電磁閥介紹
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電磁閥為現(xiàn)場儀器儀表控制的重要元件，被廣泛用于石油、化工、電力、供水等重要行業(yè)。電磁閥的現(xiàn)場使用維護往往直接影響到整個系統(tǒng)或裝置的正常運行，根據(jù)我們長期安裝使用和運行維護過程中的觀察分析，雖然導致其故障發(fā)生原因是多種多樣的，但可以通過對各類主要故障現(xiàn)象進行歸納總結，將有利于產(chǎn)品在現(xiàn)場安裝、使用和維護過程中嚴格地按照規(guī)范操作，盡量避免故障的頻繁發(fā)生。
2．電磁閥的主要型式及其常見故障
電磁閥主要有兩部分組成：線圈(電控部分)和閥體(機械部分)，即線圈在電的控制下，通過產(chǎn)生的磁場來控制動鐵心(閥芯)運動，從而控制閥的開啟與關閉。電磁閥是閥門的一種，是實現(xiàn)自動化控制的重要儀表元件，被廣泛應用于各行業(yè)的液路和氣路控制上。
2位2通電磁閥(2／2)——有一個進口和一個出口，用來開啟或關閉管道內(nèi)流體介質的，有常開型(NO)、常閉型(NC)兩種工作狀態(tài)。常開型電磁閥斷電時閥開啟，當線圈通電時閥關閉。常閉型電磁閥斷電時閥關閉，當線圈得電時閥開啟。
2位3通電磁閥(3／2)——有三個管接口，一個進口，一個出口，一個排口。這類閥有常閉、常開或通用結構(可常閉或常開)三種工作狀態(tài)。三通閥通常用來驅動一個單作用缸，作大型控制閥的先導閥。
2位4通和2，3位5通電磁閥(4，5／2，5／3)——通常有四個或五個管接口，一個用于壓力口(進口)，一個排出口(四通)或兩個排出口(五通)，剩下的兩個口聯(lián)接到雙作用缸的兩個口上，控制缸的換向作用，因此沒有常開、常閉之分。四通和五通電磁閥常被用作大型控制閥的先導閥。
電磁閥又可分為直動式操作結構和先導式操作結構，先導式操作結構有內(nèi)置式先導和外置式先導兩種。直動式操作結構電磁閥的控制完全由線圈產(chǎn)生的磁力帶動閥芯來開啟或關閉閥門；先導式操作結構還要依靠其他輔助力才能使電磁閥動作，依賴電磁閥內(nèi)部壓差來輔助控制的為內(nèi)置式先導，若需外接壓力來輔助開啟或關閉閥門的則為外置式先導結構電磁閥。
上述電磁閥的分類和不同結構，所發(fā)生故障的原因也不盡相同，常見的電磁閥故障現(xiàn)象主要有以下三種：a)不動作；b)泄漏；c)噪音。
本文根據(jù)長期以來的現(xiàn)場安裝、使用和環(huán)境因素影響的了解和分析，以及電磁閥故障的檢測、維修，對造成上述幾種故障現(xiàn)象主要原因進行綜合分析。
3．常見故障分析
3．1 導致電磁閥不動作的故障原因
導致電磁閥不動作故障的主要原因包括：
(1)無電壓，即電磁閥沒有供電或接線不正確，在現(xiàn)場需要檢測接線是否正確。
(2)壓降過大，現(xiàn)場檢測電壓衰減情況。通常電磁閥的電壓波動范圍在+10％～一15％之間，不同電磁閥的要求可能有所差異。
(3)電壓不正確，根據(jù)現(xiàn)場電磁閥的具體電壓配置電源，或者電磁閥選型時一定要與現(xiàn)場提供的電源一致的電磁閥。
(4)線圈燒毀，常表現(xiàn)為線圈電阻值為零(短路)或無窮大(斷路)(但本安型線圈除外)，也可通電測試電磁閥是否有吸合聲來確認。
根據(jù)線圈加工、制造和所用的漆包線不同，線圈所能承受的溫度絕緣等級也不同。導致線圈燒毀的最終原因是溫度過高，也可以說是產(chǎn)生的熱量過多，而散熱條件差，引起線圈溫度持續(xù)升高超過了其能承受的最高極限，從而使得線圈短路或斷路。
熱量計算：
Q=Pt=UIt=U2t/R=I2Rt(1)
式中：Q——電磁閥通電后產(chǎn)生的熱量，J；
P——電磁閥功率，w；
U——電磁閥電壓，V；
I——電路的電流，A；
t——通電時間，s；
R——線圈電阻，Ω。
此處需要說明的是，由于電磁閥所能夠承受的最高溫度是一定的，所以線圈一旦制成，其電阻也即隨之確定。
表1表示了線圈的最大耐溫。F級線圈的最大耐溫為155℃，當線圈功率為10.1瓦時，通電后的溫升約為40℃：，若現(xiàn)場環(huán)境溫度50℃，那么最終線圈的溫度則為兩者之和，約為90℃：，其冗余量還剩65℃。
同時，還應當注意線圈散熱的情況，如果線圈散熱條件差，導致通電產(chǎn)生的熱量不能及時散發(fā)出去，會使得溫度持續(xù)升高。比如線圈沒有斷電就把線圈從閥體上取下來，便打破散熱的條件，就很容易造成線圈燒毀
另外，電磁閥的IP等級與使用現(xiàn)場條件不匹配，或者線圈進水也很容易造成線圈通電時燒毀。如室外露天場合，產(chǎn)品應滿足IP65以上。
現(xiàn)場條件所造成的參見故障主要包括：
(1)進口壓力太小，不滿足電磁閥的最小操作壓差要求(對于內(nèi)置先導式操作結構)。
(2)流量太小，尤其是大口徑或大流量電磁閥，特別是靠壓差控制的內(nèi)置先導操作電磁閥，閥前后不允許安裝截流元件，如：速度或流量測試儀表，直角彎頭、擴徑、縮徑等變徑也會造成流量損耗(注：流量與壓力和通徑成正比)。
(3)各種雜質的存在可能卡死閥芯或堵塞通路。由于電磁閥內(nèi)部結構存在先導孔、泄壓孔等微小支路，要求介質不能含有雜質。雜質是造成電磁閥故障的重要原因，通過電磁閥的介質必須要經(jīng)過過濾，對于氣體介質，電磁閥前需加裝過濾減壓閥；對于液體介質，比須加裝管道過濾裝置。通常電磁閥對介質的要求為雜質顆粒直徑不允許超過25微米，不同結構電磁閥要求可能更嚴格，可參閱具體電磁閥使用維護說明書。另外，對于電磁閥的排氣口，一定要加裝防塵帽或消聲器，避免外部雜質從排氣口進入電磁閥。
(4)零件銹蝕和缺損也會導致故障的發(fā)生。線圈銹蝕可能引起通電時線圈燒毀；閥體進水銹蝕也會導致電磁閥不動作。零件變形或損壞可導致閥體卡死不動作；在解體電磁閥時要注意零件不能丟失，重新裝配時要按照原樣或參照隨閥所附的安裝維護說明書操作。
(5)現(xiàn)場電磁閥安裝、操作不正確或不到位。如：帶自鎖功能的手動操作旋鈕一旦鎖住，給線圈通電時電磁閥是不動作的。
3．2 電磁閥泄漏的原因
如圖5所示，雜質造成內(nèi)部零件密封劃傷、破損或雜質卡在密封面上是導致泄漏的主要原因。
如圖6所示，對于螺紋連接的接頭或配管，安裝不符合規(guī)范。常用的螺紋有G、E、NPT三種管螺紋，G螺紋為55°非密封性管螺紋，E螺紋為55°密封性管螺紋，NPT螺紋為60°密封性管螺紋。通常現(xiàn)場接螺紋是都要在螺紋處纏密封帶或涂有密封用的膠，尤其是G螺紋，否則會因密封不嚴而泄露。在纏密封帶或涂密封膠時，規(guī)范操作應該從螺紋端頭留有2個牙不要纏密封帶或涂密封膠，否則內(nèi)外牙鉸接時多余的將被吹到閥腔內(nèi)成為雜質。
對于先導式操作結構電磁閥的參見故障主要原因分析如下：
(1)壓力不滿足操作壓差要求，導致密封不嚴而泄漏。
(2)流量太小，不能在瞬間將閥桿或活塞推到位，特別是316系列和344系列電磁閥等靠壓差控制的內(nèi)置先導操作的大流量電磁閥。
(3)電磁閥進出口方向裝反。電磁閥是有流向要求的，進口接管和出口接管不能接錯，可參照電磁閥樣本資料上的簡化符號。如圖7所示，該簡化符號表示：兩位兩通、常閉型、直動式操作結構電磁閥，1口為進口 2口為 出口，線圈斷電時彈簧復位，電磁閥截止。
(4)對于3，4，5通先導式操作、壓差結構電磁閥，出氣口必須連接氣缸或用絲堵住，形成閉合回路。
(5)安裝時丟失零件。
(6)現(xiàn)場電磁閥安裝不正確或不到位，現(xiàn)場安裝時應特別注意其定位裝置。
3．3 電磁閥通電后產(chǎn)生噪音的原因
噪音是零件間摩擦或振動造成的，同時伴隨產(chǎn)生熱量，若該熱量傳遞到線圈上將導致線圈因溫升過高而燒毀，這也是造成線圈燒毀的主要原因之一。以下幾種可能會導致電磁閥通電后產(chǎn)生噪音：
(1)雜質粘在動鐵芯和靜鐵芯的接觸面，使得閥芯通電吸合不到位或者不能緊緊與靜鐵芯接觸。
(2)現(xiàn)場通電電壓與電磁閥線圈電壓不吻合。
(3)對于先導式操作結構電磁閥，介質壓力不滿足最小操作壓差要求或不穩(wěn)定。
(4)零件變形、松動或沒有裝配到位。
(5)電磁閥的內(nèi)部零件損壞。
4．結論
綜上所述，雖然導致電磁閥現(xiàn)場故障的原因是多種多樣的，但根據(jù)我們長期安裝使用和運行維護過程中，常見的主要故障現(xiàn)象基本可歸納為上述幾類情況，需要我們在產(chǎn)品的現(xiàn)場安裝、使用和維護過程中，嚴格地按照產(chǎn)品目錄和說明書要求規(guī)范操作，才能盡量避免電磁閥故障的頻繁發(fā)生及無端消耗大量的人力和物力，并達到產(chǎn)品的運行和使用的最佳效果
電磁閥為現(xiàn)場儀器儀表控制的重要元件，被廣泛用于石油、化工、電力、供水等重要行業(yè)。電磁閥的現(xiàn)場使用維護往往直接影響到整個系統(tǒng)或裝置的正常運行，根據(jù)我們長期安裝使用和運行維護過程中的觀察分析，雖然導致其故障發(fā)生原因是多種多樣的，但可以通過對各類主要故障現(xiàn)象進行歸納總結，將有利于產(chǎn)品在現(xiàn)場安裝、使用和維護過程中嚴格地按照規(guī)范操作，盡量避免故障的頻繁發(fā)生。
2．電磁閥的主要型式及其常見故障
電磁閥主要有兩部分組成：線圈(電控部分)和閥體(機械部分)，即線圈在電的控制下，通過產(chǎn)生的磁場來控制動鐵心(閥芯)運動，從而控制閥的開啟與關閉。電磁閥是閥門的一種，是實現(xiàn)自動化控制的重要儀表元件，被廣泛應用于各行業(yè)的液路和氣路控制上。
2位2通電磁閥(2／2)——有一個進口和一個出口，用來開啟或關閉管道內(nèi)流體介質的，有常開型(NO)、常閉型(NC)兩種工作狀態(tài)。常開型電磁閥斷電時閥開啟，當線圈通電時閥關閉。常閉型電磁閥斷電時閥關閉，當線圈得電時閥開啟。
2位3通電磁閥(3／2)——有三個管接口，一個進口，一個出口，一個排口。這類閥有常閉、常開或通用結構(可常閉或常開)三種工作狀態(tài)。三通閥通常用來驅動一個單作用缸，作大型控制閥的先導閥。
2位4通和2，3位5通電磁閥(4，5／2，5／3)——通常有四個或五個管接口，一個用于壓力口(進口)，一個排出口(四通)或兩個排出口(五通)，剩下的兩個口聯(lián)接到雙作用缸的兩個口上，控制缸的換向作用，因此沒有常開、常閉之分。四通和五通電磁閥常被用作大型控制閥的先導閥。
電磁閥又可分為直動式操作結構和先導式操作結構，先導式操作結構有內(nèi)置式先導和外置式先導兩種。直動式操作結構電磁閥的控制完全由線圈產(chǎn)生的磁力帶動閥芯來開啟或關閉閥門；先導式操作結構還要依靠其他輔助力才能使電磁閥動作，依賴電磁閥內(nèi)部壓差來輔助控制的為內(nèi)置式先導，若需外接壓力來輔助開啟或關閉閥門的則為外置式先導結構電磁閥。
上述電磁閥的分類和不同結構，所發(fā)生故障的原因也不盡相同，常見的電磁閥故障現(xiàn)象主要有以下三種：a)不動作；b)泄漏；c)噪音。
本文根據(jù)長期以來的現(xiàn)場安裝、使用和環(huán)境因素影響的了解和分析，以及電磁閥故障的檢測、維修，對造成上述幾種故障現(xiàn)象主要原因進行綜合分析。
3．常見故障分析
3．1 導致電磁閥不動作的故障原因
導致電磁閥不動作故障的主要原因包括：
(1)無電壓，即電磁閥沒有供電或接線不正確，在現(xiàn)場需要檢測接線是否正確。
(2)壓降過大，現(xiàn)場檢測電壓衰減情況。通常電磁閥的電壓波動范圍在+10％～一15％之間，不同電磁閥的要求可能有所差異。
(3)電壓不正確，根據(jù)現(xiàn)場電磁閥的具體電壓配置電源，或者電磁閥選型時一定要與現(xiàn)場提供的電源一致的電磁閥。
(4)線圈燒毀，常表現(xiàn)為線圈電阻值為零(短路)或無窮大(斷路)(但本安型線圈除外)，也可通電測試電磁閥是否有吸合聲來確認。
根據(jù)線圈加工、制造和所用的漆包線不同，線圈所能承受的溫度絕緣等級也不同。導致線圈燒毀的最終原因是溫度過高，也可以說是產(chǎn)生的熱量過多，而散熱條件差，引起線圈溫度持續(xù)升高超過了其能承受的最高極限，從而使得線圈短路或斷路。
熱量計算：
Q=Pt=UIt=U2t/R=I2Rt(1)
式中：Q——電磁閥通電后產(chǎn)生的熱量，J；
P——電磁閥功率，w；
U——電磁閥電壓，V；
I——電路的電流，A；
t——通電時間，s；
R——線圈電阻，Ω。
此處需要說明的是，由于電磁閥所能夠承受的最高溫度是一定的，所以線圈一旦制成，其電阻也即隨之確定。
表1表示了線圈的最大耐溫。F級線圈的最大耐溫為155℃，當線圈功率為10.1瓦時，通電后的溫升約為40℃：，若現(xiàn)場環(huán)境溫度50℃，那么最終線圈的溫度則為兩者之和，約為90℃：，其冗余量還剩65℃。
同時，還應當注意線圈散熱的情況，如果線圈散熱條件差，導致通電產(chǎn)生的熱量不能及時散發(fā)出去，會使得溫度持續(xù)升高。比如線圈沒有斷電就把線圈從閥體上取下來，便打破散熱的條件，就很容易造成線圈燒毀
另外，電磁閥的IP等級與使用現(xiàn)場條件不匹配，或者線圈進水也很容易造成線圈通電時燒毀。如室外露天場合，產(chǎn)品應滿足IP65以上。
現(xiàn)場條件所造成的參見故障主要包括：
(1)進口壓力太小，不滿足電磁閥的最小操作壓差要求(對于內(nèi)置先導式操作結構)。
(2)流量太小，尤其是大口徑或大流量電磁閥，特別是靠壓差控制的內(nèi)置先導操作電磁閥，閥前后不允許安裝截流元件，如：速度或流量測試儀表，直角彎頭、擴徑、縮徑等變徑也會造成流量損耗(注：流量與壓力和通徑成正比)。
(3)各種雜質的存在可能卡死閥芯或堵塞通路。由于電磁閥內(nèi)部結構存在先導孔、泄壓孔等微小支路，要求介質不能含有雜質。雜質是造成電磁閥故障的重要原因，通過電磁閥的介質必須要經(jīng)過過濾，對于氣體介質，電磁閥前需加裝過濾減壓閥；對于液體介質，比須加裝管道過濾裝置。通常電磁閥對介質的要求為雜質顆粒直徑不允許超過25微米，不同結構電磁閥要求可能更嚴格，可參閱具體電磁閥使用維護說明書。另外，對于電磁閥的排氣口，一定要加裝防塵帽或消聲器，避免外部雜質從排氣口進入電磁閥。
(4)零件銹蝕和缺損也會導致故障的發(fā)生。線圈銹蝕可能引起通電時線圈燒毀；閥體進水銹蝕也會導致電磁閥不動作。零件變形或損壞可導致閥體卡死不動作；在解體電磁閥時要注意零件不能丟失，重新裝配時要按照原樣或參照隨閥所附的安裝維護說明書操作。
(5)現(xiàn)場電磁閥安裝、操作不正確或不到位。如：帶自鎖功能的手動操作旋鈕一旦鎖住，給線圈通電時電磁閥是不動作的。
3．2 電磁閥泄漏的原因
如圖5所示，雜質造成內(nèi)部零件密封劃傷、破損或雜質卡在密封面上是導致泄漏的主要原因。
如圖6所示，對于螺紋連接的接頭或配管，安裝不符合規(guī)范。常用的螺紋有G、E、NPT三種管螺紋，G螺紋為55°非密封性管螺紋，E螺紋為55°密封性管螺紋，NPT螺紋為60°密封性管螺紋。通常現(xiàn)場接螺紋是都要在螺紋處纏密封帶或涂有密封用的膠，尤其是G螺紋，否則會因密封不嚴而泄露。在纏密封帶或涂密封膠時，規(guī)范操作應該從螺紋端頭留有2個牙不要纏密封帶或涂密封膠，否則內(nèi)外牙鉸接時多余的將被吹到閥腔內(nèi)成為雜質。
對于先導式操作結構電磁閥的參見故障主要原因分析如下：
(1)壓力不滿足操作壓差要求，導致密封不嚴而泄漏。
(2)流量太小，不能在瞬間將閥桿或活塞推到位，特別是316系列和344系列電磁閥等靠壓差控制的內(nèi)置先導操作的大流量電磁閥。
(3)電磁閥進出口方向裝反。電磁閥是有流向要求的，進口接管和出口接管不能接錯，可參照電磁閥樣本資料上的簡化符號。如圖7所示，該簡化符號表示：兩位兩通、常閉型、直動式操作結構電磁閥，1口為進口 2口為 出口，線圈斷電時彈簧復位，電磁閥截止。
(4)對于3，4，5通先導式操作、壓差結構電磁閥，出氣口必須連接氣缸或用絲堵住，形成閉合回路。
(5)安裝時丟失零件。
(6)現(xiàn)場電磁閥安裝不正確或不到位，現(xiàn)場安裝時應特別注意其定位裝置。
3．3 電磁閥通電后產(chǎn)生噪音的原因
噪音是零件間摩擦或振動造成的，同時伴隨產(chǎn)生熱量，若該熱量傳遞到線圈上將導致線圈因溫升過高而燒毀，這也是造成線圈燒毀的主要原因之一。以下幾種可能會導致電磁閥通電后產(chǎn)生噪音：
(1)雜質粘在動鐵芯和靜鐵芯的接觸面，使得閥芯通電吸合不到位或者不能緊緊與靜鐵芯接觸。
(2)現(xiàn)場通電電壓與電磁閥線圈電壓不吻合。
(3)對于先導式操作結構電磁閥，介質壓力不滿足最小操作壓差要求或不穩(wěn)定。
(4)零件變形、松動或沒有裝配到位。
(5)電磁閥的內(nèi)部零件損壞。
4．結論
綜上所述，雖然導致電磁閥現(xiàn)場故障的原因是多種多樣的，但根據(jù)我們長期安裝使用和運行維護過程中，常見的主要故障現(xiàn)象基本可歸納為上述幾類情況，需要我們在產(chǎn)品的現(xiàn)場安裝、使用和維護過程中，嚴格地按照產(chǎn)品目錄和說明書要求規(guī)范操作，才能盡量避免電磁閥故障的頻繁發(fā)生及無端消耗大量的人力和物力，并達到產(chǎn)品的運行和使用的最佳效果