Электромагнитные (соленоидные) клапаны мембранного типа

Скачать данную статью вы можете здесь.

Назначение:

Основное и изначальное назначение именно такое -  открывать или закрывать арматуру. Но если определенным образом настроить управляющий контур клапана, подключить его к какому-либо щиту управления и добавить к этой системе различные датчики (давления, расхода, температуры, скорости и пр.) то мы получаем многофункциональную систему, которая будет осуществлять контроль за температурой, давление, уровнем жидкости, химическим составом и другими параметрами. И все это будет происходить в автоматическом режиме и с минимальными энергетическими затратами.

Устройство: 

Рассмотрим простейшее устройство электромагнитного (соленоидного) мембранного клапана.

По классической схема электромагнитные клапана бывают НЗ (нормально закрытыми) и НО (нормально открытыми).

НЗ - клапан в нормальном положении (без подачи напряжения) закрыт; при подаче напряжения открывается. 

НО - в нормальном (обычном) положении без напряжения - открыт, при подаче напряжения - автоматически закрывается. 

На картинке изображен электромагнитный клапан НЗ, электричество не подается, управляющее давление из трубопровода свободно проходит в камеру управления, камера наполнятся, мембрана выгибается в сторону посадочного седла, клапан закрывается.

При подаче электричества, увидим следующую картину:

В соленоиде открывается проход для удаления жидкости из управляющей камеры, давление в проточной части клапана выгибает пружину в сторону крышки клапана и рабочая среда свободно из неё удаляется.

Помимо того, что клапан управляется внутренним давлением в системе, управляющий контур клапана можно организовать таким образом, что управляющая камера будет заполняться от какого-либо внешнего источника, это может быть как жидкость, так и газ/воздух. Подобная схема как правило применяется, в тех случаях, когда в рабочей среде имеется высокое содержание загрязняющих веществ и дабы не засорялся управляющий контур, используют внешний источник.

Соленоидные клапана можно использовать как альтернативу задвижкам и затворам с электроприводом

Преимущества:

• небольшие габариты по высоте. Габариты клапана практически не выходят за габариты присоединительных фланцев, что дает возможность устанавливать клапан даже в очень стесненных условиях.
• низкое энергопотребление. Позволяет полностью автоматизировать закрытие/открытие клапана путем установки в месте монтажа клапана аккумулятора.
• экономия денежных средств 
• низкое напряжение. Позволяет осуществлять привод клапана за счет более низкого напряжения, что более безопасно для человека
• скорость открытия и закрытия клапана выше чем у задвижки. 
• отсутствие дорогих изнашивающихся элементов
• более надежные и износостойкие
• возможность быстрого открытия/закрытия в ручном режиме

Недостатки:

• межфланцевый габарит как правило больше чем у задвижки и затвора
• возможность нагрева и выхода из строя катушки соленоида, при долговременной подачи питания (необходимо использовать специализированные соленоиды, рассчитанные на долговременную подачу напряжения, необходимо подбирать соленоид таким образом, чтобы напряжение подавалось наименьшее время (НО или НЗ соленоиды)
• более высокая стоимость по сравнению с затворами с электроприводом.

Модификации

Мы рассмотрели самую простую схему соленоидного клапана. 
Для того чтобы регулировать, какие-либо параметры до или после клапана, потребуется уже более сложная схема управления:

Данная обвязка клапана позволяет регулировать количество рабочей среды в управляющей камере, а следовательно и степень открытия/закрытия клапана. Таким образом, при подключении соленоидов к щиту управления,  который получает сигналы о том или ином состоянии среды (температура, давление, расход), мы имеем возможность увеличивать или уменьшать количество пропускаемой среды.

Например: необходимо поддерживать определенную температуру среды после клапана 65 С. На клапан подается холодная вода, клапан закрыт. Если температура среды после клапана начинает расти, клапан начинает постепенно открываться, холодная вода начинает снижать температуру, как только температура достигнет необходимого уровня клапан закроется или останется в таком положении, при котором количество подаваемой холодной воды будет таким, чтобы температура за клапаном всегда была на уровне 65 С.

Кроме этого, функция открытия/закрытия клапана может быть добавлена к другим базовым функциям клапана, рассмотрим несколько примеров:

1)  Нам необходимо осуществлять открытие и закрытие подачи воды в трубопроводе, и при открытие клапана, давление за клапаном не должно превышать определенного уровня.
Исходя из задачи, в данном случае можно использовать регулятор давления воды с функцией принудительно открытия/закрытия клапана с помощью соленоида. Схема обвязки подобного клапана будет выглядеть следующим образом:

На соленоид подается питание, открывается подача воды на пилотный клапан, который осуществляет регулирование давления, клапан открывается/закрывается до нужного уровня. Как только подача питания на соленоид прекращается, клапан закрывается.

2) Соленоид может применяться в регуляторах уровня.
Соленоид подключается к электромагнитному поплавку, как только уровень в резервуаре достигает минимального уровня, цепь в поплавке замыкается, подается питание на соленоид, клапан открывается, емкость начинает наполняться, при достижении максимального уровня поплавок всплывает, контактная цепь размыкается, клапан закрывается.

3) Клапан управления насосом.

Данная схема позволяет плавно открывать клапан при пуске насоса и плавно закрывать клапан при остановке насоса.

На насос и соленоид начинает подаваться питание, соленоид открывает проходное сечение для удаления воды из управляющей камеры (удаление происходит медленно, за счет игольчатого клапана), давление до клапана повышается, клапан начинает медленно открываться.