電磁閥的選型參考 

                             上海申弘閥門有限公司

摘要：對(duì)電磁閥的關(guān)注熟悉、正確選用是熱工自動(dòng)化 設(shè)計(jì)的一項(xiàng)基礎(chǔ)工作。文中介紹了電磁閥的分類、流通能力的計(jì)算乃至其選型，并對(duì)電磁閥的控制提出一些個(gè)人見解。 上海申弘閥門有限公司主營(yíng)閥門有：減壓閥(氣體減壓閥,可調(diào)式減壓閥,波紋管減壓閥,活塞式減壓閥,蒸汽減壓閥,先導(dǎo)式減壓閥,空氣減壓閥,氮?dú)鉁p壓閥,水用減壓閥,自力式減壓閥,比例減壓閥)、安全閥、保溫閥、低溫閥、球閥、截止閥、閘閥、止回閥、蝶閥、過濾器、放料閥、隔膜閥、旋塞閥、柱塞閥、平衡閥、調(diào)節(jié)閥、疏水閥、管夾閥、排污閥、排氣閥、排泥閥、氣動(dòng)閥門、電動(dòng)閥門、高壓閥門、中壓閥門、低壓閥門、水力控制閥、真空閥門、襯膠閥門、襯氟閥門。   電磁閥是電廠熱工自動(dòng)化中應(yīng)用相當(dāng)廣泛的設(shè)備之一。它可以用來控制一定壓力下的某些工質(zhì)在管道中的自動(dòng)通斷，成為特定的執(zhí)行器，如鍋爐的燃油快關(guān)閥、汽輪機(jī)組調(diào)速保安系統(tǒng)油路上的電磁滑閥、給水泵組密封水管路的切換閥以及采暖工程的熱水閥等。它還可以作為氣動(dòng)、液動(dòng)回路自動(dòng)切換或順序控制的執(zhí)行元件，它就成了該氣動(dòng)、液動(dòng)執(zhí)行器的電——?dú)狻㈦姟簣?zhí)行元件，這方面的應(yīng)用更為普遍。如主廠房鍋爐的氣動(dòng)安全門、汽輪機(jī)組氣動(dòng)或液動(dòng)的抽汽逆止門等都是由電磁閥控制通向操作裝置的氣路、液(水)路的通斷來完成其開關(guān)動(dòng)作的，輔助車間及其系統(tǒng)眾多氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的自動(dòng)控制也離不開電磁閥這一設(shè)備。再如，過去在鍋爐各段煙道壓力的常規(guī)檢測(cè)中也使用過電磁閥切換做到一臺(tái)表計(jì)的多點(diǎn)測(cè)量?？梢?，電磁閥在電廠熱工測(cè)量、控制及保護(hù)聯(lián)鎖上都是一項(xiàng)基礎(chǔ)元件設(shè)備，對(duì)電磁閥的關(guān)注熟悉、正確選用乃是熱工自動(dòng)化設(shè)計(jì)的一項(xiàng)基礎(chǔ)工作?；诖?，本文著重討論電磁閥在選型與控制上的一些問題，有些見解僅是筆者一家之言，期盼同仁指正。 

 1  電磁閥的結(jié)構(gòu)原理及其分類 

1．1 電磁閥的結(jié)構(gòu)原理      電磁閥的結(jié)構(gòu)并不復(fù)雜，它由兩個(gè)基本 功能單元組成，一是電磁線圈(電磁鐵)和磁 芯，另一是滑閥，即包含數(shù)個(gè)孔的閥體。電 磁線圈帶電或失電時(shí)，磁芯的運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致工質(zhì) 流體通過閥體或被切斷。 
    上述用來在工藝管道中直接通斷的作為 特定執(zhí)行器的電磁閥，電磁線圈帶電時(shí)，磁芯 直接開啟常閉閥的孔或關(guān)閉常開閥的孔，閥 門能從0(無壓差)至其大額定壓力間開啟 或關(guān)閉。而上述用來在氣動(dòng)、液動(dòng)執(zhí)行器充 當(dāng)執(zhí)行元件的電磁閥，則要借助動(dòng)力源(壓縮 空氣、有壓頭的水或油等液體)來操作電磁閥 上的先導(dǎo)孔和旁通孔。電磁線圈帶電時(shí)，磁 芯開啟先導(dǎo)孔，通過閥的出口消除膜片或活 塞頂部的壓力，且將其推離主孔，閥門得以開 啟。電磁線圈失電時(shí)，先導(dǎo)孔關(guān)閉，動(dòng)力源的 壓頭通過旁通孑L作用于膜片或活塞頂部而產(chǎn) 生閥座力，閥門得以關(guān)閉。這是因?yàn)槭苓@些 執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制的工藝閥門一般口徑都較大， 要求執(zhí)行機(jī)構(gòu)接受動(dòng)力源的壓頭也大(如 DNl50及以上的氣動(dòng)隔膜閥、氣動(dòng)蝶閥的操 作壓力》0．5MPa)，則傳遞動(dòng)力源的電磁閥的 孑L尺寸及工質(zhì)流體壓力勢(shì)必也要大，只有將 電磁線圈做大才足以開啟電磁閥來傳遞執(zhí)行 機(jī)構(gòu)所需的動(dòng)力源。為了解決這一矛盾，保持電磁線圈的小尺寸，就不再使用磁芯直接 啟閉閥體孔的直接操作的(直動(dòng)式)電磁閥， 而改用磁芯啟閉先導(dǎo)孔的導(dǎo)向操作的(先導(dǎo) 式)電磁閥。

1．2 電磁閥的分類  
    電磁閥的分類無定式，隨分類方式不同而異，詳見下表。  
    實(shí)際上，上表并不能涵蓋所有電磁閥的種類。如兩通、三通直動(dòng)式及單電控兩位四通、五通(五個(gè)接口)電磁閥還有電脈沖控制的，電磁線圈非連續(xù)帶電，而用磁閃鎖控制。還如不同于兩個(gè)電磁線圈控制的“雙穩(wěn)"先導(dǎo)式電磁閥，另一種“雙穩(wěn)"先導(dǎo)式電磁閥是由雙外部壓力源控制的(先導(dǎo)式要有壓力源，麗一種說得更確切，是由電磁線圈及主壓力源控制)，已無電氣部件——電磁線圈。再如由兩個(gè)電磁先導(dǎo)閥、一個(gè)滑閥及其連接體組成的三位三通、三位五通電磁閥。這些或應(yīng)用相對(duì)較少，或僅是一個(gè)滑閥，就不再列入分類表內(nèi)。    

     電廠熱工自動(dòng)化設(shè)計(jì)中，應(yīng)用多的是 兩通直動(dòng)式、先導(dǎo)式電磁閥及兩位三通、四 通、五通(五個(gè)接口)先導(dǎo)式電磁閥。兩通直 動(dòng)式、先導(dǎo)式電磁閥可作為工藝管道控制工 質(zhì)通斷的截止機(jī)構(gòu)。兩位三通、四通、五通先 導(dǎo)式電磁閥用得更多的是空氣操作的、，即工 質(zhì)流體為儀用壓縮空氣。三通用于控制單作 用氣缸執(zhí)行機(jī)構(gòu)、氣動(dòng)薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)、氣動(dòng)調(diào) 節(jié)閥等；四通用于控制雙作用氣缸及其他氣 動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，帶有活塞式執(zhí)行機(jī)構(gòu)的調(diào)節(jié)閥 等；五通用于控制雙作用氣缸完成氣路自動(dòng) 切換，驅(qū)動(dòng)某些閥門裝置，如一些汽包爐用氣 缸控制的爐底渣斗排渣門等。 1．3 電磁閥的圖形符號(hào) 
    下表列出常用的電磁閥的圖形符號(hào)，比較象形，借此也能看出它們之間的區(qū)別，且對(duì)閱讀電磁閥廠商的選型樣本或指南有所幫助。   

電磁閥選型首先應(yīng)該依次遵循安全性，可靠性，適用性，經(jīng)濟(jì)性四大原則，其次是根據(jù)六個(gè)方面的現(xiàn)場(chǎng)工況(即管道參數(shù)、流體參數(shù)、壓力參數(shù)、電氣參數(shù)、動(dòng)作方式、特殊要求進(jìn)行選擇)。選型依據(jù)：  
    

       一、根據(jù)管道參數(shù)選擇電磁閥的：通徑規(guī)格(即DN)、接口方式  
   

       1、按照現(xiàn)場(chǎng)管道內(nèi)徑尺寸或流量要求來確定通徑(DN)尺寸。  
    

       2、接口方式，一般>DN50要選擇法蘭接口，≤DN50則可根據(jù)用戶需要自由選擇。  
    

       二、根據(jù)流體參數(shù)選擇電磁閥的：材質(zhì)、溫度組  
   

       1、腐蝕性流體：宜選用耐腐蝕電磁閥和全不銹鋼；食用超凈流體：宜選用食品級(jí)不銹鋼材質(zhì)電磁閥。  
    

       2、高溫流體：要選擇采用耐高溫的電工材料和密封材料制造的電磁閥，而且要選擇活塞式結(jié)構(gòu)類型的。  
    

       3、流體狀態(tài)：大至有氣態(tài)，液態(tài)或混合狀態(tài)，特別是口徑大于DN25。  
    

       4、流體粘度：通常在50cSt以下可任意選擇，若超過此值，則要選用高粘度電磁閥。  
    

       三、根據(jù)壓力參數(shù)選擇電磁閥的：原理和結(jié)構(gòu)品種  
    

       1、公稱壓力：這個(gè)參數(shù)與其它通用閥門的含義是一樣的，是根據(jù)管道公稱壓力來定。  
   

       2、工作壓力：如果工作壓力低則必須選用直動(dòng)或分步直動(dòng)式原理；低工作壓差在0.04Mpa以上時(shí)直動(dòng)式、分步直動(dòng)式、先導(dǎo)式均可選用。  
    

       四、電氣選擇：電壓規(guī)格應(yīng)盡量?jī)?yōu)先選用AC220V、DC24較為方便。  
    

       五、根據(jù)持續(xù)工作時(shí)間長(zhǎng)短來選擇：常閉、常開、或可持續(xù)通電  
    

       1、當(dāng)電磁閥需要長(zhǎng)時(shí)間開啟，并且持續(xù)的時(shí)間多余關(guān)閉的時(shí)間應(yīng)選用常開型。  
    

       2、要是開啟的時(shí)間短或開和關(guān)的時(shí)間不多時(shí)，則選常閉型。  
    

       3、但是有些用于安全保護(hù)的工況，如爐、窯火焰監(jiān)測(cè)，則不能選常開的，應(yīng)選可通電型。  
    

       六、根據(jù)環(huán)境要求選擇輔助功能：防爆、止回、手動(dòng)、防水霧、水淋、潛水  
    

       1、爆炸性環(huán)境：必須選用相應(yīng)防爆等級(jí)的電磁閥。  
    

       2、當(dāng)管內(nèi)流體有倒流現(xiàn)象時(shí)，可選擇帶止回功能電磁閥。  
    

       3、當(dāng)需要對(duì)電磁閥進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)人工操作時(shí)，可選擇帶手動(dòng)功能電磁閥。  
    

       4、露天安裝或粉塵多場(chǎng)合應(yīng)選用防水，防塵品種(防護(hù)等級(jí)在IP54以上)。  
    

       5、用于噴泉必須采用潛水型電磁閥(防護(hù)等級(jí)在IP68以上)。

2  電磁閥的主要技術(shù)參數(shù)及其選型  

2．1 電磁閥的主要技術(shù)參數(shù)  
    (1) 電磁閥口徑，分管徑、通徑兩個(gè)不同概念。管徑專指電磁閥安裝方式為管道連接式時(shí)的接管口徑，其實(shí)就是它的外部接口尺寸，通常都以公制螺紋或錐螺紋(mm或英寸)表示，所以有的樣本干脆稱為連接口尺寸。通徑則指電磁閥內(nèi)部通路的口徑，有的 樣本又稱為標(biāo)稱直徑，通常以一或英寸表 示。后者更是我們特別關(guān)注的主要技術(shù)參數(shù) 之一，電磁閥的流通能力與它直接關(guān)聯(lián)。 
    (2) 電磁閥的流通能力。電磁閥作為一 種特殊的閥門，也有一個(gè)流通能力的概念。 流通能力過小，作為截止機(jī)構(gòu)的直動(dòng)式電磁 閥難以滿足工藝上對(duì)控制流量的要求，作為 先導(dǎo)式電磁閥難以在規(guī)定的時(shí)間里打開或關(guān) 上受控的閥門；流通能力過大，電磁閥或其受 控閥門的動(dòng)作不一定理想甚至出現(xiàn)險(xiǎn)情，且 造成選型設(shè)備上的浪費(fèi)。 
    電磁閥流通能力的表達(dá)式與其他閥門， 如調(diào)節(jié)閥的計(jì)算公式一樣，有      
    我們之所以未將上述參數(shù)加以更細(xì)的限 定以及列出它們的量綱單位，原因就在于電 磁閥的生產(chǎn)廠商對(duì)此并未規(guī)范統(tǒng)一，只能隨其所定選算。如流量Q通常都應(yīng)指體積流量，極少數(shù)的(如ASC0的蒸汽電磁閥)選算 時(shí)使用的卻是質(zhì)量流量。而量綱單位各用各 的，甚至有些混亂。國(guó)產(chǎn)電磁閥已經(jīng)使用了單位制(SI)的基本單位及其導(dǎo)出單位，而進(jìn)口電磁閥除了使用能以單位表示的 某些通用單位(如英寸、磅、華氏度等)外，尚使用英美制一些常用單位(如巴、加侖等)，這在電磁閥的具體選算時(shí)再予介紹。     從上式中，我們可以清楚地看到，電磁閥流通能力的定義即是其閥進(jìn)出口壓降為1個(gè)壓力單位時(shí)所通過的水量(γ為1個(gè)密度單位)。有些制造廠商又將電磁閥流通能力稱 作流量系數(shù)、流量因子等。 
    根據(jù)工質(zhì)流體的流量及此時(shí)閥兩端壓 降，以及流體的比重計(jì)算出所需電磁閥的流， 通能力，便可從制造廠商的選型樣本中找出適當(dāng)通徑的電磁閥。 
    (3) 電磁閥的操作壓差。電磁閥壓差即是上式中的壓降ΔP，操作壓差則是電磁閥能安全操作運(yùn)行的壓降ΔP，所以有的也稱作允許壓差。操作壓差的大值、小值又分別稱為大、小操作壓差，電磁閥選型樣本上都有這一具體參數(shù)值，或者把他們列為壓力范圍的起始和終結(jié)值。 
    顯然，當(dāng)電磁閥入、出口壓力過大于其能承受的大操作壓差時(shí)，電磁線圈對(duì)閥體通路控制的安全性將不被保證。在出口壓力未知時(shí)，不妨將閥人口壓力，即供給壓力視為大壓差與電磁閥的大操作壓差比較是為安全可取的。小操作壓差是指閥門開啟或保持開啟所需的小壓差。對(duì)兩通先導(dǎo)式電磁閥，小操作壓差即是(ΔP)min；對(duì)三通、四通先導(dǎo)式電磁閥，小操作壓差即是壓力口及排壓口的壓差。從前述電磁閥分類中可知，直動(dòng)式、懸掛式膜片或活塞結(jié)構(gòu)的電磁閥是無需小操作壓差的。     我們來看一下需要小壓差的電磁閥，在不滿足時(shí)的動(dòng)作情況。對(duì)浮動(dòng)式膜片或活塞結(jié)構(gòu)的兩通先導(dǎo)閥，當(dāng)?shù)陀谛翰顣r(shí)，電磁閥將關(guān)閉；對(duì)同樣結(jié)構(gòu)的三通、四通先導(dǎo)閥，當(dāng)?shù)陀谛翰顣r(shí)，電磁閥將不能在開啟或關(guān)閉間作轉(zhuǎn)換。這就是工程設(shè)計(jì)時(shí)，煙道壓力測(cè)量的多點(diǎn)切換不能使用先導(dǎo)閥而要選用直動(dòng)閥的緣故，也是三通、四通先導(dǎo)閥的進(jìn)壓(如供氣管)及排壓(如排氣管)接管處不能有縮口等障礙而須是全通徑的緣故。至于流量控制器等選擇件只能安裝在電磁閥的氣缸接口，而不能安裝在壓力口。 

    (4) 電磁閥的動(dòng)作時(shí)間，指電磁閥開啟、關(guān)閉轉(zhuǎn)換的時(shí)間。它與電磁閥的操作形式 (如氣動(dòng)還是液動(dòng)等)、動(dòng)作形式(如直動(dòng)還是先導(dǎo)閥等)、結(jié)構(gòu)尺寸(如膜片還是活塞結(jié)構(gòu)及其尺寸大小)、供電種類(如直流還是交流) 以及工質(zhì)流體壓力、溫度等諸多因素有關(guān)。  

  通常情況下，空氣操作，即氣動(dòng)交流閥的時(shí)間：直動(dòng)閥小口徑5-l0ms，大口徑20— 40ms；先導(dǎo)閥小膜片15—50ms，大膜片50— 75ms；先導(dǎo)閥小活塞75—lOOms，大活塞100 —150ms。液體操作，即液動(dòng)交流閥，小口徑直動(dòng)閥也維持在5—lOms之間，但大口徑直動(dòng)閥及各種先導(dǎo)閥則會(huì)比相對(duì)應(yīng)的氣動(dòng)電磁閥各增加50—100％的動(dòng)作時(shí)間。直流閥的動(dòng)作時(shí)間又比相應(yīng)的交流閥長(zhǎng)50％。而雙電控的換向時(shí)間又要比單電控長(zhǎng)100％及以上。     不管怎么說，電磁閥的動(dòng)作時(shí)間是瞄級(jí)的，完滿足熱工自動(dòng)化對(duì)過程控制的時(shí)間要求。至于有些電磁閥對(duì)切換(轉(zhuǎn)換)頻率的限制(單電控允許切換的頻率要比雙電控高)，在自動(dòng)控制上也不存在問題。    

 (5) 電磁閥功率(功耗)。電磁閥選型樣本上都有功率(功耗)這項(xiàng)參數(shù)，這種額定功率對(duì)交流、直流閥指的均是保持伏安值，即電磁閥保持開啟或關(guān)閉位置時(shí)要求電磁線圈帶電的功耗。對(duì)交流閥，還有一個(gè)起動(dòng)伏安值，即電磁閥在開啟及關(guān)閉間轉(zhuǎn)換時(shí)要求電磁線圈帶電的功耗，這在供電回路設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)予關(guān)注。 
    (6) 電磁閥的允許泄漏量。電磁閥作為一種通斷工質(zhì)流體的閥門，也存在一定的泄漏，不過這種泄漏并不象調(diào)節(jié)閥那么明顯，產(chǎn)生的負(fù)面影響也不明顯。    

 (7) 電磁閥的工作制。一般地說，電磁閥 應(yīng)能連續(xù)運(yùn)行，電磁線圈應(yīng)能連續(xù)帶電而無 過熱或事故危險(xiǎn)。同時(shí)環(huán)境溫度將與電磁線 圈溫升直接迭加，制造廠商已作充分考慮，將 與電磁線圈的溫度極限以及絕緣等級(jí)相適 應(yīng)，做到100％的工作制。    

(8) 電磁閥的環(huán)境要求。如電磁閥工作 的環(huán)境溫度、相對(duì)濕度等，電磁閥的外殼密封 性有室內(nèi)(機(jī)柜內(nèi))、室外防水防塵等類型，防 護(hù)等級(jí)分別可達(dá)IPI0、IP65(67)，另有本安防 爆型。  
2．2 電磁閥通徑的選算    

 從前述已知，電磁閥通徑的選算要解決的就是電磁閥流通能力的計(jì)算。我們可以通過電磁閥制廠商在其選型樣本上設(shè)計(jì)資料所列的公式及圖表曲線，根據(jù)已知的參數(shù)條件進(jìn)行，終請(qǐng)制造廠商確認(rèn)。當(dāng)然也可以向制造廠商提出要求由其幫助選型，如目前流量測(cè)量節(jié)流件差壓值的計(jì)算基本上都交由制造廠商完成。 
    下面就結(jié)合具體制造廠商的設(shè)計(jì)資料作簡(jiǎn)要介紹。 (1) 原Honeywell公司的Lucifer電磁閥 
    對(duì)液體工質(zhì)，有流量因子KV=Q／(ΔP/γ)1/2。     式中參數(shù)物理量含義見前述，這里只列出它們的單位，括弧內(nèi)是與單位制基本單位或?qū)С鰡挝坏膿Q算，下同。 
          Q：1／min(ffice:smarttags" />1L=103cm3)；        

  Δp：bar(1bar=1．019716Kg／cm2)；          

γ：Kg／dm3(1Kg／dm3=1×10-3Kg／dm3)；        

  KV：1／min。 
    對(duì)氣體(空氣)工質(zhì)，流量因子被定義為傳導(dǎo)c，有C=Q／[P1KTWr空氣／γ氣體]。    

式中，Q：dm3／s； 

          Pl：電磁閥入口壓力，bar；        

  KT：溫度校正系數(shù)，無量綱；          

γ：Kg／dm3； 
          w：電磁閥出口壓力P2與人口壓力P1比值的函數(shù)，無量綱；        

  C：dm3／S·bar。 
    Honeywell公司在這里引入了b=P2′/P1′這一臨界壓力比的概念，P2′、P1′分別為流體由于其截面及方向發(fā)生快速變化而產(chǎn)生阻塞流時(shí)的出、入口壓力。 b與閥體內(nèi)部結(jié)構(gòu)有關(guān)。當(dāng)P2／P1≤b時(shí)，P2／P1的函數(shù)w=1，Q=CP1KTγ空氣／γ氣體，它說明氣體(空氣)工質(zhì)經(jīng)過電磁閥閥體節(jié)流孔速度突然增加，壓力驟然下降以致P2／P1小到某一值(b)，此后流量不再隨壓差的增加而增加，如阻塞一般。如果這種氣體就是常溫(20℃)下的空氣，則Q=CP1或C=Q／P1，即空氣傳導(dǎo)的定義就是其通過電磁閥發(fā)生阻塞流時(shí)的流量與入口壓力的比值。比時(shí)流量與出口壓力無關(guān)，而正比于人口壓力。 
    氣體(空氣)工質(zhì)經(jīng)過電磁閥閥體節(jié)流孔呈自由流動(dòng)，P2／P1>b，w≠1，Q=CP1KTWγ空氣/γ氣體。如果這種氣體就是常溫下的空氣，則Q=CP1TTw或C=Q／P1KTw。電磁閥能獲得 理想節(jié)流孔的臨界壓力比理論值約為0．528，實(shí)際情況是在0．25至0．45之間。不言而喻，電磁閥運(yùn)行的就是在工質(zhì)流體自由流動(dòng)時(shí)的工況。 
    Lucifer電磁閥的選算可不經(jīng)公式計(jì)算，而通過廠商提供的(液體、氣體)計(jì)算圖表用已知參數(shù)值的連線的交叉點(diǎn)查得。 
    對(duì)液體工質(zhì)，已知Q、ΔP及γ查KV。在液體流量計(jì)算圖表上，Q與ΔP標(biāo)尺已知值的連線延長(zhǎng)后與輔助線相交一點(diǎn)，該點(diǎn)與γ廠標(biāo)尺已知值的連線將與KV標(biāo)尺相交，此點(diǎn)的KV值即是終結(jié)果。 
    對(duì)氣體(空氣)工質(zhì)，已知Q、P1、P2、t(℃)及γ查C。在氣體流量計(jì)算圖表上，*步先從w與P2／P1的函數(shù)曲線上查得w(w坐標(biāo)上的某點(diǎn))，第二步該點(diǎn)w與t標(biāo)尺已知值連線與輔助線Ⅲ相交一點(diǎn)，第三步該交點(diǎn)與γ標(biāo)尺已知值連線延長(zhǎng)后與輔助線Ⅱ相交一點(diǎn)，第四步P1與Q標(biāo)尺已知值的連線延長(zhǎng)后與輔助線I相交一點(diǎn)，第五步連接輔助線I、Ⅱ上的這兩點(diǎn)將與這兩輔助線間的C標(biāo)尺相交，此點(diǎn)的c即是終結(jié)果。 
    值得注意的是，這些圖表曲線都有一個(gè) 電磁閥臨界壓力比b的適用范圍，換言之，僅在b是某一定值(如0．4)，即某一閥體結(jié)構(gòu)時(shí)有效。同時(shí)，使用流量計(jì)算圖表查得的終結(jié)果：KV(C)或Q值的誤差將達(dá)±15％。 (2) ASCO公司的Red-HatⅡ電磁閥 
    對(duì)液體工質(zhì)，有流量系數(shù)CV=Q／FgFsg。式中，Q：GPM，即gal／min(gal即加侖，美制lgal=3785．412cm3，英制1gal=4546cm3)； 
Fg：壓力系數(shù)，與工質(zhì)入口壓力(psi)、閥門壓差(psi)有關(guān)(1psi=0．0703kg／cm3)；     Fsg：密度系數(shù)，與工質(zhì)在14．7psia()大氣壓及60℉溫度(to(F)=9／5t(℃)+32)下的密度有關(guān)。其它情況下Fsg=1／(γ1/2)。     顯然，流量系數(shù)Cv與流量Q同量綱單位：gal／mino式中的壓力系數(shù)Fg、密度系數(shù)Fsg均能從制造廠商提供的圖表曲線上查得。液體粘度過大的話，對(duì)CV還要作出修正。     對(duì)氣體(空氣)工質(zhì)，有流量系數(shù)Cv= Q／FgFsgFt。 式中，Q：SCFH，即Nft3／h(1ft3／h=7．8658× 16-6m3／s，N為“標(biāo)準(zhǔn)"前綴)     Ft：溫度系數(shù)，與工質(zhì)溫度(℉)有關(guān)。在20℉一150℉內(nèi)，F(xiàn)t可視作1，即不作修正，其他情況下Ft=[530／(460+℉)]1/2。Ft也可以從圖表曲線上查得。     流量系數(shù)Cv與流量Q同量綱單位。     對(duì)蒸汽工質(zhì)，有流量系數(shù)Cv=Q／Fg。     式中：Q：1b／h(11 b／h=1．2600×10-4kg／s)，流量系數(shù)Cv與流量Q同量綱單位。

 常規(guī)控制回路，如設(shè)置保護(hù)信號(hào)，則應(yīng)以此信號(hào)為主，引入方式的回路設(shè)計(jì)應(yīng)以電磁閥失電時(shí)氣路的切換能使氣動(dòng)閥門處于工藝．生產(chǎn)過程中的安全位置為原則。如工藝設(shè)備 的選型是常開型隔膜閥配氣關(guān)式薄膜頭，常 閉型隔膜閥配氣開式薄膜頭，控制設(shè)備的選 型是常閉型兩位三通先導(dǎo)閥。常閉型電磁閥 未受控制信號(hào)而失電時(shí)，其膜頭口接通排氣 口，常開型或常閉型隔膜閥將打開或關(guān)閉而 處于工藝生產(chǎn)過程中正?；虬踩奈恢?。常 閉型電磁閥接受控制信號(hào)而帶電時(shí)，其膜頭 口接通壓力口，常開型或常閉型隔膜閥將隨 之關(guān)閉或打開?，F(xiàn)引入保護(hù)信號(hào)的常閉接點(diǎn) 與控制信號(hào)的常開接點(diǎn)串接。保護(hù)未動(dòng)作， 隔膜閥如上述運(yùn)行；保護(hù)動(dòng)作時(shí)，隔膜閥將按 斷電斷氣運(yùn)行而處于正常或安全的位置。這樣，它就與工藝及控制設(shè)備選型形成的斷電 斷氣保護(hù)構(gòu)成了雙重保護(hù)。 
    采用DCS或PLC控制電磁閥的切換時(shí)，保護(hù)聯(lián)鎖可以在控制系統(tǒng)內(nèi)完成，操作員站上鍵盤操作*可以開、關(guān)向，而對(duì)外部的兩位三通電磁閥來說仍接受—個(gè)子拎，如下圖示：  
3．2 兩位四通先導(dǎo)電磁閥的控制 
    兩位四通先導(dǎo)閥選用單電控還是雙電控，即單電磁線圈還是雙電磁線圈，對(duì)雙作用氣缸式執(zhí)行器的控制來說，都能達(dá)到目的。它們的區(qū)別僅在于電磁線圈的帶電時(shí)間。前者控制接受長(zhǎng)信號(hào)，長(zhǎng)帶電，電磁閥氣路切換取決于線圈帶電與否；后者控制接受脈沖信號(hào)，短暫帶電(帶電時(shí)間由氣缸尺寸及控制速度決定，通常在300—500ms間)，兩個(gè)線圈不能同時(shí)帶電，電磁閥氣路切換取決于何只線圈帶電。     對(duì)雙作用氣缸式執(zhí)行器的控制，過去主張采用具有記憶氣路作用的雙線圈兩位四通先導(dǎo)閥，其主要理由就是一旦電源故障，單線圈將會(huì)因氣路切換造成氣動(dòng)執(zhí)行器誤動(dòng)作，且要求帶電工作有礙安全。其實(shí)，對(duì) 100％工作制的電磁閥，電磁線圈的連續(xù)帶電對(duì)其并不會(huì)構(gòu)成事故威脅。至于避免誤動(dòng)作，其實(shí)工藝生活過程中任一兩位置氣動(dòng)執(zhí)行器都有一個(gè)或全開或全關(guān)的安全位置，對(duì)應(yīng)電磁閥一旦失電時(shí)的氣路通斷情況，然后根據(jù)氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)(氣缸)活塞移動(dòng)的開、關(guān)向與電磁閥氣管路接對(duì)了就行，也很為方便。如圖所示：  
    但不能不指出，此時(shí)得兩位置氣動(dòng)執(zhí)行器雖處于安全位置，并不一定示工藝生產(chǎn)過程中某*程時(shí)的正常位置，很有可能因此中斷局部生產(chǎn)過程或解列某項(xiàng)工藝設(shè)備。說到底，問題還在電源的可靠性上。    

現(xiàn)今。無論是主廠房還是輔助車間的熱工自動(dòng)化電源系統(tǒng)的設(shè)計(jì)較過去采用常規(guī)控制系統(tǒng)時(shí)完善多了，熱工電源的可靠性大大提高。電磁閥電源或來自UPS為工作電源而保安段為備用電源的交流電源切換分配柜，或來自直流電源切換分配柜，或來自控制系統(tǒng)類互為冗余的直流24V電源裝置等。只要電源的可靠性有保證，單電控的兩位四通先導(dǎo)閥*可用于雙作用汽缸式執(zhí)行器的控制上。工程設(shè)計(jì)如選用進(jìn)口電磁閥，節(jié)省的費(fèi)用更位可觀。    

控制系統(tǒng)的電磁可以這樣做，對(duì)于保護(hù)系統(tǒng)的電磁閥則需謹(jǐn)慎些。如有些鍋爐的汽包及集汽聯(lián)箱上的氣動(dòng)安全門采用了單電控兩位四通電磁閥控制，有可能發(fā)生：保護(hù)動(dòng)作前如失電不能切換氣路，對(duì)象壓力雖上升限值卻拒動(dòng)；保護(hù)動(dòng)作過程中如失電自行切換氣路恢復(fù)至初始位置，對(duì)象壓力雖未下降至規(guī)定值卻誤動(dòng)。這都不為鍋爐安全運(yùn)行所允許，所以此時(shí)還是選用雙電控兩位四通電磁閥穩(wěn)妥。

3．3 電磁閥的分散與集中布置 
    這一問題主要發(fā)生在輔助車間及其系統(tǒng)，某一些工藝設(shè)備的氣動(dòng)閥門成群，形成了電磁閥群。工程設(shè)計(jì)中，電磁閥中布置于電磁閥柜=箱的做法都有，各有特點(diǎn)，它們的比較見下表。  
總的說來，電磁閥集中布置對(duì)其自身控制及工藝系統(tǒng)運(yùn)行都更為安全可靠，所以對(duì)電纜閥群的場(chǎng)合宜盡量設(shè)置柜、箱集中布置。  
3．4 電磁閥對(duì)控制系統(tǒng)輸出接點(diǎn)及供電方式的要求      電磁閥對(duì)控制系統(tǒng)輸出的接點(diǎn)有—定的要求，首先這種輸出接點(diǎn)要能用在控制電磁閥這類感性負(fù)載上，其次要求按電磁閥電源種類、電壓等級(jí)及功率大小供給有源接點(diǎn)。對(duì)后者，控制系統(tǒng)為DCS的由控制系統(tǒng)外部的電源柜、箱供電給電源，即DCS的m輸出與外部相應(yīng)的配電回路串接后去驅(qū)動(dòng)電磁閥，控制系統(tǒng)為PLC的則通常要求控制系統(tǒng)直接輸出有源接點(diǎn)。對(duì)前者，要求控制系統(tǒng)輸出能帶這類負(fù)載的繼電器接點(diǎn)，控制系統(tǒng)為DCS的也正是這樣做的，控制系統(tǒng)為PLC 的就不盡然了。下面專門談?wù)凱LC數(shù)字量輸出模件(含遠(yuǎn)程L／O輸出模件)輸出接點(diǎn)控制電磁閥的適應(yīng)性。     我們知道，PLC交流數(shù)字量輸出模件的 DO型式主要有繼電器接點(diǎn)及雙向晶閘管輸 出，直流數(shù)字量輸出模件的DO型式主要有 繼電器接點(diǎn)及功率晶體管輸出。工程設(shè)計(jì) 中，交、直流數(shù)字量輸出模件除了都可選用繼 電器接點(diǎn)輸出型式外，前者還多了一種選擇 型式：選用雙向晶閘管輸出模件，再加外部繼 電器作為系統(tǒng)輸出。這有利于模件安全工作， 也適合接點(diǎn)容量要求大的場(chǎng)合。 
    我們還知道，PLC數(shù)字量輸出模件的繼 電器接點(diǎn)輸出型式又有機(jī)電繼電器(Mechan— ical-electrical)、干簧繼電器、水銀繼電器及固 態(tài)繼電器等多種。后者繼電器輸出模件以每 個(gè)點(diǎn)的連續(xù)電流大見長(zhǎng)，目前工程中選用還 不是很多。前三種繼電器輸出模件的主要區(qū) 別在于使用條件、使用環(huán)境及動(dòng)作速度等方 面。而機(jī)電繼電器接點(diǎn)輸出型式因其經(jīng)濟(jì)性 在工程中應(yīng)用為普及，然而絕大部分這類 輸出模件因不含有波動(dòng)限制電路只能切換如照明、指示器及加熱遠(yuǎn)件等阻性負(fù)載，而不能用在如電動(dòng)機(jī)起動(dòng)器、電磁閥及伺服機(jī)等感性或容性負(fù)載上。所以，工程設(shè)計(jì)中通常即使是繼電器接點(diǎn)輸出模件也要配外部繼電器，于是我們便常常選擇雙向晶閘管輸出的交流數(shù)字量輸出模件或繼電器接點(diǎn)輸出的· 直流數(shù)字量輸出模件，再加外部繼電器作為系統(tǒng)輸出。 
    數(shù)字量輸出模件的外部繼電器的供電方式實(shí)際上就是該模件工作電壓的引入方式。交流模件外部繼電器常以一個(gè)模件(16點(diǎn)) 的單位配電，且應(yīng)在電源相線端配置電源開關(guān)，也可采用刀閘分?jǐn)喽俗用芗惭b節(jié)省空間。低電壓直流模件外部繼電器常以8點(diǎn)或繼電器的單位配電，且應(yīng)在回路電壓正端配置熔斷器，也可采用保險(xiǎn)絲端子密集安裝節(jié)省空間。 
    對(duì)電磁閥要求PLC系統(tǒng)有源接點(diǎn)輸出的供電方式是，將控制系統(tǒng)的交流220V或直流24V電源力e在外部繼電器輸出與該I／O模件柜(箱)相應(yīng)輸出端子間。這些在系統(tǒng)內(nèi)部加入的電源都應(yīng)有各自獨(dú)立的配電回路，即有各自相應(yīng)的刀閘分?jǐn)喽俗踊虮ｋU(xiǎn)絲端子。

3．5 電磁閥柜、箱設(shè)置就地電操作后的問題 
    以往工程設(shè)計(jì)中常為了照顧電廠運(yùn)行人員的某些習(xí)慣，在控制系統(tǒng)遠(yuǎn)程I／O柜、箱與被控對(duì)象(廠用電動(dòng)機(jī)MCC、電動(dòng)閥門MCC 及電磁先導(dǎo)的氣動(dòng)閥門)間按子系統(tǒng)劃分設(shè)置若干現(xiàn)場(chǎng)操作站。對(duì)電磁閥群與氣動(dòng)閥門分離而集中布置的，這一操作站又成了電磁閥柜、箱。電磁閥柜、箱上有遠(yuǎn)方(順序控制)／就地轉(zhuǎn)換開關(guān)(這一信號(hào)也作為控制系統(tǒng)的D1)、各氣動(dòng)閥門的一對(duì)一的就地電操作手段、位置信號(hào)(如兩者合一的帶燈按鈕) 及其他。     如果作為控制的輔助、補(bǔ)充手段這個(gè)中 間環(huán)節(jié)實(shí)在沒有存在的必要，但如果作為分 部試轉(zhuǎn)或調(diào)試的現(xiàn)場(chǎng)手段，則有存在的價(jià)值。這種操作站，或電磁閥柜、箱上的遠(yuǎn)方／就地轉(zhuǎn)換通常做法就是遠(yuǎn)方/就地操作電源母線的切換：對(duì)每個(gè)子系統(tǒng)的操作站，控制系統(tǒng)電源柜或車間I／0站饋給一路相應(yīng)要求要求的電源(除氣動(dòng)閥門電磁閥如需要24V，DC，其余一般均為XOV，AC)，經(jīng)切換開關(guān)分成遠(yuǎn)方控制及就地操作兩路電源母線，順序控制及就地操作指令分接在這兩條母線上。 
    對(duì)兩位三通或單電控兩位四通電磁閥，無論是交流還是直流電源回路，只要遠(yuǎn)方及就地操作指令有一個(gè)及以上的是脈沖信號(hào)且驅(qū)動(dòng)同一只繼電器再發(fā)出電磁閥的控制指令的話，必然會(huì)產(chǎn)生兩個(gè)控制回路的信號(hào)迂回的問題。要解決這一問題，對(duì)交流電磁閥，或增加繼電器將同一被控對(duì)象的順序控制及就地操作的驅(qū)動(dòng)回路分開；或選擇多層控制開關(guān)，將各個(gè)被控對(duì)象順序控制、就地操作回路*分開。對(duì)直流電磁閥，則可采用二極管阻隔信號(hào)迂回回路。      實(shí)際上，如果電磁閥選用了手操裝置，一樣可以在分部試轉(zhuǎn)或調(diào)試時(shí)進(jìn)行一對(duì)一的就地(氣動(dòng))操作，電磁閥柜、箱上無需再設(shè)就地電操作的手段，也不再存在信號(hào)迂回的問題。電磁閥柜、箱門上不用開孔，純粹是一個(gè)內(nèi)裝電磁閥的柜、箱，現(xiàn)場(chǎng)密封性更有保證。

 3．6 電磁閥用氣及其管路敷設(shè)的具體要求    

    這里的電磁閥如前述當(dāng)屬空氣操作，對(duì)其工質(zhì)流體一空氣的要求應(yīng)按受其控制的氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)而定，通常都是無油、無水、干燥的儀用壓縮空氣。即便如此，電磁閥前尚應(yīng)加裝空氣過濾器，如有必要還需空氣減壓閥，后者應(yīng)裝設(shè)在靠近電磁閥壓力口一側(cè)，空氣過濾器、減壓閥這些氣動(dòng)附件的輸入壓力應(yīng)不小于供氣母管輸送至用氣點(diǎn)的壓力，輸出壓力即氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)所需的壓力，輸出流量也不應(yīng)小于氣動(dòng)執(zhí)行器的耗氣量。電磁閥柜、箱進(jìn)氣母管在柜、箱內(nèi)側(cè)應(yīng)裝設(shè)截止閥 (氣動(dòng)球閥)，方便維修。    

    電磁閥外的氣管路，即輸送控制氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)械動(dòng)力源的管路，宜選用不銹鋼管材替代過去常用的紫銅管；與電磁閥連接的不銹鋼管規(guī)格應(yīng)按電磁閥的管徑確定，特別是先導(dǎo)電磁閥的壓力口接管。熱工控制常用的先導(dǎo)電磁閥的管徑，連接管口徑在1／4-3／8英寸間，按此可選由6X1或中由8X1的不銹鋼管。電磁閥柜、箱通常設(shè)置在受控氣動(dòng)執(zhí)行器附近，其出口至氣動(dòng)執(zhí)行器接口的不銹鋼管規(guī)格可選Q8X1，對(duì)耗氣量較大的氣動(dòng)執(zhí)行器也已夠用。供氣網(wǎng)絡(luò)的管徑應(yīng)與氣動(dòng)執(zhí)行器的總耗氣量相匹配。至氣動(dòng)執(zhí)行器接口的氣管路應(yīng)架空敷設(shè)，集中管束還應(yīng)采用管路支架 本文相關(guān)的論文有：中國(guó)閥門產(chǎn)值遞增