淺談工業過程控制系統用電磁閥的分類與選型

謝海龍，陳國順，謝海勇，陳素婷，金榮銀

（1.浙江中孚流體機械有限公司，浙江 溫州 325105；2.浙江倬屹科技有限公司，浙江 溫州 325000）

工業過程控制系統用電磁閥（下稱電磁閥）隨著高溫電磁閥、污水電磁閥、雙向電磁閥、耐腐電磁閥等高參數、高性能電磁閥的應用與推廣，原有的選型規則已不能滿足實際需求，本文從電磁閥的分類、型號編制和選型注意事項方面進行簡述。

1 電磁閥分類

電磁閥已發展為多品種、多名稱的閥門產品。源于不同廠家、用戶和行業所采用的差異化名稱，以產品結構區分，如直通式電磁閥、直動式電磁閥、膜片式電磁閥、排污型電磁閥等；以產品應用區分，如高壓電磁閥、高溫電磁閥、蒸汽電磁閥、防爆電磁閥等，總體分析歸類后，主要分類如圖1所示。

圖1 電磁閥分類Fig.1 Solenoid classification

此外，以公稱尺寸分類，如小口徑電磁閥、大口徑電磁閥等；以連接方式分類，如法蘭連接電磁閥、螺紋連接電磁閥、卡套連接電磁閥等；以閥體材料分類，如碳鋼電磁閥、不銹鋼電磁閥、塑料電磁閥等；以控制方式分類，如遙控電磁閥、溫控電磁閥、壓力控制電磁閥等；以行業特征分類，如消防電磁閥、垃圾焚燒專用電磁閥等，諸如此類，實則仍以產品結構或應用分類為基礎。

2 電磁閥型號[1,2]

電磁閥型號的編制，是產品選型的重要環節，但與其它自控閥門相似，電磁閥同時兼具通用閥門和儀表閥門雙重屬性，因而產生兩套不同體系的型號編制方式。隨工業自動化循序的推進，包括型號在內的差異會逐漸融合。

1） 雖有工業自動化儀表產品型號編制原則，但電磁閥型號在儀表閥門行業內一致性較差。本文根據前述原則，提出電磁閥型號編制應在圖2型號示例的基礎上，進行差異化的補充，如在型號中增加連接方式、密封材料代號。

圖2 電磁閥型號編制方式一Fig.2 Solenoid model preparation method one

其中，公稱壓力和閥體材質代號采用閥門型號編制國家標準代號，若增加連接方式、密封材料代號等，也應采用國家標準代號。型號舉例，如ZCSP16P：水用、直通式、PN16、304材質電磁閥；如ZCZP40IKBG：蒸汽用、直通式、PN40、鉻鉬鋼材質、常開型、防爆型、高溫電磁閥。

2）相比儀表閥門，通用閥門領域的電磁閥型號同樣不完善，閥門型號編制國家標準不足以區分不同類型的電磁閥，應結合國家標準，在圖3型號示例的基礎上，進行差異化的編制，如增加電磁閥特有功能、特征代號和補充結構形式代號。

其中，根據電磁閥的工作原理和結構特點，電磁閥屬工業閥門中的截止閥，故采用國家標準代號J，其后的驅動代號和連接方式、結構形式、密封材料、公稱壓力、閥體材質等代號，均采用閥門型號編制國家標準代號。型號舉例，如J0416X10P：截止式、電磁驅動、常閉型、法蘭式、直通式、先導膜片式、橡膠密封、PN10、不銹鋼材質電磁閥；如XJ0KB415Y40I：帶信號反饋、截止式、電磁驅動、常開型、防爆型、法蘭式、直通式、先導活塞式、合金密封、PN40、鉻鉬鋼材質電磁閥。

圖3 電磁閥型號編制方式二 Fig.3 Solenoid valve model preparation mode II

另外，電磁閥執行器的型號示意可融合到閥門型號中或單獨編制。單獨編制時，可用代號體現電壓、功率、防爆標志、防護等級等參數。兩套型號編制方式各有側重，但是可以統一規范，如將兩者的用途代號和功能代號相統一、兩者的結構形式代號相統一等，統一后型號是完全可以對應的。

3 電磁閥選型數據表

準確合理的選型是電磁閥使用最優化的保證，而詳細的選型數據則是準確選型的前提，提供精準選型的數據表應至少包含圖4的內容。

圖4 電磁閥選型數據表項目Fig.4 Solenoid selection data sheet item

其中工作條件是選型先決要素，猶其是工作壓差。電磁閥采用壓力平衡原理，充分利用介質自身壓力達到快速啟閉目的，工作壓力壓差是必要數據。常溫低壓工況宜選膜片式，其它工況宜采用活塞式；零壓差低壓差宜采用直動式或分步直動式，而先導式驅動力小，功耗低，更加經濟適用。

其中，結構長度和端部尺寸需要特別注意。前者雖有金屬閥門結構長度國家標準可采用，但目前沒有統一的推薦長度尺寸，本文建議采用鋼制截止閥結構長度尺寸為優選尺寸；后者需要區分不同標準，同一標準需要區分新老標準差異，如PN16、DN65法蘭，新國家標準螺栓孔數從4孔改為8孔，舊管道替換需特別強調。

此外，對于電磁閥性能有嚴格指標的選型，指標范圍應明確列入數據表內，如泄漏等級、流量系數、動作壽命、響應時間等。

4 泄漏率和壓力-溫度額定值

電磁閥產品在選型過程中，最大允許泄漏率和壓力-溫度額定值兩項是容易被忽視的內容，但這兩項又是很重要的指標，前者影響產品合格的判定，后者影響使用的安全。

4.1 最大允許泄漏率

電磁閥的密封原理近似于工業閥門中的止回閥，介質壓力越高，閥門密封性能越好，且電磁閥的密封副分為非金屬彈性密封副和金屬密封副，兩者的密封性能是有區別的。因此，判定電磁閥密封性能，應按不同的泄漏率等級確定。對密封性能有明確要求的選型，應對泄漏率等級進行約定。

4.2 壓力-溫度額定值

壓力-溫度額定值是電磁閥選型過程中最易被忽視的項目。閥門的壓力-溫度額定值是在指定溫度下，用表壓表示的最大允許工作壓力，當溫度升高時，最大允許工作壓力隨之降低。壓力-溫度額定值數據是在不同工作溫度和工作壓力下，正確選用法蘭、閥門及管件的主要依據，也是工程設計和生產制造的基本參數[3]。隨大尺寸、高壓力電磁閥產品的應用，電磁閥已被納入特種設備壓力管道元件目錄，必須引起足夠的重視。以350℃蒸汽電磁閥為例，設計壓力為1.6MPa，須選用PN40的閥門，選型疏忽就會埋下安全隱患。

5 結語

本文所指電磁閥，是指在管路中實現啟閉控制功能的電磁閥，不適用于以液壓、氣壓作動力控制的電磁換向閥，但同樣規格型號眾多，應用范圍廣，其分類和型號編制的統一規范，對于設計、選型和使用都十分必要。