現場電磁閥故障分析

孫瑞昊

摘 要 暖通設計中采用電磁閥作為補水自控系統的比例越來越大，這在現場作業中產生了大量問題；從吳忠市電磁閥現場維護出發，通過介紹電磁閥故障，維修方法及對故障分析的討論，來實現現場精準判斷電磁閥故障的根源與維護方法。

關鍵詞 自控；暖通；電磁閥

中圖分類號 TH12 文獻標識碼 A 文章編號 2095-6363（2017）17-0151-02

隨著自控部分在現代暖通專業設計的占比中逐漸增大，越來越多的暖通子系統應用了自動控制來取代常規的人工控制。本次吳忠市供熱站改造后，現場采用了電磁閥+壓差控制來構建系統。補水系統在整個供熱運行中起到了決定性作用，如果電磁閥無法及時打開，那么系統則可能會缺水，相反，如果電磁閥無法按要求關閉，則可能會導致居民設備的損壞。因此，判斷電磁閥故障的類型，并針對性的進行解決并預防故障，是現場人員的必修課。

1 現場電磁閥結構簡介

現場電磁閥由電磁頭與閥體兩個部件組成，電磁閥頭部件由固定鐵芯、線圈等部件組成；閥體部件由閥芯、閥蓋、閥內彈簧等部件組成[1]。從整體來看，電磁閥采用二位二通（直通）式結構，單電控（單線圈）的電器標準。

2 現場電磁閥選用及工況

目前，現場工作時，補水系統通過電磁閥的介質為80℃左右的熱水，屬于高溫非腐蝕性低粘度液體。電磁閥工作僅需ON/OFF狀態[2]，單次工作循環中，一般需保持3min左右的關閉狀態及10s以下的開啟狀態。電磁閥現場工作壓力小于1.6MPa，且存在反壓差。

在以上工況下，現場選用的電磁閥材質為閥體鑄鋼結構，閥芯不銹鋼結構。現場采用的采用直通式電磁閥，比先導式電磁閥能更快的對壓差變化進行響應，并采用了AC220的供電方式。但在現在滿足DC24V的工況時，應盡可能采用DC24V的直流供電方式，盡可能減少電磁閥頭燒毀的隱患[3]。

3 現場電磁閥故障分析

3.1 焊渣阻塞

現場施工人員在進行焊接作業時，會在管道內留下焊渣。由于現場條件作的限制，并非所有施工人員在施工完成后均會進行管道吹掃作業，因此在電磁閥正式使用時，可能會有部分焊渣進入電磁閥內，導致電磁閥無法正常關閉。對于此類故障，應將電磁閥拆卸，并清理電磁閥內部的焊渣，有條件的設計方案中，應在電磁閥前方加裝過濾器。

3.2 水質較差

供暖管道通常僅在供暖季內保持液體流通，因此，長期浸泡在水中的供暖管道會產生大量的生銹鐵屑等雜物，其中較大的雜物在進入供暖站時會被進站前設計的除污器所過濾，但較小的鐵粉仍然會通過過濾器到達站內的補水系統。當電磁閥啟動時，鐵屑被磁力吸引吸附在閥芯上，并在電磁閥提升過程中擠在閥蓋內壁與閥芯之間。當電磁閥關閉時，擠在閥芯與閥蓋內壁之間的鐵屑阻止了電磁閥閥芯的自然下落，從而導致了電磁閥無法正常關閉的現象。這種情況多發生于供暖季前期，拆卸清理后即可恢復正常。

3.3 電磁頭燒毀

現場通常會出現兩種情況導致電磁閥頭熔毀，其一是供熱管道管網發生大規模泄露，或用戶端大量放水時，或閥芯因為種種原因無法被吸合時，待補水側會出現連續失壓的情況，此時，由壓差控制的電磁閥自動打開，從補水側向帶補水側補水。但由于失水量過大或閥芯故障無法提升時，壓差始終保持在控制開啟的狀態，當在此工況下持續運行一段時間后，電磁頭因為過熱會減少吸力，甚至直接燒毀。其二則是當待補水側失壓較快，電磁閥需要頻繁開啟來補充帶補水側的壓力時，電磁閥頭反復經過要遠大于其穩定運行所需的啟動電流，并產生大量的熱量導致電磁閥頭熔毀。對于此類故障，應該在維修管道及閥頭后，更換電磁頭。

3.4 閥蓋熔毀

當電磁閥面臨3.3的工況下，還可能會導致另外一種情況，即長時間發熱導致的閥蓋過熱變形，當這種情況發生時，變形的閥蓋孔會卡住閥芯的電磁桿，阻止其移動。在維修此類電磁閥故障時，只能更換一個新的電磁閥頭。

3.5 電磁閥后端帶壓水反涌

電磁閥后端應盡可能保持凈空，否則在電磁閥試圖關閉時，電磁閥末端的液體壓力會沖擊電磁閥閥芯，使電磁閥產生劇烈震動和噪音并無法正常關閉。但即便在電磁閥閥前壓力大于閥后壓力的情況下，后端反涌導致無法正常關閉的現象亦可能發生。對于現場采用的直通式電磁來說，雖然經過劇烈震動的電磁閥可以關閉，但是會極大地損失電磁閥的壽命。對于此類情況，在電磁閥后端安裝止回閥可避免此類問題。在設施條件不允許的情況下，也可以降低電磁閥后端的閥門的開度，或在電磁閥中增加一個用于補償的復位部件，如彈簧。

4 對于未知故障的實驗設計

在本項目中，考慮其壞損的頻率過高，因此需要設計一組實驗來確認該問題屬于通用電磁閥故障還是本次采用電磁閥廠家的特有問題。經過實驗判斷后，確認為現場工況問題，故將判斷方法列出，以供現場工程師參考。

4.1 提出假設

在安裝彈簧后，假設吳忠所有電磁閥自身發生故障的概率等同于其他廠家，即在同一工況下，吳忠電磁閥的質量等同于其他廠家所提供的電磁閥。

4.2 設計實驗

選取部分故障頻發的供熱站進行測試，更換這些供熱站的電磁閥。之后，連續運行此類電磁閥15天，記錄電磁閥發生純電磁閥故障的次數。待15天后，其他廠家電磁閥到達，將上述電磁閥更換為新廠家電磁閥，并繼續運行15天，記錄電磁閥故障率。

4.3 數據分析

通過詢問原廠家的提供的閥門合格率為x%，發生故障的概率為A，則列一份2×2表格，表格的的四格應分別對應：（x/100）×A（合格的產品發生未知故障的概率），（x/100）×（1-A）（合格產品不發生未知故障的概率），（1-（x/100））×B（不合格產品發生未知故障的概率），（1-（x/100））×（1-B）（不合格產品不發生未知故障的概率）。

其中，A為合格的產品發生故障的概率。B為不合格產品發生故障的概率。根據前期數據表格統計可以得到A，B的概率。最終推算出當電磁閥未發生故障時，原品牌的電磁閥的合格率，并與新電磁閥進行對比后。在此基礎上，如果兩類電磁閥故障率均顯著高于合格產品的表現時，可判斷此類故障屬于現場工況的影響，但當一類電磁閥在滿足合格率的同時出現顯著高于其他閥門廠家的故障時，應考慮更換一家電磁閥供應商。

5 對現場電磁閥的反思與建議

在設計電磁閥補水管網時，可結合成本等限制，設計出更具安全性的布局，如采用雙電磁閥串聯結構，即當現場對電磁閥安全度要求較高時，可以采用此種設計。電磁閥斷電自動關閉后，只要任一電磁閥不出現故障，即可確保系統安全。與此同時，亦可考慮在電磁閥設計中加入除污器與止回閥等，讓電磁閥運行時更加

安全。

參考文獻

[1]彭麗，李濤.工程設計中電磁閥的選型[J].石油化工自動化，2012，48（6）：15-18.

[2]陳學敏.工程中電磁閥的應用探討[J].石油化工自動化，2009（4）：58-61.

[3]付敬齊.電磁閥的工作原理[M].北京：機械工業出版社，2010.endprint