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.

Таким образом, клапаны данного типа работают за счет электромагнитного поля, создаваемого катушкой. Саму же катушку часто называют соленоидом, отсюда и название клапана — «соленоидный» или «электромагнитный». Поскольку электромагнитное поле катушки воздействует напрямую на сердечник, перекрывающий проходное отверстие клапана, такие электромагнитные клапаны называют клапанами прямого действия.

Сложность при создании электромагнитных клапанов прямого действия проявляется по мере увеличения их размера для обеспечения большего расхода жидкости. 2 times %mu_0 times R } ~( 9 )

Тогда формула, втягивающего усилия катушки примет следующий вид

F=W×Kcc(10)F=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 F

1 и F₂ и потребляемые мощности W₁ и W₂ будут соотносится следующим образом:

F1W1=F2W2(11){F_1} over {W_1} = {F_2} over {W_2} ~( 11 )

Выражая из данного равенства W₂ получим:

W2=W1F2F1(12){ {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(13){ {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:

Как правильно выбрать электромагнитный клапан?

Электромагнитный клапан компании Brickmann

Чтобы правильно выбрать электромагнитный клапан, вам обязательно нужно определить тип жидкости, с которой он будет использоваться. Как правило, электромагнитные клапаны предназначены для работы с жидкостями без твердых частиц, такими как вода, масло, нефтепродукты, пар, сжатый воздух или жидкости-теплоносители. Эта важная информация позволяет определить материалы, из которых будет изготовлен ваш электромагнитный клапан. Большинство электромагнитных клапанов изготовлены из латуни (идеально подходят для воды, мазута, воздуха или инертного газа), из нержавеющей стали (для корозионных жидкостей или газов, пищевых жидкостей) или из пластика (в основном в пищевой, химической промышленности).

Во избежание риска сбоев в работе из-за присутствия твердых частиц, также называемых примесями, мы рекомендуем вам установить перед электромагнитным клапаном фильтр.

Электроклапаны могут иметь 2 канала или несколько каналов. Как правило, они определяются двумя цифрами, одна из которых определяет количество каналов, а другая — количество позиций. Например, электромагнитный клапан 3/2 — это электромагнитный клапан c 3-мя каналами и 2-мя позициями.

Большинство электромагнитных клапанов работают на включении/выключении (открытая или закрытая позиции), но некоторые могут быть спроектированы для работы пропорционально току или напряжению питания. 

В зависимости от области применения и для оптимизации времени подлючения электромагнитного клапана,  у вас есть выбор между нормально закрытыми электромагнитными клапанами или нормально открытыми электромагнитными клапанами :

• Нормально закрытый электромагнитный клапан открывается при подаче питания.
• Нормально открытый электромагнитный клапан закрывается при подаче питания.

При необходимости вы также можете выбрать бистабильный электромагнитный клапан , чья заслонка остается на месте даже в случае отключения электричества. Основным преимуществом этих электромагнитных клапанов является то, что они требуют очень низкого энергопотребления. 

Электромагнитные клапаны чувствительны к влажности. Для выбора электромагнитного клапана с достаточной степенью защиты (IP), в соответствии с предполагаемыми условиями эксплуатации, необходимо проверить внешние условия. Вы также можете выбрать более низкую степень защиты и сместить электромагнитный клапан, чтобы установить его в менее влажном месте.

Электромагнитные клапаны также имеют номинальный диаметр (DN), поскольку они встроены непосредственно в контур. Диаметры соединений и труб определяются стандартами в соответствии со страной или географическим районом, в котором они будут использоваться, и жидкостями, которые будут проходить через них.

Электромагнитные клапаны могут также подпадать под действие других стандартов, например, регулирующих оборудование, устанавливаемое во взрывоопасных зонах ATEX (Atmosphère Explosive), особенно для энергетической промышленности.

Устройство электромагнитных (соленоидных) клапанов и принцип работы. Статьи компании «УкрАкваТех»

Электромагнитный клапан — электромеханическое устройство, предназначенное для регулирования потоков всех типов жидкостей и газов. Он состоит из корпуса, соленоида (электромагнита) с сердечником, на котором установлен диск или поршень, регулирующий поток.

Благодаря тому, что в конструкции мембранной и поршневой арматуры для управления используется особый тип индукционных электрических магнитов (или соленоидов, от англ. Solenoid) с неподвижной обмоткой, клапаны электромагнитные также носят название соленоидных. Основным исполнительным элементом такого клапана является соленоидная катушка, внутри которой установлен сердечник. Такой клапан управляется путём пропускания тока через индукционную катушку, магнитное поле которой воздействует на сердечник.

Соленоидные клапаны могут быть выполнены с эластичной мембраной в качестве запорного элемента и называться мембранными. Соленоидный клапан, где запорный элемент представляет собой поршень, а уплотнения поршня выполнены из прочных полимеров называют поршневым.

Электроклапаны делятся на нормально открытые, нормально закрытые. Самым распространённым исполнением по исполнению является клапан электромагнитный нормально закрытый.

Клапан электромагнитный нормально закрытый — это магнитный клапан, в котором закрытое положение сохраняется, если напряжение на индукционную катушку не подаётся. При подаче напряжения на индукционную катушку клапан электромагнитный нормально закрытый открывается. Клапаны соленоидные с обратным алгоритмом срабатывания называют нормально открытыми.

Клапан электромагнитный нормально открытый — это клапан, который при отсутствии напряжения на индукционной катушке открыт для рабочего потока. При подаче напряжения на катушку магнитный клапан этого типа закрывается и остается закрытым все время, пока напряжение подается на катушку.

Материал корпуса клапана обычно изготавливается из латуни (сплав меди с цинком), является одним из самых востребованных материалов, который широко применяется при производстве трубопроводной арматуры. Латунные клапаны рассчитаны на высокое давление воды, а благодаря тому, что материал обладает высокой стойкостью к коррозии и выдерживает действие агрессивных сред (технической и морской воды), латунные клапаны характеризуются продолжительным сроком службы. Клапан соленоидный электромагнитный, изготовленный из латуни, может быть установлен в трубопроводной системе со спиртовой или масляной рабочей средой. Более того, при условии правильного выбора арматуры, который проводится в зависимости от материала мембраны, латунные клапаны Smart могут работать в таких средах как дизельное топливо, нефтепродукты, антифриз, этиленгликоль, водные солевые растворы различной концентрации. Клапан электромагнитный для воды может быть изготовлен как из стандартного сплава, так и из особой коррозийностойкой латуни.

Устройство электромагнитного (соленоидного) клапана

Электромагнитный клапан (клапан соленоидный) состоит из следующих основных деталей: корпуса, крышки, мембраны (поршня), пружины, плунжера, штока и электрической катушки (соленоида).  Корпуса и крышки клапанов отливают из латуни, нержавеющей стали, чугуна или полимеров: полипропилена, эколона, нейлона и др. Клапаны рассчитаны для использования при различных рабочих средах, давлениях и температурах.

Для плунжеров и штоков применяют специальные магнитные материалы. Электрокатушки (соленоиды) для клапанов изготовливают в пылезащищенном или герметичном корпусе. Обмотка катушек выполнена высококачественным эмаль проводом из электротехнической меди. Присоединение к трубопроводу резьбовое или фланцевое. Для подключения к электрической сети используется штекер. Управление осуществляется подачей напряжения (или импульса) на катушку. 

Напряжения питания:

Переменного тока, AC: 24В, 110В, 220В;

Постоянного тока, DC: 12В, 24В; 

Электромагнитный (соленоидный) клапан | LAZY SMART

Электромагнитный клапан — исполнительное устройство, используемое в автоматике для открытия/закрытия потоков газа или жидкости. Эти устройства — неотъемлемая часть систем тепло- и водо- снабжения, автоматического полива, систем управления уровнем жидкости в резервуаре и т.д.

Принцип работы

Электромагнитный клапан состоит из катушки с сердечником и запирающего механизма (клапана и мембраны). При подаче напряжения на катушку, в ней возникает магнитное поле, которое заставляет сердечник вместе с запирающим механизмом изменить своё состояние по отношению к исходному положению.

Рис. 1 Нормально закрытый (НЗ) клапан

При снятии напряжения питания клапан возвращается в исходное состояние за счёт механического действия пружины.

Нормально-открытый и нормально-закрытый электромагнитный клапан

В нормальном состоянии (когда управляющее напряжение на катушке отсутствует) клапан может быть открыт (нормально-открытый клапан) или закрыт (нормально-закрытый клапан).

В каких же случаях используют НЗ клапаны, а в каких НО? Всё зависит от того, какое состояние считается наиболее безопасным — состояние, в которое клапан должен вернуться при аварийном пропадании управляющего напряжения. Например, в системе защиты от протечек ЭМ клапан устанавливается в квартире на входном трубопроводе, чтобы перекрыть подачу воды в случае возникновения протечки. Если установить НО клапан в такую систему, то в случае пропадания электропитания в квартире клапан будет оставаться открытым и не спасёт от протечки. Поэтому в данном случае безопасным состоянием является «нормально закрытое».

Если с точки зрения безопасности оба состояния клапана являются равноценными, тогда берут клапан с таким нормальным состоянием, в котором устройство в процессе работы будет находиться дольше, чтобы снизить расходы электроэнергии.

Характеристики и выбор ЭМ клапана

Основными характеристики, на которые нужно обратить внимание при выборе клапана:

• Тип клапана: нормально-открытый или нормально-закрытый. Какой тип клапана выбрать подробно рассмотрено в предыдущем разделе.
• Присоединительные размеры: диаметр и тип резьбы.
• Габаритные размеры: клапан же должен уместиться там, куда его планируется установить.
• Максимальное давление (PN): Предельное давление среды, при котором может работать клапан. Выбирать его нужно с некоторым запасом относительно рабочего давления воды в вашей системе.
• Диапазон рабочего давления (ΔP). Верхний предел обычно совпадает с PN. Нижний предел тоже важен: если давление в системе не достигает нижнего предела, клапан может просто не открыться.
• Масса. Если клапан много весит, придётся продумать для него дополнительный крепёж, чтобы он не погнул трубопровод, на котором установлен.
• Тип управляющего напряжения: переменный или постоянный ток, рабочее напряжение катушки. Необходимо учитывать при проектировании системы управления клапаном.

Управление электромагнитным клапаном

Важной характеристикой ЭМ клапана является тип управляющего напряжения. В системах автоматики это чаще всего 220 В переменного тока или 24 В постоянного тока. Управляют клапаном с помощью дискретного ключа. Это может быть релейная схема автоматики, ручная кнопка или релейный выход контроллера.

На рисунке показано управление клапаном с катушкой на 220 В.  Схема управление катушкой рассчитанной на постоянный ток 5, 12, 24 В — идентична. Однако, в случае с постоянным током важнособлюдать полярность управляющего напряжения.

Применение электромагнитного клапана

В одной из наших статей мы рассказали об организации системы полива на дачном участке. При создании поливальной машины мы активно применяли различные типы электромагнитных клапанов.

Предлагаем Вам ознакомиться с этой статьёй.

---

Электромагнитный привод клапана — описание и принцип работы

Электромагнитный привод представляет собой исполнительный механизм в составе противопожарного или воздушного клапана. Привод отвечает за удержание заслонки клапана в исходном положении, а при активации переводит её в рабочее. В качестве активатора выступает прекращение подачи напряжения на электромагнит. В зависимости от модели применяемого привода, напряжение составляет 12 В, 24 В или 220 В.

Разновидности клапанов с электромагнитными приводами

Использование приводов ЭМ широко распространено в двух вариациях клапанов:
• Противопожарный клапан — огнезадерживающее устройство, заслонка которого в нормальном положении открыта (удерживается электромагнитом привода). При поступлении сигнала об обнаружении пожароопасной ситуации, магнит автоматически отщёлкивается, высвобождая заслонку и переводя её в рабочее (закрытое) положение. Дублирующий вариант срабатывания — тепловой замок, который автоматически разрушается при достижении определённой температуры воздуха в помещении обслуживания.
• Клапан дымоудаления — прямо противоположное оборудование, которое в нормальном состоянии закрыто, а при активации открывается для оперативного удаления продуктов горения за пределы обслуживаемого помещения.

В отличие от противопожарного, электромагнитный привод дымоудаления не комплектуется тепловым замком, его срабатывание возможно только при поступлении соответствующей команды с пульта управления.

Принцип действия и срабатывания эл.привода

Использование приводов электромагнитного типа позволяет организовать дистанционное управление клапанами, которые входят в систему пожарной безопасности. В зависимости от разновидности привода различают следующие способы управления заслонкой:
• автоматизированный — активация происходит при разрушении установленного в составе клапана теплового замка;
• автоматизированный — сигнал о необходимости перехода в рабочее положение поступает от системы противопожарной сигнализации;
• дистанционный — переключение между режимами работы происходит за счёт нажатия соответствующей кнопки на пульте управления;
• ручной — перевод заслонки в рабочее положение происходит при переключении тумблера, установленного в месте эксплуатации клапана.

Принцип работы электромагнитного привода заключается в постоянной подаче напряжения на соленоид. Находясь под напряжением, магнит удерживает заслонку в требуемом положении, не давая ей сдвинуться с места. В момент, когда подача напряжения прекращается, магнитные свойства исчезают, заслонка освобождается и переходит в рабочее положение.

Сравнение с электромеханическим приводом

Отличительные особенности клапанов с электромагнитным приводом в сравнении с моделями, которые управляются при помощи электромеханических приводов, заключаются в следующем:
• стоимость — простота конструкции и принципа действия влияют и на цену оборудования, клапаны с электромагнитом стоят существенно меньше, чем их электромеханические аналоги;
• скорость срабатывания — при автоматизированной системе управления активация привода с электромагнитом отнимает существенно меньше времени;
• степень автоматизации — если активация может происходить в автоматическом и даже полностью автономном режиме, то для перевода заслонки в исходное положение потребуется приложить ручное усилие;
• постоянное потребление электроэнергии.

Электромагнитный (соленоидный) клапан

Электромагнитные (соленоидные) клапаны –  это электромеханические управляющие устройства, используемые для контроля и управления потоком различных сред, таких например, как вода или газ, а также многих других. Электромагнитным клапан называется потому, что для активации управляющего устройства используется электромагнитная катушка (соленоид).

Как работает электромагнитный клапан?

Когда возникает нужда в перекрытии потока среды  (закрытии клапана) с управляющего устройства на электромагнитную катушку подается электрическое напряжение. Под действием электричества сердечник опускается, (или поднимается — в зависимости от конструкции клапана), и перекрывает поток среды. Когда напряжение пропадает, сердечник возвращается в исходное состояние.

 

В чем заключаются преимущества и недостатки электромагнитного клапана?

Преимущества	Недостатки
Быстрая работа	В случае исчезновения управляющего сигнала (например в случае обрыва сети), клапан становится неработоспособным.
Высокая надежность
Длительный срок службы
Компактность

Применение электромагнитных клапанов.

Электромагнитные клапаны используются в различных отраслях промышленности. Они используются в машиностроении, химической и нефтегазовой промышленности, системах очистки, холодильном оборудовании, системах центрального отопления, системах автоматического пожаротушения и многих других областях

Виды электромагнитных клапанов и их механизмов работы

В зависимости от состояния клапана до подачи на него напряжения, клапаны делятся на нормально закрытые клапаны, и нормально-открытые клапаны. Нормально-закрытые клапаны в нерабочем состоянии закрыты, а при подаче напряжения – открываются. Нормально-открытые клапаны открыты в рабочем состоянии, и закрываются при подаче напряжения. 

В зависимости от степени воздействия на поток, клапаны могут быть отсечными – они используются тогда, когда нужно мгновенное перекрытие потока, например при возможной аварии, и регулирующими – они предназначены для постепенного изменения мощности потока, а также для их смешивания

По способу подключения к трубопроводу, клапаны могут быть муфтовыми (крепится при помощи резьбового соединения), фланцевыми (с использованием фланцев), межфланцевыми  (клапан находится между фланцами, стягивающихся специальными шпильками) и приварными (присоединеие осуществляется при помощи электросварки)

По характеру действия клапаны бывают одноходовые, двухходовые, трехходовые, и четырехходовые,

Механизмов работы таких клапанов тоже два:

• Прямого действия, использующийся на небольших расходах – то есть, регулировка происходит исключительно при подаче напряжения на катушку и приведению в движение сердечника;
• Пилотного действия, использующийся на больших расходах – подача напряжения воздействует на пилотный, а открытие основного клапана происходит посредством использования  энергии потока воды. Такой механизм работы требует обязательного наличия перепад давления около 0,2 атм. По такому принципу работает электромагнитный обратный клапан для воды, предотвращающий обратный поток в трубопроводе.

Какие материалы используются в электромагнитных клапанах?

Электромагнитные клапаны используются в самых разных комбинациях оборудования, в том числе и для контроля сред с высокой  агрессивностью. Корпус клапана должен быть изготовлен из высокопрочного материала, для того, чтобы предотвратить его преждевременный выход из строя. Наиболее важными компонентами тут являются материалы уплотнения.

Как подобрать уплотнение для клапана?

Подбор уплотнения – наиболее сложный аспект подбора электромагнитного клапана. Тут нужно учитывать химические свойства среды, температуру и давление. Наиболее распространенными уплотнительными материалами  являются  бутадиен-нитрильный каучук (NBR), этилен-пропиленовый каучук (EPDM), фторкаучук VITON  и политетрафторэтилен (ПТФЭ).

Материалы уплотнений для клапанов

Материал	Наиболее распространенные среды	Хорошая сопротивляемость	Плохая сопротивляемость
NBR	Вода Воздух Различные виды топлива Масла, газы	Алифатические углеводороды Нефть Топливо Минеральное масло Растительное масло Гидравлические жидкости Алкоголь Кислоты	Озон Ацетон Метилэтилкетон Хлорированные углеводороды Простые и сложные эфиры
EPDM	Горячая / холодная вода Фреон Воздух	Тепло Озон Окислительные химикаты Кислоты средних классификаций Щелочи Противопожарные гидравлические жидкости Кетоны и спирты	Масла и топливо Углеводороды Ароматические и алифатические углеводороды Галогенированные растворители Концентрированные кислоты
Viton	Горячая вода Кислота Щелочь Масло Углеводороды Растворы солей	Углеводороды Агрессивные химикаты Разбавленные кислоты Слабые щелочи Минеральные масла Алифатические и ароматические углеводороды Хлорированные углеводороды Озон	Кетоны Ацетоны

 

 

Как работают электромагнитные клапаны (видео)

Принцип работы электромагнитного клапана

Что такое электромагнитный клапан?

Электромагнитный клапан — это промышленное оборудование, управляемое электромагнетизмом. Это автоматический базовый элемент для управления жидкостью. Он относится к приводу, но не ограничивает гидравлическое давление и пневматическое управление. В промышленной системе управления электромагнитный клапан используется для регулирования направления, расхода, скорости и других параметров среды. Электромагнитный клапан может координироваться с различными цепями для реализации ожидаемого управления, при этом гарантируются как точность управления, так и гибкость.

Электромагнитный клапан состоит из соленоидной катушки и магнитопровода. Это корпус клапана, содержащий одно или несколько отверстий. Когда катушка пропускается или отключается подачей питания, работа магнитопровода приводит к тому, что жидкость проходит через корпус клапана и отключается, чтобы достичь цели изменения направления жидкости. Электромагнитный компонент соленоидного клапана состоит из неподвижного стального сердечника, подвижного стального сердечника, катушки и так далее. Корпус клапана состоит из сердечника золотникового клапана, жгута золотникового клапана и пружинного основания. Катушка соленоида устанавливается непосредственно на корпусе клапана, в то время как корпус клапана заключен в уплотнительную трубу, так что представляет собой простую и компактную комбинацию.

Как работает электромагнитный клапан?

Электромагнитный клапан имеет закрытую камеру внутри и вентилируемые отверстия в разных положениях. Каждое отверстие связано с разными масляными трубами. В камере посередине расположен поршень. С двух сторон расположены две части электромагнитов. Электрифицированная магнитная катушка притягивает корпус клапана к своей стороне, так что различные выпускные отверстия для масла будут открываться или закрываться посредством управления движением корпуса клапана.Однако входное отверстие для масла постоянно открыто. Гидравлическое масло поступает в разные отводные трубы. Давление масла будет использоваться для приведения в действие поршня масляного цилиндра, который будет приводить в движение шток поршня, а затем механическое устройство. Таким образом, посредством управления током электромагнитного клапана будет контролироваться механическое движение. Кроме того, давайте вкратце узнаем о принципе работы двух основных типов электромагнитных клапанов.

1. Электромагнитный клапан прямого действия

• Принцип работы
  При включении питания катушка соленоида генерирует электромагнитную силу, которая поднимает запорный элемент из седла клапана и открывает клапан.Когда питание отключается, электромагнитная сила исчезает, и пружина прижимает запорный элемент к седлу клапана, чтобы закрыть клапан.
• Характеристики
  Может нормально работать в вакууме, отрицательном и нулевом давлении. Однако диаметр обычно не превышает 25 мм.

2. Электромагнитный клапан с пилотным управлением

• Принцип работы
  При включении питания электромагнитная сила открывает пилотное отверстие, и давление в верхней камере быстро уменьшается, образуя перепад давления, который низкий вверху и высокий внизу вокруг запорного элемента. Давление жидкости способствует перемещению запорного элемента вверх для открытия клапана. Когда питание отключено, усилие пружины закрывает пилотное отверстие. Давление через байпасное отверстие быстро образует перепад давления, высокий вверху и низкий внизу вокруг запорного элемента. Давление жидкости заставляет запорный элемент двигаться вниз и закрывать клапан.
• Характеристики
  Диапазон давления жидкости имеет относительно высокий верхний предел. Его можно устанавливать произвольно, при соблюдении условия разности давлений жидкости.

Купите 2-ходовой, 3-ходовой и 5-ходовой пневматический электромагнитный клапан с высокой производительностью и низкой ценой на ATO.com для управления воздушным потоком.

Принцип работы электромагнитного клапана

— электротехническое руководство

Клапаны — это механические устройства, предназначенные для регулирования расхода жидкости и газов. Многие клапаны управляются вручную. Клапаны с электрическим приводом известны как соленоидные клапаны.

Электромагнитный клапан состоит из двух основных блоков: сборки соленоида (электромагнита) и плунжера (сердечника) и клапана, содержащего отверстие (диафрагму), в котором расположен диск или заглушка для управления потоком жидкость.

• Клапан открывается или закрывается движением магнитного плунжера.
• Когда катушка находится под напряжением, плунжер втягивается в соленоид (электромагнит), и поток через отверстие разрешается.
• Клапан автоматически возвращается в исходное положение, когда ток прекращается из-за давления пружины и поток через отверстие ограничен.
• Корпус клапана обычно представляет собой специальную латунную поковку, которая тщательно проверяется и испытывается, чтобы гарантировать отсутствие утечки из-за пористости.Якорь, или плунжер, изготовлен из высококачественной нержавеющей стали.
• Эффект остаточного магнетизма устраняется за счет использования начального штифта и пружины, которые предотвращают заедание якоря.
• Затеняющая катушка обеспечивает полное уплотнение якоря с плоской поверхностью над ним для устранения шума и вибрации.
• Чтобы гарантировать, что клапан всегда будет правильно сидеть, следует использовать сетчатые фильтры, чтобы предотвратить попадание песка или грязи в отверстие.Грязь в этих местах вызовет утечку.
• Запрещается перепутывать впускные и выпускные патрубки клапана. Герметичность клапана в некоторой степени зависит от давления, действующего на уплотнительный диск вниз. Это давление возможно только тогда, когда впускное отверстие подсоединено к правильной точке, как указано на клапане.

Работа электромагнитного клапана в контуре наполнения бака

Электромагнитные клапаны обычно используются в процессах наполнения и опорожнения резервуаров.Принципиальная схема операции заполнения бака показана на рисунке.

Схема управления работает следующим образом:

• Предполагая, что уровень жидкости в резервуаре находится на отметке уровня пустого или ниже, кратковременное нажатие кнопки FILL активирует реле управления 1CR.
• Контакты 1CR1 и 1CR2 закроются для уплотнения в катушке 1CR и активируют нормально закрытый электромагнитный клапан A, чтобы начать заполнение резервуара.
• Когда жидкость достигает полного уровня, нормально замкнутый переключатель датчика полного уровня размыкается, чтобы размыкать цепь с катушкой реле 1CR и переключать электромагнитный клапан A в закрытое состояние обесточивания.
• Кнопка остановки может быть нажата в любое время, чтобы остановить процесс.

Спасибо, что прочитали о принципе работы электромагнитного клапана.

Также читают

© https://yourelectricalguide.com/ Принцип работы электромагнитного клапана.

Основной принцип работы соленоида и практичный электромагнитный клапан.

Соленоид — это простое электромагнитное устройство, которое преобразует электрическую энергию непосредственно в линейное механическое движение, но имеет очень короткий ход (длину движения), что ограничивает его применение.

Основной принцип работы соленоида

Основной принцип работы соленоида:

Соленоид состоит из катушки с проволокой с железным плунжером, который может перемещаться через центр катушки. На рисунке выше показан соленоид в обесточенном состоянии.

Обратите внимание, что плунжер удерживается пружиной примерно на половине его выхода из катушки. Когда катушка находится под напряжением, возникающее магнитное поле притягивает поршень к середине катушки. Магнитная сила является однонаправленной — для возврата плунжера в исходное положение требуется пружина.

Принцип работы практичного электромагнитного клапана

Электромагнитный клапан — это комбинация основного соленоида и механического клапана. Итак, электромагнитный клапан состоит из двух частей: электрического соленоида и механического клапана.
Соленоид преобразует электрическую энергию в механическую, и эта энергия используется для управления механическим клапаном, который должен открываться, закрываться или регулировать положение.

Изображение — Порядок работы типичного электромагнитного клапана:

Типичный принцип работы электромагнитного клапана.

Ограничение электромагнитного клапана

Основным ограничением соленоида является его короткий ход, который обычно составляет менее дюйма.
Тем не менее, есть много применений для короткоходового линейного перемещения; примерами являются активация дверных замков электромобилей, открытие и закрытие клапанов и срабатывание механических защелок.

В большинстве приложений соленоид используется как устройство включения или выключения, то есть катушка либо полностью находится под напряжением, либо выключена. Однако регулирование переменного положения возможно за счет изменения входного напряжения.

Дополнительная литература

Принцип работы электромагнитного клапана

| Как работает электромагнитный клапан

Электромагнитный клапан — это клапан с электромеханическим управлением, который избавляет инженера от необходимости управлять клапаном вручную. Обычно электромагнитные клапаны используются всякий раз, когда поток среды должен регулироваться автоматически. Все больше предприятий используют электромагнитные клапаны, поскольку доступны различные конструкции, позволяющие выбрать клапан в соответствии с конкретным применением.В этой статье MGA Controls обсуждает принцип работы электромагнитного клапана и объясняет конструкцию электромагнитного клапана.

Конструкция электромагнитного клапана

Электромагнитный клапан — это блок управления, который электрически включен или выключен, чтобы обеспечить перекрытие или выпуск потока. Он состоит из двух основных частей: соленоида; электрическая катушка с подвижным ферромагнитным сердечником в центре и железный плунжер, который может перемещаться через центр катушки.Когда катушка находится под напряжением, возникающее магнитное поле притягивает поршень к середине катушки. Пружина также необходима для возврата плунжера в исходное положение.

Работа электромагнитного клапана

Итак, как работает электромагнитный клапан? Когда железный плунжер электромагнитного клапана находится в положении покоя, он закрывает небольшое отверстие. Затем через катушку проходит электрический ток, создавая магнитное поле. Затем магнитное поле воздействует на железный плунжер, в результате чего плунжер подтягивается к центру катушки, открывая отверстие.Это, в свою очередь, контролирует поток, позволяя отключать или выпускать среду.

Типы электромагнитных клапанов

Существует три основных типа электромагнитных клапанов: прямого действия, прямого действия и поршневого типа с принудительным подъемом. Каждый из этих электромагнитных клапанов работает немного по-своему и подходит для разных приложений.

• Электромагнитные клапаны прямого действия — Электромагнитные клапаны прямого действия не требуют перепада давления, чтобы оставаться в исходном положении.Это прочные клапаны, которые можно использовать как в технологической линии для простой изоляции, так и в целях безопасности.

• Электромагнитные клапаны прямого действия — Электромагнитные клапаны прямого действия требуют наличия перепада давления на входе и выходе, чтобы они оставались в исходном положении. Эти клапаны лучше всего использовать, если уровни давления находятся в пределах параметров, указанных в техническом описании конкретной модели и инструкциях IOM.

• Электромагнитные клапаны принудительного подъема — Клапаны принудительного подъема используются в приложениях с очень высоким давлением, где ни один из перечисленных выше клапанов не может выдерживать повышенное давление.Этот клапан содержит большую и более мощную катушку для открытия и закрытия отверстия клапана.

Ассортимент электромагнитных клапанов MGA

Компания MGA Controls располагает огромным ассортиментом электромагнитных клапанов от ряда ведущих производителей, включая IMI Precision, Herion, Buschjost, Bürkert, ASV Stubbe и Maxseal. Наш ассортимент электромагнитных клапанов различается по размеру, конфигурации, цене, материалам и специализации применения, поэтому вы можете найти идеальный клапан для вашего применения.

В MGA мы также поставляем одобренные ATEX электромагнитные клапаны для использования во взрывоопасных зонах, а также электромагнитные клапаны высокого давления для нестандартных применений. Чтобы просмотреть полный ассортимент электромагнитных клапанов, щелкните здесь.

Для получения дополнительной информации о работе соленоидного клапана или для обсуждения всего нашего ассортимента электромагнитных клапанов позвоните по телефону 01704 898980 или свяжитесь с нами по электронной почте [электронная почта защищена]

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 энергии на катушку.

Электромагнитные клапаны состоят из змеевика, плунжера и втулки.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 являются наиболее часто используемыми элементами управления в жидкостях. 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?

Применение электромагнитных клапанов включает широкий диапазон промышленных настроек, включая общее двухпозиционное управление, контуры управления заводом, системы управления технологическим процессом 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 газом и мазутом
• 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 отключиться. На основе 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.Если вам нужен отдельный клапан, клапанные блоки или индивидуальные решения, вся наша линейка продуктов ориентирована на обеспечение контролируемого обращения с жидкостями и газами.

Наша продукция предназначена для предоставления:

• 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 1-800-325-1405, по электронной почте[email protected] или заполните нашу контактную форму.

Таблица выбора Электромагнитные клапаны

Таблица выбора Электромагнитные клапаны

504,58 КБ

Принцип работы электромагнитного клапана

| Клапаны Bürkert

Электромеханический клапан — это электромеханический клапан, который используется для управления потоком жидкости или газа. Соленоид начинает с преобразования электрического сигнала в механическое движение. Затем сигнал отправляется на катушку, и движение происходит внутри клапана.Электромагнитные клапаны обычно описываются как пилотные или с прямым управлением.

Электромагнитные клапаны с пилотным управлением

Двухходовые электромагнитные клапаны с пилотным управлением

имеют две камеры, разделенные диафрагмой. Верхняя камера соединена с входом через пилотное отверстие в крышке или диафрагме. Среда оказывает давление, которое действует на верхнюю часть диафрагмы и удерживает клапан в закрытом состоянии. Когда катушка заряжена, сердечник поднимается над гнездом отверстия, позволяя сбросить давление в рабочей камере.Давление выше по потоку под диафрагмой продолжается, поднимая диафрагму и открывая клапан.

Электромагнитные клапаны с пилотным управлением работают только при соответствующем перепаде давления на входе и не работают при нулевом давлении. Также требуется минимальный перепад давления на клапанах, чтобы они оставались открытыми или закрытыми. Электромагнитные клапаны с пилотным управлением могут обеспечивать высокую скорость потока при высоком давлении с меньшим энергопотреблением.

Электромагнитные клапаны прямого действия

Электромагнитные клапаны прямого действия не используют диафрагму, их уплотнение является частью подвижного сердечника.Двухходовые электромагнитные клапаны прямого действия NC имеют пружину, которая удерживает сердечник напротив уплотнения. Когда катушка заряжена, пружина преодолевается, и уплотнение поднимается с седла отверстия, таким образом открывая клапан и позволяя среде проходить через клапан.

Двухходовые НО электромагнитные клапаны прямого действия имеют фиксированный сердечник, который обычно находится в нижней части трубки якоря. Якорь расположен в верхней части клапана. Шток проходит через неподвижный сердечник и соединяется с уплотнением.Он удерживается от уплотнения с помощью пружины и создает уплотнение, когда катушка находится под напряжением, тем самым закрывая клапан.

Трехходовые электромагнитные клапаны прямого действия работают почти так же, как двухходовые электромагнитные клапаны прямого действия. Неподвижный сердечник имеет выпускное отверстие, проходящее через него. Плунжер имеет верхнее уплотнение и нижнее уплотнение, позволяющее течь либо к седлу корпуса, либо к выпускному отверстию.

Электромагнитные клапаны прямого действия используются при отсутствии давления в линии. Типичные применения включают линию очистки, когда насос подает потоки воды через линию.Электромагнитный клапан прямого действия останется закрытым, даже если давление отсутствует (то есть между перепадами воды). В этом отличие от клапана с пилотным управлением, которому требуется некоторое давление, чтобы клапан оставался закрытым.

Электромагнитный клапан

— обзор

Электромагнитные клапаны используются везде, где поток жидкости должен регулироваться автоматически, например, при автоматизации производства. Компьютер, на котором запущена программа автоматизации для заполнения контейнера некоторым количеством жидкости, может послать сигнал на соленоидный клапан на открытие, позволяя контейнеру заполниться, а затем удалить сигнал, чтобы закрыть соленоидный клапан, и, таким образом, остановить поток жидкости до тех пор, пока следующий контейнер на месте.Захват для захвата предметов на роботе часто представляет собой устройство с пневматическим управлением. Можно использовать электромагнитный клапан, чтобы давление воздуха могло закрыть захват, а второй электромагнитный клапан можно использовать для открытия захвата. Если используется двухходовой соленоидный клапан, два отдельных клапана в этом случае не нужны. Разъемы электромагнитных клапанов используются для подключения электромагнитных клапанов и реле давления.

(1) Принципы работы

Электромагнитные клапаны — это блоки управления, которые при включении или отключении электропитания либо перекрывают, либо пропускают поток жидкости.Привод внутри электромагнитного клапана имеет форму электромагнита. При подаче напряжения создается магнитное поле, которое натягивает плунжер или поворотный якорь против действия пружины. В обесточенном состоянии плунжер или поворотный якорь возвращается в исходное положение под действием пружины.

В зависимости от режима срабатывания различают клапаны прямого действия, клапаны с внутренним управлением и клапаны с внешним управлением. Еще одна отличительная особенность — это количество подключений к портам или количество потоков или «путей».

Электромагнитные клапаны прямого действия имеют уплотнение седла, прикрепленное к сердечнику соленоида. В обесточенном состоянии отверстие седла закрыто и открывается при подаче напряжения на клапан. В клапанах прямого действия силы статического давления увеличиваются с увеличением диаметра отверстия, что означает, что магнитные силы, необходимые для преодоления силы давления, соответственно становятся больше. Поэтому электромагнитные клапаны с внутренним управлением используются для переключения более высоких давлений в сочетании с отверстиями большего размера; в этом случае дифференциальное давление жидкости выполняет большую часть работы по открытию и закрытию клапана.

Двухходовые электромагнитные клапаны — это запорные клапаны с одним входным и одним выходным портами, как показано на Рисунке 4.17 (a). В обесточенном состоянии пружина сердечника при помощи давления жидкости удерживает уплотнение клапана на седле клапана, перекрывая поток. При подаче напряжения сердечник и уплотнение втягиваются в катушку соленоида, и клапан открывается. Электромагнитная сила больше, чем объединенная сила пружины и силы статического и динамического давления среды.

Рисунок 4.17. Принцип действия электромагнитных клапанов.

(Любезно предоставлено OMEGA)

Трехходовые электромагнитные клапаны имеют три соединения порта и два седла клапана. Одно уплотнение клапана всегда остается открытым, а другое закрытым в обесточенном режиме. Когда катушка находится под напряжением, режим меняется на противоположный. Трехходовой электромагнитный клапан, показанный на Рисунке 4.17 (b), спроектирован с сердечником плунжерного типа. Доступны различные операции клапана в зависимости от того, как текучая среда связана с рабочими портами. На Рисунке 4.17 (b) давление жидкости увеличивается под седлом клапана.Когда катушка обесточена, коническая пружина плотно прижимает нижнее уплотнение сердечника к седлу клапана и перекрывает поток жидкости. Порт A выпускается через R. Когда катушка находится под напряжением, сердечник втягивается, и седло клапана в порте R закрывается подпружиненным верхним уплотнением сердечника. Текучая среда теперь течет от P к A.

В отличие от версий с сердечником плунжерного типа, электромагнитные клапаны с поворотным якорем имеют все соединения портов внутри корпуса клапана. Изолирующая диафрагма предотвращает контакт текучей среды с камерой змеевика.Клапаны с поворотным якорем могут использоваться для управления любым трехходовым электромагнитным клапаном. Основной принцип конструкции показан на Рисунке 4.17 (c). Клапаны с поворотным якорем стандартно оснащены ручным дублером.

Электромагнитные клапаны с внутренним управлением оснащены двухходовым или трехходовым пилотным соленоидным клапаном. Мембрана или поршень обеспечивают уплотнение для седла главного клапана. Работа такого клапана показана на Рисунке 4.17 (d). Когда пилотный клапан закрыт, давление жидкости увеличивается с обеих сторон диафрагмы через выпускное отверстие.Пока существует разница давлений между впускным и выпускным портами, запорная сила доступна за счет большей эффективной площади в верхней части диафрагмы. Когда пилотный клапан открыт, давление сбрасывается с верхней стороны диафрагмы. Большая эффективная сила чистого давления снизу теперь поднимает диафрагму и открывает клапан. Как правило, клапаны с внутренним управлением требуют минимального перепада давления для обеспечения удовлетворительного открытия и закрытия.

Четырехходовые электромагнитные клапаны с внутренним управлением используются в основном в гидравлических и пневматических системах для приведения в действие цилиндров двустороннего действия.Эти клапаны имеют четыре соединения порта; впускной патрубок P, два патрубка A и B порта цилиндра и один патрубок выпускного патрубка R. Четырех / двухходовой тарельчатый соленоидный клапан с внутренним управлением показан на Рисунке 4.17 (e). В обесточенном состоянии пилотный клапан открывается на соединении входа давления с пилотным каналом. Обе тарелки главного клапана теперь находятся под давлением и переключаются. Теперь соединение порта P соединено с A, и B может выпускаться через второй дроссель через R.

В этих типах для приведения в действие клапана используется независимая управляющая среда.На рисунке 4.17 (f) показан поршневой клапан с угловым седлом и закрывающей пружиной. В безнапорном состоянии седло клапана закрыто. Трехходовой электромагнитный клапан, который может быть установлен на приводе, управляет независимой управляющей средой. Когда электромагнитный клапан находится под напряжением, поршень поднимается против действия пружины, и клапан открывается. Версия с нормально открытым клапаном может быть получена, если пружина расположена на противоположной стороне поршня привода. В этих случаях независимая управляющая среда подключается к верхней части привода.Версии двойного действия, управляемые четырех- / двухходовыми клапанами, не содержат пружины.

(2) Основные типы

Электромагнитные клапаны открываются и закрываются с помощью соленоида, который активируется электрическим сигналом. В большинстве промышленных применений электромагнитные клапаны бывают следующих пяти типов.

(1) Двухходовые электромагнитные клапаны

Электромагнитные клапаны этого типа обычно имеют одно впускное и одно выпускное отверстия и используются для открытия и закрытия потока жидкости. Два типа операций для этого типа — «нормально закрытый» и «нормально открытый».

(2) Трехходовые электромагнитные клапаны

Эти клапаны обычно имеют три трубных соединения и два отверстия. Когда одно отверстие открыто, другое закрывается, и наоборот. Они обычно используются для попеременного приложения давления к давлению выхлопа от привода клапана или цилиндра одностороннего действия. Эти клапаны могут быть нормально закрытыми, нормально открытыми или универсальными.

(3) Четырехходовые электромагнитные клапаны

Эти клапаны имеют четыре или пять трубных соединений, обычно называемых портами.Один из них представляет собой входное отверстие для давления, а два других — это входные отверстия цилиндра, обеспечивающие давление в цилиндр или привод двойного действия, а также один или два выходных отверстия для выпуска давления из цилиндров. У них есть три типа конструкции; одиночный соленоид, двойной соленоид или одиночный пневмопривод.

(4) Электромагнитные клапаны прямого монтажа

Это двухходовые, трехходовые и четырехходовые соленоидные клапаны, которые предназначены для группового монтажа на различное количество клапанов. Любая комбинация нормально закрытых, нормально открытых или универсальных клапанов может быть сгруппирована вместе.Эти серии представляют собой стандартные электромагнитные клапаны, трубопроводные соединения и монтажные конфигурации которых были заменены монтажной конфигурацией, которая позволяет устанавливать каждый клапан непосредственно на привод без использования жестких трубопроводов или трубок.

(5) Коллекторные клапаны

Коллектор электромагнитных клапанов состоит из матрицы электромагнитных клапанов, установленных в модулях на салазках с регулируемыми ножками в одном направлении (рисунок 4.18). Количество клапанов зависит от подключаемых элементов и функций каждого из этих элементов.Множество электромагнитных клапанов расположено и размещено на монтажной поверхности коллектора, а также плата, образованная с электрической цепью для питания этих электромагнитных клапанов (рисунок 4.18). Каждый соленоидный клапан включает в себя клапанную часть, содержащую клапанный элемент, и рабочую часть соленоида для приведения в действие клапанного элемента. Плата установлена ​​на первой боковой поверхности коллектора под рабочей частью соленоида. Плата может быть прикреплена и отсоединена, оставив при этом электромагнитные клапаны установленными на коллекторе, соединители питания и сигнальные лампы предусмотрены в положениях на плате, соответствующих соответствующим электромагнитным клапанам.Каждый питающий соединитель расположен в таком положении, что он подключается к приемному выводу электромагнитного клапана втычным образом при установке электромагнитного клапана на коллекторе. Каждая световая индикация расположена в таком положении, чтобы ее можно было визуально распознать сверху соленоидного клапана, оставив соленоидный клапан установленным на коллекторе.