一文读懂电磁阀的原理与应用

电磁阀是用电磁控制的工业设备，是用来控制流体的自动化基础元件，属于执行器，并不限于液压、气动。用在工业控制系统中调整介质的方向、流量、速度和其他的参数。电磁阀可以配合不同的电路来实现预期的控制，控制的精度和灵活性都能够保证。电磁阀有很多种，不同的电磁阀在控制系统的不同位置发挥不同作用。

电磁阀从原理上分为三大类：

1）直动式电磁阀；

2）分步直动式电磁阀；

3）先导式电磁阀。

电磁阀从阀结构和材料上的不同与原理上的区别，分为六个分支小类：直动膜片结构、分步直动膜片结构、先导膜片结构、直动活塞结构、分步直动活塞结构、先导活塞结构。

电磁阀按照功能分类：水用电磁阀、蒸汽电磁阀、制冷电磁阀、低温电磁阀、燃气电磁阀等等。

直动式电磁阀

原理：通电时，电磁线圈产生电磁力把关闭件从阀座上提起，阀门打开；断电时，电磁力消失，弹簧把关闭件压在阀座上，阀门关闭。

特点：在真空、负压、零压时能正常工作，但通径一般不超过25mm。

分步直动电磁阀：

原理：它是一种直动和先导式相结合的原理，当入口与出口没有压差时，通电后，电磁力直接把先导小阀和主阀关闭件依次向上提起，阀门打开。当入口与出口达到启动压差时，通电后，电磁力先导小阀，主阀下腔压力上升，上腔压力下降，从而利用压差把主阀向上推开；断电时，先导阀利用弹簧力或介质压力推动关闭件，向下移动，使阀门关闭。

特点：在零压差或真空、高压时亦能可靠动作，但功率较大，要求必须水平安装。

先导式电磁阀—管道直接应用类：

原理：通电时，电磁力把先导孔打开，上腔室压力迅速下降，在关 闭件周围形成上低下高的压差，流体压力推动关闭件向上移动，阀门打开；断电时，弹簧力把先导孔关闭，入口压力通过旁通孔迅速腔室在关阀件周围形成下低上高的压差，流体压力推动关闭件向下移动，关闭阀门。

特点：流体压力范围上限较高，可任意安装（需定制）但必须满足流体压差条件。

先导式电磁阀—气动/液压驱动类：

电磁阀本身属于执行器，但是该类一般不作直接控制，常规配置下级执行器为气缸，电磁阀是由电磁线圈和磁芯组成，是包含一个或几个孔的阀体。当线圈通电或断电时，磁芯的运转将导致流体通过阀体或被切断，以达到改变流体方向的目的。我们在生产中常用的电磁阀有二位三通、二位五通等。这里二位的含义：对于电磁阀来说就是带电和失电，对于所控制的阀门来说就是开和关。

基本结构和动作原理：

先导式气动/液压驱动类重点说明：

先导式电磁阀气动/液压驱动类常规应用：

分类：该类电磁阀属于执行器，但是常规工业场合使用一般都还有二级执行器，也就是阀门/气缸。

单作用阀门一般使用的为二位三通电磁阀，单电位。

双作用阀门一般使用的为二位五通电磁阀，单电位双电位均有。

气缸一般使用三位五通电磁阀，双电位。

简单地讲：单作用就是在外力的作用下可以打开或关闭阀门；外力撤消后，阀门恢复到原来状态；双作用就是在外力的作用下，可以打开或关闭阀门，外力撤消后，阀门位置保持不动。

气缸横式执行机构：

1、关于中位停止

用三位中封式或中压式换向阀进行气缸活塞中间停止的场合，由于空气是可压缩性的，想达到正确精密的位置停止是困难的。另外，阀和缸不能保证无泄漏，故不能长时间保持在中间停止位置。想长时间保持在停止，应采用其他方式。

2、关于阀集装时背压的影响

阀集装使用的场合，要注意背压造成执行元件的误动作，特别是使用三位中泄式换向阀的场合和驱动单作用气缸的场合更应注意。担心有这种误动作的场合，必须单独进排气。

3、关于残压释放

考虑要进行维修检查需要，应设置残压释放的机能。特别是使用三位中封式气阀的场合，必须考虑换向阀与气缸之间的残压能释放掉。

4、关于双控阀的瞬时通电、通气

二位五通双电控无弹簧常规的双电（气）控阀具有记忆功能（三位置阀除外），在瞬时通电的场合，其通电时间应在0.1s以上,以确保阀已经换向。

5、关于供气压力的使用

对于内部先导式阀需要考虑其最低使用压力要求，直动式或外部先导式不受最低使用压力之限制。

6、电磁阀若安装在控制柜内，通电时间长时，要注意控制柜的通风、散热 。

7、电磁阀配线连接：

1）关于极性：直流规格的电磁阀因为带有极性的指示灯，在接线的时候要注意正负极，如接反，则指示灯不会亮，阀仍能作动。

2）外加电压：电磁阀接电前要仔细查看线圈上的电压参数，以免造成阀动作不良或线圈烧毁。

8、电磁阀的安装

尽管电磁阀可以安装在任何方向，但因为装置的振动或冷凝水、油等液体流向电磁阀的线圈部位，会造成电磁阀不良，所以在安装时需要注意

1）振动的应对措施

安装时可使振动方向与电磁阀的滑柱的动作方向(轴向)成直角。

2）为了防止冷凝水、油等流入电磁阀的线圈中，最好将线圈朝上或横向安装。安装图例：

3）内部先导式电磁阀进口不得节流，以防止换向时压力降太大出现误动作。

4）换向阀尽可能靠近气缸安装：一是减少耗气量，二是响应快。

5）请切实地将配管插到底，并在确认配管不能拔出之后再使用。

6）安装时应注意阀体上箭头应与介质流向一致。

7）电磁阀应保证在电源电压为额定电压的15%-10%波动范围内正常工作；

8）电磁阀安装后，管道中不得有反向压差。并需通电数次，使之适温后方可正式投入使用；

9）电磁阀安装前应彻底清洗管道。通入的介质应无杂质。阀前装过滤器；

10）当电磁阀发生故障或清洗时，为保证系统继续运行，应安装旁路装置。

电磁阀的使用维护/使用环境：

1、配管内部应使用不会发生水滴的干燥压缩空气。

2、不要用于有腐蚀性气体、化学药品、海水、水、水蒸气的环境或带有上述物质的场所。

3、电磁阀不得用于有爆炸性气体的场所，要注意防爆。

4、周围有热源的场所，应遮断辐射热。

5、不要用于有强磁场的环境中。有可能造成无法作动或误动作。

6、双线圈电磁阀不可两端同时通电，故在设计电气回路时建议加互锁电路。

电磁阀的故障与排除：

电磁阀常见的故障为电磁阀不动作，应从以下几方面排查：

1、紧急处理时，可将线圈上的手动按钮由正常工作时的“0”位打到“1”位，使得阀打开。

2、处理切换系统的电磁阀故障时，应选择适当的时机，等该电磁阀处于失电时进行处理，若在一个切换间隙内处理不完，可将切换系统暂停，从容处理。

常见故障一级一般处理方法见下表：

常见故障

常见故障

选型：

1、根据管道参数选择：通径规格（即DN）、接口方式。

2、根据流体参数选择电磁阀的：材质、温度组。

1）腐蚀性流体：宜选用耐腐蚀电磁阀和全不锈钢；食用超净流体：宜选用食品级不锈钢材质电磁阀；

2）高温流体：要选择采用耐高温的电工材料和密封材料制造的电磁阀，而且要选择活塞式结构类型的；

3）流体状态：大至有气态，液态或混合状态，特别是口径大于DN25时一定要区分开来；

4）流体粘度：通常在50cSt以下可任意选择，若超过此值，则要选用高粘度电磁阀。

3、根据压力参数选择电磁阀的：原理和结构品种

1）公称压力：这个参数与其它通用阀门的含义是一样的，是根据管道公称压力来定；

2）工作压力：如果工作压力低则必须选用直动或分步直动式原理；最低工作压差在0.04Mpa以上时直动式、分步直动式、先导式均可选用。

4、电气选择：电压规格应尽量优先选用AC220V、DC24较为方便。

5、根据持续工作时间长短来选择：常闭、常开、或可持续通电。

1）当电磁阀需要长时间开启，并且持续的时间多于关闭的时间应选 用常开型；

2）要是开启的时间短或开和关的时间不多时，则选常闭型；

3）但是有些用于安全保护的工况，如炉、窑火焰监测，则不能选常开的，应选可长期通电型。

6、根据环境要求选择辅助功能：防爆、止回、手动、防水雾、水淋、潜水。