淺談工業(yè)過(guò)程控制系統(tǒng)用電磁閥的分類與選型

謝海龍，陳國(guó)順，謝海勇，陳素婷，金榮銀

（1.浙江中孚流體機(jī)械有限公司，浙江 溫州 325105；2.浙江倬屹科技有限公司，浙江 溫州 325000）

工業(yè)過(guò)程控制系統(tǒng)用電磁閥（下稱電磁閥）隨著高溫電磁閥、污水電磁閥、雙向電磁閥、耐腐電磁閥等高參數(shù)、高性能電磁閥的應(yīng)用與推廣，原有的選型規(guī)則已不能滿足實(shí)際需求，本文從電磁閥的分類、型號(hào)編制和選型注意事項(xiàng)方面進(jìn)行簡(jiǎn)述。

1 電磁閥分類

電磁閥已發(fā)展為多品種、多名稱的閥門(mén)產(chǎn)品。源于不同廠家、用戶和行業(yè)所采用的差異化名稱，以產(chǎn)品結(jié)構(gòu)區(qū)分，如直通式電磁閥、直動(dòng)式電磁閥、膜片式電磁閥、排污型電磁閥等；以產(chǎn)品應(yīng)用區(qū)分，如高壓電磁閥、高溫電磁閥、蒸汽電磁閥、防爆電磁閥等，總體分析歸類后，主要分類如圖1所示。

圖1 電磁閥分類Fig.1 Solenoid classification

此外，以公稱尺寸分類，如小口徑電磁閥、大口徑電磁閥等；以連接方式分類，如法蘭連接電磁閥、螺紋連接電磁閥、卡套連接電磁閥等；以閥體材料分類，如碳鋼電磁閥、不銹鋼電磁閥、塑料電磁閥等；以控制方式分類，如遙控電磁閥、溫控電磁閥、壓力控制電磁閥等；以行業(yè)特征分類，如消防電磁閥、垃圾焚燒專用電磁閥等，諸如此類，實(shí)則仍以產(chǎn)品結(jié)構(gòu)或應(yīng)用分類為基礎(chǔ)。

2 電磁閥型號(hào)[1,2]

電磁閥型號(hào)的編制，是產(chǎn)品選型的重要環(huán)節(jié)，但與其它自控閥門(mén)相似，電磁閥同時(shí)兼具通用閥門(mén)和儀表閥門(mén)雙重屬性，因而產(chǎn)生兩套不同體系的型號(hào)編制方式。隨工業(yè)自動(dòng)化循序的推進(jìn)，包括型號(hào)在內(nèi)的差異會(huì)逐漸融合。

1） 雖有工業(yè)自動(dòng)化儀表產(chǎn)品型號(hào)編制原則，但電磁閥型號(hào)在儀表閥門(mén)行業(yè)內(nèi)一致性較差。本文根據(jù)前述原則，提出電磁閥型號(hào)編制應(yīng)在圖2型號(hào)示例的基礎(chǔ)上，進(jìn)行差異化的補(bǔ)充，如在型號(hào)中增加連接方式、密封材料代號(hào)。

圖2 電磁閥型號(hào)編制方式一Fig.2 Solenoid model preparation method one

其中，公稱壓力和閥體材質(zhì)代號(hào)采用閥門(mén)型號(hào)編制國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)代號(hào)，若增加連接方式、密封材料代號(hào)等，也應(yīng)采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)代號(hào)。型號(hào)舉例，如ZCSP16P：水用、直通式、PN16、304材質(zhì)電磁閥；如ZCZP40IKBG：蒸汽用、直通式、PN40、鉻鉬鋼材質(zhì)、常開(kāi)型、防爆型、高溫電磁閥。

2）相比儀表閥門(mén)，通用閥門(mén)領(lǐng)域的電磁閥型號(hào)同樣不完善，閥門(mén)型號(hào)編制國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)不足以區(qū)分不同類型的電磁閥，應(yīng)結(jié)合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，在圖3型號(hào)示例的基礎(chǔ)上，進(jìn)行差異化的編制，如增加電磁閥特有功能、特征代號(hào)和補(bǔ)充結(jié)構(gòu)形式代號(hào)。

其中，根據(jù)電磁閥的工作原理和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，電磁閥屬工業(yè)閥門(mén)中的截止閥，故采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)代號(hào)J，其后的驅(qū)動(dòng)代號(hào)和連接方式、結(jié)構(gòu)形式、密封材料、公稱壓力、閥體材質(zhì)等代號(hào)，均采用閥門(mén)型號(hào)編制國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)代號(hào)。型號(hào)舉例，如J0416X10P：截止式、電磁驅(qū)動(dòng)、常閉型、法蘭式、直通式、先導(dǎo)膜片式、橡膠密封、PN10、不銹鋼材質(zhì)電磁閥；如XJ0KB415Y40I：帶信號(hào)反饋、截止式、電磁驅(qū)動(dòng)、常開(kāi)型、防爆型、法蘭式、直通式、先導(dǎo)活塞式、合金密封、PN40、鉻鉬鋼材質(zhì)電磁閥。

圖3 電磁閥型號(hào)編制方式二 Fig.3 Solenoid valve model preparation mode II

另外，電磁閥執(zhí)行器的型號(hào)示意可融合到閥門(mén)型號(hào)中或單獨(dú)編制。單獨(dú)編制時(shí)，可用代號(hào)體現(xiàn)電壓、功率、防爆標(biāo)志、防護(hù)等級(jí)等參數(shù)。兩套型號(hào)編制方式各有側(cè)重，但是可以統(tǒng)一規(guī)范，如將兩者的用途代號(hào)和功能代號(hào)相統(tǒng)一、兩者的結(jié)構(gòu)形式代號(hào)相統(tǒng)一等，統(tǒng)一后型號(hào)是完全可以對(duì)應(yīng)的。

3 電磁閥選型數(shù)據(jù)表

準(zhǔn)確合理的選型是電磁閥使用最優(yōu)化的保證，而詳細(xì)的選型數(shù)據(jù)則是準(zhǔn)確選型的前提，提供精準(zhǔn)選型的數(shù)據(jù)表應(yīng)至少包含圖4的內(nèi)容。

圖4 電磁閥選型數(shù)據(jù)表項(xiàng)目Fig.4 Solenoid selection data sheet item

其中工作條件是選型先決要素，猶其是工作壓差。電磁閥采用壓力平衡原理，充分利用介質(zhì)自身壓力達(dá)到快速啟閉目的，工作壓力壓差是必要數(shù)據(jù)。常溫低壓工況宜選膜片式，其它工況宜采用活塞式；零壓差低壓差宜采用直動(dòng)式或分步直動(dòng)式，而先導(dǎo)式驅(qū)動(dòng)力小，功耗低，更加經(jīng)濟(jì)適用。

其中，結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度和端部尺寸需要特別注意。前者雖有金屬閥門(mén)結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)可采用，但目前沒(méi)有統(tǒng)一的推薦長(zhǎng)度尺寸，本文建議采用鋼制截止閥結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度尺寸為優(yōu)選尺寸；后者需要區(qū)分不同標(biāo)準(zhǔn)，同一標(biāo)準(zhǔn)需要區(qū)分新老標(biāo)準(zhǔn)差異，如PN16、DN65法蘭，新國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)螺栓孔數(shù)從4孔改為8孔，舊管道替換需特別強(qiáng)調(diào)。

此外，對(duì)于電磁閥性能有嚴(yán)格指標(biāo)的選型，指標(biāo)范圍應(yīng)明確列入數(shù)據(jù)表內(nèi)，如泄漏等級(jí)、流量系數(shù)、動(dòng)作壽命、響應(yīng)時(shí)間等。

4 泄漏率和壓力-溫度額定值

電磁閥產(chǎn)品在選型過(guò)程中，最大允許泄漏率和壓力-溫度額定值兩項(xiàng)是容易被忽視的內(nèi)容，但這兩項(xiàng)又是很重要的指標(biāo)，前者影響產(chǎn)品合格的判定，后者影響使用的安全。

4.1 最大允許泄漏率

電磁閥的密封原理近似于工業(yè)閥門(mén)中的止回閥，介質(zhì)壓力越高，閥門(mén)密封性能越好，且電磁閥的密封副分為非金屬?gòu)椥悦芊飧焙徒饘倜芊飧?，兩者的密封性能是有區(qū)別的。因此，判定電磁閥密封性能，應(yīng)按不同的泄漏率等級(jí)確定。對(duì)密封性能有明確要求的選型，應(yīng)對(duì)泄漏率等級(jí)進(jìn)行約定。

4.2 壓力-溫度額定值

壓力-溫度額定值是電磁閥選型過(guò)程中最易被忽視的項(xiàng)目。閥門(mén)的壓力-溫度額定值是在指定溫度下，用表壓表示的最大允許工作壓力，當(dāng)溫度升高時(shí)，最大允許工作壓力隨之降低。壓力-溫度額定值數(shù)據(jù)是在不同工作溫度和工作壓力下，正確選用法蘭、閥門(mén)及管件的主要依據(jù)，也是工程設(shè)計(jì)和生產(chǎn)制造的基本參數(shù)[3]。隨大尺寸、高壓力電磁閥產(chǎn)品的應(yīng)用，電磁閥已被納入特種設(shè)備壓力管道元件目錄，必須引起足夠的重視。以350℃蒸汽電磁閥為例，設(shè)計(jì)壓力為1.6MPa，須選用PN40的閥門(mén)，選型疏忽就會(huì)埋下安全隱患。

5 結(jié)語(yǔ)

本文所指電磁閥，是指在管路中實(shí)現(xiàn)啟閉控制功能的電磁閥，不適用于以液壓、氣壓作動(dòng)力控制的電磁換向閥，但同樣規(guī)格型號(hào)眾多，應(yīng)用范圍廣，其分類和型號(hào)編制的統(tǒng)一規(guī)范，對(duì)于設(shè)計(jì)、選型和使用都十分必要。