1.電動閥即電磁閥,就是利用電磁線圈產(chǎn)生的磁場來拉動閥芯,從而改變閥體的通斷,線圈斷電,閥芯就依靠彈簧的壓力退回。
電磁閥是用來控制流體的自動化基礎(chǔ)元件,屬于執(zhí)行器;并不限于液壓,氣動。電磁閥用于控制液壓流動方向,工廠的機(jī)械裝置般都由液壓鋼控制,所以就會用到電磁閥。
電磁閥的工作原理,電磁閥里有密閉的腔,在的不同位置開有通孔,每個(gè)孔都通向不同的油管,腔中間是閥,兩面是兩塊電磁鐵,哪面的磁鐵線圈通電閥體就會被吸引到哪邊,通過控制閥體的移動來檔住或漏出不同的排油的孔,而進(jìn)油孔是常開的,液壓油就會進(jìn)入不同的排油管,然后通過油的壓力來推動油剛的活塞,活塞又帶動活塞桿,活塞竿帶動機(jī)械裝置動。這樣通過控制電磁鐵的電流就控制了機(jī)械運(yùn)動。(中華泵閥網(wǎng))
:適用性
管路中的流體必須和選用的電磁閥系列型號中標(biāo)定的介質(zhì)致。 流體的溫度必須小于選用電磁閥的標(biāo)定溫度。 電磁閥允許液體粘度般在20CST以下,大于20CST應(yīng)注明。工作壓差,管路zui高壓差在小于0.04MPa時(shí)應(yīng)選用如ZS,2W,ZQDF,ZCM系列等直動式和分步直動式;zui低工作壓差大于0.04MPa時(shí)可選用先導(dǎo)式(壓差式)電磁閥;zui高工作壓差應(yīng)小于電磁閥的zui大標(biāo)定壓力;般電磁閥都是單向工作,因此要注意是否有反壓差,如有安裝止回閥。流體清潔度不高時(shí)應(yīng)在電磁閥前安裝過濾器,般電磁閥對介質(zhì)要求清潔度要好。
注意流量孔徑和接管口徑;電磁閥般只有開關(guān)兩位控制;條件允許請安裝旁路管,便于維修;有水錘現(xiàn)象時(shí)要定制電磁閥的開閉時(shí)間調(diào)節(jié)。 注意環(huán)境溫度對電磁閥的影響電源電流和消耗功率應(yīng)根據(jù)輸出容量選取,電源電壓般允許±10%左右,必須注意交流起動時(shí)VA值較高。
二、可靠性
電磁閥分為常閉和常開二種;般選用常閉型,通電打開,斷電關(guān)閉;但在開啟時(shí)間很長關(guān)閉時(shí)很短時(shí)要選用常開型了。
壽命試驗(yàn),工廠般屬于型式試驗(yàn)項(xiàng)目,確切地說我國還沒有電磁閥的專業(yè)標(biāo)準(zhǔn),因此選用電磁閥廠家時(shí)慎重。動作時(shí)間很短頻率較高時(shí)般選取直動式,大口徑選用快速系列。
三、安全性
般電磁閥不防水,在條件不允許時(shí)請選用防水型,工廠可以定做。
電磁閥的zui高標(biāo)定公稱壓力定要超過管路內(nèi)的zui高壓力,否則使用壽命會縮短或產(chǎn)生其它意外情況。
有腐蝕性液體的應(yīng)選用全不銹鋼型,強(qiáng)腐蝕性流體宜選用塑料王(SLF)電磁閥。
爆炸性環(huán)境必須選用相應(yīng)的防爆產(chǎn)品。
四、經(jīng)濟(jì)性有很多電磁閥可以通用,但在能滿足以上三點(diǎn)的基礎(chǔ)上應(yīng)選用的產(chǎn)品。
何謂多功能水泵控制閥?水泵有什么運(yùn)行特性需要閥門來控制?水泵控制閥能否實(shí)現(xiàn)這些控制?以及它與傳統(tǒng)的閘閥、蝶閥、止回閥以及勻速、雙速緩閉的水力控制止回閥在原理、功能等方面有什么質(zhì)的不同,筆者在本文中以活塞式多功能水泵控制閥(下稱控制閥)為例,通過對其結(jié)構(gòu)、主要功能、工作原理的剖析,提出對上述問題的看法,供讀者參閱。
、結(jié)構(gòu)控制閥的結(jié)構(gòu)見圖1(圖示為開啟狀態(tài))。
控制閥結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)是取消了閥座中間的定位機(jī)構(gòu)和閥 瓣上側(cè)的彈簧,而且在閥瓣的下側(cè)設(shè)計(jì)了導(dǎo)流板,zui大限度減少了介質(zhì)過流時(shí)的機(jī)械損失和閥瓣下側(cè)穹腔內(nèi)的旋渦損失。以缸體內(nèi)的活塞作驅(qū)動元件,在介質(zhì)自身壓力作用下帶動閥瓣作 上下運(yùn)動,實(shí)現(xiàn)閥的開啟或關(guān)閉?;钊?、啟閉件、連同缸體配置在閥體上,流線形、寬閥腔 的閥體,不但水頭損失可以比同類產(chǎn)品減少30%以上,而且具有良好的抗氣蝕性能。以電磁閥換向機(jī)構(gòu)(下稱電磁閥)和壓力管路組成伺服系統(tǒng), 取控制閥兩端的壓力水為驅(qū)動源,通過電信號指令,任意端的壓力水都能實(shí)現(xiàn)水泵控制閥在設(shè)定的時(shí)刻和速度執(zhí)行泵的開啟或關(guān)閉。
二、泵的運(yùn)行特性與控制閥的功能特點(diǎn)、工作原理
1.泵的啟動特性及其控制a)離心泵的零流量啟動特性及其控制(即關(guān)閥啟動)離心泵在零流量工況時(shí)軸功率zui小,為額定軸功率的30%- 90%,所以離心泵的啟動特性是零流量啟動(即關(guān)閥啟動)。待泵至額定轉(zhuǎn)速之后控制閥按 設(shè)定的速度緩慢開啟。
工作原理:泵啟動時(shí)(前)壓力水經(jīng)過設(shè)有延時(shí)的電磁閥流向 缸體內(nèi)活塞上腔,而活塞下腔通過缸體下端經(jīng)電磁閥通向大氣,此時(shí)控制閥處于關(guān)閉狀態(tài)。
電動機(jī)補(bǔ)償啟動結(jié)束,泵正常運(yùn)轉(zhuǎn),電磁閥即執(zhí)行換向指令 ,切斷活塞上腔壓力水源、關(guān)閉缸體下端通向大氣的回路,同時(shí)將壓力水經(jīng)電磁閥注入缸內(nèi)活 塞下腔、打開活塞上腔通向大氣的回路,活塞上腔的水經(jīng)電磁閥排出閥外,控制閥按設(shè)定的 速度緩慢開啟,完成并滿足了離心泵在零流量時(shí)軸功率zui小的啟動特性,保證泵機(jī)組的安全 運(yùn)轉(zhuǎn)。
b)軸流泵的大流量啟動特性及其控制(即全開閥啟動)
軸流泵在零流量工況時(shí)軸功率zui大,為額定軸功率的140% ~200%,所以軸流泵的啟動特性應(yīng)是大流量啟動(即全開閥啟動)。
工作原理:控制閥滿足軸流泵全開閥啟動的工作原理是離 心泵關(guān)閥啟動的逆運(yùn)行,即電磁閥先工作,將閥全開后,泵再啟動。參閱a)條,不贅述。
軸流泵啟動前,這時(shí)閥的進(jìn)口壓力為零,控制閥利用閥出 水端的介質(zhì)壓力將閥開啟,而離心泵啟動時(shí)是利用閥進(jìn)水端的介質(zhì)壓力將閥開啟。無論閥的哪 端介質(zhì)都能實(shí)現(xiàn)控制閥的開或啟,這是水泵控制閥功能的重要特征之。
c)控制混流泵的啟動特征混流泵在零流量工況時(shí)軸功率介于上述兩種泵之間,為額 定功率的100%~130%,所以混流泵的啟動特性也應(yīng)是上述兩種泵之間,般可選擇泵啟動與 控制閥的緩慢開啟同步進(jìn)行。
工作原理:工作原理與控制離心泵零流量啟動特性相同, 只要取消電磁閥的延時(shí)設(shè)置即可
。
2.停泵及其控制a)控制離心泵的零流量停泵(即先關(guān)閥后停泵)對于離心泵,先緩慢關(guān)閉控制閥,然后再停泵的重要性在 于:這時(shí)管內(nèi)介質(zhì)流速由額定流速逐漸降至為零,速度變化梯度極小,可有效的避免停泵水錘 的發(fā)生和泵的逆轉(zhuǎn);泵的軸功率由額定功率逐漸降至zui小的運(yùn)行功率,有利于機(jī)組安全。
工作原理:需要停泵時(shí),只要先切斷電磁閥的控制電源, 電磁閥即執(zhí)行換向指令,關(guān)閉活塞下腔的壓力水源和活塞上腔通大氣的回路,同時(shí)開啟活塞上 腔的壓力水源和活塞下腔通大氣的回路,即以進(jìn)口壓力水作驅(qū)動源,緩慢關(guān)閉控制閥,等控 制閥全關(guān)閉后,通過限位開關(guān)指令泵即停止運(yùn)轉(zhuǎn),全過程為自動控制。
控制閥緩閉時(shí)間可以通過節(jié)流閥的調(diào)節(jié)在5~60s范圍內(nèi)或根 據(jù)用戶需要進(jìn)行選擇。b)控制軸流泵、混流泵的停泵軸流泵、混流泵的停泵功能和工作原理與上述內(nèi)容相仿, 不贅。
3.改變裝置特性(即流量無級調(diào)節(jié)功能)
改變裝置特性屬于對泵運(yùn)行工況調(diào)節(jié)的范疇,zui常用的是 節(jié)流法,也稱閥門調(diào)節(jié)法,利用開大或關(guān)小閥門的開度;改變泵裝置中的阻力系數(shù)ξ,從而使 管路的供水特性H=F(Q)發(fā)生變化,以達(dá)到調(diào)節(jié)流量的目的。
控制閥從全閉至全開之間,閥的開度可以無級調(diào)節(jié),由開 度顯示器顯示開度,并予以記憶和穩(wěn)定。
工作原理:
a)流量由小調(diào)大
活塞下腔的壓力水注入管路和活塞上腔與大氣相通的回路 開啟,同時(shí)活塞上腔的壓力水注入管路和活塞下腔與大氣相通的回路關(guān)閉,這時(shí)閥瓣緩慢開啟 ,達(dá)到設(shè)定流量時(shí),控制電路即按指令將活塞上、下腔與大氣相通的回路關(guān)閉,同時(shí)將活塞 上、下腔壓力水注入管路開啟,這時(shí)活塞上、下兩側(cè)總壓力相等,活塞處于靜 止,整個(gè)缸體內(nèi)成為密閉狀態(tài),穩(wěn)定了閥的開度,并由開度顯示器顯示開度。
b)流量由大調(diào)小是a)條的逆運(yùn)作,不贅。上述控制電路的指令可由限位開關(guān)執(zhí)行,也可設(shè)小型的電 控箱執(zhí)行,兩者都能實(shí)現(xiàn)自動控制。
4.意外突然停泵水錘力的控制
意外突然停泵般指供電網(wǎng)絡(luò)故障或強(qiáng)雷電保護(hù)性跳閘等 停泵現(xiàn)象,此類停泵的概率不到停泵總次數(shù)的1%,但因此而產(chǎn)生的水錘對管網(wǎng)及供水機(jī)組具 有破壞性,應(yīng)予以重視。
a)停泵水錘的物理現(xiàn)象本文不是討論管道中的水錘,只是為了便于對控制閥減小 水擊力的功能和工作原理的敘述,引用茹可夫斯基水錘公式對停泵水錘的物理現(xiàn)象作簡單的述 說。式中H——產(chǎn)生水錘時(shí)的水擊力(m水柱);C——水錘波傳播速度,若暫時(shí)不考慮介質(zhì)、管壁材料的彈性系數(shù)和管壁厚度,近似取
C=1000m/s;g——重力加速度,9.81m/s;Vo——水錘發(fā)生前介質(zhì)流速(m/s);Vt——水錘發(fā)生時(shí)介質(zhì)流速(m/s)。
從式4-1可以看出發(fā)生水錘的必要條件是流體的速度變化, 水擊力的大小取決于變化梯度的大小。停泵時(shí)流速由V0降為零,首層液面由于流體的慣性, 水層被壓縮,壓力上升(即水錘壓力),接著因慣性力的作用依次層、層……滯止、壓力 升高、被壓縮,出現(xiàn)微觀的高壓區(qū)和低壓區(qū),它們的分界面稱為水錘波(此時(shí)為增壓波),增壓 波直至輸水管的管端末層消失。接著又逆向?qū)印印瓊鞑ブ了N開始時(shí)的首層液面( 此時(shí)為復(fù)壓波),這個(gè)往返過程所需時(shí)間t可用下式表示:式中L——輸水管長度(m)。若閥門關(guān)閉時(shí)間為T關(guān),則T關(guān)L/500s條件下的水錘為間接水錘 ,ΔH小于直接水錘。這是因?yàn)殚g接水錘時(shí),閥門前正在發(fā)展的增壓過程,會受到復(fù)壓波的 干擾而被削弱。ΔH的大小與干擾程度和干擾次數(shù)有關(guān)。
從以上簡述中可知,控制閥不能避免意外突然停泵時(shí)水錘 的發(fā)生,但可以根據(jù)輸水管道長度,通過對閥門關(guān)閉時(shí)間的調(diào)節(jié),將直接水錘轉(zhuǎn)化為間接水錘 使ΔH降為zui小,保證輸水管道和泵機(jī)組的安全。
b)閥門關(guān)閉時(shí)間的調(diào)節(jié)目前水泵控制閥常用的關(guān)閉時(shí)間調(diào)節(jié)方法有兩種,要指出 的是本文所指的調(diào)節(jié)方法是水泵控制閥的功能之,雖具有這種功能的各種類型的止回閥或其 它閥門不定是水泵控制閥,別以此而誤導(dǎo),詳見本文第三章“結(jié)論"部分。
c)兩階段關(guān)閥(即先快速關(guān)閥后慢速關(guān)閥)這種關(guān)閥形式可以防止停泵水錘的發(fā)生,至于快速關(guān)閥的 時(shí)間,也應(yīng)與管道的長度相匹配,兼顧水泵反轉(zhuǎn)速度和倒流水量大小,滿足消除停泵水錘的要 求。
d)勻速關(guān)閥這種關(guān)閥的特點(diǎn)是能根據(jù)各種不同長度的輸水管道和選擇 復(fù)壓波的往返次數(shù),調(diào)節(jié)不同的關(guān)閥時(shí)間,恒滿足T關(guān)>L/500s的條件。大幅度削弱突然停泵水錘 的水擊力,適應(yīng)性較兩階段關(guān)閥為廣,足以滿足GB/T50265-97《泵站設(shè)計(jì)規(guī)范》中關(guān)于反轉(zhuǎn) 速不應(yīng)超過額定轉(zhuǎn)速的
1.2倍,持續(xù)時(shí)間不應(yīng)超過2min的要求。水泵控制閥的上述兩種方法都由電磁閥自動控制。
5.選擇壓力源的機(jī)動性大
電磁閥的伺服機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)為雙向同時(shí)取壓,經(jīng)單向閥分配, 由條壓力較高輸液管中的水為壓力源注入電磁閥。無論是進(jìn)水端的壓力水還是出水端的壓力 水,都能單獨(dú)執(zhí)行控制閥的開啟或關(guān)閉。
正因?yàn)橛性摴δ艿拇嬖?,使水泵控制閥能滿足各種水泵的 啟動、停泵等運(yùn)行特性要求的可能。其重要還在于:當(dāng)輸送介質(zhì)為渾濁水,不能作驅(qū)動源需要 外供壓力源時(shí),只要條伺服管路即可實(shí)現(xiàn)控制閥的所有功能。
6.節(jié)能
將過流介質(zhì)的能耗控制在zui小,是水泵控制閥的項(xiàng)重要 課題。我們抽樣了某些通徑的控制閥作了實(shí)驗(yàn),得出下列實(shí)驗(yàn)公式供讀者參考:
阻力系數(shù)ξ以下列公式確定:
當(dāng)DN≤250時(shí) ξ=14.68×V1.1339(7-1)
當(dāng)DN>250時(shí) ξ=10.97×V1.1339(7-2)
式中ξ——阻力系數(shù);
V——介質(zhì)流速(m/s)。
局部水頭損失hf以下列公式確定:
hf=ξ×V2/2g (7-3)
或:hf=0.749×V0.8661 (7-4)
hf=0.56×V0.8661 (7-5)
式中hf——局部水頭損失(m水柱);
V——介質(zhì)流速(m/s);
g——重力加速度g=9.81(m/s2)。
經(jīng)檢測,該種水泵控制閥的水頭損失比同類型的水力控制 閥能耗減少30%以上。
三、結(jié)論
具有控制水泵運(yùn)行特性功能的閥門才稱為水泵控制閥,這 是顯而易見的。
本文第二章第1節(jié)《泵的啟動特性及其控制》中的a)、b)、c) 條;第2節(jié)《停泵及其控制》中的a),b)條;第3節(jié)《改變裝置特性》中的a),b)條;第4節(jié)《 意外突然停泵水錘力的控制》中的b)條;這里所敘述的八種功能屬于泵運(yùn)轉(zhuǎn)特性所要求的技 術(shù)條件,也是泵本身運(yùn)轉(zhuǎn)特性要求閥門來控制的內(nèi)容,也是水泵控制閥的必要功能。這些必 要功能是水泵控制閥區(qū)別于各種類型止回閥或其它閥門質(zhì)的界定。
為什么不具備上述必要功能不能稱為水泵控制閥呢?這可以 通過下面舉例予以說明:
若不具備第2節(jié)a)條中先關(guān)閥后停泵的功能,對離心泵來說 ,所有停泵都變?yōu)橐馔馔蝗煌1?,占停泵總?shù)99%以上的正常停泵,并可以避免水錘和泵逆轉(zhuǎn) 發(fā)生的安全性化為烏有,多么危險(xiǎn)。
若不具備第2節(jié)和第3節(jié)的功能,則只有泵的啟動才能實(shí)現(xiàn)閥 的開啟、泵的關(guān)閉才能實(shí)現(xiàn)閥的關(guān)閉,很明顯這是泵在控制閥門工作,失去了控制閥的“控 制"實(shí)質(zhì),更難理解為水泵控
制閥了。
若不具備第3節(jié)無級調(diào)節(jié)流量的功能,旦泵的運(yùn)行工況中 因阻力偏小,流量過大時(shí),不但使泵偏離zui率區(qū)耗能,而且因軸功率劇增超載而損壞機(jī)組 。所以水泵控制閥應(yīng)具有上述八種必要功能是必然的。
3.屏蔽泵的是種電機(jī)和泵體的轉(zhuǎn)機(jī) 轉(zhuǎn)子和定子中間有屏蔽紙隔開 此種轉(zhuǎn)機(jī)可輸送強(qiáng)酸,強(qiáng)堿及貴重液體 具有性能好的特點(diǎn)!
zui大的優(yōu)點(diǎn)是密封好!屏蔽式離心泵,采用直流無刷電機(jī)驅(qū)動,*的屏蔽套結(jié)構(gòu),保證了泵的軸端永無滲漏。
4.傳力接頭是泵、閥門等設(shè)備與管道連接的新產(chǎn)品,通過全螺紋螺柱把它們連接起來,使其成為 個(gè)整體,并有定的位移量,這樣就可以在安裝維修時(shí),根據(jù)現(xiàn)場安裝尺寸進(jìn)行調(diào)整,在工作時(shí),可以 把軸向推力傳遞至整個(gè)管道。這樣不僅提高工作效率,而且對泵、閥門等設(shè)備起到定保護(hù)作用。