孙瑞昊

摘 要 暖通设计中采用电磁阀作为补水自控系统的比例越来越大，这在现场作业中产生了大量问题；从吴忠市电磁阀现场维护出发，通过介绍电磁阀故障，维修方法及对故障分析的讨论，来实现现场精准判断电磁阀故障的根源与维护方法。

关键词 自控；暖通；电磁阀

中图分类号 TH12 文献标识码 A 文章编号 2095-6363（2017）17-0151-02

随着自控部分在现代暖通专业设计的占比中逐渐增大，越来越多的暖通子系统应用了自动控制来取代常规的人工控制。本次吴忠市供热站改造后，现场采用了电磁阀+压差控制来构建系统。补水系统在整个供热运行中起到了决定性作用，如果电磁阀无法及时打开，那么系统则可能会缺水，相反，如果电磁阀无法按要求关闭，则可能会导致居民设备的损坏。因此，判断电磁阀故障的类型，并针对性的进行解决并预防故障，是现场人员的必修课。

1 现场电磁阀结构简介

现场电磁阀由电磁头与阀体两个部件组成，电磁阀头部件由固定铁芯、线圈等部件組成；阀体部件由阀芯、阀盖、阀内弹簧等部件组成[1]。从整体来看，电磁阀采用二位二通（直通）式结构，单电控（单线圈）的电器标准。

2 现场电磁阀选用及工况

目前，现场工作时，补水系统通过电磁阀的介质为80℃左右的热水，属于高温非腐蚀性低粘度液体。电磁阀工作仅需ON/OFF状态[2]，单次工作循环中，一般需保持3min左右的关闭状态及10s以下的开启状态。电磁阀现场工作压力小于1.6MPa，且存在反压差。

在以上工况下，现场选用的电磁阀材质为阀体铸钢结构，阀芯不锈钢结构。现场采用的采用直通式电磁阀，比先导式电磁阀能更快的对压差变化进行响应，并采用了AC220的供电方式。但在现在满足DC24V的工况时，应尽可能采用DC24V的直流供电方式，尽可能减少电磁阀头烧毁的隐患[3]。

3 现场电磁阀故障分析

3.1 焊渣阻塞

现场施工人员在进行焊接作业时，会在管道内留下焊渣。由于现场条件作的限制，并非所有施工人员在施工完成后均会进行管道吹扫作业，因此在电磁阀正式使用时，可能会有部分焊渣进入电磁阀内，导致电磁阀无法正常关闭。对于此类故障，应将电磁阀拆卸，并清理电磁阀内部的焊渣，有条件的设计方案中，应在电磁阀前方加装过滤器。

3.2 水质较差

供暖管道通常仅在供暖季内保持液体流通，因此，长期浸泡在水中的供暖管道会产生大量的生锈铁屑等杂物，其中较大的杂物在进入供暖站时会被进站前设计的除污器所过滤，但较小的铁粉仍然会通过过滤器到达站内的补水系统。当电磁阀启动时，铁屑被磁力吸引吸附在阀芯上，并在电磁阀提升过程中挤在阀盖内壁与阀芯之间。当电磁阀关闭时，挤在阀芯与阀盖内壁之间的铁屑阻止了电磁阀阀芯的自然下落，从而导致了电磁阀无法正常关闭的现象。这种情况多发生于供暖季前期，拆卸清理后即可恢复正常。

3.3 电磁头烧毁

现场通常会出现两种情况导致电磁阀头熔毁，其一是供热管道管网发生大规模泄露，或用户端大量放水时，或阀芯因为种种原因无法被吸合时，待补水侧会出现连续失压的情况，此时，由压差控制的电磁阀自动打开，从补水侧向带补水侧补水。但由于失水量过大或阀芯故障无法提升时，压差始终保持在控制开启的状态，当在此工况下持续运行一段时间后，电磁头因为过热会减少吸力，甚至直接烧毁。其二则是当待补水侧失压较快，电磁阀需要频繁开启来补充带补水侧的压力时，电磁阀头反复经过要远大于其稳定运行所需的启动电流，并产生大量的热量导致电磁阀头熔毁。对于此类故障，应该在维修管道及阀头后，更换电磁头。

3.4 阀盖熔毁

当电磁阀面临3.3的工况下，还可能会导致另外一种情况，即长时间发热导致的阀盖过热变形，当这种情况发生时，变形的阀盖孔会卡住阀芯的电磁杆，阻止其移动。在维修此类电磁阀故障时，只能更换一个新的电磁阀头。

3.5 电磁阀后端带压水反涌

电磁阀后端应尽可能保持净空，否则在电磁阀试图关闭时，电磁阀末端的液体压力会冲击电磁阀阀芯，使电磁阀产生剧烈震动和噪音并无法正常关闭。但即便在电磁阀阀前压力大于阀后压力的情况下，后端反涌导致无法正常关闭的现象亦可能发生。对于现场采用的直通式电磁来说，虽然经过剧烈震动的电磁阀可以关闭，但是会极大地损失电磁阀的寿命。对于此类情况，在电磁阀后端安装止回阀可避免此类问题。在设施条件不允许的情况下，也可以降低电磁阀后端的阀门的开度，或在电磁阀中增加一个用于补偿的复位部件，如弹簧。

4 对于未知故障的实验设计

在本项目中，考虑其坏损的频率过高，因此需要设计一组实验来确认该问题属于通用电磁阀故障还是本次采用电磁阀厂家的特有问题。经过实验判断后，确认为现场工况问题，故将判断方法列出，以供现场工程师参考。

4.1 提出假设

在安装弹簧后，假设吴忠所有电磁阀自身发生故障的概率等同于其他厂家，即在同一工况下，吴忠电磁阀的质量等同于其他厂家所提供的电磁阀。

4.2 设计实验

选取部分故障频发的供热站进行测试，更换这些供热站的电磁阀。之后，连续运行此类电磁阀15天，记录电磁阀发生纯电磁阀故障的次数。待15天后，其他厂家电磁阀到达，将上述电磁阀更换为新厂家电磁阀，并继续运行15天，记录电磁阀故障率。

4.3 数据分析

通过询问原厂家的提供的阀门合格率为x%，发生故障的概率为A，则列一份2×2表格，表格的的四格应分别对应：（x/100）×A（合格的产品发生未知故障的概率），（x/100）×（1-A）（合格产品不发生未知故障的概率），（1-（x/100））×B（不合格产品发生未知故障的概率），（1-（x/100））×（1-B）（不合格产品不发生未知故障的概率）。

其中，A为合格的产品发生故障的概率。B为不合格产品发生故障的概率。根据前期数据表格统计可以得到A，B的概率。最终推算出当电磁阀未发生故障时，原品牌的电磁阀的合格率，并与新电磁阀进行对比后。在此基础上，如果两类电磁阀故障率均显著高于合格产品的表现时，可判断此类故障属于现场工况的影响，但当一类电磁阀在满足合格率的同时出现显著高于其他阀门厂家的故障时，应考虑更换一家电磁阀供应商。

5 对现场电磁阀的反思与建议

在设计电磁阀补水管网时，可结合成本等限制，设计出更具安全性的布局，如采用双电磁阀串联结构，即当现场对电磁阀安全度要求较高时，可以采用此种设计。电磁阀断电自动关闭后，只要任一电磁阀不出现故障，即可确保系统安全。与此同时，亦可考虑在电磁阀设计中加入除污器与止回阀等，让电磁阀运行时更加

安全。

参考文献

[1]彭丽，李涛.工程设计中电磁阀的选型[J].石油化工自动化，2012，48（6）：15-18.

[2]陈学敏.工程中电磁阀的应用探讨[J].石油化工自动化，2009（4）：58-61.

[3]付敬齐.电磁阀的工作原理[M].北京：机械工业出版社，2010.endprint