SMC電磁閥的優(yōu)化設(shè)計(jì)
介紹了SMC電磁閥的結(jié)構(gòu)形式和工作原理。分析了實(shí)際運(yùn)行中電磁泄放閥啟跳緩慢的原因，論述了電磁泄放閥中輔閥的性能和優(yōu)化設(shè)計(jì)。
1、SMC電磁閥泄放閥是一種由壓力電信號(hào)控制開啟及關(guān)閉的閥門，用來(lái)防止鍋爐內(nèi)蒸汽壓力超過(guò)規(guī)定值的保護(hù)裝置，它與安全閥配合使用，安裝在過(guò)熱器出口處安全閥上游，整定壓力設(shè)定在過(guò)熱器的工作壓力和安全閥整定壓力之間。它在全啟式彈簧安全閥動(dòng)作之前開啟，排除多余蒸汽，以保證鍋爐在規(guī)定壓力下安全運(yùn)行。同時(shí)減少安全閥啟跳次數(shù)，從而保護(hù)安全閥
2、SMC電磁閥主要由主閥、輔閥和電磁鐵組成(圖1)。主閥包括大閥體、閥瓣、閥座和中間隔層等，輔閥包括小閥體、閥座、閥桿和彈簧等。電磁鐵是接收閥門開啟、關(guān)閉信號(hào)的控制裝置。
該SMC電磁閥的主閥密封呈倒密封結(jié)構(gòu)形式，在鍋爐升壓過(guò)程中，介質(zhì)從主閥閥瓣與中間隔層之間的間隙進(jìn)入閥瓣背面，在輔閥與主閥形成的密閉空間內(nèi)聚集，隨著介質(zhì)壓力的升高，主閥保持密封。當(dāng)鍋爐繼續(xù)升壓并超過(guò)規(guī)定壓力后，壓力變送器發(fā)出信號(hào)，使電磁鐵通電吸合，通過(guò)提升輔閥閥桿，使輔閥打開，主閥閥瓣背面的蒸汽通過(guò)輔閥排出，使主閥閥瓣背壓急劇下降，主閥瓣在進(jìn)口蒸汽壓力的作用下，壓縮其背部彈簧向下運(yùn)動(dòng)，使蒸汽快速排出。當(dāng)鍋爐壓力恢復(fù)到設(shè)定壓力時(shí)，壓力變送器發(fā)出信號(hào)，電磁鐵斷電，輔閥閥瓣在彈簧作用下關(guān)閉。蒸汽從中間隔層與主閥閥瓣之間的間隙再次進(jìn)入閥瓣背面的密閉空間，當(dāng)背壓達(dá)到一定壓力時(shí)，主閥閥瓣關(guān)閉并保持密封。
3、性能分析
從SMC電磁閥的工作原理分析，閥門啟閉動(dòng)作和密封性能與輔閥有直接關(guān)系，故輔閥的設(shè)計(jì)尤為重要。
3.1、SMC電磁閥閥能靈活啟閉取決于主閥閥瓣的背壓升降速度，而背壓升降快慢的條件與輔閥的口徑有關(guān)。輔閥口徑太小，會(huì)使主閥開啟緩慢影響閥門的排放能力。輔閥口徑太大，背壓升高緩慢，回座壓差太大，且輔閥不易與主閥固定。以DN100-P5410V的電磁泄放閥為例，其整定壓力為10.2MPa，選擇輔閥口徑。
SMC電磁閥的主閥閥瓣外徑D=114-0.12-0.17，中間隔層內(nèi)徑d=114+0.12+0.07，則閥瓣與隔層的最大間隙面積A和輔閥通道孔直徑d為
選擇通徑為DN10的輔閥匹配DN100的主閥。在運(yùn)行調(diào)試過(guò)程中，記錄的電磁泄放閥的回座壓力為10.01MPa，則回座壓差為1.86%，滿足標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的啟閉壓差2%。
在理論設(shè)計(jì)中，DN10的輔閥DN100主閥的動(dòng)作要求，但在實(shí)際運(yùn)行中DN100的主閥開啟緩慢，從排放聲音判斷未達(dá)到全開啟。這一現(xiàn)象說(shuō)明DN10輔閥的排放量小于DN100主閥閥瓣與內(nèi)件間隙的進(jìn)氣量。根據(jù)理論設(shè)計(jì)，圖紙中要求閥瓣的上偏差與內(nèi)件下偏差所構(gòu)成的最大間隙面積小于DN10輔閥的通道面積。通過(guò)實(shí)際測(cè)量，主閥閥瓣外徑為Φ113.85mm，中間隔層內(nèi)徑為Φ114.1mm，則其間隙面積ΔS為
由計(jì)算可知，導(dǎo)致排量不足的原因可能是輔閥的開啟高度不足或電磁鐵產(chǎn)生引力不夠等，并不是由于加工誤差引起的。試驗(yàn)中，在關(guān)閉試驗(yàn)介質(zhì)的情況下，接通電磁鐵電源，使輔閥空載動(dòng)作，發(fā)現(xiàn)輔閥的閥桿高頻上下顫動(dòng)，無(wú)法保持開啟狀態(tài)。該現(xiàn)象是導(dǎo)致主閥背壓的介質(zhì)無(wú)法通過(guò)輔閥連續(xù)排出，使得主閥開啟緩慢，未達(dá)到全開啟的原因之一。‘
反沖式電磁閥線圈通電時(shí)，磁回路受激產(chǎn)生電磁力，吸起動(dòng)鐵芯上提，由于動(dòng)鐵芯向上有空行程作用，瞬間向上的沖擊力施加在動(dòng)鐵芯組頂端的輔閥上，輔閥開啟，活塞上腔高壓介質(zhì)瞬間從活塞上先導(dǎo)閥口噴出形成反作用力，此時(shí)，活塞在反作用力、線圈的提拉力和介質(zhì)壓差三力的共同作用下，活塞組被抬起，閥門導(dǎo)通。帶有信號(hào)反饋裝置的電磁閥會(huì)將開閥信號(hào)反饋到控制臺(tái)上。
當(dāng)電磁閥線圈斷電時(shí)電磁力消失，動(dòng)鐵芯與靜鐵芯分離，輔閥關(guān)閉，工作介質(zhì)通過(guò)活塞與缸套之間的間隙和活塞環(huán)之間的間隙進(jìn)入活塞上腔，在復(fù)位彈簧和介質(zhì)壓差力的共同作用下，活塞回位落座，切斷流過(guò)電磁閥的工作介質(zhì)。帶有信號(hào)反饋裝置的電磁閥會(huì)將關(guān)閥信號(hào)反饋到控制臺(tái)上。
反沖式電磁閥在輔閥上方一般留有1～2mm空行程，有助于閥門的開啟。
該類電磁閥可在“零壓差”下工作，但流量一般不能達(dá)到閥門的額定流量，對(duì)于用戶在小壓差(0.1MPa以下)有流量時(shí)，選用電磁閥時(shí)應(yīng)慎重，一般應(yīng)提高閥門的通徑，以滿足用戶的流量要求。因?yàn)楣ぷ鹘橘|(zhì)的壓力很低，對(duì)主閥塞的浮力很小，不能開啟規(guī)定的流量值。
更新時(shí)間：2022-11-18 
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