电磁阀在气动执行机构中的应用与优化.pdf

Hy d r a u l i c s P n e u m a t i c s S e a l s ／ No ． 1 2．2 0 1 5 d o i l O ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 8 0 8 1 3 ． 2 0 1 5 ． 1 2 ． 0 1 9 电磁阀在气动执行机构中的应用与优化 路登 明 1 ． 渤海装备兰州石油化工机械厂， 甘肃 兰州7 3 0 0 6 0 ；2 ． 甘肃省炼化特种装备工程技术研究中心， 甘肃 兰州7 3 0 0 6 0 摘要 电磁阀在气动执行机构中的应用非常广泛 ， 但根据安装位置和组合形式不同， 同一电磁阀在不同气动回路中所起作用各不相 同。文章阐述了开关作用电磁阀的F t 常应用和两种优化方案， 通过优化使电磁阀在气动执行机构中的应用更加简单易操作。 关键词 电磁阀； 气动执行机构 ； 优化 中图分 类号 T H1 3 8 文献标志码 A 文章编号 1 0 0 8 0 8 1 3 2 0 1 5 1 2 0 0 6 3 0 3 Ap pl i c a t i o n a n d Op t i mi z a t i o n o f So l e no i d Va l v e f o r P ne u ma t i c Ac t ua t o r LU De n g - mi n g 1 ． B o h a i E q u i p me ri t L a n z h o u P e o c h e mi c a l Ma c h i n e r y Wo r k s ， L a n z h o u 7 3 0 0 6 0， C h i n a ； 2 ． E n g i n e e r i n g R e s e a r c h Ce n t r e f o r Re fi n e ry S p e c i a l E q u i p me n t o f Ga n s u ， L a n z h o u 7 3 0 0 6 0 ， C h i n a Ab s t r a c t T h e s o l e n o i d v a l v e i s wi d e l y u s e d i n p n e um a t i c a c t u a t o r ， a c c o r d i n g t o t h e i n s t a l l a t i o n p o s i t i o n a n d c o mb i n a t i o n o f d i ffe r e n t f o r ms ， i t p l a y s t h e d i ffe r e n t r o l e s i n d i ffe r e n t p n e um a t i c a c t u a t o r ． I n thi s p a p e r ， we d i s c u s s e s t h e d a i l y a p p l i c a t i o n a n d t wo o p t i mi z a t i o n s c h e me s o f s wi t c h i n g s o l e n o i d v a l v e ， a f t e r o p t i mi z a t i o n ，t h e a p p l i c a t i o n o f s o l e n o i d v a l v e i n p n e u ma t i c a c tua t o r i s s i mp l e a n d e a s y t o o p e r a t e ． Ke y wo r d s s o l e n o i d； p n e uma t i c a c t u a t o r ； o p t i m i z a t i o n U 引 吾 电磁阀在气动执行机构 中的主要作用是导通或切 断气源 ， 从而改变气流方向， 最终实现气动执行机构 动作。 1 开关型电磁阀 E l 常应用与分析 1 常见开关型气动执行机构动作原理分析 1 工作原理如 图 1 所示 。正常情况下 ， 电源开关 a , b 触点断开 ， 两位三通 电磁阀S O L 1 、 S O L 2 均为失 电状 态， 此时， 进入气缸前后腔的气源被截断 ， 气缸活塞杆 不动， 阀门保持在当前位置。 气 图1常见开关型气动执行机构原理图 2 关阀动作时 电源开关 fl 触点吸合， 电源开关b 收稿日期 2 0 1 5 1 0 1 2 基金项目 甘肃省科技计划资助项目 1 2 0 6 G T G A 0 1 4 作者简介 路登明 1 9 7 7 一 ， 男 ， 甘肃会宁人 ， 工程师， 学士 ， 主要从事电 液执行机构、 气动执行机构和特殊阀门的设计制造工作。 触点保持断开不变。电磁阀S O L 1 得电换向， 电磁阀 S O L 2 保持失电状态不变 。主气 源由电磁阀 S O L 1 进入 气缸无杆腔， 气缸活塞杆推动阀杆向右动作， 气缸有杆 腔内气流经 S O L 2 排空 ， 阀门关 闭 ， 工作原理如 图2 所示 。 图2常见开 关型气 动执行机构关 阀原理 图 3 开阀动作时 电源开关 b 触点吸合， 电源开关 a 触点断开。电磁阀S O L 2 得电换向， 电磁阀S O L 1 失电 换向。主气源由电磁阀S O L 2 进入气缸有杆腔 ， 气缸活 塞杆拉动阀杆向左动作 ， 气缸无杆腔内气流经S O L 1 排 空 ， 阀门打开 ， 工作原理如图 3 所示 。 2 常见开关型气动执行机构的优缺点分析 如上常见开关型气动执行机构中， 阀门的开度取 决于a 、 b 任意一个触点开关吸合的时间， 触点吸合时气 缸带动阀门动作 ， 触点断开后气缸停止动作 ， 阀门保持 在当前位置。此类气动执行机构可通过调整触点开关 吸合时间对 阀门开度进行粗略调节 ， 适宜于装置首次 6 3 液 压 气 动 与 密 d - ／2o l 5年 第 1 2期 开工或检维修后投用过程中阀口逐步过渡为开或关两 个 临界位置。 气 图3常见开关型气动 执行 机构 开阀原理 图 但 此类执行 机构 常用 于控制 阻尼阀或 闸阀 ， 装置 开工时阀门开度均要求一次到位， 而对于控制精度高 的阀门， 人为手动控制无法满足阀门的控制要求， 往往 需用调节类执行机构。所以， 图 1 所述执行机构用途相 对比较局限， 且在实际使用过程中， 人为粗略控制阀门 逐渐打开的操作实用意义不大。次外， 该执行机构由 一 个状态转换为另一个状态时 ， 必须按顺序进行逐一 操作， 动作完成存在时间间隔， 对于有快速启闭要求的 阀门而言 ， 不利于安全操作。针对常见开关型气动执 行机构在实际操作过程中存在的问题 ， 以下通过实例 进行优化， 以便最优适应装置控制需求。 2 开关型电磁阀应用优化实例 1 1 开关 型气 动执 行 机构 优 化实 例 原 理 图 A 见 图 4 气 图4 开关型气动执行机构优化原 理图 A 2 开关型气动执行机构优化实例1 要点与分析 如上原理图所示 ， 优化要点为使用互斥电源开 关。通过使用互斥电源开关 ， 使得两个电磁阀电源始 终处于互斥状态。即两个开关触点同时断开 ， 或者一 个开关触点吸合时， 另一个开关触点必然断开。这样 ， 互斥 电源开关通过 内部逻辑运算 ， 分别决定两个开关 的吸合或断开 ， 从而实现电磁 阀 S O L 1 、 S O L 2 的逻辑得 失 电 ， 避免动作完成过程 中的时间间隔 ， 操作更为方便 安全 。优化后气动执行机构动作原理 同图3 和 图4 ， 不 6 4 再赘述 。 3 开关型电磁 阀应用优化实例 2 1 开 关 型气 动 执行 机 构 优 化实 例 原 理 图 B 见 图 5 考虑到优化实例 1 依然使用2 个两位三通电磁阀， 气动执行机构配管 比较复杂 。此外 ， 对控 制电路也有 一 定的要求， 为了使控制流程更加简单， 配管更加容易 可行， 可通过使用不同机能的电磁阀继续进行优化 ， 优 化后控制原理如下 气 图 5 开关 型气 动执行机构优化原理 图 B 2 开关型气动执行机构优化实例2 要点与分析 常见气动执行机构中电磁阀S O L 1 、 S O L 2 分别控制 气缸无杆腔和有杆腔气源的通断， 优化实例2 采用 1 个 两位四通电磁阀完全可实现以上功能。优化后 ， 可根 据装置正常工况下 阀门全开或全闭 的工艺要求 ， 两位 四通 电磁阀 S O L可选择常通 电或常断电 。优化实例 2 选择常断电电磁阀， 正常情况下， 电源开关a 触点断开， 电磁阀S O L 失电， 主气源经电磁阀右位直接进入气缸 有杆腔 ， 推 动活塞向左运动 ， 无杆腔一侧气流经电磁阀 右位直接排空 ， 阀门处于全开状态， 工作原理如图5 所 示 。相反 ， 当电源开关 a 触点吸合 ， 电磁阀S O L 得 电， 两 位 四通 电磁阀换 向， 左位开启 ， 右位关 闭。此 时 ， 主气 源经电磁阀S O L 左位进入气缸无杆腔， 推动活塞向右 运动， 有杆腔一侧气流经电磁阀左位直接排空， 阀门由 全开状态转为全关， 工作原理如图6 所示。这样 ， 电磁 阀经过一次得失 电过程 即可完成一次 阀门开关动作 。 气 图6开关型气动执行机构关阀原理图 Hy d r a u l i c s P n e u ma t i c s S e a l s ／ No ． 1 2 ． 2 01 5 d o i 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 8 - 0 8 1 3 ． 2 0 1 5 ． 1 2 ． 0 2 0 装卸料机油动阀门液压回路意外降压的处理及分析 李 平 原 中核核电运行管理有限公司， 浙江 海盐3 1 4 3 0 0 摘要 在换料系统的运行中， 装卸料机油动阀门起着调节料仓重水液位和压力的重要作用。该文根据油动阀门液压驱动系统原理， 详细分析了油动阀门的驱动原理。针对运行过程中出现的阀门动作变慢的故障， 分析得出系统降压的原因及其处理方法。 关键词 装卸料机； 油动阀门； 液压回路； 降压 ； 原因分析 ； MA T L A B 中图分类号 T H1 3 7 ． 7 文献标志码 A 文章编号 1 0 0 8 0 8 1 3 2 0 1 5 1 2 0 0 6 5 0 3 F ue l l i ng M a c h i ne Hyd r a u l i c Ac t u a t o r Va l v e Hydra u l i c S y s t e m Fa i l ur e I n v e s t i g a t i o n L I Pi n g - y u a n C N NC Nu c l e a r P o we r Op e r a t i o n Ma n a g e me n t C o ． ， L t d ． ， H a i y a n 3 1 4 3 0 0 ， C h i n a Ab s t r a c t Du r i n g t h e p e rio d o f f u e l l i n g s y s t e m o p e r a t i o n ， t h e fu e l l i n g ma c h i n e h y d r a u l i c a c t u a t o r v a l v e s p l a y a n i mp o r t a n t r o l e i n the r e g u - l a t i n g p r e s s u r e a n d h e a v y wa t e r - l e v e l o f ma g a z i n e ． Ai mi n g a t the ma l f u n c t i o n o f s l o w a c t i o n i n t h e h y dra u l i c s y s t e m o f h y dra u l i c a c tua t o r v a l v e ， t h i s a r t i c l e fi n d t h e r e a s o n s f r o m the p rin c i p l e s ys t e m， an d t a k e r e a s o n a b l e d e t e c t i o n s c h e me ， t e c h n i c a l t r o u b l e s h o o t i n g ． Ke y wo r d s fue l l i n g ma c h i n e ； h y dra u l i c a c tua t o r v a l v e ； h y dra u l i c s y s t e m； dro p p r e s s ure ； f a i l u r e i n v e s t i g a t i o n ； MAT LAB 0 引言 秦山核电7 0 万机组是引进加拿大的重水堆 ， 其一 大特点就是不停堆换 料 。在反应堆 正常运行期 间 ， 由 两个装卸料机相互配合完成新燃料的装载和乏燃料的 卸出。乏燃料棒束在 卸出的整个过程 ， 必须得到充足 的冷却， 否则存在棒束熔化 ， 放射性物质外泄的核安全 风险。所以， 设计上将棒柬存放在充满循环冷却重水 的料仓内。 在整个换料的过程中， 装卸料机料仓需要多次进 行充水、 升压， 降压、 排水的操作， 这就需要装卸料机油 动阀门的相互配合来完成。若油动阀门的动作出现故 障， 则可能会造成料仓超压等恶劣工况， 造成大量重水 泄漏； 也可能会使料仓无法正常充水 ， 影响乏燃料棒束 收 稿 日期 2 0 1 5 0 4 2 0 作者简介 李平原 1 9 8 6 一 ， 男 ， 安徽濉溪人 ， 工程师， 学士， 现从事换料 机械检修工作。 的冷却。因此 ， 保障装卸料机油动阀门驱动回路的正 常功能对整个换料系统的运行起着至关重要的作用。 1 故障描述 换料操纵员正在执行通道换料任务 时 ， 当 自动程 序执行 c L T D 打开阀门M V 3 4 2 命令时， 执行超时， 阀 门M V 3 4 2 的打开指示灯未亮 ， 手动执行程序开关阀门 三次后阀门打开指示灯点亮。仪控人员现场检查发现 阀门打开的限位开关可以触发， 但阀门打开速度较正 常变慢 ， 所以开关触发慢。操作员动作其他油动阀时， 有同样的现象， 特别是阀门M V 3 1 和M V 3 2 ， 阀门打开速 度明显变慢 。 2 驱动 回路的原理简介 装卸料机油动阀门液压回路 见图1 主要由油缸、 单向节流阀、 压力调节阀和压力释放阀构成。 阀 f - j MV 3 1 ／ 3 2 ／ 3 4 1 ／ 3 4 2 ／ 3 6 是 T HO MP S O N 汤普 4 结束语 通过对常见开关型气动执行机构气路优化， 满足 装置正常工艺要求 ， 使得电磁阀应用达到极致效果 ， 优 化后的气动执行机构对闸阀、 阻尼阀等正常工况下处 于临界位置 全开或全关 的阀门意义显著。 参考文献 [ 1 】 吴振顺． 气压传动与控制 第 2 版 [ M 】 ． 哈尔滨 哈尔滨工业大 学出版社． 2 0 1 1 1 2 7 1 3 0 ． 【 2 ] 曾文萱． 液压与气动控制【 M ] ． 北京 机械工业出版社， 2 0 1 2 2 3-3 0． 【 3 】 樊薇， 曾美华． 液压与气 动技术[ M】 ． 北京 人 民邮电出版社， 2 O 1 1 6 4 6 5 ． [ 4 ] 陆培文． 阀门设计计算手册 【 M 】 ． 北京 中国标准出版社， 1 9 9 4 ． 【 5 】 成大先． 机械设计手册 第五版 【 M】 ． 北京 机械工业出版社， 2 00 7． [ 6 】 胡寿松． 自动控制原理 第五版 [ M 】 ． 北京 科学出版社， 2 0 0 7 4 9 1 ． [ 7 】 易沅屏． 电工学 上册 [ M] ． 北京 高等教育出版社， 1 9 9 3 1 8 2 1 9O．