常用電磁閥在聯(lián)鎖時的應(yīng)用

常用電磁閥在聯(lián)鎖時的應(yīng)用

在工業(yè)生產(chǎn)中，電磁閥廣泛應(yīng)用于原油化學(xué)工業(yè)中。它既可用于水、空氣和中性氣體以及其他與電磁閥材質(zhì)相適宜的氣體、液體的開關(guān)控制(二通),又可作為安全聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)中不可缺少的一部分(三通、四通、五通)。電磁閥由電磁部件、閥體組成。電磁部件由固定鐵芯、動鐵芯、線圈等部件組成;閥體部分由滑閥芯、滑閥套、彈簧底座等組成。當(dāng)線圈通電或斷電時,磁芯的運(yùn)轉(zhuǎn)將導(dǎo)致流體通過閥體或被切斷,以達(dá)到開關(guān)或改變流體方向的目的。在安全聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)中應(yīng)用的電磁閥主要有二位三通、二位四通和二位五通,二位的含義為:對于電磁閥來說是帶電或失電,對于所控制的閥來說就是打開或關(guān)閉。二位三通電磁閥由閥體、閥罩、電磁組件、彈簧及密封結(jié)構(gòu)等部件組成,動鐵芯底部的密封塊借助彈簧的壓力將閥體進(jìn)氣口關(guān)閉。得電時,線圈勵磁,電磁鐵吸合,動鐵芯上部帶彈簧的密封塊把排氣口關(guān)閉,氣流從進(jìn)氣口進(jìn)入閥門,起到控制作用;失電時,電磁力消失,動鐵芯在彈簧力作用下離開固定鐵芯向下移動,將排氣口打開,堵住進(jìn)氣口,閥門因失氣而改變開關(guān)狀態(tài)。二位四通和五通電磁閥的原理相同,只是四通有1個排氣口,五通有2個排氣口。它們的工作原理:當(dāng)有電流通過線圈時,產(chǎn)生勵磁作用,固定鐵芯吸合動鐵芯,動鐵芯帶動滑閥芯并壓縮彈簧,改變了滑閥芯的位置,從而改變了流體的方向;當(dāng)線圈失電時,依靠彈簧的彈力推動滑閥芯,頂回動鐵芯,使流體按原來的方向流動。下面結(jié)合藍(lán)星100kt/a有機(jī)硅單體工程的聯(lián)鎖控制系統(tǒng),介紹電磁閥在該項目中的設(shè)計應(yīng)用。1最大允許長度的計算在實際的設(shè)計應(yīng)用中,電磁閥有兩種供電形式:220VAC或24VDC。如果選用220VAC供電形式,因為供電電壓高,傳輸電纜造成的電壓降不會影響到電磁閥能否正常工作,不必考慮電纜電阻損失的電壓,所以可以遠(yuǎn)距離傳輸。如果電磁閥的供電電壓為24VDC,就必須根據(jù)電磁閥的最低工作電壓來進(jìn)行電纜的最大允許長度計算。如果24VDC供電電磁閥的最小工作電壓為20V,那么線路上的最大允許壓降為4V。假設(shè)所選電磁閥的額定功率為12W,采用二芯2.5mm2的聚氯乙烯絕緣護(hù)套控制電纜,從電纜樣本可以查到電纜的最大直流電阻為7.41Ω/km,由此可以計算出電纜的最大允許長度如下。a)電磁閥的工作電流I=P/V=12/24=0.5(A)(1)式中I——電磁閥工作電流,A;P——電磁閥額定功率,W;V——電磁閥工作電壓,V。b)允許電纜長度的計算R=4V/0.5A=8ΩL1=8/7.41=1.079km(2)L2=1079/2=539m式中R——電纜電阻,Ω;L1——電纜單芯距離,km;L2——電纜雙芯距離,m。綜上所述,對于大功率且供電電壓為24VDC的電磁閥,為了保證電磁閥在不低于正常工作電壓(假設(shè)為20VDC)的條件下動作,可以通過選用較粗線徑電纜(2.5mm2)來降低線路上的壓降,這樣信號允許的傳輸距離可以到達(dá)500m左右。2帶鎖的帶壓電機(jī)為了避免因電源故障而導(dǎo)致電磁閥在聯(lián)鎖發(fā)生時動作失敗,通常電磁閥都為常閉型(NC),即正常時帶電,聯(lián)鎖動作時失電;另外還有一種為通用型(可以連成常閉或常開的任意一種)。在實際應(yīng)用中,應(yīng)根據(jù)工藝過程的安全保護(hù)需要,確定哪種形式能夠滿足最安全的條件選用NC(常閉)或通用。下面以該項目工程設(shè)計中電磁閥的應(yīng)用實例進(jìn)行說明。2.1聯(lián)鎖狀態(tài)下的電磁閥選用圖1應(yīng)用在單作用氣開式切斷閥聯(lián)鎖時關(guān)閉及單作用氣關(guān)式切斷閥聯(lián)鎖時打開的場合。聯(lián)鎖過程:正常狀態(tài)下,電磁閥得電,進(jìn)氣口1打開,排氣口2關(guān)閉,氣路1,3接通,切斷閥正常供氣,氣開式切斷閥打開,氣關(guān)式切斷閥則為關(guān)閉;聯(lián)鎖狀態(tài)下,電磁閥失電,進(jìn)氣口1關(guān)閉,排氣口2打開,氣路2,3接通,切斷閥供氣中斷,執(zhí)行機(jī)構(gòu)的彈簧復(fù)位,氣開式切斷閥關(guān)閉,氣關(guān)式切斷閥則為打開。圖2應(yīng)用在單作用氣開式切斷閥聯(lián)鎖時打開及單作用氣關(guān)式切斷閥聯(lián)鎖時關(guān)閉的場合。聯(lián)鎖過程:正常狀態(tài)下,電磁閥得電,進(jìn)氣口1關(guān)閉,排氣口2打開,氣路2,3接通,切斷閥不被供氣,氣開式切斷閥關(guān)閉,氣關(guān)式切斷閥則為打開;聯(lián)鎖狀態(tài)下,電磁閥失電,電磁閥進(jìn)氣口1打開,排氣口2關(guān)閉,氣路1,3接通,切斷閥供氣,氣開式切斷閥打開,氣關(guān)式切斷閥則為關(guān)閉。由于通用型可以連成常開或常閉的任意一種,而且價格差別不大,所以為了方便起見,可以將上述兩種應(yīng)用中的電磁閥均選為通用型。圖3為二位五通單線圈電磁閥應(yīng)用在切斷閥執(zhí)行機(jī)構(gòu)為雙作用氣缸式的場合。如果聯(lián)鎖發(fā)生時需要關(guān)閉切斷閥,則在正常操作時儀表空氣走向為1—4,切斷閥B氣缸進(jìn)氣,A氣缸排氣,然后再經(jīng)電磁閥2—3端口放空;當(dāng)聯(lián)鎖發(fā)生時,儀表空氣走向為1—2,切斷閥A氣缸進(jìn)氣,B氣缸排氣,然后再經(jīng)電磁閥4—5端口放空,切斷閥達(dá)到關(guān)閉的目的。如果聯(lián)鎖發(fā)生時需要打開切斷閥,則在正常操作時儀表空氣走向為1—2,切斷閥A氣缸進(jìn)氣,B氣缸排氣,然后再經(jīng)電磁閥4—5端口放空;聯(lián)鎖發(fā)生時,儀表空氣走向為1—4,切斷閥B氣缸進(jìn)氣,A氣缸排氣,然后再經(jīng)電磁閥2—3端口放空,切斷閥達(dá)到打開的目的。圖4為二位五通雙線圈電磁閥應(yīng)用在切斷閥執(zhí)行機(jī)構(gòu)為雙作用氣缸式的場合。通常可以根據(jù)聯(lián)鎖要求通過切斷閥執(zhí)行機(jī)構(gòu)A,B氣缸的進(jìn)氣、排氣達(dá)到閥門的通斷,但是在一些工藝要求電源故障保持閥位EFL(ElectricalFailureLast)的場合,可以選用雙線圈電磁閥來實現(xiàn)在電源故障情況下閥位的保持。此類電磁閥磁芯的運(yùn)轉(zhuǎn)所導(dǎo)致閥門的通斷分別由兩個線圈來完成,故稱為雙線圈。如圖4所示,當(dāng)電磁閥線圈S1接收聯(lián)鎖信號1時儀表空氣走向為1—4,切斷閥B氣缸進(jìn)氣,A氣缸排氣,然后再經(jīng)電磁閥2—3端口放空,切斷閥達(dá)到打開的目的,如果此時發(fā)生電源故障,只要電磁閥線圈S2未收到聯(lián)鎖信號2,切斷閥依然保持打開位置,直到S2接收到聯(lián)鎖信號2時,儀表空氣走向為1—2,切斷閥A氣缸進(jìn)氣,B氣缸排氣,然后再經(jīng)電磁閥4—5端口放空,切斷閥達(dá)到關(guān)閉的目的?？偠灾?雙線圈電磁閥可以實現(xiàn)當(dāng)電源故障時切斷閥不會因為失電而動作,仍然保持在電源故障前的位置,在實際的設(shè)計應(yīng)用中,單線圈或雙線圈電磁閥的選用必須根據(jù)工藝流程的需要,滿足聯(lián)鎖要求。2.2發(fā)揮電磁閥s1、s1的控制作用圖5中2臺電磁閥分別接收同一個工藝參數(shù)(壓力)的不同值(高和低)引起的聯(lián)鎖信號?？刂崎y在正常狀態(tài)下為打開狀態(tài),電磁閥S1,S2都處于得電狀態(tài),電磁閥S1進(jìn)氣口1關(guān)閉,排氣口2打開,氣路2,3接通,電磁閥S2進(jìn)氣口1打開,排氣口2關(guān)閉,氣路1,3接通,控制閥不被供氣,氣關(guān)式控制閥打開;當(dāng)電磁閥S1接收到聯(lián)鎖信號1(壓力低聯(lián)鎖)時,電磁閥S1失電,此時由于聯(lián)鎖信號2(壓力高聯(lián)鎖)不發(fā)生,電磁閥S2仍處于得電狀態(tài),電磁閥S1的進(jìn)氣口1打開,排氣口2關(guān)閉,氣路1,3接通,電磁閥S2仍然為進(jìn)氣口1打開,旁通口2關(guān)閉,氣路1,3接通,即電磁閥S1,S2的1—3均為通路,控制閥由電氣閥門定位器調(diào)節(jié);當(dāng)電磁閥S2接收到聯(lián)鎖信號2(壓力高聯(lián)鎖)時,電磁閥S2失電,此時由于聯(lián)鎖信號1(壓力低聯(lián)鎖)不發(fā)生,電磁閥S1處于得電狀態(tài),電磁閥S1的進(jìn)氣口1關(guān)閉,排氣口2打開,氣路2,3接通,電磁閥S2的進(jìn)氣口1關(guān)閉,排氣口2打開,氣路2,3接通,氣關(guān)式控制閥關(guān)閉。3電磁閥的選擇在應(yīng)用電磁閥的過程中,電磁閥的故障將直接影響到切斷閥或控制閥的動作,常見的故障為電磁閥發(fā)生拒動現(xiàn)象,遇到此類問題時,應(yīng)從以下幾方面排查。1)電磁閥接線頭松動或線頭脫落,電磁閥不得電,應(yīng)緊固線頭。2)電磁閥線圈燒壞,可拆下電磁閥的接線,用萬用表測量,如果開路,則電磁閥燒壞。可能因線圈受潮引起絕緣不好而漏磁,造成線圈內(nèi)電流過大而燒毀,因此要防止雨水進(jìn)入電磁閥。此外,彈簧過硬,反作用力過大,線圈匝數(shù)太少,吸力不夠也可使得線圈燒毀。3)電磁閥卡住。電磁閥的滑閥套與閥芯的配合間隙很小(小于8μm),一般都是單件裝配,當(dāng)有機(jī)械雜質(zhì)帶入或潤滑油太少時,很容易卡住?？捎娩摻z從頭部小孔插入,使其彈回。根本的