Что такое электромагнитный клапан? Понимание типов, работы и применения

Простой бытовой прибор или автоматизированная система включает в себя электромагнитный клапан, который является очень важным компонентом. Он регулирует поток жидкостей и газов. Они реагируют на сигналы электрического тока. Таким образом, эти клапаны управляют жидкостями очень точно и в режиме реального времени. Итак, что такое электромагнитный клапан? Что делает электромагнитный клапан? Как он функционирует? Как работает электромагнитный клапан? Каковы типы клапанов и их применение?

Электромагнитный клапан: Определение и основные компоненты

Проще говоря, электромагнитный клапан - это тип автоматического клапана. Он также известен как клапан с электромеханическим приводом или соленоидный управляющий клапан. Он использует электромагнитную силу для управления открытием или закрытием потоков. Представьте его как выключатель, которым можно управлять с помощью электричества на расстоянии. Вам не нужно поворачивать его вручную. Эта возможность управления с помощью электричества позволяет соленоидным клапанам легко становиться частью различных автоматизированных систем. Знание основных функций электромагнитного клапана помогает понять его роль.

Чтобы разобраться в устройстве электромагнитного клапана, необходимо знать его основные части:

• Электромагнитная катушка: Это основная силовая часть клапана. Когда через нее проходит электричество, она создает электромагнитное поле. Оно принимает электрические сигналы и превращает их в магнитные. Катушка часто содержит медную проволоку.
• Корпус клапана: Это основная конструкция. Через него проходит жидкость. В нем есть отверстия, через которые жидкость входит (входное отверстие) и выходит (выходное отверстие).
• Плунжер или арматура: Это деталь, которая может двигаться. Она движется под действием магнитной силы. Это ключевая деталь, которая заставляет клапан открываться или закрываться. 
• Трубка сердечника: Эта трубка находится внутри катушки. Она направляет движение плунжера.
• Пружина: Эта деталь часто возвращает плунжер в его первое положение, когда магнитная сила исчезает.
• Уплотнения: Эти детали обеспечивают герметичность клапана в закрытом состоянии.

Знание этих основных деталей поможет нам хорошо понять работу электромагнитного клапана.

Как на самом деле работает электромагнитный клапан? 

Электромагнитный клапан работает по принципу электромагнитной индукции. Когда электрический ток проходит через катушку соленоида, в ее центральной части образуется сильное электромагнитное поле. Это электромагнитное поле либо притягивает, либо отталкивает находящийся внутри плунжер, заставляя его двигаться. Это движение создает механическую энергию. Движение плунжера прямо или косвенно открывает или закрывает проход в клапане. При отключении питания электромагнитное поле пропадает. Плунжер возвращается в исходное положение под действием силы пружины или давления среды. Аналогичным образом путь клапана возвращается в исходное положение. Контроль над включенным и выключенным состоянием катушки обеспечивает точное регулирование потока жидкости. Так работает электромагнитный клапан.

Основные типы электромагнитных клапанов: простое объяснение

Существует множество типов электромагнитных клапанов. Они отвечают различным потребностям управления потоком жидкости в автоматике. Понимание этих основных типов клапанов подобно карте. Она поможет вам сориентироваться в разнообразном мире клапанов. Мы можем рассмотреть их с нескольких основных точек зрения.

По количеству способов

1. Двухсторонний электромагнитный клапан (2-Way Solenoid Valve)

 

• Как это работает: Эта конфигурация с двумя портами представляет собой простейшую форму электромагнитного клапана. Один из портов является впускным отверстием для входа жидкости, а другой - выпускным отверстием, через которое жидкость выходит. Соленоид "включается", когда клапан открывается, и "выключается", когда клапан закрывается. Затягивание и ослабление обоих портов и перекрестный поток будут управлять потоком жидкости между портами. Жидкость будет течь по каналам в открытой фазе и оставаться неподвижной в закрытой фазе. Что касается механизма, то, как правило, для открытия одного клапана используется плунжерный механизм, который двигается вперед-назад.
• Преимущества: Очень простые механизмы, компактная конструкция, доступная цена, а механическое управление имеет самую простую реакцию: клапан может быть открыт или закрыт (два положения).
• Пример: Эта конфигурация имеет наибольшее количество пользователей и может быть использована в любом приложении с базовым управлением жидкостью, например, зональное управление в автоматизированном поливе, безопасность пламени газовой плиты, вода в стиральных машинах, пуск/остановка в промышленных трубопроводах.

2. Трехходовой электромагнитный клапан (3-ходовой электромагнитный клапан)

• Как это работает: Трехходовой электромагнитный клапан имеет три порта. Пути соединения между этими портами могут быть изменены в зависимости от состояния клапана. Обычной операцией является чередование подключения одного порта к двум другим портам. Например, клапан может соединять порт A с портом B и одновременно закрывать путь от порта A к порту C. В другом состоянии он соединяет порт A с портом C, закрывая путь от порта A к порту B. В некоторых трехходовых клапанах один порт соединен с одним из двух других портов, а третий открыт для выхода воздуха в атмосферу.  
• Преимущества: Направление потока жидкости можно изменить или разветвить и разделить. По этим причинам он обладает большей гибкостью, чем двухходовой клапан. В основном он используется для управления движением пневмоцилиндров двойного действия или гидроцилиндров в случае двух источников жидкости.  
• Пример: Управление циклами работы пневматических/масляных цилиндров в пневматических или гидравлических системах, переключение источников жидкости на два разных трубопровода, смешивание, разделение двух жидкостей, управление пневматическими/гидравлическими приводами для больших регулирующих клапанов.

По начальному состоянию

3. Нормально закрытый электромагнитный клапан (нормально закрытый, NC Solenoid Valve)

 

• Принцип работы: Нормально закрытый означает, что при отсутствии питания на катушке соленоида путь потока внутри клапана закрыт. Проход открывается только тогда, когда на катушку подается питание и создается достаточная электромагнитная сила. Когда питание отключается, пружина системы или давление жидкости, в зависимости от типа клапана, автоматически возвращают клапан в закрытое состояние.
• Преимущества: Это самый безопасный и энергоэффективный тип (в ситуациях, когда жидкость не должна течь большую часть времени). Он автоматически закрывается при отказе питания или системы. Эта функция предотвращает несанкционированный сброс жидкости. Клапан обычно используется для безопасного переключения.
• Пример: Большинство применений, требующих управления включением и выключением жидкости в случае воды, воздуха, газа и т.п., где ожидается остановка потока в случае отключения питания. включая, но не ограничиваясь, главные регулирующие клапаны в промышленных трубопроводах, водоподготовку, впускные клапаны для воды в таких приборах, как стиральные и посудомоечные машины, и многочисленные электрические цепи.

4. Нормально открытый электромагнитный клапан (NO Solenoid Valve)

 

• Принцип работы: Нормально открытый клапан подразумевает, что при отсутствии питания на катушке соленоида внутренний проход клапана открыт, что позволяет беспрепятственно пропускать жидкость. Катушка, находящаяся под напряжением и создающая магнитную силу, закрывает проход клапана. При отключении питания клапан пружинно возвращается в открытое состояние.
• Преимущества: Лучше всего подходит для применения в системах, где требуется бесперебойный поток в течение длительного времени. В таких ситуациях экономится электроэнергия, затрачиваемая на закрытие, поскольку NO требуется питание только для закрытия. Усилия по активному поддержанию контроля не требуются при потере питания. Иногда это используется в системах аварийного охлаждения или дренажа. Его применимость ограничена по сравнению с нормально закрытыми клапанами.
• Пример: Приложения, в которых определенная секция НО должна оставаться в рабочем состоянии в течение длительного времени (например, некоторые чиллеры, вентиляционные системы). Или там, где он должен оставаться открытым в случае активного отключения электроэнергии на длительный период для быстрого слива или охлаждения.

По принципу работы

5. Электромагнитный клапан прямого действия (электромагнитный клапан прямого действия)

 

• Принцип работы: В клапане прямого действия электромагнитная сила, создаваемая катушкой соленоида, воздействует на плунжер или якорь, связанный с первичной диафрагмой клапана. Эта электромагнитная сила противодействует силе пружины и давлению жидкости на отверстие клапана. Таким образом, отверстие находится либо в состоянии покоя, либо в приведенном в действие положении.
• Преимущества: Для работы насоса не требуется столько энергии, как для других насосов. Кроме того, для надежной работы не требуется минимального перепада давления в системе. Таким образом, он подходит для работы в условиях нулевого давления, низкого давления и даже вакуума. Предлагаемое решение обеспечивает быстрое время отклика. Этот тип часто требует низкой мощности управления.
• Пример: Типичные сценарии включают использование при низком вакууме и низком давлении, например, в небольших устройствах, аналитических машинах и вакуумных упаковщиках. Более конкретные примеры включают устройства без достаточного перепада давления при запуске. Это распространенный тип с прямым управлением.

6. Электромагнитный клапан с пилотным управлением (электромагнитный клапан с пилотным управлением)

• Как это работает: Клапан с пилотным управлением работает более хитроумным способом. Открытие клапана не перемещается непосредственно электромагнитной силой от катушки, а управляет небольшим отверстием пилотного клапана. Это небольшое отверстие пилотного клапана использует жидкость для создания разницы давления на мембране или поршне основного клапана. Разница давления жидкости, которая перемещает мембрану или поршень, чтобы открыть или закрыть основной клапан, и есть то, что фактически выполняет работу.
• Преимущества: Основным преимуществом является возможность управления большими размерами, высоким давлением и большим расходом при относительно небольшой электромагнитной силе. При одинаковом расходе и давлении это можно сравнить с клапанами прямого действия. Потребляемая мощность меньше.
• Пример: Используется в большинстве промышленных трубопроводов. Ситуации, требующие управления большими расходами при высоком давлении, например, ирригационные системы в сельском хозяйстве, промышленные установки для очистки воды, управление пневматическими приводами в больших масштабах, гидравлические системы в промышленности и т. д. Также следует учитывать, что для правильного управления клапанами с пилотным управлением обычно требуется определенный минимальный перепад давления.

Для краткости приведем основную таблицу классификации:

Как они группируются	Общий тип	Простой способ работы	Основные преимущества	Типичные случаи использования
По количеству способов	Двухсторонний (2-Way)	Открыть или закрыть два порта	Простота, прямота, низкая стоимость	Различные виды управления включением/выключением
	Трехсторонний (3-Way)	Коммутационные соединения трех портов	Гибкая функция, может отвлекать/переключать	Управление цилиндрами, переключение жидкостей
По начальному состоянию	Нормально закрытый (NC)	Закрыт при выключении питания, открыт при включении питания	Безопасный, энергосберегающий (в большинстве случаев)	Предохранительный затвор, ввод воды
	Нормально открытый (NO)	Открыт при выключении питания, закрыт при включении питания	Энергосбережение для длительного потока, остается открытым при отключении питания	Охлаждение, аварийный слив
По принципу работы	Прямого действия (прямого)	Электромагнитная сила перемещает клапан, открывая его напрямую	Не требует минимального давления, быстро	Низкое давление, низкий расход, вакуум
	Экспериментальный (пилотный)	Управляет небольшим отверстием с помощью магнитной силы, использует разницу давления жидкости для перемещения главного клапана	Регулирование большого расхода/давления, низкое энергопотребление	Промышленные трубы высокого давления, высокого расхода

 

Разнообразные области применения в различных отраслях промышленности

Электромагнитные клапаны используются во многих отраслях промышленности и в повседневной жизни. Они являются важными деталями, обеспечивающими работу многих автоматизированных систем. Вот несколько примеров:

• В наших домах в клапанах, пропускающих воду в стиральные машины или кофеварки, часто используются электромагнитные клапаны. Также некоторые "умные" унитазы используют их для управления потоком воды при смыве. Они получают электрические сигналы от программ и точно управляют потоком воды.
• В автомобилях электромагнитные клапаны используются в системе впрыска топлива (для контроля количества топлива), в тормозной системе ABS (для контроля давления тормозной жидкости) и в автоматических коробках передач. Они помогают точно и быстро управлять жидкостями.
• В промышленной автоматизации часто используются электромагнитные клапаны. Они управляют деталями, в которых используется воздух (пневматические приводы) или давление масла (гидравлические системы). Они также используются в промышленных роботах и сборочных линиях. Они помогают перемещать предметы, заставляют руки роботов двигаться и меняют этапы рабочего процесса. Они являются ключевыми во многих системах управления технологическими процессами.
• В сельском хозяйстве в автоматизированных системах полива растений используется множество электромагнитных клапанов. Они контролируют подачу воды в разные зоны и помогают экономить воду.
• В медицинском оборудовании очень важно точно управлять жидкостями. Электромагнитные клапаны часто используются в таких устройствах, как аппараты искусственной вентиляции легких и испытательные приборы. Они управляют движением газов и жидкостей и их расходом.
• В системах HVAC (для отопления, охлаждения и кондиционирования воздуха) электромагнитные клапаны управляют потоком охлаждающей жидкости, воды или пара. Это помогает установить температуру и влажность.

От небольших домашних устройств до крупных машин на заводах - электромагнитные клапаны обеспечивают управление с помощью электричества. Они работают надежно и быстро.

Преимущества использования электромагнитных клапанов в системах 

Электромагнитные клапаны очень популярны в сфере автоматизации. Это связано с тем, что они обладают рядом неоспоримых преимуществ:

• Быстрая реакция и точное управление: Электромагнитные клапаны могут открываться или закрываться очень быстро после получения электрического сигнала. Их скорость реакции намного выше, чем у ручных клапанов, и зачастую быстрее, чем у многих электрических или пневматических клапанов. Такая быстрая реакция делает их очень удобными для использования в тех случаях, когда требуется точная синхронизация или быстрая остановка в чрезвычайных ситуациях. Например, при частом включении и выключении или в системах безопасности, связывающих различные части.
• Простота автоматизации и дистанционного управления: Электромагнитные клапаны используют электричество для управления. Это хорошо сочетается с современными системами автоматизации. Их можно напрямую подключать к ПЛК, микроконтроллерам, DCS или другим системам управления. Им не нужны сложные механические части или другие источники энергии (например, сжатый воздух). Это делает управление ими на расстоянии или с помощью программы очень простым. Они могут легко стать частью систем, которые работают сами по себе, или "умных" фабрик.
• Малый размер, экономия места: Электромагнитные клапаны обычно изготавливаются очень маленького размера. Это по сравнению со старыми типами клапанов, которым нужны большие колеса, редукторы или цилиндры. Клапаны прямого действия или небольшие клапаны с пилотным управлением особенно малы и легки. Они имеют компактную конструкцию. Они очень хороши, когда пространство для установки оборудования или систем ограничено.
• Безопасность и надежность (при правильном выборе): При правильном выборе типа электромагнитного клапана (включая тип клапана, давление, жидкость, материал и т. д.), а также при правильной установке и использовании электромагнитные клапаны обычно очень надежны и имеют длительный срок службы. Нормально закрытые клапаны, в частности, автоматически возвращаются в безопасное положение при потере питания. Это обеспечивает базовую безопасность, если что-то пойдет не так. Они могут обеспечивать безопасное переключение.
• Энергоэффективность (для определенных применений): Электромагнитные клапаны потребляют электрическую энергию, когда меняют состояние (открываются или закрываются). Но во многих случаях, когда им требуется питание только на короткое время или они остаются закрытыми в течение длительного времени, общая потребляемая мощность может быть меньше, чем у других автоматических клапанов, которым требуется постоянный воздух или двигатель. Электромагнитные клапаны с фиксацией вообще не потребляют энергии, чтобы оставаться в своем положении после переключения. Они часто требуют низкой мощности управления.

Все эти преимущества делают электромагнитные клапаны отличным выбором для эффективного, гибкого и надежного автоматического управления жидкостью.

Выбор правильного электромагнитного клапана для ваших нужд

Выбор правильного электромагнитного клапана очень важен для стабильной и качественной работы системы. В зависимости от ваших потребностей, выбор правильного типа клапана является ключевым.

Шаг 1: Определите действие, которое вы хотите контролировать - выбор количества способов

Во-первых, вы должны спросить себя: Какого рода "действие" по управлению жидкостью я хочу, чтобы произошло?

• Если вам нужно только включить или выключить поток жидкости, как, например, в водопроводном кране, выбирайте наиболее распространенный двухходовой электромагнитный клапан.
• Если вам нужно изменить направление потока жидкости, разделить поток или выпустить давление (сбросить воздух), вам обычно нужен 3-ходовой электромагнитный клапан.

Шаг 2: Учитывайте безопасность и энергосбережение - нормально открытые и нормально закрытые устройства

Далее подумайте: в каком состоянии должен находиться клапан при отсутствии электричества?

• Для обеспечения безопасности в большинстве случаев требуется, чтобы жидкость автоматически останавливалась при потере питания. Для этого следует выбрать нормально закрытый (NC) электромагнитный клапан. Это стандартный выбор.
• Если в вашей системе жидкость должна течь большую часть времени, а оставаться открытой при отключенном питании безопаснее или экономит энергию, лучше выбрать нормально открытый (NO) электромагнитный клапан.

Шаг 3: Установите соответствие между характеристиками жидкости, давлением и расходом - принципом работы и материалом

Внимательно изучите, как выглядит жидкость, рабочее давление и скорость потока. Это поможет вам выбрать принцип работы и подходящий материал:

• Для использования при низком давлении, малом расходе, вакууме или при необходимости нулевого перепада давления для запуска наилучшим выбором будет электромагнитный клапан прямого действия.
• Для использования с высоким давлением и большим расходом, если в системе достаточно разницы давлений, выбор электромагнитного клапана с пилотным управлением будет более экономичным. Тип жидкости и ее температура подскажут вам, из какого материала должны быть изготовлены корпус клапана и уплотнения (например, специальные материалы для жидкостей, разъедающих металл, или для очень горячих мест). Это и есть выбор материала. Выбор неправильного материала может повредить клапан и сделать его недолговечным. Это все равно что заливать в автомобиль неправильное топливо.

Шаг 4: Подтверждение электрических параметров и способа подключения

Наконец, проверьте, подходит ли электромагнитный клапан к вашей системе управления электричеством и как он подключается к трубам:

• Какое напряжение (переменного или постоянного тока) требуется катушке электромагнитного клапана? Именно это напряжение заставляет работать "мозг".
• Каков размер трубного соединения? Какой тип резьбы или фланца необходим? Это позволит правильно установить клапан в трубопроводную систему.

Выбор правильного электромагнитного клапана из множества типов и параметров имеет решающее значение для производительности и надежности системы. Это требует не только понимания клапана, но и использования профессиональных знаний и опыта поставщика. Такие компании, как VINCER, специализирующиеся на автоматизированных клапанах, обеспечивают значительную ценность. Они предлагают не только продукцию; их профессиональная техническая команда проводит детальный 8-мерный анализ условий работы клиента (среда, температура, давление, стандарт подключения, метод управления и т. д.). На основании этого они дают точные рекомендации по типу клапана и могут предложить индивидуальные решения по электромагнитным клапанам. Их богатый опыт работы в отрасли помогает выявить потенциальные риски, а строгий контроль качества обеспечивает надежность продукции. Такая профессиональная помощь в выборе помогает клиентам избежать дорогостоящих ошибок на ранних этапах. Выбор VINCER означает выбор надежного партнера, предлагающего комплексное обслуживание и мощную техническую поддержку, чтобы гарантировать, что вы получите электромагнитный клапан, который наилучшим образом соответствует вашим потребностям.

Советы по обслуживанию и устранению неисправностей

Регулярное техническое обслуживание и знание основных способов устранения неполадок очень важны. Они обеспечивают надежную работу электромагнитного клапана в течение длительного времени.

• Основное обслуживание: Регулярно проверяйте внешнюю поверхность клапана и поддерживайте ее в чистоте. Убедитесь в надежности электрических соединений и отсутствии утечек при подключении труб. Обратите особое внимание: Если в жидкости есть грязь, необходимо установить и регулярно очищать фильтр перед клапаном. Это не позволит грязи изнашивать внутренние детали и сокращать срок их службы. Грязь - это как наждачная бумага для внутренних деталей.
• Распространенные проблемы и что нужно проверить: 

1. Клапан не двигается: Самая непосредственная проблема. Сначала проверьте, есть ли на клапане питание и правильное напряжение. Если питание в порядке, возможно, сгорела катушка или перебит внутренний провод. Иногда плунжер застревает, потому что он старый или в него попала грязь. 
2. Клапан закрывается не полностью (протекает): Обычно это происходит из-за плохой герметизации отверстия клапана. Наиболее распространенные причины - грязь, застрявшая в отверстии, или износ/повреждение уплотнения. Слабая пружина также может привести к неплотному закрытию. 
3. Клапан открывается не полностью (низкий расход): Помимо проблем с питанием, это может быть связано с тем, что фильтр на входе заблокирован (особенно в пилотных типах), или что-то внутри блокирует основной путь, или (в пилотных типах) нет достаточного перепада давления. 
4. Странный шум или тряска: Может быть связан с изменением давления жидкости, тряской трубы, ослаблением или небольшим заеданием детали внутри клапана.

• Совет по безопасности и помощь специалиста: Перед проверкой или устранением неполадок необходимо отключить питание и снять давление с труб. При возникновении сложных или неясных проблем настоятельно рекомендуется обратиться за технической поддержкой к профессиональному поставщику электромагнитных клапанов, такому как VINCER. Правильный выбор продукта и профессиональная помощь после покупки помогут избежать и устранить эти проблемы.

Будущие тенденции в технологии соленоидных клапанов

В будущем технология электромагнитных клапанов будет совершенствоваться. Она будет следовать по пути автоматизации и интеллектуального производства. Она станет более умной и подключенной, работая как часть интеллектуальных систем. Компании будут стараться использовать меньше энергии и бережнее относиться к планете. Это позволит снизить затраты и улучшить экологию. Защита окружающей среды - это цель. Клапаны будут становиться все меньше и собираться из частей. Это позволит устанавливать их в небольших местах и легко чинить. И они будут становиться все лучше в своей работе. Они смогут справляться с более сложными и трудными задачами. Такие компании, как VINCER, разрабатывающие новые идеи для автоматизированных клапанов, активно способствуют этим изменениям.

Заключение

Мы надеемся, что эта статья помогла вам понять, что такое электромагнитный клапан. Понимание этой маленькой, но сильной детали, а также того, как выбрать правильный тип клапана в зависимости от ваших потребностей, поможет вам лучше работать с системами управления жидкостями. Если у вас есть особые потребности в промышленном управлении, выбор такого партнера, как VINCER, который имеет большой опыт и может изготавливать продукцию на заказ, поможет вам быстрее добиться хороших результатов в мире управления жидкостями.