Нормально открытый и нормально закрытый клапан. Критерии выбора

Что такое электромагнитный клапан?

Электромагнитный клапан — это клапан с электромеханическим управлением, в котором используется электрическая катушка, называемая соленоидом, для изменения состояния клапана с открытого на закрытое или наоборот. Соленоид воздействует на плунжер или поворотный якорь, который, в свою очередь, приводит в действие механизм клапана. При прохождении электрического тока через катушку создается магнитное поле, которое вызывает движение плунжера. В зависимости от конструкции и назначения клапана он либо открывается, либо закрывается.

Этот тип клапанов широко используются в пневматических и гидравлических системах, позволяя управлять ими дистанционно или автоматически. Электромагнитные клапаны идеально подходят для быстрых и надежных операций переключения, направленных на управление различными типами газов и жидкостей. Их конструкция может быть простой или сложной, что позволяет использовать их в промышленности, бытовой технике, автомобилях и т. д.

Что такое нормально открытый электромагнитный клапан

Нормально открытый электромагнитный клапан в состоянии по умолчанию позволяет жидкости или газу течь через него. Он сконструирован таким образом, что в обесточенном состоянии клапан открыт и проход для среды свободен, что обеспечивает непрерывный поток. Эти клапаны приводятся в действие электромагнитными силами, генерируемыми, когда электрический ток проходит через катушку в блоке клапана. Создаваемое при этом магнитное поле воздействует на плунжер или якорь, связанный с внутренними компонентами клапана.

При подаче напряжения сила притягивает плунжер к седлу или отверстию, тем самым прерывая поток, так как клапан закрывается. Когда питание отключается, пружины или другие механические средства внутри соленоида возвращают его в нормальное открытое положение. Такая конфигурация открытого по умолчанию положения может быть особенно выгодна в тех случаях, когда поддержание стандартного состояния потока является критическим для безопасности или технологических требований.

Например, в системах охлаждения ил в системах подачи газа, где прерывание может привести к перегреву или повышению давления соответственно, нормально открытая конфигурация гарантирует, что любой сбой в подаче электроэнергии не будет препятствовать потоку.

Что такое нормально закрытый электромагнитный клапан

Нормально закрытый (НЗ) электромагнитный клапан — это тип клапана с электрическим приводом, который остается закрытым, когда обесточен. В положении по умолчанию поток среды через клапан перекрыт, и для его срабатывания или открытия требуется электрический ток. Принцип работы заключается в использовании электромагнитной катушки соленоида, которая при подаче напряжения создает магнитное поле, поднимающее плунжер или якорь внутри клапана. Это движение отводит уплотнение от отверстия клапана и позволяет жидкости или газу проходить через него.

Конструкция НЗ электромагнитных клапанов обеспечивает надежное перекрытие в состоянии покоя, что делает их пригодными для критически важных применений, где необходимо предотвратить поток без питания. Кроме того, благодаря безотказной работе в условиях потери питания, нормально-закрытые клапаны часто используются в системах, требующих экономного расходования энергии, а также в системах, которые должны поддерживать определенные условия в случае отключения питания.

Как выбрать между НО и НЗ клапаном (состояние отказа, энергосбережение)

При выборе между нормально открытым (НО) электромагнитным клапаном и другой НО конфигурацией, особенно в отношении состояния отказа и энергосбережения, необходимо проанализировать требования применения. Для операций, где безопаснее или предпочтительнее, чтобы клапан оставался открытым при отключении питания, идеальным вариантом может стать НО соленоидный клапан. Это гарантирует, что в случае неожиданного отключения электроэнергии процессы, требующие непрерывного потока, такие как системы охлаждения или газоснабжения, не будут прерваны.

Энергосбережение - еще один важный фактор. Электромагнитному клапану требуется питание для изменения его состояния. Если в применении в основном требуется, чтобы клапан оставался в открытом положении, выбор НО-соленоида сэкономит энергию, поскольку ему не потребуется электричество, чтобы оставаться в положении по умолчанию. И наоборот, если для применения обычно требуется закрытый клапан, то выбор НЗ варианта позволит сэкономить энергию по тем же причинам.

Следует также учитывать рабочий цикл системы. Если рабочий цикл высокий, использование НО-соленоида может предотвратить ненужное выделение тепла и потенциальное перегорание из-за длительного включения.

В итоге:

• Из соображений безопасности выберите электромагнитный клапан НО, если важно, чтобы клапан оставался открытым во время отключения электроэнергии.
• Для повышения энергоэффективности выберите электромагнитный клапан НО, если стандартное рабочее состояние «открыто».

Преимущества НО клапана

• Состояние отказа: Клапан остается открытым при отключении питания; это важно для систем, требующих непрерывного потока с минимальными рисками прерывания.
• Энергосбережение:  Экономия энергии, когда положение по умолчанию "открыто" соответствует эксплуатационным нормам, поскольку для удержания клапана в открытом состоянии не требуется электроэнергия.
• Эксплуатационная безопасность: Обеспечивает меры предосторожности за счет перехода в отказоустойчивое состояние по умолчанию, когда это необходимо для конкретных процессов или рабочих сред.
• Рабочий цикл и тепловыделение: Соленоид НО минимизирует выделение тепла за счет сокращения времени подачи напряжения, что может привести к снижению износа и увеличению срока службы.

3-портовые клапаны

Трехпортовые клапаны представляют собой универсальные компоненты, используемые в различных системах управления жидкостями. Эти клапаны имеют три порта и два канала и способны направлять поток между портами в зависимости от их конструкции и состояния срабатывания. Типичная конструкция включает в себя одно входное, одно выходное и одно выхлопное отверстие.

В состоянии по умолчанию эти клапаны могут быть либо НО, либо НЗ, при этом выхлопное отверстие обычно находится под атмосферным давлением в обесточенном состоянии. Роль третьего порта отличает их от 2-портовых аналогов: он обеспечивает дополнительный путь для потока среды к альтернативному месту назначения или от него.

При подаче напряжения 3-портовый клапан может быть настроен либо на блокировку всех портов (в положении с закрытым центром), либо на соединение двух определенных портов, блокируя третий (положение с открытым центром), либо на обеспечение прохода между всеми портами (тандемное положение). Это разнообразие позволяет использовать более сложные схемы управления в пневматических или гидравлических системах, такие как переключение между двумя контурами, поддержание давления в одной части системы при одновременном сбросе давления в другой или даже работу в качестве переключающего клапана.

Факторы выбора 3-портового электромагнитного клапана включают не только нормальное состояние, но и желаемое действие при включении питания, совместимость со средой, требуемый расход, рабочее давление, характеристики напряжения и условия окружающей среды.

Бистабильные электромагнитные клапаны

Бистабильные электромагнитные клапаны или электромагнитные клапаны с «фиксацией», как их иногда называют, представляют собой класс клапанов, предназначенных для применений, требующих минимального энергопотребления. Эти клапаны сохраняют свое положение – открытое или закрытое – без постоянного применения электроэнергии; они приводятся в действие кратковременным импульсом.

Отличительной особенностью бистабильных электромагнитных клапанов от их моностабильных аналогов является включение в их конструкцию постоянных магнитов. Эти магниты служат для удержания клапана в его последнем заданном положении после прекращения управляющего электрического импульса. Для перевода клапана в противоположное состояние требуется последующий импульс, часто с обратной полярностью.

Благодаря этой функции фиксации бистабильные электромагнитные клапаны остаются открытыми или закрытыми при отключении электроэнергии или в ситуациях, когда непрерывная подача питания невозможна. Таким образом, они находят широкое применение в системах с батарейным питанием и там, где экономия энергии является важным фактором.

С точки зрения управления, такие клапаны требуют электрической схемы управления, способной обеспечить правильно поляризованный импульс, когда необходимо изменение состояния. Эта необходимость усложняет общую систему управления, но существенно снижает затраты энергии при длительной эксплуатации.

Для отраслей и систем, в которых энергоэффективность имеет первостепенное значение, а прерывистая работа приемлема или желательна, бистабильные электромагнитные клапаны предлагают привлекательный баланс между производительностью и энергосбережением.

Как определить, нормально открыт или закрыт электромагнитный клапан?

Определить, является ли электромагнитный клапан нормально открытым (НО) или нормально закрытым (НЗ), можно несколькими методами.

Во-первых, физический осмотр клапана без питания может дать первоначальное представление; НО клапаны пропускают жидкость без подачи питания, в то время как НЗ клапаны блокируют поток жидкости до тех пор, пока они не будут активированы.

Другой метод включает в себя ознакомление с техническим паспортом клапана или спецификациями производителя, в которых должно быть четко указано состояние клапана по умолчанию. Кроме того, наблюдение за положением привода или штока, когда на катушку не подается электропитание, также может указывать на ее нормальное состояние; для клапанов НЗ эти компоненты обычно выступают наружу из-за действия пружины, поскольку они перекрывают поток и втягиваются при подаче питания. И наоборот, клапаны НО имеют приводы, которые остаются втянутыми до тех пор, пока на них не будет подано напряжение. Если ни один из этих методов не дал убедительных результатов, используйте мультиметр для проверки целостности портов клапана в обесточенном состоянии - целостность свидетельствует о НО конфигурации, а отсутствие целостности - о НЗ.

Подводя краткий итог:

Можно ли заменить нормально закрытый электромагнитный клапан на нормально открытый?

Преобразование нормально закрытого электромагнитного клапана в нормально открытый, как правило, не рекомендуется и невозможно без изменения конструкции клапана. Принципиальная схема работы и компоненты специфичны для каждого типа электромагнитного клапана. НЗ клапаны предназначены для того, чтобы оставаться закрытыми до тех пор, пока электрический сигнал не заставит их открыться, в то время как НО клапаны работают по противоположному принципу. Различия в конструкции заключаются в расположении пружин, уплотнений и электромеханических приводов, которые определяют их состояние по умолчанию.

Попытка модификации может привести к неисправностям, снижению надежности и проблемам безопасности; особенно с учетом точных допусков и спецификаций, которым должен соответствовать каждый компонент клапана для правильной работы. При выборе электромагнитного клапана для применения, где могут быть применимы оба типа, важно учитывать такие факторы, как состояния отказа или сохранение энергии, до установки, а не пытаться модифицировать его после установки.

Необходимость правильного выбора подчеркивает, почему всесторонние знания о требованиях применения и понимание того, какой из НО или НЗ электромагнитных клапанов будет наиболее подходящим, имеют решающее значение на этапе проектирования. Если после установки необходимо изменить режим работы из-за корректировки системных требований, обычно более практично – и, конечно, безопаснее – заменить существующий клапан на клапан, имеющий желаемое состояние по умолчанию.

В заключение

Обобщая различия между нормально открытыми (НО) и нормально закрытыми (НЗ) электромагнитными клапанами, важно понимать, что выбор типа клапана зависит от конкретных эксплуатационных требований и соображений безопасности вашего применения.

Чтобы получить помощь в выборе идеального электромагнитного клапана для ваших нужд или изучить наш широкий ассортимент решений для управления жидкостями, мы приглашаем вас связаться с нашей командой экспертов. С нашими рекомендациями вы сможете принять взвешенное решение, обеспечив эффективную и надежную работу ваших систем.