浅析中国电磁阀技术发展新方向(一)

发布时间:2010-10-25  点击数:1463
一、电磁阀的主要特点
    1、系统简单,便接电脑,价格低廉。
    电磁阀本身结构简单 , 价格也低 , 比起调节阀等其它种类执行器易于安装维护。更显著的是所组成的自控系统简单得多 , 价格要低得多。由于电磁阀是开关信号控制 ,与工控计算机连接十分方便。在当今电脑普及,价格大幅下降的时代 ,电磁阀的优势就更加明显。
   2、外漏堵绝,内漏易控,使用安全。
   内外泄漏是危及安全的要素。其它自控阀通常将阀杆伸出,由电动、气动、液动执行机构控制阀芯的转动或移动。这都要解决长期动作阀杆动密封的外泄漏难题;唯有电磁阀是用电磁力作用于密封在隔磁套管内的铁芯完成,不存在动密封,所以外漏易堵绝。电动阀力矩控制不易,容易产生内漏,甚至拉断阀杆头部;电磁阀的结构型式容易控制内泄漏,直至降为零。所以,电磁阀使用特别安全,尤其适用于腐蚀性、有毒或高低温的介质。
   3、动作快速,功率微小,外形轻巧。
   电磁阀响应时间可以短至几个毫秒,即使是先导式电磁阀也可以控制在几十毫秒内。由于自成回路,比之其它自控阀反应更灵敏。设计得当的电磁阀线圈功率消耗很低,属节能产品;还可做到只需触发动作,自动保持阀位,平时一点也不耗电。电磁阀外形尺寸小,既节省空间,又轻巧美观。
   4、调节精度受限,适用介质受限。
   电磁阀通常只有开关两种状态,阀芯只能处于两个极限位置,不能连续调节,(力图突破的新构思不少,但还都处于试验试用阶段)所以调节精度还受到一定限制。
   电磁阀对介质洁净度有较高要求,含颗粒状的介质不能适用,如属杂质须先滤去。另外,粘稠状介质不能适用,而且,特定的产品适用的介质粘度范围相对较窄。
   5、型号多样,用途广泛。
    电磁阀虽有先天不足,优点仍十分突出,所以就设计成多种多样的产品,满足各种不同的需求,用途极为广泛。电磁阀技术的进步也都是围绕着如何克服先天不足,如何更好地发挥固有优势而展开。
二、电磁阀技术的发展简介
    1、精简化方向的发展
    至精必至简,唯有简单的才能长久流传。
    这也是科学家和工程师的永久追求。
    (1)简化控制回路
   以往的执行器大量采用气动和电动的控制回路,这增加了系统的复杂性,而先导型电磁阀则在阀内形成利用工作介质自身的控制回路,结构甚为简单。过去国内外电磁阀多项技术参数还受限制,现在国内电磁阀通径已扩展至30Omm;介质温度低至--200℃,高至450℃;工作压力从真空到25MPa。动作时间从十几秒到几毫秒。这些技术的新发展已完全可以取代原有体积庞大价格昂贵的两位控制的快速切断阀和气动开关阀,电动开关阀,也能部分取代连续调节的气动、电动调节阀。(怎样才能更好地满足调节精度要求,下文还要述及)。国外的纺织、轻工、城建等行业已大量改用电磁阀,而冶金、化工等行业则率先在辅助系统中使用越来越多的电磁阀。国内自控专业技术人员已越来越多地关注电磁阀了。
    (2)简化管路系统
   自动控制阀工作时在管路上还须配用一些辅助调节阀和管件。例如图1所示的隔离旁路是典型的安装方法,须配三个手动阀,其中手动阀1是旁路阀,手动备用。而手动阀2和3是隔离阀,保证自动控制阀5的在线维修。当然还得配两只三通4和活接头6。这种管路系统所占空间大 ,安装又费时,还容易泄漏。ZDF系列多功能电磁阀巧妙地省去了这些外加的附件仍具有隔离旁路的功能,因而荣获日内瓦国际新技术金质奖。
        自动控制阀的前面需加装过滤器。多个自控阀联合使用还常需安装单向阀以防管道之间的干扰。现在,单向电磁阀、组合电磁阀和带过滤的电磁阀都已在简化管路方面发挥了作用。(本公司还推出了反冲过滤阀,兼开关和过滤功能,并且不须拆阀就可冲洗滤芯,获得了中美发明专利。)
   (3)简化阔门结构和工艺
   电磁阀属于原理和结构都简单的自动控制阀,但还要进一步简化。
   家电行业洗衣机、电冰箱所配的电磁阀,其零部件的结构和工艺都适合于大批量生产。普通电磁阀线圈部件已采用塑料封装,减少引出线断裂的故障,同时易实现防水、防爆等防护要求。阀体、阀盖等部件都已采用精密铸造,锻造等工艺,工程塑料电磁阀也已批量上市。国内防爆电磁阀已不只是隔爆型,还有浇封型、本安型。高压和高温的电磁阀也出现了简化了结构和工艺。
    2、智能化方向上的发展
    这主要是指电磁阀如何与智能仪表更好配合 ,去提高系统的控制精度和可靠性。
    一般认为位式调节难以达到很高精度 ,然而在好多场合采用恰当的方式却可以达到所需的相当高精度,而大大节省了成本。
    (1)双联组合电磁阔。
    这是一种不同大小的电磁阀组合在一起。
         大量使用的加油机对油的计量精度高达0.02%,都采用双联电磁阀。大阀开启,使得加油在较短的时间内接近完成;然后大阀关闭,由小阀补充保证流量精度。此项技术国外已应用多年,产品由世界著名的电磁阀专业公司ASCOHoneywell等公司制造。现在本公司生产双联电磁阀已达到进口产品的指标,还有独特的性能。
    顺便指出国内油库大流量的计量还在引进或仿造国外的结构较复杂、性能欠稳定的多段关闭阀,这种产品并非世界著名的专业公司所制,因为市场需求量没达到足以引以他们的兴趣。实际上我们的油库采用国内生产的大流量的双联组合阀,效果会好得多。
   双联组合阀还常用来控制温度、压力、液位等参数。大阀保证基础量,小阀提供补偿量。在参数相对稳定的系统中,这种位式控制能达相当高精度。好些参数变化较大的系统,变化的速率仍受一定制约,例如温度控制系统,仍受热惯性的影响。所以运用得当的双联组合阀在满足控制要求的前提下相对于调节阀能大幅降低成本。
    (2)自保持型电磁阀
   自保持型电磁阀就是只需瞬间通电即完成阀门开关动作,阀芯位置不需电来保持。它的优点在于节约能源尤其是用电池作电源的场合,而且可不考虑温升,从而线圈寿命长,在高低温、防爆等场合有较高安全性。常见的有机械式保持和永磁体保持,又分双线圈和单线圈,以单线圈磁保持结构最为简单。它是以改变直流电源极性改变对应阀门开关的两种状态。这种电磁阀单独安装线圈外部接线需加转换开关,而与智能仪表配套则十分方便。IC卡预收费煤气表和水表所配的电磁阀是仪表成败的关键之一,其中的自保持技术又是电磁阀的成败的重要因素,国内的自保持电磁已日趋成熟,本公司已为多家智能表厂提供配套。
    (3)三位电磁阀与数字阀
   三位电磁阀的阀芯有三个工作位置,平时不通电,处于微启状态,阀门提供初始流量;给一种电信号,电磁阀全开,提供大流量;给另种电信号,阀门关阀。阀门还带有手动装置,使得长期关阀时也不需耗电。三位电磁阀可视为一种结构更为紧凑的双联电磁阀,它很方便地实现三位调节,得到了很多应用。
    进一步的思路是n个大小成一定比例的电磁阀组成2n种流量,类似于数字电路称这种组合阀为数字阀。实际上两个大小不同的双联阀或三位阀就可产生24=16或32=9种流量,已经能达非常高的精度。从原理上说,它与工控计算机配套具有优势,但由于应用领域还没有提出大量的需求,这项技术尚处于试验阶段。