電動閥工作原理

1、電動閥工作原理1.1.電動閥即電磁閥，就是利用電磁線圈產(chǎn)生的磁場來拉動閥 芯，從而改變閥體的通斷，線圈斷電，閥芯就依靠彈簧的壓力 退回。電磁閥是用來控制流體的自動化基礎(chǔ)元件， 屬于執(zhí)行器；并不限 于液壓，氣動。電磁閥用于控制液壓流動方向，工廠的機械裝置一般 都由液壓鋼控制，所以就會用到電磁閥。電磁閥的工作原理，電磁閥里有密閉的腔，在的不同位置 開有通孔，每個孔都通向不同的油管，腔中間是閥，兩面是兩塊電磁 鐵，哪面的磁鐵線圈通電閥體就會被吸引到哪邊，通過控制閥體的移動來檔住或漏出不同的排油的孔，而進油孔是常開的，液壓油就會進 入不同的排油管，然后通過油的壓力來推動油剛的活塞， 活塞又帶動 活塞桿

2、，活塞竿帶動機械裝置動。這樣通過控制電磁鐵的電流就控制 了機械運動。（中華泵閥網(wǎng)） 一：適用性管路中的流體必須和選用的電磁閥系列型號中標定的介質(zhì)一致。流體的溫度必須小于選用電磁閥的標定溫度。電磁閥允許液體粘度一般在 20CST20CST 以下，大于 20CST20CST 應(yīng)注明。工作壓差，管路最高壓 差在小于 0.04MPa0.04MPa 時應(yīng)選用如 ZS,2W,ZQDF,ZCZS,2W,ZQDF,ZC 系列等直動式和分步 直動式；最低工作壓差大于 0.04MPa0.04MPa 時可選用先導(dǎo)式（壓差式）電磁 閥；最高工作壓差應(yīng)小于電磁閥的最大標定壓力；一般電磁閥都是單向工作，因此要注意是否有反

3、壓差，如有安裝止回閥。流體清潔度不 高時應(yīng)在電磁閥前安裝 過濾器，一般電磁閥對介質(zhì)要求清潔度要好。注意流量孔徑和接管口徑；電磁閥一般只有開關(guān)兩位控制；條件允許 請安裝旁路管，便于維修；有水錘現(xiàn)象時要定制電磁閥的開閉時間調(diào) 節(jié)。注意環(huán)境溫度對電磁閥的影響電源電流和消耗功率應(yīng)根據(jù)輸出 容量選取，電源電壓一般允許士 1010 噓右，必須注意交流起動時VAVA值較高。二、可靠性電磁閥分為常閉和常開二種； 一般選用常閉型，通電打開，斷 電關(guān)閉；但在開啟時間很長關(guān)閉時很短時要選用常開型了。壽命試驗，工廠一般屬于型式試驗項目，確切地說我國還沒 有電磁閥的專業(yè)標準，因此選用電磁閥廠家時慎重。動作時間很短頻率較

4、高時一般選取直動式， 大口徑選用快速 系列。三、安全性一般電磁閥不防水，在條件不允許時請選用防水型，工廠可以定做。電磁閥的最高標定公稱壓力一定要超過管路內(nèi)的最高壓力，否則使用壽命會縮短或產(chǎn)生其它意外情況。有腐蝕性液體的應(yīng)選用全 不銹鋼型，強腐蝕性流體宜選用塑料王（SLFSLF）電磁閥。爆炸性環(huán)境必須選用相應(yīng)的防爆產(chǎn)品。四、經(jīng)濟性有很多電磁閥可以 通用，但在能滿足以上三點的基礎(chǔ)上應(yīng)選用最 經(jīng)濟的產(chǎn)品。2 2何謂多功能水泵控制閥？水泵有什么運行特性需要閥門來控制 ？ 水泵控制閥能否實現(xiàn)這些控制？以及它與傳統(tǒng)的閘閥、蝶閥、止回閥 以及勻速、 雙速緩閉的水力控制止回閥在原理、功能等方面有什么質(zhì) 的不同

5、，筆者在本文中以活塞式多功能水泵控制閥 （下稱控制閥）為 例，通過對其結(jié)構(gòu)、主要功能、工作原理的剖析，提出對上述問題的 看法，供讀者參閱。一、結(jié)構(gòu)控制閥的結(jié)構(gòu)見圖 1 1（圖示為開啟狀態(tài)）?？刂崎y結(jié)構(gòu)的主要特點是取消了閥座中間的定位機構(gòu)和閥瓣上側(cè)的彈簧，而且在閥瓣的下側(cè)設(shè)計了導(dǎo)流板，最大限度減少了介質(zhì)過 流時的機械損失和閥瓣下側(cè)穹腔內(nèi)的旋渦損失。 以缸體內(nèi)的活塞作驅(qū) 動元件，在介質(zhì)自身壓力作用下帶動閥瓣作上下運動，實現(xiàn)閥的開啟或關(guān)閉?；钊㈤]件、連同缸體配置在閥體上，流線形、寬閥腔 的閥體，不但水頭損失可以比同類產(chǎn)品減少 3030%以上，而且具有良 好的抗氣蝕性能。以電磁閥換向機構(gòu)（下稱電磁

6、閥）和壓力管路組成伺服系統(tǒng)， 取 控制閥兩端的壓力水為驅(qū)動源，通過電信號指令，任意一端的壓力水 都能實現(xiàn)水泵控制閥在設(shè)定的時刻和速度執(zhí)行泵的開啟或關(guān)閉。二、泵的運行特性與控制閥的功能特點、工作原理1 1泵的啟動特性及其控制a a）離心泵的零流量啟動特性及其控制（即關(guān)閥啟動）離心泵在零流量工況時軸功率最小，為額定軸功率的 3030% 9090%,所以離心泵的啟動特性是零流量啟動（即關(guān)閥啟動）。待泵至 額定轉(zhuǎn)速之后控制閥按 設(shè)定的速度緩慢開啟。工作原理：泵啟動時（前）壓力水經(jīng)過設(shè)有延時的電磁閥流向 缸 體內(nèi)活塞上腔，而活塞下腔通過缸體下端經(jīng)電磁閥通向大氣， 此時控 制閥處于關(guān)閉狀態(tài)。電動機補償啟動

7、結(jié)束，泵正常運轉(zhuǎn)，電磁閥即執(zhí)行換向指令，切斷 活塞上腔壓力水源、關(guān)閉缸體下端通向大氣的回路，同時將壓力水經(jīng) 電磁閥注入缸內(nèi)活 塞下腔、打開活塞上腔通向大氣的回路，活塞上 腔的水經(jīng)電磁閥排出閥外，控制閥按設(shè)定的速度緩慢開啟，完成并滿足了離心泵在零流量時軸功率最小的啟動特性， 保證泵機組的安全 運轉(zhuǎn)。b b）軸流泵的大流量啟動特性及其控制（即全開閥啟動）軸流泵在零流量工況時軸功率最大，為額定軸功率的140140%200200%，所以軸流泵的啟動特性應(yīng)是大流量啟動 （即全開閥啟動）。工作原理：控制閥滿足軸流泵全開閥啟動的工作原理是離心泵關(guān)閥啟動的逆運行，即電磁閥先工作，將閥全開后，泵再啟動。參閱 a

8、 a）條，不贅述。軸流泵啟動前，這時閥的進口壓力為零，控制閥利用閥出水端的介質(zhì)壓力將閥開啟，而離心泵啟動時是利用閥進水端的介質(zhì)壓力將 閥開啟。無論閥的哪 一端介質(zhì)都能實現(xiàn)控制閥的開或啟，這是水泵控制閥功能的重要特征之一。C C）控制混流泵的啟動特征混流泵在零流量工況時軸功率介于上述兩種泵之間，為額定功率的 100100%130130%,所以混流泵的啟動特性也應(yīng)是上述兩種泵之間， 一般可選擇泵啟動與 控制閥的緩慢開啟同步進行。工作原理：工作原理與控制離心泵零流量啟動特性相同，只要取消電磁閥的延時設(shè)置即可。2 2停泵及其控制a a）控制離心泵的零流量停泵（即先關(guān)閥后停泵 ）對于離心泵，先緩慢關(guān)閉控

9、制閥，然后再停泵的重要性在于：這時管內(nèi)介質(zhì)流速由額定流速逐漸降至為零，速度變化梯度極小，可有效的避免停泵水錘 的發(fā)生和泵的逆轉(zhuǎn)；泵的軸功率由額定功率逐 漸降至最小的運行功率，有利于機組安全。工作原理：需要停泵時，只要先切斷電磁閥的控制電源，電磁閥即執(zhí)行換向指令，關(guān)閉活塞下腔的壓力水源和活塞上腔通大氣的回 路，同時開啟活塞上 腔的壓力水源和活塞下腔通大氣的回路，即以 進口壓力水作驅(qū)動源，緩慢關(guān)閉控制閥，等控制閥全關(guān)閉后，通過限位開關(guān)指令泵即停止運轉(zhuǎn)，全過程為自動控制?？刂崎y緩閉時間可以通過節(jié)流閥的調(diào)節(jié)在 5 560s60s 范圍內(nèi)或根 據(jù)用戶需要進行選擇。b b）控制軸流泵、混流泵的停泵軸流泵、

10、混流泵的停泵功能和工作原理與上述內(nèi)容相仿，不贅。3 3改變裝置特性（即流量無級調(diào)節(jié)功能）改變裝置特性屬于對泵運行工況調(diào)節(jié)的范疇，最常用的是節(jié)流法，也稱閥門調(diào)節(jié)法，利用開大或關(guān)小閥門的開度；改變泵裝置中的 阻力系數(shù)E，從而使管路的供水特性 H=FH=F（Q Q）發(fā)生變化，以達到調(diào) 節(jié)流量的目的?？刂崎y從全閉至全開之間，閥的開度可以無級調(diào)節(jié)，由開度顯示器顯示開度，并予以記憶和穩(wěn)定。工作原理：a a）流量由小調(diào)大活塞下腔的壓力水注入管路和活塞上腔與大氣相通的回路開啟，同時活塞上腔的壓力水注入管路和活塞下腔與大氣相通的回路關(guān) 閉，這時閥瓣緩慢開啟，達到設(shè)定流量時，控制電路即按指令將活 塞上、下腔與大氣

11、相通的回路關(guān)閉，同時將活塞上、下腔壓力水注入管路開啟，這時活塞上、下兩側(cè)總壓力相等，活塞處于靜止，整個缸體內(nèi)成為密閉狀態(tài)，穩(wěn)定了閥的開度，并由開度顯示器顯示開度。b b）流量由大調(diào)小是 a a）條的逆運作，不贅。上述控制電路的指令可由限位開關(guān)執(zhí)行，也可設(shè)小型的電控箱執(zhí)行，兩者都能實現(xiàn)自動控制。4 4意外突然停泵水錘力的控制意外突然停泵一般指供電網(wǎng)絡(luò)故障或強雷電保護性跳閘等停泵 現(xiàn)象，此類停泵的概率不到停泵總次數(shù)的 1 1%,但因此而產(chǎn)生的水錘 對管網(wǎng)及供水機組具 有破壞性，應(yīng)予以重視。a a）停泵水錘的物理現(xiàn)象本文不是討論管道中的水錘，只是為了便于對控制閥減小水擊力的功能和工作原理的敘述，引用

12、茹可夫斯基水錘公式對停泵水錘的 物理現(xiàn)象作簡單的述 說。式中 H H產(chǎn)生水錘時的水擊力（m m 水柱）；C水錘波傳播速度，若暫時不考慮介質(zhì)、管壁材料的彈性系數(shù)和管壁厚度，近似取C=1000mC=1000m/s s;g g重力加速度，9 9. 81m/s;81m/s;VoVo水錘發(fā)生前介質(zhì)流速（m m/s s）;VtVt水錘發(fā)生時介質(zhì)流速（m m/s s）。從式 4 4 1 1 可以看出發(fā)生水錘的必要條件是流體的速度變化，水擊力的大小取決于變化梯度的大小。停泵時流速由V0V0 降為零，首層液面由于流體的慣性，水層被壓縮，壓力上升（即水錘壓力），接著因慣性力的作用依次一層、一層滯止、壓力升高、被壓

13、縮，出現(xiàn)微觀的高壓區(qū)和低壓區(qū)，它們的分界面稱為水錘波（此時為增壓 波），增壓 波直至輸水管的管端末層消失。接著又逆向一層、一層 傳播至水錘開始時的首層液面（此時為復(fù)壓波），這個往返過程所需 時間 t t 可用下式表示：式中 L L輸水管長度（m m）。若閥門關(guān)閉時間為 T T 關(guān)，則 T T 關(guān) L/500SL/500S 條件下的水錘為間接水 錘，H H 小于直接水錘。這是因為間接水錘時，閥門前正在發(fā)展的 增壓過程，會受到復(fù)壓波的 干擾而被削弱。 H H 的大小與干擾程度 和干擾次數(shù)有關(guān)。從以上簡述中可知，控制閥不能避免意外突然停泵時水錘的發(fā)生，但可以根據(jù)輸水管道長度，通過對閥門關(guān)閉時間的調(diào)節(jié)

14、，將直接 水錘轉(zhuǎn)化為間接水錘使厶 H H 降為最小，保證輸水管道和泵機組的安 全。b b）閥門關(guān)閉時間的調(diào)節(jié)目前水泵控制閥常用的關(guān)閉時間調(diào)節(jié)方法有兩種，要指出的是本文所指的調(diào)節(jié)方法是水泵控制閥的功能之一， 雖具有這種功能的各 種類型的止回閥或其 它閥門不一定是水泵控制閥，別以此而誤導(dǎo)， 詳見本文第三章“結(jié)論”部分。c c）兩階段關(guān)閥（即先快速關(guān)閥后慢速關(guān)閥）這種關(guān)閥形式可以防止停泵水錘的發(fā)生， 至于快速關(guān)閥的 時間, 也應(yīng)與管道的長度相匹配，兼顧水泵反轉(zhuǎn)速度和倒流水量大小， 滿足 消除停泵水錘的要 求。d d）勻速關(guān)閥這種關(guān)閥的特點是能根據(jù)各種不同長度的輸水管道和選擇復(fù)壓波的往返次數(shù)，調(diào)節(jié)不同

15、的關(guān)閥時間，恒滿足T T 關(guān)L/500sL/500s 的條件。大幅度削弱突然停泵水錘 的水擊力，適應(yīng)性較兩階段關(guān)閥為廣，足 以滿足 GB/T50265GB/T50265 9797泵站設(shè)計規(guī)范中關(guān)于反轉(zhuǎn)速不應(yīng)超過額 定轉(zhuǎn)速的1.21.2 倍，持續(xù)時間不應(yīng)超過 2min2min 的要求。水泵控制閥的上述兩種方法都由電磁閥自動控制。5.5.選擇壓力源的機動性大電磁閥的伺服機構(gòu)設(shè)計為雙向同時取壓，經(jīng)單向閥分配，由一條壓力較高輸液管中的水為壓力源注入電磁閥。 無論是進水端的壓力 水還是出水端的壓力 水，都能單獨執(zhí)行控制閥的開啟或關(guān)閉。正因為有該功能的存在，使水泵控制閥能滿足各種水泵的 啟動、 停泵等運行

16、特性要求的可能。其重要還在于：當輸送介質(zhì)為渾濁水， 不能作驅(qū)動源需要外供壓力源時， 只要一條伺服管路即可實現(xiàn)控制 閥的所有功能。6 6節(jié)能將過流介質(zhì)的能耗控制在最小，是水泵控制閥的一項重要 課題。 我們抽樣了某些通徑的控制閥作了實驗，得出下列實驗公式供讀者參 考：阻力系數(shù)E以下列公式確定：當 DNDN250DN250 時E=10=10.9797XV1.1339(7V1.1339(72)2)式中E阻力系數(shù)；V V介質(zhì)流速(m(m/s)s)。局部水頭損失 hfhf 以下列公式確定：hf=hf=EXV2/2gV2/2g (7(73)3)或：hf=0hf=0 749749XV0V0 86618661

17、(7(7 4)4)hf=0hf=0 5656XV0.8661V0.8661（7 7-5 5）式中 hfhf局部水頭損失（m m 水柱）；V V介質(zhì)流速（m m/s s）; ;g g-重力加速度 g=9g=9. 8181（m m/ s2s2）。經(jīng)檢測，該種水泵控制閥的水頭損失比同類型的水力控制閥能耗減少 3030%以上。三、結(jié)論具有控制水泵運行特性功能的閥門才稱為水泵控制閥，這是顯而易見的。本文第二章第 1 1 節(jié)泵的啟動特性及其控制中的 a a）、b b）、c c）條;第 2 2 節(jié)停泵及其控制中的 a a）, b b）條；第 3 3 節(jié)改變裝置特性中 的a a）, b b）條；第 4 4 節(jié)

18、意外突然停泵水錘力的控制中的 b b）條; ;這里 所敘述的八種功能屬于泵運轉(zhuǎn)特性所要求的技術(shù)條件，也是泵本身運轉(zhuǎn)特性要求閥門來控制的內(nèi)容，也是水泵控制閥的必要功能。 這些 必 要功能是水泵控制閥區(qū)別于各種類型止回閥或其它閥門質(zhì)的界定。為什么不具備上述必要功能不能稱為水泵控制閥呢？這可以通過下面舉例予以說明：若不具備第 2 2 節(jié) a a）條中先關(guān)閥后停泵的功能，對離心泵來說，所有停泵都變?yōu)橐馔馔蝗煌１?，占停泵總?shù)9999%以上的正常停泵，并可以避免水錘和泵逆轉(zhuǎn)發(fā)生的安全性化為烏有，多么危險。若不具備第 2 2 節(jié)和第 3 3 節(jié)的功能，則只有泵的啟動才能實現(xiàn)閥 的 開啟、泵的關(guān)閉才能實現(xiàn)閥的關(guān)閉，很明顯這是泵在控制閥門工作， 失去了控制閥的“控 制”實質(zhì)，更難理解為水泵控 制閥了。若不具備第 3 3 節(jié)無級調(diào)節(jié)流量的功能，一旦泵的運行工況中因阻力偏小，流量過大時，不但使泵偏離最高效率區(qū)耗能， 而且因軸功