28.11.2022

Клапан соленоидный это – Соленоидный электромагнитный клапан автоматического действия, зачем нужен и как работает — СамСтрой

Содержание

описание, виды, применение :: SYL.ru

Большая часть современных водопроводных запорных арматур функционирует за счет вложения человеком физического труда. Трубопровод перекрывают способом поворота крана либо клапана. Однако в хитроумных системах такой метод проверки объективно считается медленным, сложным и неудобным. Монтаж базовых электроприводов не всегда оправдан, потому что обходится очень дорого. Подобную трудность можно преодолеть, если на участке установить клапан соленоидный.

клапан соленоидный

Для чего он необходим

Электромагнитные вентили широко применяются в системах водоподготовки, подачи холодной воды в экструдерах, снабжения работы парогенераторов и котельных объектов, соединения разных сред, а также для наполнения и опустошения сосудов с системами автоматического управления. Использование таких установок делает технологическую процедуру более удобной и надежной.

Особенности

Соленоидный клапан представляет собой маленькую конструкцию, которая действует за счет электромагнитных напряжений. У простых запорных арматур устройство совсем легкое, и состоит оно из небольшого элемента, который перекрывает поток. Такой составляющей может быть шар с пробоиной либо диск. Но для закрытия трубопровода следует повернуть дополнительную ручку на кране, тогда как соленоидные установки требуется лишь подключить к электричеству, а все остальное они произведут самостоятельно.

клапан соленоидный электромагнитный

Назначение

Особенность работы такого прибора понятна и проста. Во внутренней части механизма имеется катушка, которая реагирует на электромагнитные толчки. При действии на нее электромагнитного поля она дает напряжение на маленький плунжер. Запорная часть вжимается поршнем или простым устройством из нескольких пружинок, как пластиковая труба. Процесс определенной работы зависит от того, какой клапан соленоидный будет вмонтирован. В одном оборудовании при подаче электричества закрепляющий диск приподнимается, а в другом, совсем наоборот, опускается для полного перекрытия потока.

Принцип работы

Особенность действия данной установки — несложность и производительность. В сравнении с громоздкими кранами, имеющими электроприводы, этот прибор нуждается в минимальном приложении человеческих усилий. Просто достаточно подать короткий электрический толчок, чтобы клапан соленоидный электромагнитный начал свою работу. По этой причине аналогичное устройство применяется в непростых системах трубопроводов. К примеру, в фармакологической либо химической промышленности, где нужно обладать правами, чтобы распоряжаться всеми процедурами с четкостью до секунды.

соленоидный клапан

Преимущества клапанов

Существует, конечно, немало плюсов таких приборов, а именно:

  • практичность;
  • функциональность;
  • возможность точно следить за всеми процессами и настраивать порядок системы;
  • надежность;
  • отсутствие трудностей с установкой;
  • сравнительная легкость конструкции.

Недостатки

Однако, помимо достоинств, клапан (соленоидный) имеет еще и минусы:

  • требуется подключение прибора к электричеству;
  • стоимость такой установки порядком выше средней цены простой запорной арматуры;
  • при неверном использовании деталь способна поломаться.

Характеристики

Электромагнитные клапаны выпускают в разных вариантах. Каждая дополнительная разновидность определена для осуществления тех или иных целей. По качествам работы их разделяют на несколько видов.

  1. Нормально закрытый соленоидный клапан. В неподвижном положении он перекрыт. Это означает, что откроется он лишь в том случае, если подадут на катушку электрический импульс.
  2. Нормально открытый. Такой прибор, наоборот, все время находится в открытом состоянии. А сам поток перекрывается только после звонка.
  3. Регулируемый на квадратные трубы. Такую разновидность установок можно индивидуально настраивать из одной позиции в другую, что очень выгодно.нормально закрытый соленоидный клапан

Виды

По типу устройства клапаны бывают:

  • простые на полипропиленовые трубы, имеющие 2 входа и являющиеся стереотипной запорной арматурой;
  • трехходовые – выполняющие предназначение смесителя, так как отличаются 3 входами и могут их проверять;
  • комбинированные модели являются самыми сложными установками с ненормированными характеристиками и механизмами (делят такие изделия по классу рабочей среды и монтируют в системы определенных функций по заказу).

На заметку

Самый востребованный и популярный – это клапан соленоидный электромагнитный для воды. Он же является и самым дешевым. Более дорогие экземпляры можно использовать с нефтью, агрессивной химией, бензином, газом и другими веществами.

Немаловажной характеристикой такого устройства считается нижний и внешний диаметр. Эти цифры указываются в дюймах либо миллиметрах. Дюймовое определение устанавливают двумя показателями. К примеру, закрытый клапан (соленоидный) ¾ дюйма в диаметре пригоден для труб с такими же параметрами. При счете в миллиметрах можно заметить, что эта установка обладает диаметром по высоте 19-20 мм.

www.syl.ru

Линейный электромагнитный соленоид: принцип работы и типы

В данной статье мы подробно поговорим про линейный соленоид, опишем принцип его работы, разберем конструкции линейного и вращательного соленоида, а так же вы узнаете как снизить энергопотребление соленоида.

Описание и принцип работы соленоида

Линейный соленоид работает на том же основном принципе, что и электромеханическое реле, описанное в предыдущем уроке, и точно так же, как и реле, они также могут переключаться и управляться с помощью транзисторов или полевых МОП-транзисторов. Линейный соленоид — это электромагнитное устройство, которое преобразует электрическую энергию в механическое толкающее или тянущее усилие или движение.

линейный соленоид

Линейный соленоид в основном состоит из электрической катушки, намотанной вокруг цилиндрической трубки с ферромагнитным приводом или «плунжером», который может свободно перемещать или скользить «ВХОД» и «ВЫХОД» в корпусе катушек. Соленоиды могут использоваться для электрического открывания дверей и защелок, открытия или закрытия клапанов, перемещения и управления роботизированными конечностями и механизмами и даже для включения электрических выключателей только путем подачи питания на его катушку.

Соленоиды доступны в различных форматах, причем наиболее распространенными типами являются линейный соленоид, также известный как линейный электромеханический привод (LEMA) и вращающийся соленоид. Эти виды и не только вы можете найти и приобрести на Алиэкспресс.

линейный соленоид

Оба типа соленоидов, линейный и вращательный доступны в виде удержания (с постоянным напряжением) или в виде защелки (импульс ВКЛ-ВЫКЛ), при этом типы защелки используются в устройствах под напряжением или при отключении питания. Линейные соленоиды также могут быть разработаны для пропорционального управления движением, где положение плунжера пропорционально потребляемой мощности.

Когда электрический ток протекает через проводник, он генерирует магнитное поле, и направление этого магнитного поля относительно его северного и южного полюсов определяется направлением потока тока внутри провода. Эта катушка проволоки становится « электромагнитом » со своими собственными северным и южным полюсами, точно такими же, как у постоянного магнита.

Сила этого магнитного поля может быть увеличена или уменьшена либо путем управления количеством тока, протекающего через катушку, либо путем изменения количества витков или петель, которые имеет катушка. Пример «электромагнита» приведен ниже.

Магнитное поле, создаваемое катушкой

магнитное поле вокруг соленоида

Когда электрический ток проходит через обмотки катушек, он ведет себя как электромагнит, и плунжер, который находится внутри катушки, притягивается к центру катушки с помощью магнитного потока внутри корпуса катушек, который, в свою очередь, сжимает небольшая пружина прикреплена к одному концу плунжера. Сила и скорость движения плунжеров определяются силой магнитного потока, генерируемого внутри катушки.

Когда ток питания выключен (обесточен), электромагнитное поле, созданное ранее катушкой, разрушается, и энергия, накопленная в сжатой пружине, заставляет поршень вернуться в исходное положение покоя. Это движение плунжера вперед и назад известно как «ход» соленоидов, другими словами, максимальное расстояние, на которое плунжер может проходить в направлении «вход» или «выход», например, 0–30 мм.

Такой тип соленоида обычно называется линейным соленоидом из-за линейного направленного движения и действия плунжера. Линейные соленоиды доступны в двух основных конфигурациях, которые называются «тягового типа», так как он тянет подключенную нагрузку к себе, когда они находятся под напряжением, и «толкающего типа», которые действуют в противоположном направлении, отталкивая его от себя при подаче питания. Как притягивающие, так и толкающие типы обычно имеют одинаковую конструкцию, с разницей в расположении возвратной пружины и конструкции плунжера.

Конструкция линейного соленоида вытяжного типа

Конструкция линейного соленоида вытяжного типа

Линейные соленоиды полезны во многих устройствах, которые требуют движения открытого или закрытого типа (например, внутри или снаружи), таких как дверные замки с электронным управлением, пневматические или гидравлические регулирующие клапаны, робототехника, управление автомобильным двигателем, ирригационные клапаны для полива сада и даже для дверного звонка. Они доступны как открытая рама, закрытая рама или герметичные трубчатые типы.

Вращательный соленоид

Большинство электромагнитных соленоидов являются линейными устройствами, создающими линейную силу движения или движения вперед и назад. Однако имеются также вращательные соленоиды, которые производят угловое или вращательное движение из нейтрального положения либо по часовой стрелке, против часовой стрелки, либо в обоих направлениях (в двух направлениях).

вращающийся соленоид

Вращающиеся соленоиды можно использовать для замены небольших двигателей постоянного тока или шаговых двигателей, если угловое движение очень мало, а угол поворота — это угол, смещенный от начального к конечному положению.

Обычно доступные ротационные соленоиды имеют перемещения 25, 35, 45, 60 и 90 o, а также многократные перемещения к определенному углу и от него, такие как самовосстановление в двух положениях или возврат в нулевое вращение, например, от 0 до 90- до -0 ° , самовосстановление в 3 положениях, например от 0 ° до +45 ° или от 0 ° до -45 °, а также фиксация в 2 положениях.

Вращающиеся соленоиды производят вращательное движение, когда под напряжением, обесточено, или изменение полярности электромагнитного поля изменяет положение ротора с постоянными магнитами. Их конструкция состоит из электрической катушки, намотанной вокруг стальной рамы с магнитным диском, соединенным с выходным валом, расположенным над катушкой.

Когда катушка находится под напряжением, электромагнитное поле генерирует множество северных и южных полюсов, которые отталкивают соседние постоянные магнитные полюса диска, заставляя его вращаться на угол, определяемый механической конструкцией вращающегося соленоида.

Вращающиеся соленоиды используются в торговых автоматах или игровых автоматах, для управления клапанами, затворами камер со специальными высокоскоростными, низкоэнергетическими или регулируемыми позиционирующими соленоидами с высоким усилием или крутящим моментом, такими как те, которые используются в точечно-матричных принтерах, пишущих машинках, автоматах или в автомобилях.

Электромагнитное переключение

Обычно соленоиды, линейные или вращающиеся, работают с приложением постоянного напряжения, но их также можно использовать с синусоидальными напряжениями переменного тока, используя двухполупериодные мостовые выпрямители для выпрямления питания, которые затем можно использовать для переключения соленоида постоянного тока. Малые соленоиды типа DC могут легко управляться с помощью транзисторных или полевых МОП-транзисторов и идеально подходят для использования в роботизированных устройствах.

Однако, как мы видели ранее с электромеханическими реле, линейные соленоиды являются «индуктивными» устройствами, поэтому требуется некоторая электрическая защита через катушку соленоида для предотвращения повреждения полупроводникового переключающего устройства высокими обратными ЭДС. В этом случае используется стандартный «Диод маховика», но вы также можете использовать стабилитрон или варистор малого значения.

Снижение энергопотребления соленоида

Одним из основных недостатков соленоидов, особенно линейного соленоида, является то, что они являются «индуктивными устройствами», изготовленными из катушек с проволокой. Это означает, что соленоидная катушка преобразует часть электрической энергии, используемой для их работы, в «нагрев» из-за сопротивления провода.

Другими словами, при длительном подключении к источнику электропитания они нагреваются, и чем дольше время, в течение которого питание подается на соленоидную катушку, тем горячее становится. Также, когда катушка нагревается, ее электрическое сопротивление также изменяется, позволяя течь большему току, повышая ее температуру.

При постоянном входном напряжении, подаваемом на катушку, катушка соленоидов не имеет возможности остыть, потому что входная мощность всегда включена. Чтобы уменьшить этот самогенерируемый эффект нагрева, необходимо уменьшить либо количество времени, в течение которого катушка находится под напряжением, либо уменьшить количество тока, протекающего через нее.

Один из способов потребления меньшего тока заключается в подаче подходящего достаточно высокого напряжения на электромагнитную катушку, чтобы обеспечить необходимое электромагнитное поле для работы и посадки плунжера, но затем один раз активировать для снижения напряжения питания катушек до уровня, достаточного для поддержания плунжера, в «сидячем» или закрытом положении. Одним из способов достижения этого является последовательное подключение подходящего «удерживающего» резистора с катушкой соленоида, например:

Снижение потребления энергии соленоида

Здесь контакты переключателя замыкаются, замыкая сопротивление и передавая полный ток питания непосредственно на обмотки электромагнитных катушек. После подачи питания контакты, которые могут быть механически связаны с плунжером электромагнитного действия, размыкаются, соединяя удерживающий резистор R H последовательно с катушкой соленоида. Это эффективно соединяет резистор последовательно с катушкой.

Используя этот метод, соленоид может быть подключен к его источнику напряжения на неопределенный срок (непрерывный рабочий цикл), так как мощность, потребляемая катушкой, и выделяемое тепло значительно уменьшаются, что может быть до 85-90% при использовании подходящего силового резистора. Однако мощность, потребляемая резистором, также будет генерировать определенное количество тепла, I 2 R (закон Ома), и это также необходимо учитывать.

Рабочий цикл соленоида

Другим более практичным способом уменьшения тепла, выделяемого катушкой соленоидов, является использование «прерывистого рабочего цикла». Прерывистый рабочий цикл означает, что катушка многократно переключается «ВКЛ» и «ВЫКЛ» на подходящей частоте, чтобы активировать механизм плунжера, но не дать ему обесточиться во время периода ВЫКЛ. Прерывистое переключение рабочего цикла является очень эффективным способом уменьшения общей мощности, потребляемой катушкой.

Рабочий цикл (% ED) соленоида — это часть времени «ВКЛ», когда на электромагнит подается напряжение, и это отношение времени «ВКЛ» к общему времени «ВКЛ» и «ВЫКЛ» для одного полного цикла операций. Другими словами, время цикла равно времени включения плюс время выключения. Рабочий цикл выражается в процентах, например:

рабочий цикл соленоида

Затем, если соленоид включен или включен на 30 секунд, а затем выключен на 90 секунд перед повторным включением, один полный цикл, общее время цикла включения / выключения составит 120 секунд, (30 + 90) поэтому рабочий цикл соленоидов будет рассчитываться как 30/120 сек или 25%. Это означает, что вы можете определить максимальное время включения соленоидов, если вам известны значения рабочего цикла и времени выключения.

Например, время выключения равно 15 секундам, рабочий цикл равен 40%, поэтому время включения равно 10 секундам. Соленоид с номинальным рабочим циклом 100% означает, что он имеет постоянное номинальное напряжение и поэтому может быть оставлен включенным или постоянно включен без перегрева или повреждения.

В этом уроке о соленоидах мы рассматривали как линейный соленоид, так и вращающийся соленоид как электромеханический привод, который можно использовать в качестве выходного устройства для управления физическим процессом. В следующем уроке мы продолжим рассмотрение устройств вывода, называемых исполнительными механизмами, и устройства, которое снова преобразует электрический сигнал в соответствующее вращательное движение, используя электромагнетизм. Тип устройства вывода, которое мы рассмотрим в следующем уроке — это двигатель постоянного тока.

meanders.ru

Мембранные, Седельные, Электромагнитные клапаны промышленные

Устройство электромагнитного (соленоидного) клапана

Устройство электромагнитного (соленоидного) клапанаЭлектромагнитный клапан (клапан соленоидный) состоит из следующих основных деталей: корпуса, крышки, мембраны (поршня), пружины, плунжера, штока и электрической катушки (соленоида). Корпуса и крышки клапанов отливают из латуни, нержавеющей стали, чугуна или полимеров: полипропилена, эколона, нейлона и др. Клапаны рассчитаны для использования при различных рабочих средах, давлениях и температурах. Для плунжеров и штоков применяют специальные магнитные материалы. Электрокатушки (соленоиды) для клапанов изготовливают в пылезащищенном или герметичном корпусе. Обмотка катушек выполнена высококачественным эмаль проводом из электротехнической меди. Присоединение к трубопроводу резьбовое или фланцевое. Для подключения к электрической сети используется штекер. Управление осуществляется подачей напряжения (или импульса) на катушку.

Напряжения питания:
  • Переменный ток, AC: 24В, 110В, 220В;
  • Постоянный ток, DC: 12В, 24В;
  • Допуск по напряжению: ± 10%.
  • Класс защиты: IP65.
Основные рабочие положения:

Клапаны электромагнитные по исполнениям бывают: «НЗ» – нормально закрытые клапаны, «НО» – нормально открытые клапаны и «БС» – бистабильные (импульсные) клапаны, переключающиеся с открытого на закрытое положение по управляющему импульсу.

По принципу действия:

Для различных условий эксплуатации применяют клапаны прямого действия, срабатывающие при нулевом перепаде давлении и пилотные клапаны (непрямого действия) – срабатывающие только при минимальном перепаде давления. Так же электромагнитные клапаны подразделяются на запорные (2/2 ходовые), распределяющие трехходовые (3/2 ходовые), и переключающие клапаны (2/3 ходовые).

Мембраны и уплотнения:

Мембраны клапанов изготовлены из эластичных полимерных материалов специальной конструкции и химического состава – EPDM, NBR, FKM, а уплотнения из PTFE или TEFLON. Так же в конструкции клапанов используются новейшие составы силиконовых резин – VMQ и другие полимеры.

Свойства материалов:

EPDM – Этилен-пропилен-диен-каучук. Недорогой, химически и износостойкий эластичный полимер. Высокая устойчивость к старению и атмосферным воздействиям. Устойчив к кислотам, щелочам, окислителям, соленым растворам, воде, пару низкого давления, нейтральным газам. Неустойчив к бензину, бензолу и углеводородами. Температура применения −40… +140 °С.

NBR – Нитрил-бутадиен-каучук. Распространенный и недорогой эластичный полимер, нейтральный к воздействию бензина, минерального масла, дизельного топлива, растворов щелочей, неорганических кислот, пропана, бутана и воды. Температурный диапазон −30… +100 °С. Разрушается бензолом, окислителями и ультрафиолетом.

FKM – Фторкаучук. Термостойкий и эластичный синтетический полимер. Высокая стойкость к старению, озону и ультрафиолету. Химически устойчивый для кислотных и щелочных сред, нефтепродуктов, для топлива и углеводородов. Применяется для спиртов, воды, воздуха и пара низкого давления при температуре −30… +150 °С. Разрушается эфирами, органическими кислотами.

PTFE – Политетрафторэтилен. Фторполимер, один из самых химически стойких полимерных материалов. Применяется в химической промышленности для кислот и их смесей высокой концентрации, щелочей, растворителей. Устойчив к бензолу, окислителям, маслам и топливам. Используется для агрессивных газов, углеводородов, воздуха, воды и пара. Температурный диапазон −50… +200 °С. Разрушается трифторидом хлора и жидкими щелочными металлами.

TEFLON – Политетрафторэтилен. Запатентованное название фторполимера, на основе PTFE с улучшенными эксплуатационными характеристиками. Рабочая температура применения в диапазоне −50… +250 °С.

Принцип действия пилотного электромагнитного клапана

Клапан нормально закрытый

Принцип действия пилотного электромагнитного клапана: нормально закрытыйВ статичном положении напряжение на катушке отсутствует – электро клапан закрыт. Запорный орган (мембрана или поршень, в зависимости от типа клапана) герметично прижат, силой действия пружины и давления рабочей среды к седлу уплотнительной поверхности. Пилотный канал закрыт подпружиненным плунжером. Давление в верхней полости клапана (над мембраной) поддерживается через перепускное отверстие в мембране (или через канал в поршне) и равно давлению на входе в клапан. Клапан электромагнитный находится в закрытом положении, пока катушка не окажется под напряжением.

Для открытия клапана напряжение подается на катушку. Плунжер, под воздействием магнитного поля поднимается и открывает пилотный канал. Так как диаметр пилотного канала больше перепускного, давление в верхней полости клапана (над мембраной) понижается. Под действием разницы давлений, мембрана или поршень поднимается вверх и клапан открывается. Клапан останется в открытом положении, пока катушка находится под напряжением.

Клапан нормально открытый

Принцип действия пилотного электромагнитного клапана: нормально открытый

Принцип действия нормально открытого клапана наоборот – в статичном положении клапан находится в открытом положении, а при подаче напряжения на катушку клапан закрывается. Для удержания нормально открытого клапана в закрытом состоянии, напряжение необходимо подавать на катушку долговременно.

Для правильной работы любых клапанов пилотного действия необходим минимальный перепад давления, ΔP – разница давлений на входе и на выходе клапана. Пилотные клапаны назвают клапанами непрямого действия, т.к. кроме подачи напряжения, необходимо выполнение условия по перепаду давления. Подходит в большинстве случаев, для эксплуатации в системах водоснабжения, отопления, системах ГВС, системах пневмоуправления и др. – везде, где присутствует давление в трубопроводе.

Принцип действия клапана электромагнитного прямого действия

Принцип действия клапана электромагнитного прямого действияУ электромагнитного клапана прямого действия пилотный канал отсутствуют. Эластичная мембрана в центре имеет жесткое металлическое кольцо и через пружину соединена с плунжером. При открытии клапана, под воздействием магнитного поля катушки, плунжер поднимается вверх и снимает усилие с мембраны, которая моментально поднимается и открывает клапан. При закрытии (отсутствии магнитного поля), подпружиненный плунжер опускается и с усилием прижимает мембрану, через кольцо к уплотнительной поверхности.

Для клапана электромагнитного прямого действия, минимальный перепад давления на клапане не требуется, ΔPmin=0 бар. Клапаны прямого действия, могут работать как в системах с давлением в трубопроводе, так и на сливных емкостях, накопительных ресиверах и в других местах, где давление минимально или отсутствует.

Принцип действия бистабильного клапана

Бистабильный клапан имеет два устойчивых положения: «Открыто» и «Закрыто». Переключение между ними осуществляется последовательно, подачей короткого импульса на катушку клапана. Особенностью управления является необходимость подачи импульсов переменной полярности, поэтому бистабильные клапаны работают только от источников постоянного тока. Для удержания открытого или закрытого положения подавать напряжение на катушку не требуется! Конструктивно, бистабильные импульсные клапаны выполнены как пилотные клапаны, т.е. необходим минимальный перепад давления.

Клапан электромагнитный соленоидный (англ. solenoid valve) – это функциональная и надежная трубопроводная арматура. Ресурс работы специальных электромагнитных катушек составляет до 1 миллиона включений. Время, необходимое для срабатывания мембранного магнитного клапана в среднем составляет от 30 до 500 миллисекунд, в зависимости от диаметра, давления и исполнения. Клапаны электромагнитные можно применять как запорные устройства дистанционного управления, так и для безопасности, в качестве отсечных, переключающих или отключающих электроклапанов.

www.stl-grupp.com

Электромагнитный (соленоидный) клапан — это… Что такое Электромагнитный (соленоидный) клапан?

Устройство соленоидного клапана (в разрезе).
Есть более полная статья

Электромагнитный клапан — эффективное электромеханическое устройство, предназначенное для регулирования потоков всех типов жидкостей и газов. Он состоит из корпуса, соленоида (электромагнита) с сердечником, на котором установлен диск или поршень, регулирующий поток.

Принцип действия

На электромагнитную катушку клапана подается электрическое напряжение, после чего магнитный сердечник втягивается в соленоид, что приводит к открытию либо закрытию клапана. Сердечник помещен внутри закрытой трубки катушки соленоида — это необходимо для герметичности электромагнитного клапана.

Устройство

Устройство электромагнитного клапана подобно устройству обычного запорного клапана, однако открытие либо закрытие электромагнитного клапана осуществляется без механических усилий — посредством электромагнитной катушки (соленоида) путем подачи на неё электрического напряжения.

Применение

Соленоидный клапан применяется как в сложных технологических процессах, так и в быту. С его помощью можно дистанционно подать требуемый объём жидкости, пара или газа в нужный момент времени (подача воды в поливочных системах, регулирование отопительных процессов, обеспечение работы котельных объектов, в системах дозирования и смешения, а также для слива воды).

См. также

Question book-4.svg В этой статье не хватает ссылок на источники информации. Информация должна быть проверяема, иначе она может быть поставлена под сомнение и удалена.
Вы можете отредактировать эту статью, добавив ссылки на авторитетные источники.
Эта отметка установлена 16 сентября 2012.

biograf.academic.ru

Как работает электромагнитный клапан для воды

Клапан электромагнитный для воды относится к категории оборудования, при помощи которого стало возможным осуществление удаленного управления (перекрытия) потоками рабочей среды внутри системы (газа или воды). Подобные агрегаты именуются электромагнитными, так как в основе их функционирования лежит использование соленоида или электромагнитной катушки. Устройство имеет несколько разновидностей, которые отличаются между собой по характеристикам и некоторыми принципами работы.

Что собой представляет

Соленоидный электромагнитный клапан в базовой комплектации состоит из электрического магнита – соленоида, оснащенного сердечником, который связан с используемой мембраной (диском или поршнем), которые управляют потоком рабочей среды, состоящего из газов или жидкостей. В некоторых случаях можно обнаружить ручной дублер, который позволит закрыть или открыть клапан в принудительном порядке.

Это необходимо в том случае, если катушка поломается. Никаких механических усилий для закрытия или открытия клапана не понадобится, так как вся работа будет лежать на электромагнитной катушке. На нее подается питание, после чего сердечник перемещается в соленоиде, производя закрытие или открытие прохода. Показатель напряжения будет зависеть от используемой модели и составит 12-380В постоянного или переменного тока.

Клапан электромагнитный представляет собой устройство, в основе действия которого заложен электромеханический принцип, который используется для регулирования основного рабочего потока. В зависимости от того, какие назначение используемого оборудования, клапан может быть изготовлен из разных материалов, от чего будет разниться и их внутреннее устройство. Единственное, что будет общим у всех моделей – наличие соленоида или электромагнитной катушки.

Характеристики и виды устройств

Клапан электромагнитный и его основные виды можно условно разделить на несколько категорий. Они будут отличаться по принципу работы устройства в процессе выключения и включения оборудования: пилотные и прямого действия.

Также оборудование можно разделить на несколько подвидов, которые характеризуются некоторыми особенностями касательно функционала. Таким образом, они бывают:

  1. Бистабильными. После подачи электрического тока на устройство, произойдет автоматическое изменение существующего режима.
  2. Нормально открытые или закрытые. При отсутствии напряжения, устройство будет находиться в положении «закрыто». После подачи тока на катушку, устройство откроется. Действие нормально открытого клапана будет происходить с точностью наоборот.

Исходя из типа используемой катушки, агрегаты делятся:

  1. переменного тока, где показатель электромагнитного поля будет высоким;
  2. постоянного тока, где показатель электромагнитного поля будет несущественным.

Также следует выделить и отдельный вид электроклапанов, которые характеризуются как отсечные. С их помощью стало возможным проведение моментального отключения всего потока или только отдельной трубы при наступлении аварийной ситуации.

По характеру функционирования различают:

Последний вариант оснащен одним патрубком, что делает смешивание разных потоков невозможным. Входным и выходным патрубком оснащены двухходовые устройства. Принцип их функционирования заключается в работе шара или конуса, которые используются для закрытия основного прохода.

Используемые трехходовые клапаны для воды оснащены тремя патрубками и функционируют посредством смешивания одновременно нескольких потоков. Также следует обратить внимание на то, что присутствуют на рынке и взрывозащищенные устройства, которые применяются в соответствующих средах. Для их изготовления используются огнеупорные и прочные материалы. К таким относятся вакуумные агрегаты.

Принцип функционирования

Основу его устройства и дальнейшего функционирования можно разобрать по приложенным к моделям инструкциям их использования. Не принимая во внимание выбранную модель клапана электромагнитного, будь то устройство с бистабильным управлением, нормально открытый или нормально закрытый, функционирование устройства будет выглядеть таким образом:

  1. До того, как на катушку поступит соответствующий сигнал, клапан будет находиться в закрытом положении. Рабочая среда будет заперта при помощи штока, оснащенного прокладкой.
  2. После того, как на катушку поступит соответствующий сигнал, в самом соленоиде возникнет сила (электромагнитная), которая притянет плунжер внутрь катушки, делая свободным некоторое пространство над мембраной и между штоком. Показатель давления под мембраной пересилит показатель присущ верхнему участку, после чего проход откроется, и жидкость будет переливаться через корпус клапана.

Если клапан будет открыт, то процесс будет проходить в обратном порядке.

Как работает клапан электромагнитный прямого действия

В момент поступления сигнала на соленоид, шток будет втягиваться внутрь установленной катушки, что приведет к открытию прохода для рабочей среды. Это станет возможным благодаря существенной разнице в показателях давления на выходе и входе клапана.

После того, как сигнал прекратится, и электрическая цепь разомкнется, пружина вернется в шток и станет на свое первоначальное место. Таким образом, поток перекроется седлом.

Конструкции клапана электромагнитного:

  1. золотниковые;
  2. тарельчатый;
  3. рычажный;
  4. шарнирный;
  5. шиберный;
  6. поршневой;
  7. с мембранным усилителем и принудительным подъемом;
  8. с плавающим мембранным усилителем;
  9. седельчатый.

Исходя из вида поступаемого тока на катушку:

  1. Который используются в комплекте с сетями высокого давления. В этом случае речь идет о переменном сетевом токе, который способствует созданию необходимого электромагнитного поля необходимой величины, которое оказывает давление на мембрану или шток, что позволяет преодолеть существенные нагрузки касательно имеющегося сопротивления рабочей среды.
  2. Монтаж при условии наличия постоянного источника тока. Используется в случаях, где высокий показатель давления не предусмотрен и необходимость в существенном электромагнитном излучении отсутствует.

Преимущества использования подобного оборудования

Основным преимуществом использования электромагнитного клапана для воды является возможность осуществления быстрого и своевременного регулирования движения рабочего потока в системе. Для выполнения поставленных задач, понадобится не более нескольких секунд. Таким образом, соленоидные модели имеют высокую ценность и часто используются при обустройстве подобных систем. Так, его часто применяют при обустройстве систем водоснабжения частных и многоквартирных домов.

Стоит обратить внимание, что с его помощью стало возможным регулирование основного потока, представленного в качестве теплоносителя.

Таким образом, устройство плавно распределяет температуру теплоносителя по всей системе, что делает возможное загрязнение трубопровода минимальным. От этого будет напрямую зависеть эксплуатационный срок всей системы и отдельных ее комплектующих. В конструкции отсутствуют быстроизнашивающиеся механизмы и другие детали, поэтому такое устройство считается более чем надежным. Агрегаты могут использоваться в системах с разными показателями давления, так как на работу он влиять не будет.

Где используются

На сегодняшний день невозможно назвать категорию устройств, которые бы нормально функционировали без вспомогательного оборудования, такого как автоматическая регуляция, которая позволяет регулировать потоки рабочей среды.

Именно благодаря этому электромагнитный клапан для воды используется в таких отраслях:

  1. Системы отопления. Таким образом удалось избежать многочисленных сбоев в работе оборудования, которые часто происходили по причине испарения жидкостей или ее потери.
  2. Производство продуктов конвейерного типа. Здесь происходит смешивание воды и продуктов питания в разных пропорциях.
  3. Промышленные и бытовые стиральные машинки. Это позволило использовать оборудование в разных режимах.
  4. Устройства, которые используются на автомойках. Отвечают за своевременную подачу воды в нужном объеме.
  5. Регулировка напора в санузлах. Блокировка обратного напора и слив воды при использовании настраиваемого таймера.
  6. Полив и системы орошения. Используются для полива сельскохозяйственных угодий, оранжерей и городских лужаек.

Нюансы последующего использования

В процессе установки и последующей эксплуатации подобного оборудования следует придерживаться таких рекомендаций:

  1. Общепринятых правил безопасности.
  2. Имеющийся указатель на корпусе должен совпадать с направлением потока рабочей среды внутри системы.
  3. Правила эксплуатации для каждой конкретной модели будут индивидуальными и подобная информация указывается в паспорте изделия.
  4. Катушка клапана использоваться как рычаг не может и это следует учесть при проведении монтажных работ.
  5. Лента ФУМ как нельзя лучше подойдет при обустройстве мест стыка в качестве превосходного уплотнителя.
  6. Затяжки всех питающих элементов следует проверять раз в несколько месяцев.
  7. Катушки также должны чиститься с завидной регулярностью.
  8. При подключении следует отдать предпочтение гибкому кабелю с жидким сечением в 1 мм.
  9. Уплотнительное кольцо или паронитовая прокладка понадобится при проведении монтажа с помощью фланцевого типа соединения;
  10. Если монтажные работы планируется проводить на открытых участках, то понадобится дополнительная защита от возможных атмосферных осадков.
  11. Вес самого трубопровода не должен ложиться на корпус клапана.
  12. Защитный фильтр для седла устанавливается перед электромагнитным клапаном.
  13. Любые работы должны осуществляться при обесточенной системе.

Электромагнитный клапан для воды предназначен для регулировки прохождения жидкости. Устройство работает по электромеханическому принципу. Для изготовления корпуса выбираются стойкие и универсальные, а также высокопрочные материалы по типу литейного чугуна, латуни, нержавеющей стали. Что касается мембран и уплотнителей, то они выполняются из высокоэластичных полимеров. Помимо прочего, в составе может быть силиконовая резина.

Подобное устройство устанавливается в той части системы трубопровода, к которой будет обеспечен легкий доступ.

Устройство соленоидного клапана

Электромагнитный клапан для воды еще называется соленоидным. Он имеет в составе основные детали по типу мембраны, корпуса, пружины, крышки, штока, а также электрической катушки, которая является соленоидом. Крышка и корпус клапанов отливаются из нержавеющей стали, латуни, полимеров или чугуна. Данные устройства рассчитаны для эксплуатации при самых разных рабочих средах, температурах и давлениях.

Как работает электромагнитный клапан для воды

Для штоков и плунжеров используются магнитные материалы. Электрокатушки, которые называются соленоидами, изготавливаются в пылезащищенном или герметичном корпусе. Высококачественный эмальпровод идет на обмотку катушек. Он изготавливается из электротехнической меди. Соединение с системой трубопровода может производиться по сланцевому или резьбовому методу. Для подключения к электрической сети применяется штекер. Управление производится методом подачи напряжения на катушку.

Ведущие рабочие положения

Если рассматривать вышеописанные устройства по исполнению, то они могут быть нормальнозакрытыми или нормальнооткрытыми. Среди разновидностей можно выделить еще и бистабильные клапаны, которые называются импульсными. Управляющий принцип способствует переключению с закрытого на открытое положение.

Принцип действия

Электромагнитный клапан для воды может использоваться при различных условиях, это предполагает применение устройств прямого действия, а также приборов, срабатывающих при нулевом перепаде давления. В продаже можно встретить клапаны непрямого действия, которые являются пилотными. Они срабатывают исключительно при самом малом перепаде давления.

Как работает электромагнитный клапан для воды

Подобные устройства можно подразделить на распределяющие трёхходовые, запорные и переключающие клапаны.

Информация об уплотнителях и мембранах

Электромагнитный клапан для воды имеет в составе мембраны, которые могут изготавливаться из эластичных полимерных материалов. Последние обладают специальной конструкцией и химическим составом. Помимо прочего, в конструкции клапанов применяются самые последние составы силиконовых резин, а также другие полимеры.

Принцип работы пилотного клапана

Электромагнитный клапан для воды своими руками может быть установлен достаточно быстро. Если речь идет о нормальнозакрытом устройстве, то в статическом положении напряжение отсутствует, при этом клапан находится в закрытом состоянии. Поршень, который является запорным органом, герметично прижат, он расположен у седла уплотнительной поверхности. Пилотный канал находится в закрытом состоянии. Давление в верхней полости поддерживается с помощью перепускного отверстия в мембране.

Как работает электромагнитный клапан для воды

Клапан такого типа находится в закрытом состоянии до тех пор, пока катушка не подвергнется напряжению. Для того чтобы он открылся, напряжение должно подаваться на катушку. Под воздействием магнитного поля плунжер поднимается, открывая канал. По той причине, что диаметр канала значительно больше перепускного, давление верхней полости понижается. Разница давлений воздействует на подъем поршня или мембраны, что способствует открытию клапана. Электромагнитный клапан подачи воды будет находиться в открытом состоянии до тех пор, пока катушка будет подвергаться напряжению.

Принцип действия нормальнооткрытого клапана

Работает такое устройство по обратному принципу: в статичном положении прибор находится в открытом виде, а вот при повышении напряжения клапан закрывается. Для того чтобы удержать прибор в закрытом состоянии, напряжение будет подаваться на катушку достаточно долго. Для того чтобы любые пилотные клапаны работали правильно, нужно обеспечить малый перепад давления.

Как работает электромагнитный клапан для воды

Подобные устройства называются клапанами непрямого действия по той причине, что кроме подачи напряжения, необходимо выполнение условия, которое заключается в перепаде давления. Использовать такое приспособление можно для систем отопления, водоснабжения, ГВС, а также пневмоуправления. Агрегат подходит для тех условий, где давление в трубопроводе присутствует.

Работа клапана прямого действия

Электромагнитный клапан, схема которого дает возможность понять принцип работы, может обладать прямым действием. У такого устройства пилотный канал отсутствует. В центральной части находится эластичная мембрана, которая обладает металлическим кольцом. Сквозь пружину она соединена с плунжером. Когда на катушку воздействует магнитное поле, клапан открывается, плунжер поднимается и снимает усилие с мембраны. Последняя поднимается и способствует открыванию клапана. В тот момент, когда происходит закрытие, магнитное поле отсутствует, плунжер опускается и воздействует на мембрану.

Как работает электромагнитный клапан для воды

Для такого прибора минимальный перепад давления не требуется. Электромагнитный клапан, фото которого представлены в статье, может использоваться в системах с давлением, а также на сливных емкостях. Установить прибор можно и в условиях накопительных ресиверов. Монтировать такое устройство можно в тех местах, где давление отсутствует или находится на минимальном уровне.

Особенности работы бистабильного клапана

Этот клапан может находиться в двух устойчивых положениях: в закрытом и открытом. Переключение осуществляется последовательно методом подачи импульса на катушку. Такие устройства работают исключительно от источника постоянного тока. Для того чтобы удержать клапан в закрытом или открытом положении, не требуется подавать напряжение. По конструкции такие приспособления изготавливаются как пилотные, это указывает на необходимость минимального перепада давления.

Как работает электромагнитный клапан для воды

Электромагнитный соленоидный клапан представляет собой надежную и функциональную арматуру для системы трубопровода. Если речь идет о специальных электромагнитных катушках, то ресурс их работы очень велик. До момента выхода из строя прибор способен работать, пока число включений не достигнет 1 миллиона. Время, которое требуется для срабатывания магнитного клапана, может составить от 30 до 500 миллисекунд. Конечная цифра будет зависеть от давления, диаметра и исполнения.

Заключение

Устройство электромагнитного клапана было представлено выше, как и принцип его действия. Подобные приборы можно использовать в качестве запорного устройства дистанционного управления. Они незаменимы для безопасности в роли отсечных, отключающих и переключающих электроклапанов. Эти особенности необходимо учесть перед приобретением клапана и его установкой в определенных условиях.

Соленоидный клапан

Как работает электромагнитный клапан для воды

Широко применяется на бытовом уровне и в крупных промышленных конструкциях в широком диапазоне рабочих температур. В трубопроводах жилищно-коммунального хозяйства клапан выполняет регулирование среды внутри водопроводной или канализационных систем, центрального отопления. Используется на технологических линиях химических и нефтеперерабатывающих предприятиях, фильтрационных гидропроводах. Применим в сельском хозяйстве: поливочных конструкциях, системах дозирования и смешения.

Принцип работы электромагнитного клапана

Для производства электромагнитных клапанов используются материалы, соответствующие требованиям ГОСТ и международным стандартам. Электромагнитный клапан состоит из нескольких основных элементов:

Корпус. Может изготавливаться из нержавеющей стали, чугуна, коррозионностойкой латуни, химических полимеров. Как работает электромагнитный клапан для воды

Индукционная катушка с сердечником (соленоид). Располагается в герметичном корпусе, обмотка выполнена из высокопрочной технической меди.

Уплотнитель. Для обеспечения максимальной герметичности используется полимер политетрафторэтилен (тефлон), термостойкая резина, силикон, каучук, фторопласт.

Функциональные элементы: плунжер, пружина, шток из нержавеющей маркированной стали.

Как работает электромагнитный клапан

Принцип работы электромагнитного клапана основан на работе элемента управления — электромагнитной катушки . При отсутствии постоянного или переменного тока под механическим давлением пружины, мембрана (поршень) клапана расположены в седле устройства. При подаче электрического напряжения различной мощности к клеммам соленоида, сердечник вовлекается внутрь катушки, обеспечивая открытие или закрытие протокового отверстия. Обесточивание соленоида приводит к закрытию створок. Конструктивные особенности устройства соленоидного клапана могут меняться, в зависимости от его типа.

Типы электромагнитных клапанов

Электромагнитные клапаны распределены на несколько категорий.

По типу рабочего положения выделяют:

Нормально-открытые клапаны . По умолчанию, затворный элемент находится в открытом положении и не создает препятствий движению потоков.

  • Нормально-закрытые клапаны . Отсутствие напряжения на катушке характеризуется закрытой позицией затвора.

Бистабильные клапаны . Способны переключаться в открытое или закрытое положение под воздействием электрического импульса.

По принципу действия электромагнитные клапаны разделяют на:

Клапан прямого действия . смена положений затворного компонента осуществляется под воздействием движения сердечника, при подаче электронапряжения.

Клапан непрямого действия . Воздействие энергии рабочей среды приводит к открытию и закрытию условного прохода. Управляется дистанционно, под действием пилотного клапана, срабатывающего при подаче электрического тока к катушке.

Бистабильные клапаны . Регулирование затвора осуществляется по принципу поднятия мембраны соленоидного клапана.

По типу присоединения к трубопроводу:

Фланцевые . Присоединение к трубопроводу с помощью парных фланцев с отверстиями для болтов и шпилек. Применяется в трубопроводах крупного диаметра. При монтаже используется уплотнительное кольцо или прокладка из паронита. Как работает электромагнитный клапан для воды

По типу уплотнительной мембраны:

Мембрана FKM (фтористый каучук). Стандартное уплотнение, применяется для большинства неагрессивных рабочих сред.

Мембрана NBR (бутадиен-нитрильный каучук). Используется в средах продуктов нефтепереработки: бензин, масла, керосин, диз.топливо.

Мембрана EPDM (этилен-пропиленовый каучук). Характеризуется повышенной устойчивостью к температурам, работает в среде химических растворов и соединений: щелочей, спиртов, гликолей, кетона, воды и др.

Правила монтажа и эксплуатации

Любые монтажные работы с клапаном проводятся при отсутствии рабочей среды в системе и обесточивании электрической цепи. Перед началом работ следует очистить трубопровод от механических частиц и взвесей.

Как подключить электромагнитный клапан соленоидный . Подключение электромагнитных клапанов в системе производится в горизонтальном положении, катушкой вверх.

Для правильной работы устройства направление движения среды должно соответствовать указательной стрелке на корпусе.

Установка электромагнитного клапана производится в месте, доступном для последующего ремонта или обслуживания.

Запрещена установка клапана в местах с высокими показателями конденсации или вибрации, участках с возможным обледенением трубы, вблизи течей и порывов.

Установка дополнительных сетчатых фильтров подходящего типоразмера защитит клапан от попадания загрязнений, и, как следствие, снижения его гидравлических характеристик.

Преимущества электромагнитных клапанов

Автоматический тип работы

Возможность удаленного управления

Компактность (малые габаритные и весовые показатели)

Длительный срок эксплуатации

Простота монтажа и обслуживания

Причины поломок и методы устранения

Правильная эксплуатация и соблюдение технических параметров, указанных в паспорте изделия обеспечат надежную и длительную работу устройства. В некоторых случаях преждевременные неисправности электромагнитного клапана возможны по нескольким причинам.

Снижение герметичности изделия может быть вызвано попаданием механических частиц на седло устройства. Рекомендуется демонтаж и чистка устройства с последующей установкой в системе сетчатого фильтра до клапана.

Выход из строя индукционной катушки может быть обусловлен неправильной мощностью напряжения, подаваемого к клеммам или превышением граничных параметров температуры и давления внутри трубопровода. Следует провести демонтаж устройства и заменить катушку. Попадание влаги на катушку может вызвать короткое замыкание и поломку устройства.

Неполное открытие/закрытие клапана может стать следствием загрязнения управляющего отверстия, дефектами мембраны или прокладки, остаточным напряжением на соленоиде и др.

Ремонт электромагнитного клапана должен производиться квалифицированным специалистом, имеющим допуск к работе с электрическими сетями.

Производство соленоидных клапанов осуществляется на специализированных заводах трубной арматуры, расположенные практически в каждой стране Европы. Одни из ведущим мировым производителем электромагнитных клапанов являются SMART HYDRODYNAMIC SYSTEMS. Стоимость электромагнитного клапана зависит от его функций, конструктивного типа, диаметра резьбы и фирмы- производителя электромагнитных (соленоидных) клапанов. Для определения необходимого вида устройства можно проконсультироваться со специалистами или посмотреть видео электромагнитного клапана.

В нашем магазины вы можете купить электромагнитный клапан по выгодной цене оптом и в розницу со склада в Москве с доставкой по России. Быстрые отгрузки в города: Санкт-Петербург, Екатеринбург, Казань, Краснодар, Самара, Воронеж, Нижний Новгород, Волгоград, Ростов-на-Дону, Челябинск, Новосибирск, Омск, Уфа, Красноярск, Пермь.

morflot.su

Надежность в деталях: как выбрать соленоидные клапаны

Надежность

Общая надежность любой системы на производственном предприятии не может превышать надежность последнего звена в цепочке управления. Во многих случаях таким звеном является соленоидный клапан с дистанционным управлением, который запускает или останавливает производственный процесс.

По сути, соленоидный клапан — это устройство для электрического прерывания или отвода потока рабочей среды в трубе. Существует множество типов соленоидных клапанов, однако все они основаны на одном принципе: отверстие закрывается или открывается для того, чтобы регулировать поток. Области применения таких клапанов разнообразны. С одной стороны, их можно использовать для управления стандартными отсечными и регулирующими клапанами или же специальными клапанами — например, клапанами систем повышенной надежности для защиты от превышения давления (High Integrity Pressure Protection System, HIPPS) и клапанами аварийного отключения (Emergency Shutdown, ESD). С другой, они подходят и для непосредственного управления рабочими средами при контроле пожаротушения или управления системами обеспечения паром, водой и воздухом. Соленоидные клапаны также широко используются в пневматических системах и элементах управления. Во всех этих случаях надежность работы оборудования имеет первостепенное значение.

Для сокращения издержек некоторые предприятия приобретают соленоидные клапаны, основываясь только на их цене. Однако ошибочно полагать, что все клапаны одинаковы и мало что может пойти не так с этими, казалось бы, простыми устройствами, которые обычно состоят из катушки, плунжера и седла. Разработанный на высоком техническом уровне соленоидный клапан может стоить дороже, но расходы в течение срока его службы будут значительно ниже, чем у более дешевых эквивалентных клапанов.

Для подтверждения этого тезиса о ложной экономии рассмотрим традиционный соленоидный клапан. Чтобы уплотнить шток для предотвращения утечки, в них обычно используются специальные кольца. Такая конструкция имеет множество недостатков. Герметизирующая способность уплотнительного кольца со временем снижается из-за износа резины, что приводит к утечкам рабочей среды. Из-за этого рабочая среда или присутствующие в ней загрязнения могут накапливаться на штоке клапана, увеличивая трение. Кроме того, в некоторых конструкциях требуется вентиляционное отверстие, чтобы обеспечить плавное движение штока клапана. Однако из-за такого отверстия внутренние части клапана становятся уязвимыми к загрязнениям из атмосферы, которые также могут откладываться на штоке.

Все эти факторы могут привести к замедлению срабатывания и потенциальным сбоям клапана, а, например, в HIPPS и системах аварийного отключения важна каждая доля секунды. Чтобы справиться с повышенным трением, некоторые поставщики используют более упругую пружину, которая позволит клапану по-прежнему работать при увеличении трения. Для преодоления такой упругости пружины требуется большее значение FFR (Force Friction Ratio — соотношение силы и трения). Соответственно, необходим соленоид большей мощности, а при увеличении мощности выделяется больше тепла. Повышение температуры, в свою очередь, может отрицательно сказаться на сроке службы соленоида. Помимо этого, катушка с повышенным энергопотреблением может повысить расходы на установку клапана, поскольку могут потребоваться провода большего сечения или инженеры будут вынуждены использовать меньше клапанов в одном контуре управления.

Отказы соленоидных клапанов приводят к простоям оборудования со всеми сопутствующими проблемами и затратами. А если клапан заклинит в ситуации, когда требуется аварийное отключение, то результат может быть фатальным.

Надежность можно определять по-разному, однако в инженерной терминологии она характеризует степень доверия к оборудованию, т. е. способность системы или компонента работать в заявленных условиях в течение указанного периода без неполадок и отказов. Надежность, безусловно, тесно связана с безопасностью системы: для анализа обоих показателей применяются общие методы и они зависят друг от друга. Кроме того, данный параметр оказывает влияние на стоимость сбоев, которая состоит из стоимости простоя системы, запасных частей, оборудования для ремонта, труда персонала и затрат на претензии по гарантиям.

 

Предполагаемый срок службы катушки солиноидного клапана

Рис. 1. Предполагаемый срок службы катушки

Особенности катушки

Одной из важнейших частей соленоидного клапана является электромагнитная катушка, которая существенно влияет на его надежность. Задача катушки — создавать электромагнитное поле, которое будет поднимать сердечник/шток, чтобы открыть нормально закрытый клапан (НЗ) или закрыть нормально открытый (НО). Без нее внутренние компоненты клапана просто не смогут перемещаться при подаче напряжения.

Некоторые поставщики соленоидных клапанов приобретают катушки у сторонних производителей, зачастую не имеющих собственного интереса в их оптимизации. Им предоставляется чертеж и технические характеристики, и они поставляют продукт, отвечающий этим требованиям. В свою очередь, собственное производство катушек позволяет отслеживать каждый аспект производственного процесса, совершенствовать его и внедрять новые технологии, а не просто разрабатывать конструкцию, которая будет использоваться без изменений в течение длительного времени.

Для изготовления надежной электромагнитной катушки производитель должен соблюдать стандарты IEC 335 для электрических устройств. Также нужно установить класс изоляции: у стандартных катушек это E, F или H. Класс изоляции определяет максимальную рабочую температуру катушки в течение конкретного срока службы (рис. 1). Например, в соответствии с европейским стандартом IEC 335 катушки класса H должны выдерживать 20 000 ч при +180 °C, а катушки класса F — 20 000 ч при +155 °C. Однако по требованиям американского стандарта UL катушки должны выдерживать 30 000 ч как в классе H (при +180 °C), так и в классе F (при +155 °C). Оптимизированный соленоидный клапан будет содержать проводник из меди высокой чистоты, отвечающей более строгим международным стандартам, а также изолирующее покрытие класса H по UL, которое обеспечит длительный срок службы.

При производстве катушки одной из важных целей является «идеальная обмотка»: чтобы витки катушки были абсолютно однородны и каждый последующий слой идеально ложился на предыдущий (рис. 2). Такая обмотка приближается к 100%-ной эффективности, а также уменьшает риск возникновения горячих участков, которые являются потенциальными точками отказа.

Идеальная обмотка

Рис. 2. «Идеальная обмотка»

После намотки проводника катушку следует заключить в оболочку, чтобы обеспечить изоляцию и защиту от повреждения и влаги. Эпоксидная литая оболочка имеет лучшие характеристики, поскольку является прекрасным изолятором и негигроскопична. В конечном счете, каждая катушка, предназначенная для использования в соленоидном клапане, должна быть спроектирована и испытана для непрерывной службы, а также отвечать требованиям стандарта IEC 216 к термостойкости.

 

Оптимальная конструкция

Как уже отмечалось выше, традиционные конструкции клапана, в которых используются уплотнительные кольца и вентиляционные отверстия, не соответствуют требованиям безопасности и надежности.

Необходим иной подход к разработке соленоидного клапана — без уплотнения, с низким коэффициентом трения и без заедания. Для этого между штоком и корпусом клапана можно использовать специальное двухслойное динамическое уплотнение, не содержащее никаких резиновых компонентов, которые, как уже говорилось, со временем разрушаются. Внутренний слой уплотнения (U-образное кольцо), находящийся в соприкосновении со штоком клапана, может быть изготовлен из PTFE и поддерживаться уплотнительным кольцом из эластомера. Для таких колец используется эластомер, устойчивый к воздействию окружающей среды. Он создает преднагрузку для U-образного кольца из PTFE и обеспечивает статическое уплотнение. В сочетании со штоком клапана, поверхность которого отполирована с точностью до микрона, такая конструкция эффективно предотвращает любое заедание и сводит к минимуму трение штока.

Риск заедания также снижается за счет устранения необходимости в вентиляционных отверстиях. Клапан с «недышащей» конструкцией не допускает проникновения грязи из окружающей среды.

Представленная конструкция имеет низкое значение FFR, что позволяет избежать потребности в мощной пружине и использовать катушку с пониженным энергопотреблением (1,8 Вт, 0,5 Вт IS). У такого решения множество преимуществ. Например, при модернизации завода можно устанавливать новые соленоидные клапаны без замены кабелей или добавления источников питания. Катушка с пониженным энергопотреблением позволяет выполнять больше работы в той же инфраструктуре — например, питать большее количество устройств. Дополнительным преимуществом является то, что меньшая мощность означает меньшую температуру: это приводит к более длительному сроку службы катушки с сокращением эксплуатационных расходов.

Кроме того, качественные клапаны поставляются с соответствующими целевому назначению руководствами по установке и обслуживанию. Эти документы также содержат рекомендации по достижению «чистой» среды и обеспечению максимальной защиты с помощью фильтров и выхлопных устройств, которые позволят избежать попадания в клапан любых загрязнений, способных нарушить его нормальную работу и/или снизить долговечность.

 

Экстремальные рабочие условия

Надежность соленоидных клапанов становится еще важнее в экстремальных рабочих условиях. Например, рассмотрим управление приводом клапана при очень низкой температуре.

Существует множество документальных свидетельств того, что уровень надежности соленоидных клапанов уменьшается по мере понижения температуры. Решение такой проблемы — сертифицированные соленоидные клапаны, работающие при температурах –60…+90 °C.

При работе в коррозионных средах, например содержащих сернистый газ, где часто происходит сульфидное растрескивание под напряжением, все материалы внутренних и внешних компонентов клапана должны отвечать требованиям NACE.

В целом, для любых экстремальных рабочих условий рекомендуется подбирать соленоидные клапаны, защищенные от коррозии и имеющие долгий срок службы, а также сертифицированные признанными в отрасли органами, такими как Exida и TÜV.

Наконец, для потенциально взрыво­опасных сред инженерам следует остановить свой выбор на соленоидных клапанах с широким ассортиментом вариантов взрывозащиты и сертификацией, делающей их пригодными для использования в опасных средах, — ТР ТС 012/2011, ATEX, IECEx, NEMA/UL/CSA, NEPSI, PESO, INMETRO и KOSHA.

 

Решение Emerson

Клапаны ASCO серии 327 от компании Emerson (рис. 3, табл.) — это универсальные соленоидные клапаны 3/2 прямого действия (со сбалансированной тарелкой), доступные в различных исполнениях по материалам, мощности, пропускной способности и сертификации. Они подходят для различных задач, например для управления приводом, разгрузки компрессора и контроля над средствами обеспечения, и могут использоваться в составе широкого диапазона инженерных решений, среди которых системы управления приводом, системы управления с резервированием и байпасные панели.

 Соленоидные клапаны ASCO серии 327

Рис. 3. Соленоидные клапаны ASCO серии 327

Благодаря уникальной конструкции и заверенному сертификатами соответствию требованиям безопасности, клапаны серии 327 являются проверенным, безопасным, надежным и адаптируемым решением, подходящим для использования в жестких промышленных условиях. Такой клапан обладает взрывозащитой и превосходит строгие требования нефтегазовой отрасли.

Таблица. Технические характеристики клапанов ASCO серии 327

Материал корпуса клапана

Нержавеющая сталь 316L / латунь / алюминий

Размер

1/4″, 1/2″

Пропускная способность (Kv)

До 1,5 м3

Давление

ΔP 0–10 бар

Рабочая температура

–60…+120 °С

Класс SIL

До 3 (Exida и TÜV)

Энергопотребление

от 0,5 Вт

Материал корпуса / оболочки /  катушки

Алюминий / нержавеющая сталь 316L / заливка эпоксидной смолой

Дополнительные возможности

Ручное управление, ручной сброс, съемное ручное управляющее устройство

Международная сертификация Ex

CU TR (ТР ТС), ATEX, IECEx, NEMA/ UL/CSA, NEPSI, PESO, INMETRO, KOSHA и т. д.

Сертификаты безопасности

Exida, TÜV

Клапаны обладают прочной «недышащей» конструкцией, специальным устройством уплотнения и катушкой с увеличенным сроком службы. Все катушки проектируются и изготавливаются на собственных заводах Emerson.

Также клапаны серии 327 позволяют значительно сократить время технического обслуживания и расходы на ввод в эксплуатацию. Например, устройство для управления клапаном при недостаточном давлении можно извлечь вручную, без демонтажа клапана или выключения пневматической системы оборудования.

К другим преимуществам данных клапанов относятся:

  • модели с пониженным энергопотреблением, которые уменьшают размеры источников питания и кабелей;
  • отвечающие требованиям NACE материалы, снижающие риск коррозии;
  • катушки класса H с эпоксидной оболочкой для долгого срока службы;
  • внутренняя устойчивость к вибрациям;
  • наличие постоянного воздушного зазора (даже при подаче питания), который снижает любые риски заедания (рис. 4), вызванные остаточным магнетизмом.
    Конструкция солиноидного клапана для снижения риска заедания

    Рис. 4. Конструкция для снижения риска заедания

 

Пример применения

Чтобы подчеркнуть преимущества высококачественных соленоидных клапанов, рассмотрим управление клапаном ESD на нефтеперерабатывающем заводе. При нормальной работе на такие клапаны подается питание для поддержки технологического клапана в открытом состоянии. Соответственно, в случае аварийной ситуации соленоидный клапан должен быть обесточен и быстро закрыться, чтобы перекрыть технологический клапан. Поскольку соленоид такого типа обычно подолгу работает в режиме ожидания, разрушение уплотнительного кольца и повышенное трение значительно замедлят его отклик при закрытии.

Чтобы измерить время отклика соленоидного клапана после работы в режиме ожидания, было проведено испытание. Оно показало, что клапан ASCO 327 срабатывал значительно быстрее, чем изделие конкурента, которое, помимо прочего, имело большее усилие возврата пружины. Таким образом, клапаны ASCO демонстрируют более стабильное и надежное поведение по прошествии долгого времени, чем аналогичные устройства (рис. 5).

Быстро закрывающийся соленоидный клапан повышает безопасность применения

Рис. 5. Быстро закрывающийся соленоидный клапан повышает безопасность применения

 

Заключение

Покупка недорогого соленоидного клапана на первый взгляд может показаться выгодной. Для многих инженеров клапаны — это простые устройства для прерывания или отвода потока в трубе. Однако если необходимо быть уверенным в том, что соленоидный клапан мгновенно откроется или закроется, когда это потребуется, даже после длительного периода ожидания, единственным вариантом являются высококачественные инженерные решения.

Facebook

Twitter

Вконтакте

Google+

controlengrussia.com

принцип действия, устройство, виды || ИТАЛГАЗ

 

Электромагнитный (соленоидный) клапан — это устройство для управления рабочей средой под давлением в трубопроводе. Его действие заключается в том, чтобы открывать / закрывать проходное отверстие плунжером, на который воздействует магнитное поле электромагнитной катушки или усилением за счет давления рабочей среды и мембраны.

 

 

Принцип действия


Клапан оснащен соленоидом, который представляет собой электрическую катушку с подвижным ферромагнитным сердечником в центре. Это ядро называется плунжером. В положении покоя плунжер закрывает небольшое отверстие. Электрический ток через катушку создает магнитное поле. Магнитное поле оказывает силу на плунжер, в результате плунжер тянет к центру катушки так, что отверстие открывается. Это основной принцип, который используется для открытия и закрытия электромагнитных клапанов.

 

 

Устройство


 

Основные компоненты:


1. Корпус клапана, который состоит из впускного и выпускного отверстия, а также седла.
2. Арматурная трубка с сердечником, на которую устанавливается катушка.
3. Плунжер, который скользит внутри арматурной трубки и в некоторых случаях служит уплотнением.
4. Катушка электромагнитная, которая создает магнитное поле, необходимое для перемещения плунжера.

 

 

Клапан электромагнитный


 

Основные типы


 

Электромагнитный клапан непрямого действия

 

Данный вид клапанов доступен с присоединительными размерами 1/4″… 3″. При больших диаметрах статическое давление рабочей среды увеличивается, и необходимо, чтобы магнитное поле, создаваемое катушкой, способно было справится с ним. Это достигается за счет использования сервоуправляемого действия в клапане. При этом варианте конструкции давление среды помогает удерживать уплотнение главного клапана.

 

клапан электромагнитный непрямого действия нормально закрытый

 

Нормально-закрытый клапан (2/2 NC) имеет впускное и выпускное отверстие в корпусе. Когда соленоид не находится под напряжением, поток блокируется основным уплотнением, которое может быть либо диафрагма, либо поршень. В этом режиме среда течет через небольшое отверстие в диафрагме или поршне и помогает удерживать клапан закрытым. Когда на электромагнитную катушку подается напряжение, открывается пилотное отверстие, позволяющее среде выйти из полости над основным уплотнением и открыть главный клапан.

 

Этот тип требует минимального перепада давления для работы, иначе поток среды через клапан будет минимальным или клапан просто не откроется.

 

 

клапан электромагнитный непрямого действия нормально открытый

 

Нормально-открытый клапан непрямого действия (2/2 NO) имеет впускное и выпускное отверстие в корпусе. При больших диаметрах статическое давление рабочей среды увеличивается, и все еще необходимо, чтобы магнитное поле, создаваемое соленоидной катушкой, способно было справляться с ним. В этой конструкции давление среды помогает удерживать открытым основной клапан. Когда катушка без напряжения, поток не перекрывается основным уплотнением, которое может быть либо диафрагмой, либо поршнем. В этом режиме среда течет через небольшое отверстие в диафрагме или поршне и помогает удерживать клапан открытым. Когда на катушку подается напряжение, пилотное отверстие закрывается и рабочая среда из полости над основной мембранной перестает попадать в выходной трубопровод, что приводит к закрыванию мембраны главного клапана.

 

Эта конструкция требует минимального перепада давления для работы, иначе клапан просто не закроется.

 

 

Электромагнитный клапан прямого действия

 

Двухходовой клапан имеет впускное и выпускное присоединительное отверстие в корпусе.

 

Клапан электромагнитный прямого действия нормально закрытый

 

Нормально-закрытый клапан прямого действия (2/2 NC).
При этом варианте рабочая среда не протекает через клапан, а перекрыта плунжером, который прижат пружиной. При включении напряжения электромагнитная катушка поднимает плунжер и среда двигается к выпускному отверстию.

 

Клапан электромагнитный прямого действия нормально открытый

 

При этом варианте отверстие открыто, рабочая среда направляется от впускного отверстия к выпускному. При подаче напряжения отверстие закрывается. Операция в обоих случаях зависит только от магнитного поля, создаваемого соленоидной катушкой.

 

Эти клапаны способны работать при нулевом давлении.

 

 

Клапан с принудительным подъемом мембраны

 

Клапан электромагнитный с принудительным подъемом мембраны

 

Нормально-закрытый клапан (2/2 NC) с принудительно поднимаемой диафрагмой (тип 108), имеет впускное и выпускное отверстие в корпусе. В этих моделях плунжер механически прикреплен к диафрагме и управляет центральным пилотным отверстием и ходом основного уплотнения, что позволяет ему работать при нулевом перепаде давления.

 

 

Трехходовой электромагнитный клапан прямого действия

Трехходовой клапан имеет впускное и выпускное присоединительное отверстие в корпусе, а третье присоединительное отверстие находится в арматурной трубке («выхлоп»).

 

Трехходовой электромагнитный клапан прямого действия нормально закрытый

 

Нормально-закрытый трехходовой клапан (3/2 NC).
При этом варианте среда не пропускается через впускное отверстие, так как плунжер прижат к седлу пружиной. Но среда из выходного трубопровода выводится через «выхлоп». При подключении к электросети впускное отверстие открывает подачу рабочей среды, а «выхлоп» закрывается.

 

Трехходовой электромагнитный клапан прямого действия нормально открытый

 

Нормально-открытый трехходовой клапан (3/2 NO).
В этом исполнении отверстие открыто, рабочая среда направляется от впускного отверстия к выпускному, а «выхлоп» закрыт. При подключении к электросети впускное отверстие закрывается, в то же время «выхлоп» открывается и соединяется с выходным трубопроводом. В обоих случаях операция зависит только от магнитного поля, создаваемого соленоидной катушкой.

 

Трехходовые электромагнитные клапаны могут работать при нулевом давлении.

 

 

Соленоидный клапан является одним из наиболее используемых компонентов в газовых и жидкостных системах, количество применений почти бесконечно. Вот некоторые примеры использования: системы отопления, технология сжатого воздуха, промышленная автоматизация, бассейн, стиральные машины, стоматологическое оборудование, системы мойки и оросительные системы.

 

Надеемся, что данная статья окажется Вам полезной и поможет разобраться в теме — электромагнитный клапан.

 

 

www.italgaz.com.ua

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *