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分析中国电磁阀技术的新发展

信息来源:eoovoo.com  时间:2012-02-07  浏览次数:244

  电磁阀作为自动化仪表的一种执行器,近年来用量急剧上升。本文分析了电磁阀的主要特点,并侧重应用的角度对国内成熟技术的发展动态作简要综述,分别在精简化、智能化、通用化、专用化方向作了考察,并略对影响电磁阀技术发展的社会因素作点探讨。
  一、电磁阀的主要特点
  (1)外漏堵绝,内漏易控,使用安全。内外泄漏是危及安全的要素。其它自控阀通常将阀杆伸出,由电动、气动、液动执行机构控制阀芯的转动或移动。这都要解决长期动作阀杆动密封的外泄漏难题;唯有电磁阀是用电磁力作用于密封在隔磁套管内的铁芯完成,不存在动密封,所以外漏易堵绝。电动阀力矩控制不易,容易产生内漏,甚至拉断阀杆头部;电磁阀的结构型式容易控制内泄漏,直至降为零。所以,电磁阀使用特别安全,尤其适用于腐蚀性、有毒或高低温的介质。
  (2)系统简单,便接电脑,价格低谦。电磁阀本身结构简单,价格也低,比起调节阀等其它种类执行器易于安装维护。更显著的是所组成的自控系统简单得多,价格要低得多。由于电磁阀是开关信号控制,与工控计算机连接十分方便。在当今电脑普及,价格大幅下降的时代,电磁阀的优势就更加明显。
  (3)动作快递,功率微小,外形轻巧。电磁阀响应时间可以短至几个毫秒,即使是先导式电磁阀也可以控制在几十毫秒内。由于自成回路,比之其它自控阀反应更灵敏。设计得当的电磁阀线圈功率消耗很低,属节能产品;还可做到只需触发动作,自动保持阀位,平时一点也不耗电。电磁阀外形尺寸小,既节省空间,又轻巧美观。
  (4)调节精度受限,适用介质受限。电磁阀通常只有开关两种状态,阀芯只能处于两个极限位置,不能连续调节,(力图突破的新构思不少,但还都处于试验试用阶段)所以调节精度还受到一定限制。电磁阀对介质洁净度有较高要求,含颗粒状的介质不能适用,如属杂质须先滤去。另外,粘稠状介质不能适用,而且,特定的产品适用的介质粘度范围相对较窄。
  (5)型号多样,用途广泛。电磁阀虽有先天不足,优点仍十分突出,所以就设计成多种多样的产品,满足各种不同的需求,用途极为广泛。电磁阀技术的进步也都是围绕着如何克服先天不足,如何更好地发挥固有优势而展开。
  二、电磁阀技术的发展简介更多电磁阀技术
  2.1、精简化方向的发展至精必至简,唯有简单的才能长久流传。这也是科学家和工程师的永久追求。
  (1)简化控制回路以往的执行器大量采用气动和电动的控制回路,这增加了系统的复杂性,而先导型电磁阀则在阀内形成利用工作介质自身的控制回路,结构甚为简单。过去国内外电磁阀多项技术参数还受限制,现在国内电磁阀通径已扩展至30Omm;介质温度低至--200℃,高至450℃;工作压力从真空到25MPa。动作时间从十几秒到几毫秒。这些技术的新发展已完全可以取代原有体积庞大价格昂贵的两位控制的快速切断阀和气动开关阀,电动开关阀,也能部分取代连续调节的气动、电动调节阀。(怎样才能更好地满足调节精度要求,下文还要述及)。国外的纺织、轻工、城建等行业已大量改用电磁阀,而冶金、化工等行业则率先在辅助系统中使用越来越多的电磁阀。
  国内自控专业技术人员已越来越多地关注电磁阀了。
  (2)简化管路系统自动控制阀工作时在管路上还须配用一些辅助阀门和管件。例如图1所示的隔离旁路是典型的安装方法,须配三个手动阀,其中手动阀1是旁路阀,手动备用。而手动阀2和3是隔离阀,保证自动控制阀5的在线维修。当然还得配两只三通4和活接头6。这种管路系统所占空间大,安装又费时,还容易泄漏。ZDF系列多功能电磁阀巧妙地省去了这些外加的附件仍具有隔离旁路的功能,因而荣获日内瓦国际新技术金质奖。自动控制阀的前面需加装过滤器。多个自控阀联合使用还常需安装单向阀以防管道之间的干扰。现在,单向电磁阀、组合电磁阀和带过滤的电磁阀都已在简化管路方面发挥了作用。
  (3)简化阀门结构和工艺电磁阀属于原理和结构都简单的自动控制阀,但还要进一步简化。家电行业洗衣机、电冰箱所配的电磁阀,其零部件的结构和工艺都适合于大批量生产。普通电磁阀线圈部件已采用塑料封装,减少引出线断裂的故障,同时易实现防水、防爆等防护要求。阀体、阀盖等部件都已采用精密铸造,锻造等工艺,工程塑料电磁阀也已批量上市。国内防爆电磁阀已不只是隔爆型,还有浇封型、本安型。高压和高温的电磁阀也出现了简化了结构和工艺。
  2.2、智能化方向上的发展这主要是指电磁阀如何与智能仪表更好配合,去提高系统的控制精度和可靠性。一般认为位式调节难以达到很高精度,然而在好多场合采用恰当的方式却可以达到所需的相当高精度,而大大节省了成本更多电磁阀技术
  (1)双联组合电磁阀。这是一种不同大小的电磁阀组合在一起。大量使用的加油机对油的计量精度高达0.02%,都采用双联电磁阀。大阀开启,使得加油在较短的时间内接近完成;然后大阀关闭,由小阀补充保证流量精度。此项技术国外已应用多年,产品由世界著名的电磁阀专业公司ASCOHoneywell等公司制造。现在本公司生产双联电磁阀已达到进口产品的指标,还有独特的性能。顺便指出国内油库大流量的计量还在引进或仿造国外的结构较复杂、性能欠稳定的多段关闭阀,这种产品并非世界著名的专业公司所制,因为市场需求量没达到足以引以他们的兴趣。实际上我们的油库采用国内生产的大流量的双联组合阀,效果会好得多。双联组合阀还常用来控制温度、压力、液位等参数。大阀保证基础量,小阀提供补偿量。在参数相对稳定的系统中,这种位式控制能达相当高精度。好些参数变化较大的系统,变化的速率仍受一定制约,例如温度控制系统,仍受热惯性的影响。所以运用得当的双联组合阀在满足控制要求的前提下相对于调节阀能大幅降低成本。
  (2)三位电磁阀与数字阀三位电磁阀的阀芯有三个工作位置,平时不通电,处于微启状态,阀门提供初始流量;给一种电信号,电磁阀全开,提供大流量;给另种电信号,阀门关阀。
  阀门还带有手动装置,使得长期关阀时也不需耗电。三位电磁阀可视为一种结构更为紧凑的双联电磁阀,它很方便地实现三位调节,得到了很多应用。ZDF多功能电磁阀进一步的思路是n个大小成一定比例的电磁阀组成2n种流量,类似于数字电路称这种组合阀为数字阀。实际上两个大小不同的双联阀或三位阀就可产生24=16或32=9种流量,已经能达非常高的精度。从原理上说,它与工控计算机配套具有优势,但由于应用领域还没有提出大量的需求,这项技术尚处于试验阶段。
  (3)自保持型电磁阀自保持型电磁阀就是只需瞬间通电即完成阀门开关动作,阀芯位置不需电来保持。它的优点在于节约能源尤其是用电池作电源的场合,而且可不考虑温升,从而线圈寿命长,在高低温、防爆等场合有较高安全性。常见的有机械式保持和永磁体保持,又分双线圈和单线圈,以单线圈磁保持结构最为简单。它是以改变直流电源极性改变对应阀门开关的两种状态。这种电磁阀单独安装线圈外部接线需加转换开关,而与智能仪表配套则十分方便。IC卡预收费煤气表和水表所配的电磁阀是仪表成败的关键之一,其中的自保持技术又是电磁阀的成败的重要因素,国内的自保持电磁已日趋成熟,本公司已为多家智能表厂提供配套。
  2.3、通用化方向上的发展电磁阀应用十分广泛,而使用时情况却千差万别,增强通用性能降低制造、购销、存贮、安装、维护的成本,近年来这方面迈出了大步。
  (1)响应时间可调给出电信号到阀芯动作完成的时间称为响应时间。不同场合希望开关速度不同,有四种组合:快开快关----用于快速反应系统;快开慢关----用于防止水锤;慢开快关---用于缓启急断;慢开慢关一一用于平稳过渡。ZDF多功能电磁阀可方使地调整于任一状态,应用十分灵活。
  (2)扩展介质适用范固。电磁阀与其它自控阀不同在于介质粘度适用范围较窄,所以空气、水、蒸汽、油等介质对于先导型电磁阀其结构参数是不同的;一般地说是不能通用的。而ZDF多功能电磁阀只用一颗小螺钉,却做到了气、水、油的通用,而且还使油的粘度适用范围大大加宽,深受欢迎。
  (3)开度可调与于动兼窑电磁阀在使用时常常还希望它兼具手动功能,作为停电或故障时备用。更多电磁阀技术一般手动装置只能手动开阀或手动关阀,二者齐备的称完全手动。手动装置还能对阀门开度进行预置,一般手动只能对阀的最大或最小开度进行预置,而完全手动能分别对最大或最小开度进行预置。ZDF多功能电磁阀属完全手动类。其它型号电磁阀根据需要可带简单的一般手动装置。
  2.4、专用化方向上的发展近年来电磁阀的销量已超过了调节阀,主要是各种专用电磁阀的需求量剧增。下面按介质类别分别予以介绍:
  (1)燃气电磁阀由于我国燃料结构的调整,气体燃料的比重不断上升,燃气电磁阀需求也不断增长。燃气有天然气、工业煤气、城市煤气、液化石油气等好多种,所含杂质及腐蚀情况各异,对阀的要求也不一样。而且,压力等级差别很大,压缩天燃气高达21~25Mpa,而燃气具压力又低至2Kpa。我国都分别已有成熟产品。本公司的CE系列燃气电磁阀已出口欧盟。值得一提的是双燃料机动车在我国随环保法规的健全而不断推广,12个城市已改装了数万辆汽车,现在还多是选用成套进口的燃供装置,其中的电磁阀也随着配套进口。实际上这些电磁阀也并非国外电磁阀专业公司生产,性能测试结果并不全部符合我国燃气行业有关技术标准。本公司已经有了更可靠更价廉的专用电磁阀,正在逐步取代进口电磁阀。
  (2)蒸范电磁阀蒸汽电磁阀首先要解决耐高温的难题,其密封材料,导电和导磁材料都要特别选择。蒸汽管道的锈蚀比较厉害,须认真对待。更重要的是在工厂下班后蒸汽管道里有很多冷凝水,电磁阀需要在气态和液态流体通过时都能可靠动作,其出厂检验有多道严格程序。
  本公司的ZQDF-3型电磁阀,92年被列为国家级新产品,久经用户考验,近年又推出了精巧型CC系列蒸汽电磁阀。
  (3)水用电磁阀水用电磁阀总被认为是最简单的,实则水就分为自来水、工业纯水、工业废水、灌溉水、海水等多种类别,其腐蚀性能,洁净程度各异,应分别选用不同的电磁阀。
  自来水阀虽然最普通,但用途不同对阀门的性能要求却不一样。例如,消防用电磁阀,动作可靠性至关重要,万一失灵后果不堪设想。即使普通手动阀门长期不启闭,也很难快速打开。近年高层建筑如雨后春笋,我国消防电磁阀技术也随之成熟。又如,自来水厂需将电磁阀用于倒虹吸管路,这种电磁阀但要在压力状态,还要在真空状态下可靠工作,绝不能有内漏,而且在水的洁净度不高的状况下,仍应动作灵活。本公司这种水厂专用电磁阀已在全国数百家水厂得到应用。被中国水协列为唯一推荐的电磁阀。另外喷灌电磁阀也随我国农业和园林业的发展而逐步得到应用。
  (4)油用电磁阀油品种类繁多,密封件技术是关键之一。耐油橡胶只是类别名称,不同的油甚至同种油所含杂质不同就需选不同的耐油橡胶。例如,能耐有铅汽油就不一定耐无铅汽油。近年来随专用电磁阀销量的增多,专用耐油橡胶的寿命也不断提高。油品的粘度差异很大,须选用不同结构的电磁阀。高粘度的油还常在高温的状态下流通,所以电磁阀还随之要解决耐高温的问题。对于燃油还需满足防爆要求。近年来本公司陆续推出汽油、柴油、重油等各种专用电磁阀,得到了广泛应用。
  (5)空调用电磁阀空调分制热和制冷。制冷剂近年发生明显变化,氨和氟里昂逐步减少,而溴化锂等新型制冷剂在逐步增多,相关的密封、腐蚀、寿命等问题都要求认真地选材,合理的设计和先进的工艺。值得一提的是空调主要靠调节风量来控制温湿度,阀门流量的连续调节并不完全必要。现在无阀的空调系统也在用,但出现凝露滴水等毛病而受谴责。因此结构简单,价格低廉的电磁阀是最住选择。因受国外传统的影响,结构复杂、力矩较难控制的电动阀国内仍在大量选用。97年毛主席纪念堂维修工程中保存遗体这样高精度的空调系统选用了本公司的空调电磁阀取得满意效果。中共中央办公厅纪念堂管理局局长不久前还亲自将荣誉证书送到本公司,实际上该表彰的更应是工程设计人员的勇气和智慧。
  三、与电磁阀技术发展相关的社会进步以往的科技论文只能单纯谈技术,涉及社会管理易为笑柄。
  如今科技发展依赖并推动社会进步已成共识。笔者同时从事科技发明和经营管理,谈点相关内容认为很有必要。更多电磁阀技术电磁阀是与企业安全生产直接相关的重要工业产品,我国曾因电磁阀的质量低劣,发生锅炉爆炸、消防失灵等严重事故。原机械部早已将电磁阀列为发证才许可生产和销售的产品。国内持证的企业才十家左右。与国外专业大公司相比,技术经济实力都存在明显差距。改革开放以后,民营科技企业崛起,拥有在美、日、欧批准的专利,产品已逐步进入发达国家市场,经济实力也在不断增强已超过国外同行的中小企业。但无证生产企业多达数十家,假冒伪劣害得不少设计人员误认为中国的电磁阀质量还不过关。近年来行业的进步产生了如下可喜变化。
  (1)崇洋媚外的心态仍还严重,民族自信心在不断提高。
  80年代引进成套设备带进了不少电磁阀,90年代国外著名公司纷纷在中国设立办事处,选用进口电磁阀一度曾成为自控工程的时尚。
  设计人员明知价格、交货期和售后服务等方面进口产品明显处于劣势,但最终还选它。有的当然必要,有的却选台湾、南韩、意大利等一些小公司的普通产品。电磁阀决不同于航天飞机,毕竟只是一个小产品,在自己的这块市场上中国人完全有能力占优。近年来卫星发射基地,大亚湾核电站、上海宝钢维修工程中本公司的电磁阀先后中标,反映出我们民族自信心在不断提高。随着本公司产品出口欧洲,法国科技质量监督评价委员会也将本公司及产品列为向欧盟推荐的企业和产品。(2)不正当竞争万分严重,法制观念也在不断加盟。当今电磁阀行业不正当竞争万分严重,无证生产、无证销售,假冒专利,假冒商标,假冒厂名,虚假广告,虚假产品随处可见,消费者深受其害。曾有不能动作的电磁阀因(YJ)商标而要求本公司调换。一看其连接法兰为2"而实际通径不足3Omm,就知是假冒的伪劣产品。现在设计人员都在图样上注明持证生产单位,采购人员也懂得该与有证单位和其特许经销商直接联系。近年来随着IS09000质量体系认证在我国逐步推行,大家逐步自觉地选择已认证的企业。这一切都说明法制观念在不断加强。
  (3)电磁阀选型较复杂,技术管理人员更加敬业。
  电磁阀从没列入自控专业的教科书,很多人以为选型很简单,富有经验的设计人员才知道这个小玩意须认真对待。电磁阀就其结构和原理分类就有数十种,再考虑各种技术参数,交叉组合多达上万种。设计和采购人员逐步学会了在眼花缭乱中正确选择,除搜集和研究样本资料之外,还直接与制造企业磋商,大宗或重要的都亲自考察生产厂的经济技术实力和技术保证能力,深入他们原先的用户,实地了解产品的使用情况。现在每个人都得经济核算,但这决不是简单的报价对比。除了安全、适用、耐久、美观等性能影响价格之外,还与整个自控系统,管路系统的性能和成本有关,这已成了一门综合的学问。本公司设有技术服务部,非常重视销前的咨询、造型及管路系统设计等服务。设计、采购和管理人员高度负责认真选择,他们的敬业精神促进和推动电磁阀技术的不断发展。中国的电磁阀在学习借鉴外国先进技术,在自身不断发明创造中发展。它的发展促使人们不断更新观念。同时,也只有社会法制更加健全,全民素质更加提高,电磁阀技术才能更快更好地发展。

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