电磁阀的结构与原理

电磁阀的结构与原理何少君内容简介概述1工作原理2典型电磁阀3故障处理4概述电磁阀是利用电磁原理进行控制的工业设备，用在工业控制系统中调整介质流向、达到自动控制的目的。电磁阀由电磁线圈和磁芯组成，是包含一个或几个孔的阀体。当线圈通电或断电时，磁芯的移动将导致流体通过阀体被切断或导通，达到改变流体流向的目的。电磁阀由电磁部件和阀体组成。电磁部件：固定铁芯、动铁芯、线圈等部件组成阀体：滑阀芯、滑阀套、弹簧底座等组成。电磁线圈被直接安装在阀体上，阀体被封闭在密封管中，构成一个简洁、紧凑的组合。概述电磁阀按工作原理不同，大致可以分为三大类：直动式、分步直动式、先导式。直动式电磁阀：原理：通电时，电磁线圈产生电磁力把关闭件从阀座上提起，阀门打开；断电时，电磁力消失，弹簧把关闭件压在阀座上，阀门关闭。特点：在真空、负压、零压时能正常工作，但通径一般不超过25mm。分步直动式电磁阀：原理：它是一种直动和先导式相结合的原理，当入口与出口没有压差时，通电后，电磁力直接把先导小阀和主阀关闭件依次向上提起，阀门打开。当入口与出口达到启动压差时，通电后，电磁力先导小阀，主阀下腔压力上升，上腔压力下降，从而利用压差把主阀向上概述推开；断电时，先导阀利用弹簧力或介质压力推动关闭件，向下移动，使阀门关闭。特点：在零压差或真空、高压时亦能可靠动作，但功率较大，要求必须水平安装。先导式电磁阀：原理：通电时，电磁力把先导孔打开，上腔室压力迅速下降，在关闭件周围形成上低下高的压差，流体压力推动关闭件向上移动，阀门打开；断电时，弹簧力把先导孔关闭，入口压力通过旁通孔迅速腔室在关阀件周围形成下低上高的压差，流体压力推动关闭件向下移动，关闭阀门。特点：流体压力范围上限较高，可任意安装（需定制）但必须满足流体压差条件。概述按照阀体气路结构可以分为2位2通，2位3通，2位4通，2位5通、3位4通等。电磁阀的工作状态数称为“位”，如通常所见的二位式电磁阀，即指阀芯有两个位置可控，对应气路开和关两种通断状态。电磁阀与管路的接口数称为“通”，常见的有2通、3通、4通、5通等。二通电磁阀与三通电磁阀结构上的区别，只是三通电磁阀有排气口而前者没有。四通电磁阀和五通电磁阀功能一样，前者有一个排气口而后者有两个。二通电磁阀没有排气口,只能起切断作用，使流体介质停止流通，所以可以直接应用在工艺系统中。而多通电磁阀则可用来改变介质流通方向。多应用在各类执行机构上。按电磁阀线圈的个数分为单电控和双电控。单线圈的称为单电控，双线圈的称为双电控，2位2通，2位3通一般都是单电控（单线圈），2位4通，2位5通可以是单电控（单线圈），也可以是双电控（双线圈）。概述按线圈工作电压不同分为直流型DCV：DC24V；DC110V交流型ACV：AC110V；AC220V概述电磁阀在电厂中的应用大致可以分为三类:作为全开全关二位式电动执行器直接应用于工艺系统中,利用二位二通型电磁阀切断作用原理,常应用于小口径、低压力管道上，如喷水减温阀等。这类电磁阀在电厂中应用很少。作为气动阀门重要附件应用于各类气动执行机构上。作为各类换向阀应用于汽轮机电液控制系统或油站上，如AST电磁阀、OPC电磁阀、ETS遮断试验电磁阀等。工作原理二位三通电磁阀的工作原理二位三通电磁阀通常与单作用气动执行机构配套使用,多采用单控(单线圈)形式。二位指阀芯在电磁阀得电和失电情况下处于不同的位置,分别控制不同的气通路;三通就是阀体有三个气路联结口,分别为A\B\C三个口。一般都是一进两出,通常情况下其中一个口(A)与气源连接,另一个口(B)与执行机构连接,还有一个(C)直接与大气相连。两位三通电磁阀分为常闭型和常开型两种，常闭型指线圈没通电时气路是断的(进气口和出口断开)，即A和B断开，B和C通;常开型指线圈没通电时气路是通的(进气口和出口通):A和B通，B和C断。常闭型两位三通电磁阀线圈通电后，气路接通，线圈一旦断电，气路就会断开。常开型两位三通电磁阀动作过程刚好相反。工作原理二位三通直动型电磁阀如图所示为二位三通常闭直动型电磁阀结构剖面图,当线圈通电时,静铁芯产生电磁力,阀芯受电磁力作用向上移动,密封塞抬起,使1-2接通,同时2-3断开.电磁阀处于进气状态,控制气缸动作.当电磁阀断电时,阀芯靠弹簧力的作用恢复原位,即1-2断开,2-3通,电磁阀处于排气状态.1.进气口2.出气口3.排气口工作原理两位五通电磁阀的工作原理两位五通电磁阀通常与双作用气动执行机构配套应用，阀体有五个气路联结口，其中一个与气源衔接，两个与执行机构双作用气缸衔接，两个为排气口。双作用气动执行机构就是指气缸活塞两边都需要气源压力来推动活塞，当活塞一侧有压力，而另一侧没有压力，活塞会向压力低的一侧运动，气缸会产生一个方向的推力；当活塞有气源压力的一侧压力消失，没有压力的那一侧加入气源压力，活塞往回运动，气缸则产生往回推力。如此反复切换活塞两端的气源压力，气缸就产生了往复运动。双作用气缸是没有常态的，所以，在没有任何压缩空气的情况下，他的位置也是不确定的。工作原理单作用气缸就是在活塞一端加上了弹簧，当没有压缩空气的情况下，活塞只受到一侧的弹簧力，所以他保持在一个位置上面。当活塞的另一端接入压缩空气，压缩空气的压力克服了弹簧力后，活塞向有弹簧的方向运动，气缸产生动作。弹簧被压缩。当气源压力消失的时候，活塞受到弹簧的张力，产生运动，恢复到原始状态。反复控制活塞一端的通气和失气，这样就完成了气缸的往复运动了。要注意的是无论活塞那一端受到压力，没有压力的那一端必须接通大气，这样可以活塞在运动的时候可以将腔室里的气体排出。工作原理单作用气缸一般由两位三通电磁阀控制的，但两位五通也可以控制，只要将其中一个出气口堵上就可以了。而双作用气缸是由两位五通电磁阀控制的。两位五通电磁阀有单控和双控之分，单控即只有一个线圈，双控有二个线圈：习惯称为正作用线圈和反作用线圈（正反只是相对而言）。无论是单控还是双控，阀体的结构和动作原理区别不大。但双线圈电磁阀相比于单线圈电磁阀的优点是线圈不需要长时间带电，发个短脉冲信号就行，有利于延长电磁阀使用寿命。工作原理两位五通单控电磁阀正常状态下（电磁线圈没有得电），阀体内的阀芯受到阀体一端安装的弹簧力的作用，靠在先导头那一侧。气路保持原有状态，不做切换。当电磁线圈得电后，产生磁力，将先导头中压在先导孔上的小圆柱体吸起，先导孔打开。这个时候电磁阀进气口的气源压力通过先导孔进入到阀芯的另一端的腔室里。这个时候电磁阀两端各受到一鼓力：弹簧力和气源压力，电磁阀在设计过程中就要求，弹簧小于气源压力，这个时候阀芯向弹簧方向移动，弹簧受到外力挤压。阀体内因为阀芯的位置产生了变化，所以气路也产生了变化。工作原理两位五通双电控电磁阀工作原理：给正动作线圈通电，则正动作气路接通(正动作出气孔有气)，即使正动作线圈断电后正动作气路仍然是接通的，将会一直保持到给反动作线圈通电为止。给反动作线圈通电，则反动作气路接通(反动作出气孔有气)，即使给反动作线圈断电后反动作气路仍然是接通的，将会一直保持到给正动作线圈通电为止。这相当于“闭锁”。基于两位五通双电控电磁阀的这种特征，在设计控制回路的时候，可以发脉冲指令让电磁阀线圈短时间动作就可以了，这样可以保护电磁阀线圈不容易烧坏。但注意不能让电磁阀两个线圈同时得电。工作原理两位五通电磁阀一般都有手动按钮（见下图）,可手动(或用小螺丝刀)操作,其作用等同于电磁阀得/失电。通过手动按钮强制压迫电磁阀动铁芯,改变气流通路。但要注意的是手动按钮动作后要复位（一般是“0”位置）。否则电磁阀不能正常工作。工作原理手动切换按钮电磁阀DTS再生酸碱系统电磁阀箱切换按钮工作原理二位五通电磁阀(单控)如图所示为二位五通单控(单线圈)直动型电磁阀结构剖面图,其中1.进气口;2、4出气口；3、5排气口。2、4出气口分别与个执行机构活塞气缸连接，通过控制2、4分别进气来控制活塞移动，进而控制阀门开关。断电时,1→2进气,4→5排气；当线圈通电时，铁芯产生电磁力,使先导阀动作，压缩空气通过气路进入阀先导活塞使活塞启动，在活塞中间，密封圆面1.进气口2,4出气口3,5排气口打开通道，1→4进气,2→3排气当断电时，先导阀在弹簧作用下复位，恢复到原先状态。工作原理二位五通电磁阀(双控)如图所示为二位五通双控(双线圈)直动型电磁阀结构剖面图,其中1.进气口;2、4出气口；3、5排气口。2、4出气口分别与个执行机构活塞气缸连接，通过控制2、4分别进气来控制活塞移动，进而控制阀门开关。上图:左线圈失电,右线圈得电时,1→4进气,2→3排气；当左线圈得电,右线圈失电时(下图),1→2进气,4→5排气.通过双线圈电磁阀控制不同的进气路来达到控制阀门的开关.OPC电磁阀、AST电磁阀OPC电磁阀OPC是OverspeedProtectionController超速保护缩写；OPC电磁阀即超速保护电磁阀。用来汽轮机超速时关闭主蒸汽调节汽阀和再热蒸汽调节汽阀。是机组超速保护功能的执行者。OPC油管路连接了高调门、中调门的油路，但与主汽门和中主门油路不连接。机组正常运行时，OPC电磁阀关闭，切断OPC总管的泄油通道，使高/中压调节汽阀油动机活塞的下腔室能建立油压，控制作用正常。常规火电厂中当汽轮机转速升到额定转速103%时,超速保护功能启动,OPC电磁阀动作,电磁阀打开后即关闭，此过程中，因油压短时泄掉，调门关下后再开启，减少进汽量，降低汽机转速使转速下降，避免转速继续升高而引起AST电磁阀动作。OPC电磁阀动作不会跳机、不会关闭高压主汽门和中压主汽门。OPC电磁阀、AST电磁阀AST电磁阀AST是AutoStopTrip自动停机保护缩写；AST电磁阀即自动停机电磁阀，或叫危急遮断电磁阀。机组正常运行时，AST电磁阀带电，将高压油泄油通道关闭，高压油压力作用于导阀活塞，关闭主阀；使控制油压得以建立，，汽阀处于正常工作状态。而当ETS接收到跳机信号后，AST电磁阀动作，失电打开一级阀，则高压油通过泄油通道泄掉，进入无压力回油。危急遮断油导通泄掉，快速卸载阀因油压下降将油动机腔室内控制油泄去，从而关闭汽轮机所有进汽阀，紧急停机。汽轮机危急跳闸系统ETS系统ETS即汽轮机危急跳闸系统（EmergencyTripSystem）简称。在常规火电厂中，它接收来自汽轮发电机组TSI系统、锅炉FSSS、DEH系统及其它设备的停机信号，触发AST电磁阀动作，关闭全部汽轮机蒸汽进汽阀门，紧急跳闸汽轮机。是汽轮机设备最重要的保护系统之一。引起ETS动作的参数有：1.超速跳闸2.真空低跳闸3.润滑油压低跳闸4.EH油压低跳闸5.轴向位移大跳闸6.排汽温度高跳闸7.汽机振动大跳闸8.相对膨胀大跳闸9.轴承金属温度高跳闸危急遮断控制块超速保护和危急遮断是组装在一起的，统称为危急遮断控制块（见下图），安装在汽轮机前轴承箱的右侧，主要由控制块壳体、2个OPC电磁阀（常闭）、4个AST电磁阀（常开）和止回阀组成，它们均组装控制块上。采用控制块组合体优点能提高整体可靠性，正常情况下，AST电磁阀是常带电结构。OPC电磁阀不带电。两个OPC电磁阀构成并联回路，冗余配置，防止电磁阀拒动危急遮断控制块OPC电磁阀AST电磁阀压力开关危急遮断控制块4个AST电磁阀接成串并联布置，电磁阀1与电磁阀3并联组成的通道1与电磁阀2与电磁阀4并联组成的通道2串联，当一个通道中的任一只电磁阀打开都将使该通道跳闸；但不能使汽轮机进汽阀关闭，只有当两个通道都跳闸时，才能使汽轮机进汽阀关闭，起到跳闸作用。一方面每一个通道可以分开在汽轮机运行时做在线试验，校验电磁阀、压力开关、保护回路等。另一方面大大提高其可靠性，可有效地防止“误动”和“拒动”。见下图危急遮断控制块OPC电磁阀结构图OPC电磁阀内部结构图如左图所示：：线圈滑芯中间有弹簧，在正常情况下，OPC电磁阀线圈不带电，在弹簧作用力下阀芯被下压，调门动力油和回油不通，当转速大于3090rpm时，OPC电磁阀线圈带电，线圈杆内