(电磁铁)与磁芯,另一就是滑阀,即包含数个孔的阀体。电磁线圈带电或失电时,磁芯的运动导致工质流体通过阀体或被切断。

上述用来在工艺管道中直接通断的作为特定执行器的电磁阀,电磁线圈带电时,磁芯

直接开启常闭阀的孔或关闭常开阀的孔,阀门能从0(无压差)至其最大额定压力间开启或关闭。而上述用来在气动、液动执行器充当执行元件的电磁阀,则要借助动力源(压缩空气、有压头的水或油等液体)来操作电磁阀上的先导孔与旁通孔。电磁线圈带电时,磁芯开启先导孔,通过阀的出口消除膜片或活塞顶部的压力,且将其推离主孔,阀门得以开启。电磁线圈失电时,先导孔关闭,动力源的压头通过旁通孑L作用于膜片或活塞顶部而产生阀座力,阀门得以关闭。这就是因为受这些执行机构控制的工艺阀门一般口径都较大, 要求执行机构接受动力源的压头也大(如DNl50及以上的气动隔膜阀、气动蝶阀的操作压力》0.5MPa),则传递动力源的电磁阀的孑L尺寸及工质流体压力势必也要大,只有将电磁线圈做大才足以开启电磁阀来传递执行机构所需的动力源。为了解决这一矛盾,保持电磁线圈的小尺寸,就不再使用磁芯直接启闭阀体孔的直接操作的(直动式)电磁阀, 而改用磁芯启闭先导孔的导向操作的(先导式)电磁阀。

1.2 电磁阀的分类

电磁阀的分类无定式,随分类方式不同而异,

实际上,上表并不能涵盖所有电磁阀的种类。如两通、三通直动式及单电控两位四通、五通(五个接口)电磁阀还有电脉冲控制的,电磁线圈非连续带电,而用磁闪锁控制。还如不同于两个电磁线圈控制的“双稳”先导式电磁阀,另一种“双稳”先导式电磁阀就是由双

外部压力源控制的(先导式要有压力源,丽一种说得更确切,就是由电磁线圈及主压力源控制),已无电气部件——电磁线圈。再如由两个电磁先导阀、一个滑阀及其连接体组成的三位三通、三位五通电磁阀。这些或应用相对较少,或仅就是一个滑阀,就不再列入分

类表内。

电厂热工自动化设计中,应用最多的就是两通直动式、先导式电磁阀及两位三通、四通、五通(五个接口)先导式电磁阀。两通直动式、先导式电磁阀可作为工艺管道控制工质通断的截止机构。两位三通、四通、五通先导式电磁阀用得更多的就是空气操作的、,即工质流体为仪用压缩空气。三通用于控制单作用气缸执行机构、气动薄膜执行机构、气动调节阀等;四通用于控制双作用气缸及其她气动执行机构,带有活塞式执行机构的调节阀等;五通用于控制双作用气缸完成气路自动切换,驱动某些阀门装置,如一些汽包炉用气缸控制的炉底渣斗排渣门等。

1.3 电磁阀的图形符号

下表列出常用的电磁阀的图形符号,比较象形,借此也能瞧出它们之间的区别,且对阅读电磁阀厂商的选型样本或指南有所帮助。

2 电磁阀的主要技术参数及其选型

2.1 电磁阀的主要技术参数

(1) 电磁阀口径,分管径、通径两个不同概念。管径专指电磁阀安装方式为管道连接式时的接管口径,其实就就是它的外部接口尺寸,通常都以公制螺纹或锥螺纹(mm或英寸)表示,所以有的样本干脆称为连接口尺寸。通径则指电磁阀内部通路的口径,有的样本又称为标称直径,通常以一或英寸表示。后者更就是我们特别关注的主要技术参数之一,电磁阀的流通能力与它直接关联。

(2) 电磁阀的流通能力。电磁阀作为一种特殊的阀门,也有一个流通能力的概念。流通能力过小,作为截止机构的直动式电磁阀难以满足工艺上对控制流量的要求,作为

先导式电磁阀难以在规定的时间里打开或关上受控的阀门;流通能力过大,电磁阀或其受控阀门的动作不一定理想甚至出现险情,且造成选型设备上的浪费。

电磁阀流通能力的表达式与其她阀门, 如调节阀的计算公式一样,有

我们之所以未将上述参数加以更细的限定以及列出它们的量纲单位,原因就在于电磁阀的生产厂商对此并未规范统一,只能随其所定选算。如流量Q通常都应指体积流量,极少数的(如ASC0的蒸汽电磁阀)选算时使用的却就是质量流量。而量纲单位各用各的,甚至有些混乱。国产电磁阀已经使用了国际单位制(SI)的基本单位及其导出单位,而进口电磁阀除了使用能以国际单位表示的某些通用单位(如英寸、磅、华氏度等)外,尚使用英美制一些常用单位(如巴、加仑等),这在电磁阀的具体选算时再予介绍。

从上式中,我们可以清楚地瞧到,电磁阀流通能力的定义即就是其阀进出口压降为1个压力单位时所通过的水量(γ为1个密度单位)。有些制造厂商又将电磁阀流通能力称作流量系数、流量因子等。

根据工质流体的流量及此时阀两端压降,以及流体的比重计算出所需电磁阀的流, 通能力,便可从制造厂商的选型样本中找出适当通径的电磁阀。

(3) 电磁阀的操作压差。电磁阀压差即就是上式中的压降ΔP,操作压差则就是电磁阀能安全操作运行的压降ΔP,所以有的也称作允许压差。操作压差的最大值、最小值又分别称为最大、最小操作压差,电磁阀选型样本上都有这一具体参数值,或者把她们列为压力范围的起始与终结值。