現(xiàn)場電磁閥故障分析

孫瑞昊

摘 要 暖通設(shè)計中采用電磁閥作為補(bǔ)水自控系統(tǒng)的比例越來越大，這在現(xiàn)場作業(yè)中產(chǎn)生了大量問題；從吳忠市電磁閥現(xiàn)場維護(hù)出發(fā)，通過介紹電磁閥故障，維修方法及對故障分析的討論，來實現(xiàn)現(xiàn)場精準(zhǔn)判斷電磁閥故障的根源與維護(hù)方法。

關(guān)鍵詞 自控；暖通；電磁閥

中圖分類號 TH12 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 2095-6363（2017）17-0151-02

隨著自控部分在現(xiàn)代暖通專業(yè)設(shè)計的占比中逐漸增大，越來越多的暖通子系統(tǒng)應(yīng)用了自動控制來取代常規(guī)的人工控制。本次吳忠市供熱站改造后，現(xiàn)場采用了電磁閥+壓差控制來構(gòu)建系統(tǒng)。補(bǔ)水系統(tǒng)在整個供熱運行中起到了決定性作用，如果電磁閥無法及時打開，那么系統(tǒng)則可能會缺水，相反，如果電磁閥無法按要求關(guān)閉，則可能會導(dǎo)致居民設(shè)備的損壞。因此，判斷電磁閥故障的類型，并針對性的進(jìn)行解決并預(yù)防故障，是現(xiàn)場人員的必修課。

1 現(xiàn)場電磁閥結(jié)構(gòu)簡介

現(xiàn)場電磁閥由電磁頭與閥體兩個部件組成，電磁閥頭部件由固定鐵芯、線圈等部件組成；閥體部件由閥芯、閥蓋、閥內(nèi)彈簧等部件組成[1]。從整體來看，電磁閥采用二位二通（直通）式結(jié)構(gòu)，單電控（單線圈）的電器標(biāo)準(zhǔn)。

2 現(xiàn)場電磁閥選用及工況

目前，現(xiàn)場工作時，補(bǔ)水系統(tǒng)通過電磁閥的介質(zhì)為80℃左右的熱水，屬于高溫非腐蝕性低粘度液體。電磁閥工作僅需ON/OFF狀態(tài)[2]，單次工作循環(huán)中，一般需保持3min左右的關(guān)閉狀態(tài)及10s以下的開啟狀態(tài)。電磁閥現(xiàn)場工作壓力小于1.6MPa，且存在反壓差。

在以上工況下，現(xiàn)場選用的電磁閥材質(zhì)為閥體鑄鋼結(jié)構(gòu)，閥芯不銹鋼結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)場采用的采用直通式電磁閥，比先導(dǎo)式電磁閥能更快的對壓差變化進(jìn)行響應(yīng)，并采用了AC220的供電方式。但在現(xiàn)在滿足DC24V的工況時，應(yīng)盡可能采用DC24V的直流供電方式，盡可能減少電磁閥頭燒毀的隱患[3]。

3 現(xiàn)場電磁閥故障分析

3.1 焊渣阻塞

現(xiàn)場施工人員在進(jìn)行焊接作業(yè)時，會在管道內(nèi)留下焊渣。由于現(xiàn)場條件作的限制，并非所有施工人員在施工完成后均會進(jìn)行管道吹掃作業(yè)，因此在電磁閥正式使用時，可能會有部分焊渣進(jìn)入電磁閥內(nèi)，導(dǎo)致電磁閥無法正常關(guān)閉。對于此類故障，應(yīng)將電磁閥拆卸，并清理電磁閥內(nèi)部的焊渣，有條件的設(shè)計方案中，應(yīng)在電磁閥前方加裝過濾器。

3.2 水質(zhì)較差

供暖管道通常僅在供暖季內(nèi)保持液體流通，因此，長期浸泡在水中的供暖管道會產(chǎn)生大量的生銹鐵屑等雜物，其中較大的雜物在進(jìn)入供暖站時會被進(jìn)站前設(shè)計的除污器所過濾，但較小的鐵粉仍然會通過過濾器到達(dá)站內(nèi)的補(bǔ)水系統(tǒng)。當(dāng)電磁閥啟動時，鐵屑被磁力吸引吸附在閥芯上，并在電磁閥提升過程中擠在閥蓋內(nèi)壁與閥芯之間。當(dāng)電磁閥關(guān)閉時，擠在閥芯與閥蓋內(nèi)壁之間的鐵屑阻止了電磁閥閥芯的自然下落，從而導(dǎo)致了電磁閥無法正常關(guān)閉的現(xiàn)象。這種情況多發(fā)生于供暖季前期，拆卸清理后即可恢復(fù)正常。

3.3 電磁頭燒毀

現(xiàn)場通常會出現(xiàn)兩種情況導(dǎo)致電磁閥頭熔毀，其一是供熱管道管網(wǎng)發(fā)生大規(guī)模泄露，或用戶端大量放水時，或閥芯因為種種原因無法被吸合時，待補(bǔ)水側(cè)會出現(xiàn)連續(xù)失壓的情況，此時，由壓差控制的電磁閥自動打開，從補(bǔ)水側(cè)向帶補(bǔ)水側(cè)補(bǔ)水。但由于失水量過大或閥芯故障無法提升時，壓差始終保持在控制開啟的狀態(tài)，當(dāng)在此工況下持續(xù)運行一段時間后，電磁頭因為過熱會減少吸力，甚至直接燒毀。其二則是當(dāng)待補(bǔ)水側(cè)失壓較快，電磁閥需要頻繁開啟來補(bǔ)充帶補(bǔ)水側(cè)的壓力時，電磁閥頭反復(fù)經(jīng)過要遠(yuǎn)大于其穩(wěn)定運行所需的啟動電流，并產(chǎn)生大量的熱量導(dǎo)致電磁閥頭熔毀。對于此類故障，應(yīng)該在維修管道及閥頭后，更換電磁頭。

3.4 閥蓋熔毀

當(dāng)電磁閥面臨3.3的工況下，還可能會導(dǎo)致另外一種情況，即長時間發(fā)熱導(dǎo)致的閥蓋過熱變形，當(dāng)這種情況發(fā)生時，變形的閥蓋孔會卡住閥芯的電磁桿，阻止其移動。在維修此類電磁閥故障時，只能更換一個新的電磁閥頭。

3.5 電磁閥后端帶壓水反涌

電磁閥后端應(yīng)盡可能保持凈空，否則在電磁閥試圖關(guān)閉時，電磁閥末端的液體壓力會沖擊電磁閥閥芯，使電磁閥產(chǎn)生劇烈震動和噪音并無法正常關(guān)閉。但即便在電磁閥閥前壓力大于閥后壓力的情況下，后端反涌導(dǎo)致無法正常關(guān)閉的現(xiàn)象亦可能發(fā)生。對于現(xiàn)場采用的直通式電磁來說，雖然經(jīng)過劇烈震動的電磁閥可以關(guān)閉，但是會極大地?fù)p失電磁閥的壽命。對于此類情況，在電磁閥后端安裝止回閥可避免此類問題。在設(shè)施條件不允許的情況下，也可以降低電磁閥后端的閥門的開度，或在電磁閥中增加一個用于補(bǔ)償?shù)膹?fù)位部件，如彈簧。

4 對于未知故障的實驗設(shè)計

在本項目中，考慮其壞損的頻率過高，因此需要設(shè)計一組實驗來確認(rèn)該問題屬于通用電磁閥故障還是本次采用電磁閥廠家的特有問題。經(jīng)過實驗判斷后，確認(rèn)為現(xiàn)場工況問題，故將判斷方法列出，以供現(xiàn)場工程師參考。

4.1 提出假設(shè)

在安裝彈簧后，假設(shè)吳忠所有電磁閥自身發(fā)生故障的概率等同于其他廠家，即在同一工況下，吳忠電磁閥的質(zhì)量等同于其他廠家所提供的電磁閥。

4.2 設(shè)計實驗

選取部分故障頻發(fā)的供熱站進(jìn)行測試，更換這些供熱站的電磁閥。之后，連續(xù)運行此類電磁閥15天，記錄電磁閥發(fā)生純電磁閥故障的次數(shù)。待15天后，其他廠家電磁閥到達(dá)，將上述電磁閥更換為新廠家電磁閥，并繼續(xù)運行15天，記錄電磁閥故障率。

4.3 數(shù)據(jù)分析

通過詢問原廠家的提供的閥門合格率為x%，發(fā)生故障的概率為A，則列一份2×2表格，表格的的四格應(yīng)分別對應(yīng)：（x/100）×A（合格的產(chǎn)品發(fā)生未知故障的概率），（x/100）×（1-A）（合格產(chǎn)品不發(fā)生未知故障的概率），（1-（x/100））×B（不合格產(chǎn)品發(fā)生未知故障的概率），（1-（x/100））×（1-B）（不合格產(chǎn)品不發(fā)生未知故障的概率）。

其中，A為合格的產(chǎn)品發(fā)生故障的概率。B為不合格產(chǎn)品發(fā)生故障的概率。根據(jù)前期數(shù)據(jù)表格統(tǒng)計可以得到A，B的概率。最終推算出當(dāng)電磁閥未發(fā)生故障時，原品牌的電磁閥的合格率，并與新電磁閥進(jìn)行對比后。在此基礎(chǔ)上，如果兩類電磁閥故障率均顯著高于合格產(chǎn)品的表現(xiàn)時，可判斷此類故障屬于現(xiàn)場工況的影響，但當(dāng)一類電磁閥在滿足合格率的同時出現(xiàn)顯著高于其他閥門廠家的故障時，應(yīng)考慮更換一家電磁閥供應(yīng)商。

5 對現(xiàn)場電磁閥的反思與建議

在設(shè)計電磁閥補(bǔ)水管網(wǎng)時，可結(jié)合成本等限制，設(shè)計出更具安全性的布局，如采用雙電磁閥串聯(lián)結(jié)構(gòu)，即當(dāng)現(xiàn)場對電磁閥安全度要求較高時，可以采用此種設(shè)計。電磁閥斷電自動關(guān)閉后，只要任一電磁閥不出現(xiàn)故障，即可確保系統(tǒng)安全。與此同時，亦可考慮在電磁閥設(shè)計中加入除污器與止回閥等，讓電磁閥運行時更加

安全。

參考文獻(xiàn)

[1]彭麗，李濤.工程設(shè)計中電磁閥的選型[J].石油化工自動化，2012，48（6）：15-18.

[2]陳學(xué)敏.工程中電磁閥的應(yīng)用探討[J].石油化工自動化，2009（4）：58-61.

[3]付敬齊.電磁閥的工作原理[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010.endprint