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SMC电磁阀的优化设计

发布时间： 2022-11-18　　点击次数： 369次

　　SMC电磁阀的优化设计

　　介绍了SMC电磁阀的结构形式和工作原理。分析了实际运行中电磁泄放阀启跳缓慢的原因，论述了电磁泄放阀中辅阀的性能和优化设计。

　　1、SMC电磁阀泄放阀是一种由压力电信号控制开启及关闭的阀门，用来防止锅炉内蒸汽压力超过规定值的保护装置，它与安全阀配合使用，安装在过热器出口处安全阀上游，整定压力设定在过热器的工作压力和安全阀整定压力之间。它在全启式弹簧安全阀动作之前开启，排除多余蒸汽，以保证锅炉在规定压力下安全运行。同时减少安全阀启跳次数，从而保护安全阀

　　2、SMC电磁阀主要由主阀、辅阀和电磁铁组成(图1)。主阀包括大阀体、阀瓣、阀座和中间隔层等，辅阀包括小阀体、阀座、阀杆和弹簧等。电磁铁是接收阀门开启、关闭信号的控制装置。

　　该SMC电磁阀的主阀密封呈倒密封结构形式，在锅炉升压过程中，介质从主阀阀瓣与中间隔层之间的间隙进入阀瓣背面，在辅阀与主阀形成的密闭空间内聚集，随着介质压力的升高，主阀保持密封。当锅炉继续升压并超过规定压力后，压力变送器发出信号，使电磁铁通电吸合，通过提升辅阀阀杆，使辅阀打开，主阀阀瓣背面的蒸汽通过辅阀排出，使主阀阀瓣背压急剧下降，主阀瓣在进口蒸汽压力的作用下，压缩其背部弹簧向下运动，使蒸汽快速排出。当锅炉压力恢复到设定压力时，压力变送器发出信号，电磁铁断电，辅阀阀瓣在弹簧作用下关闭。蒸汽从中间隔层与主阀阀瓣之间的间隙再次进入阀瓣背面的密闭空间，当背压达到一定压力时，主阀阀瓣关闭并保持密封。

　　3、性能分析

　　从SMC电磁阀的工作原理分析，阀门启闭动作和密封性能与辅阀有直接关系，故辅阀的设计尤为重要。

　　3.1、SMC电磁阀阀能灵活启闭取决于主阀阀瓣的背压升降速度，而背压升降快慢的条件与辅阀的口径有关。辅阀口径太小，会使主阀开启缓慢影响阀门的排放能力。辅阀口径太大，背压升高缓慢，回座压差太大，且辅阀不易与主阀固定。以DN100-P5410V的电磁泄放阀为例，其整定压力为10.2MPa，选择辅阀口径。

　　SMC电磁阀的主阀阀瓣外径D=114-0.12-0.17，中间隔层内径d=114+0.12+0.07，则阀瓣与隔层的最大间隙面积A和辅阀通道孔直径d为

　　选择通径为DN10的辅阀匹配DN100的主阀。在运行调试过程中，记录的电磁泄放阀的回座压力为10.01MPa，则回座压差为1.86%，满足标准规定的启闭压差2%。

　　在理论设计中，DN10的辅阀DN100主阀的动作要求，但在实际运行中DN100的主阀开启缓慢，从排放声音判断未达到全开启。这一现象说明DN10辅阀的排放量小于DN100主阀阀瓣与内件间隙的进气量。根据理论设计，图纸中要求阀瓣的上偏差与内件下偏差所构成的最大间隙面积小于DN10辅阀的通道面积。通过实际测量，主阀阀瓣外径为Φ113.85mm，中间隔层内径为Φ114.1mm，则其间隙面积ΔS为

　　由计算可知，导致排量不足的原因可能是辅阀的开启高度不足或电磁铁产生引力不够等，并不是由于加工误差引起的。试验中，在关闭试验介质的情况下，接通电磁铁电源，使辅阀空载动作，发现辅阀的阀杆高频上下颤动，无法保持开启状态。该现象是导致主阀背压的介质无法通过辅阀连续排出，使得主阀开启缓慢，未达到全开启的原因之一。‘

　　反冲式电磁阀线圈通电时，磁回路受激产生电磁力，吸起动铁芯上提，由于动铁芯向上有空行程作用，瞬间向上的冲击力施加在动铁芯组顶端的辅阀上，辅阀开启，活塞上腔高压介质瞬间从活塞上先导阀口喷出形成反作用力，此时，活塞在反作用力、线圈的提拉力和介质压差三力的共同作用下，活塞组被抬起，阀门导通。带有信号反馈装置的电磁阀会将开阀信号反馈到控制台上。

　　当电磁阀线圈断电时电磁力消失，动铁芯与静铁芯分离，辅阀关闭，工作介质通过活塞与缸套之间的间隙和活塞环之间的间隙进入活塞上腔，在复位弹簧和介质压差力的共同作用下，活塞回位落座，切断流过电磁阀的工作介质。带有信号反馈装置的电磁阀会将关阀信号反馈到控制台上。

　　反冲式电磁阀在辅阀上方一般留有1～2mm空行程，有助于阀门的开启。

　　该类电磁阀可在“零压差”下工作，但流量一般不能达到阀门的额定流量，对于用户在小压差(0.1MPa以下)有流量时，选用电磁阀时应慎重，一般应提高阀门的通径，以满足用户的流量要求。因为工作介质的压力很低，对主阀塞的浮力很小，不能开启规定的流量值。

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