電動(dòng)閥工作原理

1、電動(dòng)閥工作原理1.1.電動(dòng)閥即電磁閥，就是利用電磁線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)來(lái)拉動(dòng)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(lái)控制流體的自動(dòng)化基礎(chǔ)元件， 屬于執(zhí)行器；并不限 于液壓，氣動(dòng)。電磁閥用于控制液壓流動(dòng)方向，工廠的機(jī)械裝置一般 都由液壓鋼控制，所以就會(huì)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(gè)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(huì)被吸引到哪邊，通過(guò)控制閥體的移動(dòng)來(lái)檔住或漏出不同的排油的孔，而進(jìn)油孔是常開的，液壓油就會(huì)進(jìn) 入不同的排油管，然后通過(guò)油的壓力來(lái)推動(dòng)油剛的活塞， 活塞又帶動(dòng) 活塞桿

2、，活塞竿帶動(dòng)機(jī)械裝置動(dòng)。這樣通過(guò)控制電磁鐵的電流就控制 了機(jī)械運(yùn)動(dòng)。（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(hào)中標(biāo)定的介質(zhì)一致。流體的溫度必須小于選用電磁閥的標(biāo)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(shí)應(yīng)選用如 ZS,2W,ZQDF,ZCZS,2W,ZQDF,ZC 系列等直動(dòng)式和分步 直動(dòng)式；最低工作壓差大于 0.04MPa0.04MPa 時(shí)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(biāo)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(shí)應(yīng)在電磁閥前安裝 過(guò)濾器，一般電磁閥對(duì)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(qǐng)安裝旁路管，便于維修；有水錘現(xiàn)象時(shí)要定制電磁閥的開閉時(shí)間調(diào) 節(jié)。注意環(huán)境溫度對(duì)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(dòng)時(shí)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(shí)間很長(zhǎng)關(guān)閉時(shí)很短時(shí)要選用常開型了。壽命試驗(yàn)，工廠一般屬于型式試驗(yàn)項(xiàng)目，確切地說(shuō)我國(guó)還沒(méi) 有電磁閥的專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，因此選用電磁閥廠家時(shí)慎重。動(dòng)作時(shí)間很短頻率較

4、高時(shí)一般選取直動(dòng)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(shí)請(qǐng)選用防水型，工廠可以定做。電磁閥的最高標(biāo)定公稱壓力一定要超過(guò)管路內(nèi)的最高壓力，否則使用壽命會(huì)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(qiáng)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(jì)性有很多電磁閥可以 通用，但在能滿足以上三點(diǎn)的基礎(chǔ)上應(yīng)選用最 經(jīng)濟(jì)的產(chǎn)品。2 2何謂多功能水泵控制閥？水泵有什么運(yùn)行特性需要閥門來(lái)控制 ？ 水泵控制閥能否實(shí)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(guò)對(duì)其結(jié)構(gòu)、主要功能、工作原理的剖析，提出對(duì)上述問(wèn)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(diǎn)是取消了閥座中間的定位機(jī)構(gòu)和閥瓣上側(cè)的彈簧，而且在閥瓣的下側(cè)設(shè)計(jì)了導(dǎo)流板，最大限度減少了介質(zhì)過(guò) 流時(shí)的機(jī)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(dòng)元件，在介質(zhì)自身壓力作用下帶動(dòng)閥瓣作上下運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)閥的開啟或關(guān)閉?；钊?、啟閉件、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(jī)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(dòng)源，通過(guò)電信號(hào)指令，任意一端的壓力水 都能實(shí)現(xiàn)水泵控制閥在設(shè)定的時(shí)刻和速度執(zhí)行泵的開啟或關(guān)閉。二、泵的運(yùn)行特性與控制閥的功能特點(diǎn)、工作原理1 1泵的啟動(dòng)特性及其控制a a）離心泵的零流量啟動(dòng)特性及其控制（即關(guān)閥啟動(dòng)）離心泵在零流量工況時(shí)軸功率最小，為額定軸功率的 3030% 9090%,所以離心泵的啟動(dòng)特性是零流量啟動(dòng)（即關(guān)閥啟動(dòng)）。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(dòng)時(shí)（前）壓力水經(jīng)過(guò)設(shè)有延時(shí)的電磁閥流向 缸 體內(nèi)活塞上腔，而活塞下腔通過(guò)缸體下端經(jīng)電磁閥通向大氣， 此時(shí)控 制閥處于關(guān)閉狀態(tài)。電動(dòng)機(jī)補(bǔ)償啟動(dòng)

7、結(jié)束，泵正常運(yùn)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(shí)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(shí)軸功率最小的啟動(dòng)特性， 保證泵機(jī)組的安全 運(yùn)轉(zhuǎn)。b b）軸流泵的大流量啟動(dòng)特性及其控制（即全開閥啟動(dòng)）軸流泵在零流量工況時(shí)軸功率最大，為額定軸功率的140140%200200%，所以軸流泵的啟動(dòng)特性應(yīng)是大流量啟動(dòng) （即全開閥啟動(dòng)）。工作原理：控制閥滿足軸流泵全開閥啟動(dòng)的工作原理是離心泵關(guān)閥啟動(dòng)的逆運(yùn)行，即電磁閥先工作，將閥全開后，泵再啟動(dòng)。參閱 a

8、 a）條，不贅述。軸流泵啟動(dòng)前，這時(shí)閥的進(jìn)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(dòng)時(shí)是利用閥進(jìn)水端的介質(zhì)壓力將 閥開啟。無(wú)論閥的哪 一端介質(zhì)都能實(shí)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(dòng)特征混流泵在零流量工況時(shí)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(dòng)特性也應(yīng)是上述兩種泵之間， 一般可選擇泵啟動(dòng)與 控制閥的緩慢開啟同步進(jìn)行。工作原理：工作原理與控制離心泵零流量啟動(dòng)特性相同，只要取消電磁閥的延時(shí)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(duì)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(shí)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(yùn)行功率，有利于機(jī)組安全。工作原理：需要停泵時(shí)，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(shí)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(jìn)口壓力水作驅(qū)動(dòng)源，緩慢關(guān)閉控制閥，等控制閥全關(guān)閉后，通過(guò)限位開關(guān)指令泵即停止運(yùn)轉(zhuǎn)，全過(guò)程為自動(dòng)控制?？刂崎y緩閉時(shí)間可以通過(guò)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(jìn)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(wú)級(jí)調(diào)節(jié)功能）改變裝置特性屬于對(duì)泵運(yùn)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(dá)到調(diào) 節(jié)流量的目的。控制閥從全閉至全開之間，閥的開度可以無(wú)級(jí)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(shí)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(shí)閥瓣緩慢開啟，達(dá)到設(shè)定流量時(shí)，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(shí)將活塞上、下腔壓力水注入管路開啟，這時(shí)活塞上、下兩側(cè)總壓力相等，活塞處于靜止，整個(gè)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(yùn)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(shí)現(xiàn)自動(dòng)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(qiáng)雷電保護(hù)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(duì)管網(wǎng)及供水機(jī)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(duì)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(duì)停泵水錘的 物理現(xiàn)象作簡(jiǎn)單的述 說(shuō)。式中 H H產(chǎn)生水錘時(shí)的水擊力（m m 水柱）；C水錘波傳播速度，若暫時(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)的首層液面（此時(shí)為復(fù)壓波），這個(gè)往返過(guò)程所需 時(shí)間 t t 可用下式表示：式中 L L輸水管長(zhǎng)度（m m）。若閥門關(guān)閉時(shí)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?yàn)殚g接水錘時(shí)，閥門前正在發(fā)展的 增壓過(guò)程，會(huì)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(jiǎn)述中可知，控制閥不能避免意外突然停泵時(shí)水錘的發(fā)生，但可以根據(jù)輸水管道長(zhǎng)度，通過(guò)對(duì)閥門關(guān)閉時(shí)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(jī)組的安 全。b b）閥門關(guān)閉時(shí)間的調(diào)節(jié)目前水泵控制閥常用的關(guān)閉時(shí)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(shí)間, 也應(yīng)與管道的長(zhǎng)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(diǎn)是能根據(jù)各種不同長(zhǎng)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(shí)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(jì)規(guī)范中關(guān)于反轉(zhuǎn)速不應(yīng)超過(guò)額 定轉(zhuǎn)速的1.21.2 倍，持續(xù)時(shí)間不應(yīng)超過(guò) 2min2min 的要求。水泵控制閥的上述兩種方法都由電磁閥自動(dòng)控制。5.5.選擇壓力源的機(jī)動(dòng)性大電磁閥的伺服機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)為雙向同時(shí)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(wú)論是進(jìn)水端的壓力 水還是出水端的壓力 水，都能單獨(dú)執(zhí)行控制閥的開啟或關(guān)閉。正因?yàn)橛性摴δ艿拇嬖?，使水泵控制閥能滿足各種水泵的 啟動(dòng)、 停泵等運(yùn)行

16、特性要求的可能。其重要還在于：當(dāng)輸送介質(zhì)為渾濁水， 不能作驅(qū)動(dòng)源需要外供壓力源時(shí)， 只要一條伺服管路即可實(shí)現(xiàn)控制 閥的所有功能。6 6節(jié)能將過(guò)流介質(zhì)的能耗控制在最小，是水泵控制閥的一項(xiàng)重要 課題。 我們抽樣了某些通徑的控制閥作了實(shí)驗(yàn)，得出下列實(shí)驗(yàn)公式供讀者參 考：阻力系數(shù)E以下列公式確定：當(dāng) DNDN250DN250 時(shí)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(cè)，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(yùn)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(dòng)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(yùn)轉(zhuǎn)特性所要求的技術(shù)條件，也是泵本身運(yùn)轉(zhuǎn)特性要求閥門來(lái)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(guò)下面舉例予以說(shuō)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(duì)離心泵來(lái)說(shuō)，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(xiǎn)。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(dòng)才能實(shí)現(xiàn)閥 的 開啟、泵的關(guān)閉才能實(shí)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(shí)質(zhì)，更難理解為水泵控 制閥了。若不具備第 3 3 節(jié)無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)流量的功能，一旦泵的運(yùn)行工況中因阻力偏小，流量過(guò)大時(shí)，不但使泵偏離最高效率區(qū)耗能， 而且因軸功