电磁换向阀的工作原理及常见故障分析

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　　摘  要：电磁换向阀由于具有体积小、自动化程度高和操作简便等优点，在我国的工程机械中应用得比较广泛。电磁换向阀是一种通过电气控制来实现自动开启的执行器，因为整体成本不高，所以在出现故障时，一般会选择更换新阀的做法。而电磁换向阀的多数故障并不复杂，通过简单维修即可恢复正常。该文首先说明电磁换向阀的工作原理和特征，然后对其常见故障以及处理措施进行分析。
　　关键词：电磁换向阀;工作原理;故障;处理措施
　　中图分类号：TH137      文献标志码：A
　　在我国工业生产的过程中，已经实现了大规模的机械自动化，而在机械自动化运行的过程中，每个零部件的改进和革新都对整个生产工艺起到重要的推动作用。电磁换向阀是在工程机械中比较常见的装置，其種类较多，可以根据控制系统的不同需求而安装在不同的位置。因为整体结构比较简单，成本较低，且操作维护较为便捷，所以应用领域比较广泛。电磁换向阀的工作原理较为简单，主要是通过电磁来控制流体的方向、流量、速度以及其他各项参数，具有很强的灵敏性和精准性，能够适应多种运行环境的需求。
　　1 电磁换向阀的工作原理
　　虽然电磁换向阀的种类较多，但是其工作原理基本都是相同的。电磁换向阀主要是由阀体、阀芯、弹簧、衔铁和电磁线圈等部件组成，在电磁铁通电后，就可对气、液等流体介质的方向、流量以及速度等参数进行控制。电磁换向阀的工作原理比较简单，在阀体内有一个密闭的腔，根据实际需求在腔的不同位置会开孔洞与外部联通，每个孔洞都会连接相应的管路。在腔的中间安装阀芯，阀芯会与衔铁做成一体，两侧各安装一块电磁铁和弹簧。哪一面的磁铁线圈通电就会产生一定的电磁力，当这种电磁力超过弹簧的弹力时，就会将阀芯吸引过去，通过阀芯的移动来控制外接孔洞的开启或者关闭。在电磁线圈通电断电的过程中，阀芯会做左右移动的动作，在移动的过程中弹簧会起到一定的缓冲作用，以避免阀芯对阀体产生太大的冲击力。
　　2 电磁换向阀的特性
　　因为电磁转向阀是利用电磁力来控制阀体内的铁芯运动，所以相对于自控阀等电器元部件而言具有很多的优势，主要表现在如下几个方面：第一，电磁阀通过电磁线圈通电产生电磁力吸引密封在阀体内的阀芯摆动，就有效避免了像自控阀一样出现流体泄露的现象。同时因为结构比较稳定，所以能够有效控制阀杆运动，避免内泄露的发生，这些优点决定了电磁转向阀可以有更加广泛的适用环境;第二，由于电磁阀自身的结构比较简单，所以相关的零部件都已经实现了通用化和标准化生产，大大降低了产品的生产成本。因为电磁阀是通过开关信号控制的，所以在电气自动化的生产环境中，能够与PLC以及计算机系统进行有效连接，易于在电气自动化生产环境中广泛应用;第三，电磁阀的反应非常灵敏，可以在较短的时间内迅速响应发生动作，有效提高工作效率。同时电磁阀的结构比较紧凑，电磁线圈的功率消耗较小，有效降低运行成本;第四，电磁阀的种类较多，能够满足多种用户需求。
　　电磁阀虽然具有较多的优点，但同时也存在一定的缺陷。象结构的简单既是优点，同时也有很大的局限性，因为阀芯只能在2个极限位置间运动，无法进行连续调节。因为电磁阀运行过程中需要通过各种力的相互作用，所以内部流体介质的性能会对这些力产生一定的影响，这就要求介质有较好的洁净度，并且满足一定的黏度要求。为了提高电磁阀运行的可靠性，就需要不断地提高技术克服这些先天的缺陷，为电磁阀的进一步发展奠定良好的基础。
　　3 电磁换向阀常见故障原因及处理措施
　　3.1 电磁阀换向故障
　　电磁铁的吸力、弹簧的复位力以及阀芯的摩擦力是电磁换向阀能够可靠运行的关键要素，如果在3种力之间出现力的不平衡无法保证换向准确操作，则可从电磁铁、弹簧、阀芯以及连接部位对摩擦力产生影响的因素去分析，进而找到问题的根源。首先，电磁铁质量问题是导致换向不可靠或者不换向的重要因素。电磁铁是换向阀中的重要组成部分，只有电磁铁通电后产生足够的吸力，才能够驱使阀芯运动。如果电磁铁的生产质量较差，在通电后，因为锈蚀或者污物等原因导致电磁铁产生的吸力不强，就无法对阀芯形成足够的吸力，此时阀芯就会出现不移动或者移动幅度较小的情况，腔内介质无法流动或者流动速度慢，即会出现不换向的故障。其次，因为零部件的加工精度不达标而导致换向不可靠。虽然电磁阀的结构比较简单，但是如果各零件的生产质量不佳或者安装时操作不当，都会导致换向吃力的现象。通常表现为阀芯、沉割槽、阀体孔等部位的毛刺清除不彻底而使阀芯运动受阻。因为阀芯与阀体孔连接的间隙较小，所以2个部位任何一个出现加工精度不准确的情况，在发生动作时都会因为压力较高而出现液压卡紧的现象。在安装时如果用力过大也会导致阀体内孔变形，阀芯在压力作用下被卡死无法换向。此外，如果流体介质中的杂质或者黏性超标，也会影响到阀芯运动而导致电磁阀换向不可靠。
　　3.2 交流电磁铁噪声故障
　　在电磁阀工作的过程中如果出现噪声，多数情况是发生在可动铁芯与固定铁芯之间，因为二者之间的间隙不合理或者接触面不平滑而导致气流震颤而发出的噪声。主要原因有以下几个方面：第一，同一型号的电磁体因为生产厂家不同，所以对推杆的设计长度也不相同。如果推杆过长就会影响到可动铁芯和固定铁芯的吸合度，从而导致气流在间隙中发出响声，出现这种现象可根据实际情况适当磨短推杆;第二，由于电磁铁本身生产质量问题，通电后在可动铁芯与固定铁芯之间因为磁路而对流通的气流产生吸力发出噪声。第三，由于可动铁芯和固定铁芯的表面加工精度不合格，在接触面因为污物的原因此无法有效吸合，也会发出噪声。第四，如果阀芯与阀体孔因为加工精度问题无法有效匹配，在出现液压卡紧时电磁铁对铁芯产生的吸力不够也会发出噪声。
　　3.3 电磁阀泄露故障
　　电磁阀泄露可分为外泄露和内泄露两部分，发生外泄露的原因主要有螺钉因为安装不牢固或者机器振动而松动，密封圈失效，油压过高，安装不规范等几个方面。内泄露的原因主要有阀芯与阀体孔之间因为加工精度或者磨损导致间隙过大，阀芯偏移，阀芯尺寸不合格，油温过高等原因。发生泄漏现象，都会对电磁阀的精准动作产生影响，可根据实际情况采用相应的检测办法，然后有针对性的进行维修。
　　4 电磁换向阀故障的处理措施
　　由于电磁换向阀的结构比较简单，所以出现故障的部位比较固定，那么针对各个部位的故障原因可有针对性地进行修理。如果阀芯有磨损，在程度不大的情况下可进行抛光处理，如果磨损较大可进行镀铬处理，但是要掌握好修理后阀芯表面的粗糙度符合标准要求;对于阀体孔的修理，可进行研磨或者使用金刚石铰刀精饺;对于推杆的修理则需要根据电磁铁的类型来确定，在干式电磁体中，如果推杆表面划伤可重新更换推杆，如果因为推杆过长可适当磨短;对于电磁铁的修理，如果可动铁芯和固定铁芯的加工精度不合格，可用油石研磨接触面，同时清除表面污物。如果线圈烧毁，可重新绕制。对于电磁阀的修理比较简单，主要是了解工作原理后，结合实际经验，即可快速定位故障点，并实施维修。
　　5 结语
　　电磁换向阀结构简单，操作便捷，且成本较低，所以当电磁换向阀出现故障时，一般都会选择更换新阀的做法，造成了资源的浪费。因为其工作原理比较简单，所以当换向阀出现故障时，只要凭借经验以及对工作原理的掌握，就能够快速定位故障点并进行维修，提高维修效率，降低维修成本。
　　参考文献
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　　[2]孙瑞昊.现场电磁阀故障分析——以吴忠市热力改造项目为例[J]. 科学家，2017（17）：151-152.
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