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浅谈工业过程控制系统用电磁阀的分类与选型

2020-05-04谢海龙陈国顺谢海勇陈素婷金荣银

仪器仪表用户 2020年5期
关键词:代号选型型号

谢海龙,陈国顺,谢海勇,陈素婷,金荣银

(1.浙江中孚流体机械有限公司,浙江 温州 325105;2.浙江倬屹科技有限公司,浙江 温州 325000)

工业过程控制系统用电磁阀(下称电磁阀)随着高温电磁阀、污水电磁阀、双向电磁阀、耐腐电磁阀等高参数、高性能电磁阀的应用与推广,原有的选型规则已不能满足实际需求,本文从电磁阀的分类、型号编制和选型注意事项方面进行简述。

1 电磁阀分类

电磁阀已发展为多品种、多名称的阀门产品。源于不同厂家、用户和行业所采用的差异化名称,以产品结构区分,如直通式电磁阀、直动式电磁阀、膜片式电磁阀、排污型电磁阀等;以产品应用区分,如高压电磁阀、高温电磁阀、蒸汽电磁阀、防爆电磁阀等,总体分析归类后,主要分类如图1所示。

图1 电磁阀分类Fig.1 Solenoid classification

此外,以公称尺寸分类,如小口径电磁阀、大口径电磁阀等;以连接方式分类,如法兰连接电磁阀、螺纹连接电磁阀、卡套连接电磁阀等;以阀体材料分类,如碳钢电磁阀、不锈钢电磁阀、塑料电磁阀等;以控制方式分类,如遥控电磁阀、温控电磁阀、压力控制电磁阀等;以行业特征分类,如消防电磁阀、垃圾焚烧专用电磁阀等,诸如此类,实则仍以产品结构或应用分类为基础。

2 电磁阀型号[1,2]

电磁阀型号的编制,是产品选型的重要环节,但与其它自控阀门相似,电磁阀同时兼具通用阀门和仪表阀门双重属性,因而产生两套不同体系的型号编制方式。随工业自动化循序的推进,包括型号在内的差异会逐渐融合。

1) 虽有工业自动化仪表产品型号编制原则,但电磁阀型号在仪表阀门行业内一致性较差。本文根据前述原则,提出电磁阀型号编制应在图2型号示例的基础上,进行差异化的补充,如在型号中增加连接方式、密封材料代号。

图2 电磁阀型号编制方式一Fig.2 Solenoid model preparation method one

其中,公称压力和阀体材质代号采用阀门型号编制国家标准代号,若增加连接方式、密封材料代号等,也应采用国家标准代号。型号举例,如ZCSP16P:水用、直通式、PN16、304材质电磁阀;如ZCZP40IKBG:蒸汽用、直通式、PN40、铬钼钢材质、常开型、防爆型、高温电磁阀。

2)相比仪表阀门,通用阀门领域的电磁阀型号同样不完善,阀门型号编制国家标准不足以区分不同类型的电磁阀,应结合国家标准,在图3型号示例的基础上,进行差异化的编制,如增加电磁阀特有功能、特征代号和补充结构形式代号。

其中,根据电磁阀的工作原理和结构特点,电磁阀属工业阀门中的截止阀,故采用国家标准代号J,其后的驱动代号和连接方式、结构形式、密封材料、公称压力、阀体材质等代号,均采用阀门型号编制国家标准代号。型号举例,如J0416X10P:截止式、电磁驱动、常闭型、法兰式、直通式、先导膜片式、橡胶密封、PN10、不锈钢材质电磁阀;如XJ0KB415Y40I:带信号反馈、截止式、电磁驱动、常开型、防爆型、法兰式、直通式、先导活塞式、合金密封、PN40、铬钼钢材质电磁阀。

图3 电磁阀型号编制方式二 Fig.3 Solenoid valve model preparation mode II

另外,电磁阀执行器的型号示意可融合到阀门型号中或单独编制。单独编制时,可用代号体现电压、功率、防爆标志、防护等级等参数。两套型号编制方式各有侧重,但是可以统一规范,如将两者的用途代号和功能代号相统一、两者的结构形式代号相统一等,统一后型号是完全可以对应的。

3 电磁阀选型数据表

准确合理的选型是电磁阀使用最优化的保证,而详细的选型数据则是准确选型的前提,提供精准选型的数据表应至少包含图4的内容。

图4 电磁阀选型数据表项目Fig.4 Solenoid selection data sheet item

其中工作条件是选型先决要素,犹其是工作压差。电磁阀采用压力平衡原理,充分利用介质自身压力达到快速启闭目的,工作压力压差是必要数据。常温低压工况宜选膜片式,其它工况宜采用活塞式;零压差低压差宜采用直动式或分步直动式,而先导式驱动力小,功耗低,更加经济适用。

其中,结构长度和端部尺寸需要特别注意。前者虽有金属阀门结构长度国家标准可采用,但目前没有统一的推荐长度尺寸,本文建议采用钢制截止阀结构长度尺寸为优选尺寸;后者需要区分不同标准,同一标准需要区分新老标准差异,如PN16、DN65法兰,新国家标准螺栓孔数从4孔改为8孔,旧管道替换需特别强调。

此外,对于电磁阀性能有严格指标的选型,指标范围应明确列入数据表内,如泄漏等级、流量系数、动作寿命、响应时间等。

4 泄漏率和压力-温度额定值

电磁阀产品在选型过程中,最大允许泄漏率和压力-温度额定值两项是容易被忽视的内容,但这两项又是很重要的指标,前者影响产品合格的判定,后者影响使用的安全。

4.1 最大允许泄漏率

电磁阀的密封原理近似于工业阀门中的止回阀,介质压力越高,阀门密封性能越好,且电磁阀的密封副分为非金属弹性密封副和金属密封副,两者的密封性能是有区别的。因此,判定电磁阀密封性能,应按不同的泄漏率等级确定。对密封性能有明确要求的选型,应对泄漏率等级进行约定。

4.2 压力-温度额定值

压力-温度额定值是电磁阀选型过程中最易被忽视的项目。阀门的压力-温度额定值是在指定温度下,用表压表示的最大允许工作压力,当温度升高时,最大允许工作压力随之降低。压力-温度额定值数据是在不同工作温度和工作压力下,正确选用法兰、阀门及管件的主要依据,也是工程设计和生产制造的基本参数[3]。随大尺寸、高压力电磁阀产品的应用,电磁阀已被纳入特种设备压力管道元件目录,必须引起足够的重视。以350℃蒸汽电磁阀为例,设计压力为1.6MPa,须选用PN40的阀门,选型疏忽就会埋下安全隐患。

5 结语

本文所指电磁阀,是指在管路中实现启闭控制功能的电磁阀,不适用于以液压、气压作动力控制的电磁换向阀,但同样规格型号众多,应用范围广,其分类和型号编制的统一规范,对于设计、选型和使用都十分必要。

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