世界电磁阀技术的发展趋势

世界电磁阀技术的发展趋势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，传统的流体动力传动技术与自动化、IT技术的融合，也对电磁阀提出了更高的要求。泵阀英才网专家侧重应用的角度对成熟技术的发展动态作简要综述。1、小型化和寿命（1）小型化”是电磁阀技术发展的一个趋势，这也是设备轻量化对电磁阀的必然要求。电磁阀小型化不仅能够减少不必要的资源浪费，同时对削减设备投资颇有裨益。电磁阀的小型化，并不意味着以牺牲流量为代价。电磁阀小型化的发展是以流量不变作为前提的——这就为电磁阀研究提出了更进一步的课题。这其中涉及到电磁头技术和流道的科学化。在动铁芯推力不变的情况下，电磁头的体积大规模地缩小为电磁阀的小型化、节能化提供了可能。值得一提的是，现代微电子技术的发展已成为“电磁头”技术提升不可忽视的因素。（2）电磁阀使用寿命的延长，并不是新鲜的议题。对电磁阀存在需求的行业从来都没有停止过对其使用寿命延长的追求。近年来，新材料和制造工艺的不断引入，为电磁阀的寿命的大幅度提高提供了可能，可以最大程度地改良主阀内阀芯和阀套之间的摩擦。2、自控专业技术人员已越来越多地关注电磁阀了。科学家和工程师的永久追求就是精简化方向的发展。至精必至简，唯有精华的才能长久流传。(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。(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。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。3、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，产品由世界着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，这种产品并非世界着名的专业公司所制，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。4、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。5、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。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。6、节能和环保是持续的挑战随着环境意识的不断深入，节能化和绿色环保也给电磁阀行业提出了新的挑战。而且，近来欧盟R0HS指令进入中国，无异是为各行业设置了环保门槛。在电磁阀行业有先行者已迈出了自己的步伐：某些电磁阀生产商已经开始一切按照欧盟的R0HS规范制定管理目标，防止污染物的产生，并进行结构改良以及新的磁性材料的研制，大大降低电磁阀的功率，有效减少电磁线圈原作带来的热量。另外，自动保持电磁阀已经出现。据介绍，此种阀仅在开启或关闭瞬间通电，平时由永久磁石维持状态，具有较好的节能效果。事实上，电磁阀材料的选择、磁路的设计、电路的配置、阀芯的制造等等都跟能耗有关。从绿色环保的角度来看，材料中含有Pb、Hg、Cd、Cr5+等重金属和PBB、PBDE难以降解的物质对地球环境和人类健康是不利的。有关资料表明，德国正在研制开发带压电驱动的微型阀（或微型硅材料阀）。当它的公称通径为0.25mm，工作压力为1～11bar时，它的功耗仅为400μW，响应时间为20μs。总之，电磁阀技术的整体发展趋势就是要长寿命、小型化、智能化、节能化、绿色环保、高集成化。为了能跟上国外先进技术，国内更要大力发展高技术产品！