孫瑞昊

摘 要 暖通設(shè)計(jì)中采用電磁閥作為補(bǔ)水自控系統(tǒng)的比例越來(lái)越大，這在現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)中產(chǎn)生了大量問(wèn)題；從吳忠市電磁閥現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)出發(fā)，通過(guò)介紹電磁閥故障，維修方法及對(duì)故障分析的討論，來(lái)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)精準(zhǔn)判斷電磁閥故障的根源與維護(hù)方法。

關(guān)鍵詞 自控；暖通；電磁閥

中圖分類號(hào) TH12 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2095-6363（2017）17-0151-02

隨著自控部分在現(xiàn)代暖通專業(yè)設(shè)計(jì)的占比中逐漸增大，越來(lái)越多的暖通子系統(tǒng)應(yīng)用了自動(dòng)控制來(lái)取代常規(guī)的人工控制。本次吳忠市供熱站改造后，現(xiàn)場(chǎng)采用了電磁閥+壓差控制來(lái)構(gòu)建系統(tǒng)。補(bǔ)水系統(tǒng)在整個(gè)供熱運(yùn)行中起到了決定性作用，如果電磁閥無(wú)法及時(shí)打開(kāi)，那么系統(tǒng)則可能會(huì)缺水，相反，如果電磁閥無(wú)法按要求關(guān)閉，則可能會(huì)導(dǎo)致居民設(shè)備的損壞。因此，判斷電磁閥故障的類型，并針對(duì)性的進(jìn)行解決并預(yù)防故障，是現(xiàn)場(chǎng)人員的必修課。

1 現(xiàn)場(chǎng)電磁閥結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介

現(xiàn)場(chǎng)電磁閥由電磁頭與閥體兩個(gè)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(nèi)彈簧等部件組成[1]。從整體來(lái)看，電磁閥采用二位二通（直通）式結(jié)構(gòu)，單電控（單線圈）的電器標(biāo)準(zhǔn)。

2 現(xiàn)場(chǎng)電磁閥選用及工況

目前，現(xiàn)場(chǎng)工作時(shí)，補(bǔ)水系統(tǒng)通過(guò)電磁閥的介質(zhì)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(tài)[2]，單次工作循環(huán)中，一般需保持3min左右的關(guān)閉狀態(tài)及10s以下的開(kāi)啟狀態(tài)。電磁閥現(xiàn)場(chǎng)工作壓力小于1.6MPa，且存在反壓差。

在以上工況下，現(xiàn)場(chǎng)選用的電磁閥材質(zhì)為閥體鑄鋼結(jié)構(gòu)，閥芯不銹鋼結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)場(chǎng)采用的采用直通式電磁閥，比先導(dǎo)式電磁閥能更快的對(duì)壓差變化進(jìn)行響應(yīng)，并采用了AC220的供電方式。但在現(xiàn)在滿足DC24V的工況時(shí)，應(yīng)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(xiàn)場(chǎng)電磁閥故障分析

3.1 焊渣阻塞

現(xiàn)場(chǎng)施工人員在進(jìn)行焊接作業(yè)時(shí)，會(huì)在管道內(nèi)留下焊渣。由于現(xiàn)場(chǎng)條件作的限制，并非所有施工人員在施工完成后均會(huì)進(jìn)行管道吹掃作業(yè)，因此在電磁閥正式使用時(shí)，可能會(huì)有部分焊渣進(jìn)入電磁閥內(nèi)，導(dǎo)致電磁閥無(wú)法正常關(guān)閉。對(duì)于此類故障，應(yīng)將電磁閥拆卸，并清理電磁閥內(nèi)部的焊渣，有條件的設(shè)計(jì)方案中，應(yīng)在電磁閥前方加裝過(guò)濾器。

3.2 水質(zhì)較差

供暖管道通常僅在供暖季內(nèi)保持液體流通，因此，長(zhǎng)期浸泡在水中的供暖管道會(huì)產(chǎn)生大量的生銹鐵屑等雜物，其中較大的雜物在進(jìn)入供暖站時(shí)會(huì)被進(jìn)站前設(shè)計(jì)的除污器所過(guò)濾，但較小的鐵粉仍然會(huì)通過(guò)過(guò)濾器到達(dá)站內(nèi)的補(bǔ)水系統(tǒng)。當(dāng)電磁閥啟動(dòng)時(shí)，鐵屑被磁力吸引吸附在閥芯上，并在電磁閥提升過(guò)程中擠在閥蓋內(nèi)壁與閥芯之間。當(dāng)電磁閥關(guān)閉時(shí)，擠在閥芯與閥蓋內(nèi)壁之間的鐵屑阻止了電磁閥閥芯的自然下落，從而導(dǎo)致了電磁閥無(wú)法正常關(guān)閉的現(xiàn)象。這種情況多發(fā)生于供暖季前期，拆卸清理后即可恢復(fù)正常。

3.3 電磁頭燒毀

現(xiàn)場(chǎng)通常會(huì)出現(xiàn)兩種情況導(dǎo)致電磁閥頭熔毀，其一是供熱管道管網(wǎng)發(fā)生大規(guī)模泄露，或用戶端大量放水時(shí)，或閥芯因?yàn)榉N種原因無(wú)法被吸合時(shí)，待補(bǔ)水側(cè)會(huì)出現(xiàn)連續(xù)失壓的情況，此時(shí)，由壓差控制的電磁閥自動(dòng)打開(kāi)，從補(bǔ)水側(cè)向帶補(bǔ)水側(cè)補(bǔ)水。但由于失水量過(guò)大或閥芯故障無(wú)法提升時(shí)，壓差始終保持在控制開(kāi)啟的狀態(tài)，當(dāng)在此工況下持續(xù)運(yùn)行一段時(shí)間后，電磁頭因?yàn)檫^(guò)熱會(huì)減少吸力，甚至直接燒毀。其二則是當(dāng)待補(bǔ)水側(cè)失壓較快，電磁閥需要頻繁開(kāi)啟來(lái)補(bǔ)充帶補(bǔ)水側(cè)的壓力時(shí)，電磁閥頭反復(fù)經(jīng)過(guò)要遠(yuǎn)大于其穩(wěn)定運(yùn)行所需的啟動(dòng)電流，并產(chǎn)生大量的熱量導(dǎo)致電磁閥頭熔毀。對(duì)于此類故障，應(yīng)該在維修管道及閥頭后，更換電磁頭。

3.4 閥蓋熔毀

當(dāng)電磁閥面臨3.3的工況下，還可能會(huì)導(dǎo)致另外一種情況，即長(zhǎng)時(shí)間發(fā)熱導(dǎo)致的閥蓋過(guò)熱變形，當(dāng)這種情況發(fā)生時(shí)，變形的閥蓋孔會(huì)卡住閥芯的電磁桿，阻止其移動(dòng)。在維修此類電磁閥故障時(shí)，只能更換一個(gè)新的電磁閥頭。

3.5 電磁閥后端帶壓水反涌

電磁閥后端應(yīng)盡可能保持凈空，否則在電磁閥試圖關(guān)閉時(shí)，電磁閥末端的液體壓力會(huì)沖擊電磁閥閥芯，使電磁閥產(chǎn)生劇烈震動(dòng)和噪音并無(wú)法正常關(guān)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(dǎo)致無(wú)法正常關(guān)閉的現(xiàn)象亦可能發(fā)生。對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)采用的直通式電磁來(lái)說(shuō)，雖然經(jīng)過(guò)劇烈震動(dòng)的電磁閥可以關(guān)閉，但是會(huì)極大地?fù)p失電磁閥的壽命。對(duì)于此類情況，在電磁閥后端安裝止回閥可避免此類問(wèn)題。在設(shè)施條件不允許的情況下，也可以降低電磁閥后端的閥門(mén)的開(kāi)度，或在電磁閥中增加一個(gè)用于補(bǔ)償?shù)膹?fù)位部件，如彈簧。

4 對(duì)于未知故障的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

在本項(xiàng)目中，考慮其壞損的頻率過(guò)高，因此需要設(shè)計(jì)一組實(shí)驗(yàn)來(lái)確認(rèn)該問(wèn)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(wèn)題。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)判斷后，確認(rèn)為現(xiàn)場(chǎng)工況問(wèn)題，故將判斷方法列出，以供現(xiàn)場(chǎng)工程師參考。

4.1 提出假設(shè)

在安裝彈簧后，假設(shè)吳忠所有電磁閥自身發(fā)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(zhì)量等同于其他廠家所提供的電磁閥。

4.2 設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)

選取部分故障頻發(fā)的供熱站進(jìn)行測(cè)試，更換這些供熱站的電磁閥。之后，連續(xù)運(yùn)行此類電磁閥15天，記錄電磁閥發(fā)生純電磁閥故障的次數(shù)。待15天后，其他廠家電磁閥到達(dá)，將上述電磁閥更換為新廠家電磁閥，并繼續(xù)運(yùn)行15天，記錄電磁閥故障率。

4.3 數(shù)據(jù)分析

通過(guò)詢問(wèn)原廠家的提供的閥門(mén)合格率為x%，發(fā)生故障的概率為A，則列一份2×2表格，表格的的四格應(yīng)分別對(duì)應(yīng)：（x/100）×A（合格的產(chǎn)品發(fā)生未知故障的概率），（x/100）×（1-A）（合格產(chǎn)品不發(fā)生未知故障的概率），（1-（x/100））×B（不合格產(chǎn)品發(fā)生未知故障的概率），（1-（x/100））×（1-B）（不合格產(chǎn)品不發(fā)生未知故障的概率）。

其中，A為合格的產(chǎn)品發(fā)生故障的概率。B為不合格產(chǎn)品發(fā)生故障的概率。根據(jù)前期數(shù)據(jù)表格統(tǒng)計(jì)可以得到A，B的概率。最終推算出當(dāng)電磁閥未發(fā)生故障時(shí)，原品牌的電磁閥的合格率，并與新電磁閥進(jìn)行對(duì)比后。在此基礎(chǔ)上，如果兩類電磁閥故障率均顯著高于合格產(chǎn)品的表現(xiàn)時(shí)，可判斷此類故障屬于現(xiàn)場(chǎng)工況的影響，但當(dāng)一類電磁閥在滿足合格率的同時(shí)出現(xiàn)顯著高于其他閥門(mén)廠家的故障時(shí)，應(yīng)考慮更換一家電磁閥供應(yīng)商。

5 對(duì)現(xiàn)場(chǎng)電磁閥的反思與建議

在設(shè)計(jì)電磁閥補(bǔ)水管網(wǎng)時(shí)，可結(jié)合成本等限制，設(shè)計(jì)出更具安全性的布局，如采用雙電磁閥串聯(lián)結(jié)構(gòu)，即當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)電磁閥安全度要求較高時(shí)，可以采用此種設(shè)計(jì)。電磁閥斷電自動(dòng)關(guān)閉后，只要任一電磁閥不出現(xiàn)故障，即可確保系統(tǒng)安全。與此同時(shí)，亦可考慮在電磁閥設(shè)計(jì)中加入除污器與止回閥等，讓電磁閥運(yùn)行時(shí)更加

安全。

參考文獻(xiàn)

[1]彭麗，李濤.工程設(shè)計(jì)中電磁閥的選型[J].石油化工自動(dòng)化，2012，48（6）：15-18.

[2]陳學(xué)敏.工程中電磁閥的應(yīng)用探討[J].石油化工自動(dòng)化，2009（4）：58-61.

[3]付敬齊.電磁閥的工作原理[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010.endprint