电磁阀工作原理.docx

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电磁阀工作原理

电磁阀知识

电磁阀介绍

电磁阀的工作原理，电磁阀里有密闭的腔，在的不同位置开有通孔，每个孔都通向不同的油管，腔中间是阀，两面是两块电磁铁，哪面的磁铁线圈通电阀体就会被吸引到哪边，通过控制阀体的移动来档住或漏出不同的排油的孔，而进油孔是常开的，液压油就会进入不同的排油管，然后通过油的压力来推动油刚的活塞，活塞又带动活塞杆，活塞竿带动机械装置动。

这样通过控制电磁铁的电流就控制了机械运动。

分类：

国内外的电磁阀从原理上分为三大类（即：

直动式、分步直动式、先导式），而从阀瓣结构和材料上的不同与原理上的区别又分为六个分支小类（直动膜片结构、分步重片结构、先导膜式结构、直动活塞结构、分步直动活塞结构、先导活塞结构），按照气路数分为2位2通，2位3通，2位4通，2位5通。

电磁阀分为单电控和双电控，指的是电磁线圈的个数，单线圈的称为单电控，双线圈的称为双电控，2位2通，2位3通一般时是单电控（单线圈），2位4通，2位5通可以是单电控（单线圈），也可以是双电控（双线圈）。

一、按被控制管路内的介质及使用工况的不同可将电磁阀分为：

液用电磁阀、气用电磁阀、蒸汽电磁阀、燃气电磁阀、油用电磁阀、消防专用电磁阀、制冷电磁阀、防腐电磁阀、高温电磁阀、高压电磁阀、无压差电磁阀、超低温电磁阀（深冷电磁阀）、真空电磁阀等。

　　二、按电磁阀内部结构不同可分为先导式、直动式、复合式、反冲式、自保持式、脉冲式、双稳态、双向型等。

　　三、按电磁阀的使用材质不同可分为：

铸铁体（灰口铸铁、球墨铸铁）、铜体（铸铜、锻铜）、铸钢体、全不锈钢体（304、316）、非金属材料（ABS、聚四氟乙烯）。

　　四、按管道中介质的压力不同可分为：

真空型（-0.1~0Mpa）、低压型（0~0.8Mpa）、中压型（1.0~2.5Mpa）、高压型（4.0~6.4Mpa）、超高压型（10~21Mpa）

　　五、按介质温度不同可分为：

常温型（~）、中温型（~）、高温型（~）、超高温型（~）、低温型（~）、超低温型（）。

　　六、按工作电压不同分为：

交流电压：

AC220V 380V 110V 24V；直流电压：

DC24V 12V 6V 220V；一般常用电压为AC220V DC24V，推荐用户尽量选用常用电压、特殊电压供货周期较长。

　　七、按电磁阀的防护等级可分为：

防爆型、防水型、户外型等。

从原理上分：

直动式电磁阀：

原理：

通电时，电磁线圈产生电磁力把关闭件从阀座上提起，阀门打开；断电时，电磁力消失，弹簧把关闭件压在阀座上，阀门关闭。

特点：

在真空、负压、零压时能正常工作，但通径一般不超过25mm。

分布直动式电磁阀：

原理：

它是一种直动和先导式相结合的原理，当入口与出口没有压差时，通电后，电磁力直接把先导小阀和主阀关闭件依次向上提起，阀门打开。

当入口与出口达到启动压差时，通电后，电磁力先导小阀，主阀下腔压力上升，上腔压力下降，从而利用压差把主阀向上推开；断电时，先导阀利用弹簧力或介质压力推动关闭件，向下移动，使阀门关闭。

特点：

在零压差或真空、高压时亦能可*动作，但功率较大，要求必须水平安装。

先导式电磁阀：

原理：

通电时，电磁力把先导孔打开，上腔室压力迅速下降，在关闭件周围形成上低下高的压差，流体压力推动关闭件向上移动，阀门打开；断电时，弹簧力把先导孔关闭，入口压力通过旁通孔迅速腔室在关阀件周围形成下低上高的压差，流体压力推动关闭件向下移动，关闭阀门。

电磁阀在液路系统中用来实现液路的通断或液流方向的改变，它一般具有一个可以在线圈电磁力驱动下滑动的阀芯，阀芯在不同的位置时，电磁阀的通路也就不同。

阀芯的工作位置有几个，该电磁阀就叫几位电磁阀：

阀体上的接口，也就是电磁阀的通路数，有几个通路口，该电磁阀就叫几通电磁阀。

按照气路数分：

“X位Y通”电磁阀的“X位”代表的就是阀门一共有几种状态：

“2位”表示“通”和“断”2种状态——P→A，P→B，A→R，B→S等状态，断开的气路均处于排气状态；

“3位”包括上面2种状态，还包括第3种状态——对于第1路排气/不排气，对于第2路排气/不排气的状态，有多种组合。

“Y通”指的是电磁阀一共有几个孔，对于气体电磁阀，因为存在排气的问题，可能有2个孔（1个进气、1个出气），3个孔（1个进气、1个出气、1个排气），4个孔（1个进气、2个出气、1个排气），5个孔（1个进气、2个出气、2个排气）；对于液体电磁阀，就不存在排气问题，因为液体一般不能排空。

P——POWER，进气孔；

A——出气孔1（接气缸）；

R——与出气孔1相通的排气孔（B侧线圈已经通过电或手动控制过，A侧线圈不通电时这两个孔相通）；

B——出气孔2（接气缸）；

S——与出气孔2相通的排气孔（A侧线圈已经通过电或手动控制过，B侧线圈不通电时这两个孔相通）；

两位两通（1个进气、1个出气）

断电时，压力口连到气缸口----通电时，压力口、气缸口关闭；

两（三）位三通（1个进气、1个出气、1个排气）

常开：

断电时，压力口连到气缸口而排气口关闭----通电时，压力口关闭而气缸口连到排气口；

常闭：

断电时，压力口关闭而气缸口连到排气口----通电时，压力口连到气缸口而排气口关闭；

通常结构：

允许阀连接成常闭或常开的位置其中之一，或选择两种流体之一，或由一个口转换流到另一个口

两位四通（1个进气、2个出气、1个排气）

一般用于操作双动气缸，在一位置，压力口连到A气缸口，而另一个B气缸口连接到排气口,在二位置，压力口连到B气缸口，而另一个A气缸口连接到排气口；

两位五通（1个进气、2个出气、2个排气）

工作过程：

由图可见，1是进气管，2、4两个是出气管，3、5两个是排气管。

当12线圈通电时，阀工作在右阀位，进气由1经过阀从2出去，管4的气经阀从5排出；当14线圈通电时，阀工作在左阀位，进气由1经过阀从4出去，管2的气经阀从3排出。

两位五通双电控电磁阀动作原理：

给正动作线圈通电，则正动作气路接通（正动作出气孔有气），即使给正动作线圈断电后正动作气路仍然是接通的，将会一直维持到给反动作线圈通电为止。

给反动作线圈通电，则反动作气路接通（反动作出气孔有气），即使给反动作线圈断电后反动作气路仍然是接通的，将会一直维持到给正动作线圈通电为止。

这相当于“自锁”。

基于两位五通双电控电磁阀的这种特性，在设计机电控制回路或编制PLC程序的时候，可以让电磁阀线圈动作1~2秒就可以了，这样可以保护电磁阀线圈不容易损坏。

位置1位置2

电磁阀特性

一、安全性：

不注意安全即会产生灾难

1.腐蚀性介质：

宜选用塑料王电磁阀和全不锈钢；对于强腐蚀的介质必须选用隔离膜片式。

例CD-F.Z3CF。

中性介质，也宜选用铜合金为阀壳材料的电磁阀，否则，阀壳中常有锈屑脱落，尤其是动作不频繁的场合。

氨用阀则不能采用铜材。

2.爆炸性环境：

必须选用相应防爆等级产品，露天安装或粉尘多场合应选用防水，防尘品种。

3.电磁阀公称压力应超过管内最高工作压力。

二、适用性：

不适用等于花钱买费物，还要添麻烦

1.介质特性

1.1质气，液态或混合状态分别选用不同品种的电磁阀，例ZQDF用于空气，ZQDF—Y用于液体，ZQDF—2（或-3）用于蒸汽，否则易引起误动作。

ZDF系列多功能电磁阀则可通通于气.液体。

最好订时告明介质状态，安装用户就不必再调式。

1.2介质温度不同规格产品，否则线圈会烧掉，密封件老化，严重影响寿命命。

1.3介质粘度，通常在50cSt以下。

若超过此值，通径大于15mm用ZDF系列多功能电磁阀作特殊订货。

通径小于15mm订高粘度电磁阀。

1.4介质清洁度不高时都应在电磁阀前配装反冲过滤阀，压力低时尚可选用直动膜片式电磁阀作例如CD—P。

1.5介质若是定向流通，且不允许倒流ZDF—N和ZQDF—N单需用双向流通，请作特殊要求提出。

1.6介质温度应选在电磁阀允许范围之内。

2.管道参数

2.1根据介质流向要求及管道连接方式选择阀门通口及型号。

例如，用于一条管道向两条管道切换的，小通径的选CA5和Z3F，中等或大通径请选ZDF—Z1/2。

又如控制两条管道汇流的，请选ZDF—Z2/1等。

2.2根据流量和阀门Kv值选定公称通径，也可选同管道内径。

请注意有的厂家未标有Kv值，往往阀孔尺寸小于接口管径，切不可贪图价低而误事。

2.3工作压差

最低工作压差在0.04Mpa以上是可选用间接先导式；最低工作压差接近或小于零的必须选用直动式或分步直接式。

3.环境条件

3.1环境的最高和最低温度应选在允许范围之内，如有超差需作特殊订货提出。

3.2环境中相对湿度高及有水滴雨淋等场合，应选防水电磁阀。

3.3环境中经常有振动，颠簸和冲击等场合应选特殊品种，例如船用电磁阀。

3.4在有腐蚀性或爆炸性环境中的使用应优先根据安全性要求选用耐发蚀。

3.5环境空间若受限制，请选用多功能电磁阀，因其省去了旁路及三只手动阀且便于在线维修。

4.电源条件

4.1根据供电电源种类，分别选用交流和直流电磁阀。

一般来说交流电源取用方便。

4.2电压规格用尽量优先选用AC220V.DC24V。

4.3电源电压波动通常交流选用+%10%.-15%，直流允许±%10左右，如若超差，须采取稳压措施或提出特殊订货要求。

4.4应根据电源容量选择额定电流和消耗功率。

须注意交流起动时VA值较高，在容量不足时应优先选用间接导式电磁阀。

5.控制精度

5.1普通电磁阀只有开、关两个位置，在控制精度要求高和参数要求平稳时请选用多位电磁阀；Z3CF三位常开电磁阀，具有微启，全开和关闭三种流量；ZDF—Z1/1组合多功能电磁阀具有全开、大开、小开、全开四种流量。

5.2动作时间：

指电信号接通或切断至主阀动作完成时间，只有本公司专利产品多功能电磁阀可对开启和关闭时间分别调节，不仅可满足控制精度要求，还可防止水锤破坏。

5.3泄漏量：

样本上给出的泄漏量数值为常用经济等级，若嫌偏高，请作特殊订货。

三、可靠性：

不可靠将会损害整个系统

1、工作寿命，此项不列入出厂试验项目，属于型式试验项目。

为确保质量应选正规厂家的名牌产品。

2、工作制式：

分长期工作制，反复短时工作制和短时工作制三种。

本公司常规产品均为长期工作制，即线圈允许长期通电工作。

对于长时间阀门开通只有短时关闭的情况，则宜选用常开电磁阀。

用在短时工作制而批量又很大时，可作特殊订货以降低功耗。

3、工作频率：

动作频率要求高时，结构应优选直动式电磁阀，电源听优选交流。

4、动作可靠性

严格地来说此项试验尚未正式列入我国电磁阀专业标准，为确保质量应选正规厂家的名牌产品。

有些场合动作次数并不多，但对可靠性要求却很高，如消防、紧急保护等，切不可掉以轻心。

特别重要的，还应采取两只连用双保险。

四、经济性：

不经济就是对资金，精力乃至生命的浪费

它选用的尺度之一，但必须是在安全、适用、可靠的基础上的经济。

经济性不单是产品的售价，更要优先考虑其功能和质量以及安装维修及其它附件所需用费用。

更重要的是，一只电磁阀在整个自控系统中在整个自控系统中乃至生产线中所占成本微乎其微，如果贪图小便宜而错选早造成损害群是巨大的。

总之，经济性不单指产品价格，而是产品的性能价格比综合费用价格比。

电磁阀故障与排除

一、电磁阀通电后不工作

检查电源接线是否不良→重新接线和接插件的连接

检查电源电压是否在±工作范围-→调致正常位置范围

线圈是否脱焊→重新焊接

线圈短路→更换线圈

工作压差是否不合适→调整压差→或更换相称的电磁阀

流体温度过高→更换相称的电磁阀

有杂质使电磁阀的主阀芯和动铁芯卡死→进行清洗,如有密封损坏应更换密封并安装过滤器

液体粘度太大,频率太高和寿命已到→更换产品

二、电磁阀不能关闭

主阀芯或铁动芯的密封件已损坏→更换密封件

流体温度、粘度是否过高→更换对口的电磁阀

有杂质进入电磁阀产阀芯或动铁芯→进行清洗

弹簧寿命已到或变形→更换

节流孔平衡孔堵塞→及时清洗

工作频率太高或寿命已到→改选产品或更新产品

三、其它情况

内泄漏→检查密封件是否损坏,弹簧是否装配不良

外泄漏→连接处松动或密封件已坏→紧螺丝或更换密封件

通电时有噪声→头子上坚固件松动,拧紧。

电压波动不在允许范围内，调整好电压。

铁芯吸合面杂质或不平，及时清洗或更换。

电磁阀选型要领

电磁阀选型首先应该依次遵循安全性，可靠性，适用性，经济性四大原则，其次是根据六个方面的现场工况（即管道参数、流体参数、压力参数、电气参数、动作方式、特殊要求进行选择）。

选型依据：

一、根据管道参数选择电磁阀的：

通径规格（即DN）、接口方式

1、按照现场管道内径尺寸或流量要求来确定通径（DN）尺寸。

2、接口方式，一般>DN50要选择法兰接口，≤DN50则可根据用户需要自由选择。

二、根据流体参数选择电磁阀的：

材质、温度组

1、腐蚀性流体：

宜选用耐腐蚀电磁阀和全不锈钢；食用超净流体：

宜选用食品级不锈钢材质电磁阀。

2、高温流体：

要选择采用耐高温的电工材料和密封材料制造的电磁阀，而且要选择活塞式结构类型的。

3、流体状态：

大至有气态，液态或混合状态，特别是口径大于DN25订货时一定要区分开来。

4、流体粘度：

通常在50cSt以下可任意选择，若超过此值，则要选用高粘度电磁阀。

三、根据压力参数选择电磁阀的：

原理和结构品种

1、公称压力：

这个参数与其它通用阀门的含义是一样的，是根据管道公称压力来定。

2、工作压力：

如果工作压力低则必须选用直动或分步直动式原理；最低工作压差在0.04Mpa以上时直动式、分步直动式、先导式均可选用。

四、电气选择：

电压规格应尽量优先选用AC220V、DC24较为方便。

五、根据持续工作时间长短来选择：

常闭、常开、或可持续通电

1、当电磁阀需要长时间开启，并且持续的时间多余关闭的时间应选用常开型。

2、要是开启的时间短或开和关的时间不多时，则选常闭型。

3、但是有些用于安全保护的工况，如炉、窑火焰监测，则不能选常开的，应选可长期通电型。

六、根据环境要求选择辅助功能：

防爆、止回、手动、防水雾、水淋、潜水

1、爆炸性环境：

必须选用相应防爆等级的电磁阀（我公司现有：

dIIBT4、dIICT5、ExmI/IIT4）。

2、当管内流体有倒流现象时，可选择我公司OK71-N、OK72-N系列带止回功能电磁阀。

3、当需要对电磁阀进行现场人工操作时，可选择我公司OK71-S、OK72-S系列带手动功能电磁阀。

4、露天安装或粉尘多场合应选用防水，防尘品种（防护等级在IP54以上）。

5、用于喷泉必须采用潜水型电磁阀（防护等级在IP68以上）。

电磁阀的主要特点

（1）外漏堵绝，内漏易控，使用安全。

内外泄漏是危及安全的要素。

其它自控阀通常将阀杆伸出，由电动、气动、液动执行机构控制阀芯的转动或移动。

这都要解决长期动作阀杆动密封的外泄漏难题；唯有电磁阀是用电磁力作用于密封在隔磁套管内的铁芯完成，不存在动密封，所以外漏易堵绝。

电动阀力矩控制不易，容易产生内漏，甚至拉断阀杆头部；电磁阀的结构型式容易控制内泄漏，直至降为零。

所以，电磁阀使用特别安全，尤其适用于腐蚀性、有毒或高低温的介质。

（2）系统简单，便接电脑，价格低谦。

电磁阀本身结构简单，价格也低，比起调节阀等其它种类执行器易于安装维护。

更显著的是所组成的自控系统简单得多，价格要低得多。

由于电磁阀是开关信号控制，与工控计算机连接十分方便。

在当今电脑普及，价格大幅下降的时代，电磁阀的优势就更加明显。

（3）动作快递，功率微小，外形轻巧。

电磁阀响应时间可以短至几个毫秒，即使是先导式电磁阀也可以控制在几十毫秒内。

由于自成回路，比之其它自控阀反应更灵敏。

设计得当的电磁阀线圈功率消耗很低，属节能产品；还可做到只需触发动作，自动保持阀位，平时一点也不耗电。

电磁阀外形尺寸小，既节省空间，又轻巧美观。

（4）调节精度受限，适用介质受限。

电磁阀通常只有开关两种状态，阀芯只能处于两个极限位置，不能连续调节，（力图突破的新构思不少，但还都处于试验试用阶段）所以调节精度还受到一定限制。

电磁阀对介质洁净度有较高要求，含颗粒状的介质不能适用，如属杂质须先滤去。

另外，粘稠状介质不能适用，而且，特定的产品适用的介质粘度范围相对较窄。

（5）型号多样，用途广泛。

电磁阀虽有先天不足，优点仍十分突出，所以就设计成多种多样的产品，满足各种不同的需求，用途极为广泛。

电磁阀技术的进步也都是围绕着如何克服先天不足，如何更好地发挥固有优势而展开。

安装注意事项如下：

1.安装前应仔细阅读产品的使用说明书，核查产品是否完全符合使用要求，熟悉安装要点，做好准备工作。

2.核对铭牌所标参数是否为所选用产品的参数，是否与使用说明书相符。

3.接管之前用0.3Mpa的压力对管道充分冲洗，把管道中的金属粉末、残留密封材料、锈垢等完全清除。

4.注意介质的洁净度，如果介质内混有的尘垢等杂质妨碍电磁阀的正常工作，管道中应装过滤器。

5.电磁阀不宜装在管道低凹处，如装在容器的排出管道中，注意不可自容器底部引出，而应装在容器底部稍上的位置。

6.如果介质会起水击现象，那么应该选用多功能电磁阀或采取相应的防范措施。

7.蒸汽用电磁阀入口侧应装有疏水阀，该处接管应倾斜，疏水阀装在低位，最好装多通反冲过滤器。

8.电磁阀一般是定向的，不可装反，通常在阀体上用“箭头”指出介质流动方向，安装时要依照“箭头”指示方向安装。

9.一般电磁阀的电磁线圈部件应正立向上，垂直于管道，有些产品有特别规定，请按说明书安装。

。

10.接管时应注意，密封材料不可使用过量。

如螺纹连接时，接管螺纹应保持在有效长度内，并在端部半螺距处用锉刀倒棱，自端部起2牙处开始缠绕密封带，不然过量的密封带或粘结剂将进入电磁阀内，而发生妨碍正常动作的事故。

11.电磁阀安装处应有一定的预留空间，以便对它的日常保养与定期维修。

12.安装时用扳手或管钳固定好阀体，再拧上接管，千万不可将力作用在线圈组件上引起变形，使电磁阀难以正常工作。

13.在管道刚性不足，或有水击现象的情况下，请把阀前、后接管用支架扎实地固定好。

14.在冻结场所使用时，用隔热材料对管道加以保护或在管道上设置加热器。

15.要确认一下，电磁阀本身及它与接管连接处是否有泄漏。

16.对线圈引出线的连接要核查，特别是三根引出线的场合。

17.连接于电磁阀的电器元件，如继电器、开关和接触器等。

开阀时触点不应振动，不然工作将不可靠并影响其电磁阀寿命。

18.电气回路要接入相应的保险线，作为电气回路的保护。

19.为了维护与修理作业方便，或不中断连续性生产，对于一般电磁阀，建议采用旁路隔离安装法。

电磁阀应保证在电源电压为额定电压的15%-10%波动范围内正常工作。

电磁阀标准汇总

标准编号标准中文名称标准英文名称

JB/T4119-1991制冷用电磁阀　

JB/T4080-1991高真空电磁阀型式与基本参数　

JB/T7223-1994小型制冷系统用两位三通电磁阀　

JB/T7352-1994（2005复审）工业过程控制系统用电磁阀　

JB/T57184-1994电磁阀产品质量分等　

JB/T57209-1994（2005复审）电磁阀可靠性要求与考核方法　

JB/T8053-1996制冷系统用直动型双稳态电磁阀　

JB/T10302-2001家用和类似用途小型制冷系统两通电磁阀　

NFE49-093-2003气压传动.3/2电磁阀.安装接口表面（Pneumaticfluidpower-3/2solenoidvalves-Mountinginterfacesurfaces.）

BSISO15218-2003气液传动.3/2电磁阀.安装接口表面（Pneumaticfluidpower-3/2solenoidvalves-Mountinginterfacesurfaces）

JISB8472-1994蒸汽用电磁阀（STEAMPIPELINE-SOLENOIDVALVES）

JISB8473-1994燃油管道.电磁阀（Fueloilpipeline--Solenoidvalves）

JISB8471-1994水管道.电磁阀（Waterpipeline--Solenoidvalves）

JISB8375-1993气动系统.四通五通电磁阀（PNEUMATICSYSTEM-4-PORTAND5-PORTSOLENOIDOPERATEDVALVES）

JISB8373-1993气动系统.二通电磁阀（PNEUMATICSYSTEM-2-PORTSOLENOIDOPERATEDVALVES）

JISB8374-1993气动系统.三通电磁阀（Pneumaticsystem--3-portsolenoidoperatedvalves）

JISE4115-1988铁路车辆用电磁阀（Magnetvalvesforrailwayrollingstock）

JISS2143-1975煤气装置用电磁阀（Solenoidvalvesforgasappliances）

ISO15218-2003气压传动.3/2电磁阀.安装接口表面（Pneumaticfluidpower-3/2solenoidvalves-Mountinginterfacesurfaces）

QB/T2278.1-1996家用燃气快速热水器冲击电磁阀　

QB/T2278.2-1996家用燃气快速热水器自吸电磁阀　

QB/T1291-1991自动洗衣机用进水电磁阀　

QC/T673-2000（2005复审）汽车用液化石油气电磁阀　

QC/T674-2000（2005复审）汽车用压缩天然气电磁阀　

QC/T675-2000（2005复审）汽车用汽油电磁阀　

MT/T715-1997（2005复审）矿用防爆电磁阀通用技术条件

电磁阀技术的发展简介

2.1精简化方向的发展

至精必至简，唯有简单的才能长久流传。

这也是科学家和工程师的永久追求。

（1）简化控制回路

以往的执行器大量采用气动和电动的控制回路，这增加了系统的复杂性，而先导型电磁阀则在阀内形成利用工作介质自身的控制回路，结构甚为简单。

过去国内外电磁阀多项技术参数还受限制，现在国内电磁阀通径已扩展至30Omm；介质温度低至--200℃，高至450℃；工作压力从真空到25MPa。

动作时间从十几秒到几毫秒。

这些技术的新发展已完全可以取代原有体积庞大价格昂贵的两位控制的快速切断阀和气动开关阀，电动开关阀，也能部分取代连续调节的气动、电动调节阀。

（怎样才能更好地满足调节精度要求，下文还要述及）。

国外的纺织、轻工、城建等行业已大量改用电磁阀，而冶金、化工等行业则率先在辅助系统中使用越来越多的电磁阀。

国内自控专业技术人员已越来越多地关注电磁阀了。

（2）简化管路系统

自动控制阀工作时在管路上还须配用一些辅助阀门和管件。

例如图1所示的隔离旁路是典型的安装方法，须配三个手动阀，其中手动阀1是旁路阀，手动备用。