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SMC電磁閥的優化設計
更新時間： 2022-11-18 點擊次數： 940次SMC電磁閥的優化設計
介紹了SMC電磁閥的結構形式和工作原理。分析了實際運行中電磁泄放閥啟跳緩慢的原因，論述了電磁泄放閥中輔閥的性能和優化設計。
1、SMC電磁閥泄放閥是一種由壓力電信號控制開啟及關閉的閥門，用來防止鍋爐內蒸汽壓力超過規定值的保護裝置，它與安全閥配合使用，安裝在過熱器出口處安全閥上游，整定壓力設定在過熱器的工作壓力和安全閥整定壓力之間。它在全啟式彈簧安全閥動作之前開啟，排除多余蒸汽，以保證鍋爐在規定壓力下安全運行。同時減少安全閥啟跳次數，從而保護安全閥
2、SMC電磁閥主要由主閥、輔閥和電磁鐵組成(圖1)。主閥包括大閥體、閥瓣、閥座和中間隔層等，輔閥包括小閥體、閥座、閥桿和彈簧等。電磁鐵是接收閥門開啟、關閉信號的控制裝置。
該SMC電磁閥的主閥密封呈倒密封結構形式，在鍋爐升壓過程中，介質從主閥閥瓣與中間隔層之間的間隙進入閥瓣背面，在輔閥與主閥形成的密閉空間內聚集，隨著介質壓力的升高，主閥保持密封。當鍋爐繼續升壓并超過規定壓力后，壓力變送器發出信號，使電磁鐵通電吸合，通過提升輔閥閥桿，使輔閥打開，主閥閥瓣背面的蒸汽通過輔閥排出，使主閥閥瓣背壓急劇下降，主閥瓣在進口蒸汽壓力的作用下，壓縮其背部彈簧向下運動，使蒸汽快速排出。當鍋爐壓力恢復到設定壓力時，壓力變送器發出信號，電磁鐵斷電，輔閥閥瓣在彈簧作用下關閉。蒸汽從中間隔層與主閥閥瓣之間的間隙再次進入閥瓣背面的密閉空間，當背壓達到一定壓力時，主閥閥瓣關閉并保持密封。
3、性能分析
從SMC電磁閥的工作原理分析，閥門啟閉動作和密封性能與輔閥有直接關系，故輔閥的設計尤為重要。
3.1、SMC電磁閥閥能靈活啟閉取決于主閥閥瓣的背壓升降速度，而背壓升降快慢的條件與輔閥的口徑有關。輔閥口徑太小，會使主閥開啟緩慢影響閥門的排放能力。輔閥口徑太大，背壓升高緩慢，回座壓差太大，且輔閥不易與主閥固定。以DN100-P5410V的電磁泄放閥為例，其整定壓力為10.2MPa，選擇輔閥口徑。
SMC電磁閥的主閥閥瓣外徑D=114-0.12-0.17，中間隔層內徑d=114+0.12+0.07，則閥瓣與隔層的最大間隙面積A和輔閥通道孔直徑d為
選擇通徑為DN10的輔閥匹配DN100的主閥。在運行調試過程中，記錄的電磁泄放閥的回座壓力為10.01MPa，則回座壓差為1.86%，滿足標準規定的啟閉壓差2%。
在理論設計中，DN10的輔閥DN100主閥的動作要求，但在實際運行中DN100的主閥開啟緩慢，從排放聲音判斷未達到全開啟。這一現象說明DN10輔閥的排放量小于DN100主閥閥瓣與內件間隙的進氣量。根據理論設計，圖紙中要求閥瓣的上偏差與內件下偏差所構成的最大間隙面積小于DN10輔閥的通道面積。通過實際測量，主閥閥瓣外徑為Φ113.85mm，中間隔層內徑為Φ114.1mm，則其間隙面積ΔS為
由計算可知，導致排量不足的原因可能是輔閥的開啟高度不足或電磁鐵產生引力不夠等，并不是由于加工誤差引起的。試驗中，在關閉試驗介質的情況下，接通電磁鐵電源，使輔閥空載動作，發現輔閥的閥桿高頻上下顫動，無法保持開啟狀態。該現象是導致主閥背壓的介質無法通過輔閥連續排出，使得主閥開啟緩慢，未達到全開啟的原因之一。‘
反沖式電磁閥線圈通電時，磁回路受激產生電磁力，吸起動鐵芯上提，由于動鐵芯向上有空行程作用，瞬間向上的沖擊力施加在動鐵芯組頂端的輔閥上，輔閥開啟，活塞上腔高壓介質瞬間從活塞上先導閥口噴出形成反作用力，此時，活塞在反作用力、線圈的提拉力和介質壓差三力的共同作用下，活塞組被抬起，閥門導通。帶有信號反饋裝置的電磁閥會將開閥信號反饋到控制臺上。
當電磁閥線圈斷電時電磁力消失，動鐵芯與靜鐵芯分離，輔閥關閉，工作介質通過活塞與缸套之間的間隙和活塞環之間的間隙進入活塞上腔，在復位彈簧和介質壓差力的共同作用下，活塞回位落座，切斷流過電磁閥的工作介質。帶有信號反饋裝置的電磁閥會將關閥信號反饋到控制臺上。
反沖式電磁閥在輔閥上方一般留有1～2mm空行程，有助于閥門的開啟。
該類電磁閥可在“零壓差”下工作，但流量一般不能達到閥門的額定流量，對于用戶在小壓差(0.1MPa以下)有流量時，選用電磁閥時應慎重，一般應提高閥門的通徑，以滿足用戶的流量要求。因為工作介質的壓力很低，對主閥塞的浮力很小，不能開啟規定的流量值。
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