Valg af magnetventil går ud over at matche spænding og rørstørrelse. Du skal overveje kompatibilitet med medie, tryk, temperatur, flow, tilgængelighed af elektricitet, driftsfrekvens, installationsmiljø og ventilbevægelse.
Valg af magnetventil vil forbedre udstyrets pålidelighed, driftshastighed, energieffektivitet og levetid. At vælge en magnetventil ud fra pris og én specifikation kan føre til lækage, overophedning, langsom drift, for tidligt svigt eller endda en fare.
Denne vejledning forklarer, hvad en magnetventil er, hvordan den fungerer, almindelig ventilterminologi, og hvordan man vælger den rigtige magnetventil.
Kapitel 1: Hvad er en magnetventil
En magnetventil er en elektrisk aktivert ventil til at starte, stoppe, styre eller regulere strømmen af væsker og gasser.
Funktionsprincippet er relativt simpelt: spænding, der tilføres en spole, skaber en elektromagnetisk kraft, som bevæger stemplet/ventilelementet.
Det kan betragtes som en automatisk version af en manuel ventil – i stedet for at dreje et håndtag manuelt, leveres spændingen af et styresystem (normalt en PLC).
Den typiske operationsrækkefølge er
Styresystemet forsyner magnetspolen med spænding.
Spolen genererer et magnetfelt.
Et magnetfelt tiltrækker et bevægeligt stempel eller anker.
Stemplet bevæger sig til en ny position.
Strømningsbanen åbnes, lukkes eller ændres.
Stemplet vender tilbage til sin udgangsposition ved krafttab på grund af en fjeder, trykforskel eller andre midler.
Selvom magnetventiler er enkle i konstruktionen, spiller de en nøglerolle i automatiseringen af mange processer.
Nogle af de industrielle anvendelser af magnetventiler omfatter:
Automationsudstyr, pneumatisk
Emballeringsmaskiner
Produktionslinje
Robotindustrien
Dispenserings- og vaskeudstyr
Vandbehandlingssystemer
VVS-udstyr
Medicinsk og analytisk udstyr
Køretøjssystemer
Proceskontrolenheder
Væske- og gassystemer
Magnetventilen fungerer ofte som en grænseflade mellem det elektriske styresystem og den mekaniske/væskedrevne aktuator.
1.1 Motoriseret ventil vs. magnetventil
Mange mennesker forveksler disse to enheder, men de bruges til forskellige formål.
Elektromagnetisk kraft bruges enten direkte eller indirekte (af en pilotmekanisme) til at bevæge magnetventilens ventilelement. Det fungerer bedst i tilfælde af hurtig skift og retningsstyring.
En motoriseret ventil betjenes af en elektrisk motor og mekanisk transmission. Den er langsommere, men giver mere kontrol over ventilens position og flow.
Så spørgsmålet er:
Har du brug for at foretage et hurtigt skift eller en kontinuerlig flowjustering?
En magnetventil er normalt et bedre valg til hurtig skift og styring af den pneumatiske strømningsretning. Når der er behov for proportional eller positionsbaseret strømningsstyring, vil en motoriseret ventil være et bedre valg.
Kapitel 2: Terminologi for magnetventiler: Forståelse af måder og positioner
Når du vælger en magnetventil, vil du ofte støde på begreber som 2/2-vejs, 3/2-vejs, 5/2-vejs og 5/3-vejs ventiler.
Disse tal viser, hvor mange positioner og hvor mange væskeporte (eller strømningsforbindelser) en ventil har.
2.1 Hvad er "position"?
Det første tal angiver antallet af ventilpositioner.
For eksempel:
2/2-positionsventil: to positioner for spolen
3-positionsventil: tre positioner for spolen
En 2-positionsventil kan sammenlignes med en simpel elektrisk afbryder – den har to driftstilstande.
En 3-positionsventil har tre positioner, inklusive en central position. Funktionen af den centrale position varierer fra design til design.
Fælles centrale positioner er
Lukket kredsløb
Navudstødning
Trykcenter
Disse positioner definerer, hvad der sker med aktuatoren, når ventilen er i sin midterste position.
2.2 Hvad er "vej"?
Det andet tal viser, hvor mange væskeporte eller strømningsforbindelser en ventil har.
F.eks.
2-vejsventil – 2 porte
Tre porte: 3-vejsventil
Fem porte: 5-vejs ventil
Disse to tal angiver ventilens grundlæggende egenskaber.
2/2-vejs magnetventiler
2/2-vejsventilen har:
To job
To porte
Det bruges normalt til simpel tænding og slukning af væske eller gas.
Det kan, afhængigt af designet, være:
Normalt lukket (NC)
Normalt åben (NO)
Normalt åbner en lukket ventil, når den er aktiveret, og lukker, når den ikke er aktiveret.
Omvendt gælder for den normalt åbne ventil.
3/2-vejs magnetventil
3/2-vejsventilen har:
Tre-port
To positioner
Det bruges almindeligvis til styring af enkeltvirkende pneumatiske cylindre.
Havne er som følger:
P = forsyningstryk;
A = skuespiller;
R = udstødning
Én position forbinder P med A, mens en anden forbinder A med R.
5/2-vejs magnetventil
5/2-vejsventilen har:
Fem havne.
To positioner
Det bruges almindeligvis til styring af dobbeltvirkende pneumatiske cylindre.
Havne er som følger:
P = forsyningstryk;
Aktørporte: A og B;
R og S = udstødningsåbninger
Én position sørger for tryktilførsel til A, mens B udluftes; en anden ændrer retningen.
Magnetventil – 5/3-vejs
5/3-vejsventilen har:
Fem havne
Tre positioner
Den centrale position kan ændres afhængigt af anvendelsen, f.eks.
-Lukket center
Navudstødning
Trykcenter
Denne type ventil er nyttig, når en pneumatisk aktuator kræver en specifik tilstand i standbytilstand.
2.3 Sådan fortolkes symbolet for den pneumatiske ventil
Generel regel:
Antal kasser = antal positioner; antallet af porte vises i ventilsymbolet.
En pil viser en strømningsvej, og et blokeret symbol viser en blokeret passage.
I fjederreturventiler angiver symbolet i nærheden af fjederen ventilens position, når den ikke er aktiveret.
Når du først har lært disse symboler, bliver det meget nemmere at sammenligne ventilkonfigurationer, før du køber.
Kapitel 3: Magnetventiler Funktionsprincipper og hovedtyper
Magnetventiler kan klassificeres på mange måder. To af de vigtigste klassifikationer er
Direktevirkende vs. pilotstyret
Enkelt solenoid vs. dobbelt solenoid
Denne klassificering skal tages i betragtning under udvælgelsesprocessen.
3.1 Direktevirkende magnetventiler
I en direktevirkende magnetventil bevæges ventilelementet direkte af elektromagnetisk kraft.
Når magnetfeltet aktiveres, trækker det i stemplet eller ankeret og åbner eller lukker strømningsbanen.
Fordele:
Enkel konstruktion
Hurtigt svar
Pålidelig betjening
Fungerer uden minimumstrykforskel
Bedst til applikationer med lavt flow
Begrænsninger:
Væsketryk og fjederkraft skal overvindes direkte af elektromagnetisk kraft. Derfor er der behov for en stærkere elektromagnetisk kraft til større ventiler eller dyser.
Bruges normalt til direktevirkende ventiler
Lave strømningshastigheder
Lavtrykssystemer
Mindre maskiner
Specifikke switching-applikationer
Anvendelser uden differenstryk
3.2 Pilotstyret magnetventil
De pilotstyrede ventiler bruger trykket fra arbejdsmediet til at hjælpe med at betjene ventilen.
Solenoiden bevæger ikke det store hovedventilelement direkte ved hjælp af elektromagnetisk kraft, men driver den lille pilotkanal, mens trykforskellen bevæger hovedmembranen eller stemplet.
Dette princip gør det muligt for en relativt lille magnetspole at styre en stor strømningskanal.
Fordele:
Lavere krav til elektromagnetisk kraft
Til større åbninger
Højere flowkapacitet
Reduktion af strømforbrug i mange designs
Velegnet til højtryksoperationer
Begrænsninger:
Pilotstyrede ventiler kræver normalt et minimalt differenstryk for korrekt drift.
Derfor skal du altid kontrollere det trykområde, som producenten tilbyder.
For lavt systemtryk kan forårsage forkert åbning eller lukning af ventilen.
Vigtig bemærkning om valg
Tro ikke, at en pilotstyret ventil er bedre end en direktevirkende.
En direktevirkende ventil kan være et bedre valg til applikationer med lavt tryk eller drift ved nul differenstryk.
Kapitel 4: Enkelt magnetventil versus dobbelt magnetventil
En anden forskel er antallet af solenoider og hvordan magnetventilen fungerer, når strømmen er slukket.
4.1 Enkelt magnetventil
En magnetventil fungerer normalt som følger:
Aktiveret -> ventilskift
Deaktiveret -> ventilen vender tilbage til
Returfjederen bruges normalt som returmekanisme.
Det medfører et vigtigt sikkerhedsaspekt for ventilen – hvis det elektriske signal fjernes, går ventilen automatisk til en defineret position.
Hvornår skal man bruge enkeltmagnetventiler
Skal kunne vende tilbage til position automatisk
Den fejlsikre drift er et vigtigt punkt her.
Aktuatoren skal vende tilbage, når strømmen afbrydes.
Styresystemet bruger simple ON/OFF-signaler.
4.2 Dobbelt magnetventil (DSV)
I tilfælde af en dobbelt magnetventil styrer to solenoider to positioner af ventilen.
I pneumatiske kredsløb flytter aktivering af én solenoid ventilen til én position, og aktivering af en anden solenoid flytter den til en anden position.
Nogle DSV-ventiler er bygget som bistabile ventiler, så de forbliver i deres sidste position, når det elektriske signal er fjernet.
Dette kan være nyttigt i tilfælde, hvor systemet skal opretholde ventilens tilstand uden konstant at forsyne spolen med strøm.
Sikkerhedshensyn (vigtig bemærkning)
Antag ikke, at dobbeltmagnetventilen altid vil producere en mekanisk låst aktuatorposition, når strømmen afbrydes.
Den faktiske adfærd vil afhænge af ventildesignet, det pneumatiske kredsløb, aktuatoren, luftlækager og belastninger.
I de tilfælde, hvor en maskine skal opretholde en belastning sikkert efter strømsvigt, bør hele sikkerhedsfunktionen designes ved hjælp af passende mekaniske og/eller pneumatiske midler i stedet for udelukkende at stole på ventilspolens position.
Kapitel 5: 7 tips om Valg af magnetventil
Nu kommer vi til det vigtigste punkt – hvordan man vælger den rigtige magnetventil til en bestemt anvendelse.
Udvikl din applikation på en systematisk måde – vælg ikke en ventil baseret på en bestemt parameter.
Den korrekte udvælgelsesproces er som følger:
Medium -> Tryk -> Temperatur -> Flow -> Funktion -> Elektriske krav -> Miljø
5.1 Trin 1. Bestem arbejdsmediet
Spørg dig selv først: •
Hvad løber gennem ventilen?
Mediet kan være:
Trykluft, vand, olie
Dampsugning
Gaskølemiddel
Ætsende stoffer.
Farmaceutiske eller fødevarevæsker
Mediet definerer det korrekte ventilhus, membran, tætning og indvendige dele.
For eksempel kan en ventil, der er designet til at fungere med trykluft, ikke automatisk antages at være egnet til varmt vand, damp eller aggressive kemikalier.
Tjek disse parametre.
Mellem type
Kemisk kompatibilitet
Gas eller væske.
Renhed
Tilstedeværelsen af partikler
Viskositet
Ætsende egenskaber
Smørebehov
Hvis mediet er forurenet med partikler, kan filtrering være nødvendig for at forhindre kontaminering af ventilsædet og de bevægelige dele.
5.2 Trin 2. Kontrollér tryk og differenstryk
Tryk er en af nøgleparametrene i udvælgelsesprocessen.
Check ud:
Minimum driftstryk
Maksimalt driftstryk
Indløbstryk
Udløbstryk
Differenstryk
Minimumsdifferenstrykket er især vigtigt for de pilotstyrede ventiler.
Hvis ventilen for eksempel skal have et minimumsdifferenstryk for at fungere, og systemtrykket falder til under denne trykværdi, vil ventilen ikke fungere korrekt.
Vælg aldrig en ventil udelukkende baseret på dens maksimale trykklassificering. Den laveste trykklassificering er lige så vigtig.
5.3 Trin 3. Identificér elektriske krav
Lad os nu definere ventilens styringstilstand.
Typiske spændinger for solenoiderne er som følger:
12 V DC, 24 V DC, 24 V AC, 110 V AC, 120 V AC, 220 til 230 V AC
24 VDC-spændingen er meget almindelig i industriel automation, og den er nem at integrere i et PLC-styringssystem.
Tjek også:
Spolens strømforbrug
Nuværende brug
Normeret forbrug
Elektriske forbindelser
overspændingsbeskyttelse
Isoleringsklasse
Krav til kontroludgang
For en DC-spole af en simpel type:
Strøm ≈ Effekt / Spænding
For eksempel vil en 24 VDC-spole med 6 W effekt forbruge 0.25 A ved nominel drift.
PLC-udgangen eller relæet skal kunne drive en elektrisk belastning.
5.4 Trin 4. Valg Magnetventil Funktion og flowkapacitet
Når medie-, tryk- og elektriske krav er kendt, lad os definere, hvad ventilen skal gøre.
De typiske funktioner er
Grundlæggende ON/OFF-kontrol
Enkeltvirkende cylinderdrift
To-positions cylinderstyring
Ændring i strømningsretning
Håndtering af udstødning
Vakuum kontrol
Mellemliggende aktuatorposition
Vælg derefter den korrekte konfiguration:
2/2-vejs
3/2 vej
5/2-vejs
5/3 vej
Vær opmærksom på flowkapaciteten!
Ventilens ydeevne er ikke begrænset til rørstørrelser.
Flowkapaciteten beskrives almindeligvis med parametre som
1 CV
KV
Flow rating
Effektivt område
Systemet er ikke nødvendigvis bedre med større størrelser. Ventilen skal vælges med det rette flow og tryk.
I pneumatiske systemer kan flowkapaciteten være utilstrækkelig i følgende situationer:
Langsom bevægelse af cylindre
Dårlig aktuatorydelse
Øget cyklustid
Trykfalder
Derfor skal ventilen vælges efter det nødvendige flow, ikke kun efter rørstørrelse.
5.5 Trin 5. Bekræft svartid og driftsfrekvens
Nogle applikationer kræver meget hurtig skift.
For eksempel:
EMBALLAGEMASKINER
Pick & place-maskiner
Blow-off-systemer
Sorteringsmaskiner
Salgsautomater (enkelt)
Pneumatiske styringer, højfrekvente
De vigtigste parametre her er
Svartid for åbning
Svartid for lukning
Maksimal koblingsfrekvens
Normeret forbrug
Levetid (forventet)
En ventil, der fungerer godt ved lave frekvenser, er muligvis ikke egnet til højfrekvente operationer.
Hvis maskinen har været i brug hundredtusindvis eller millioner af gange, skal ventilens levetid kontrolleres under forhold, der er så tæt på den faktiske brug som muligt.
5.6 Trin 6. Overvej installationsmiljøet
Miljøforholdene kan påvirke ventilens pålidelighed betydeligt.
Tjek følgende:
Omgivelsestemperatur
Sørg for, at ventilen og spolen har de korrekte mærkninger til temperaturområdet.
Eksponering for vand og fugtighed
Hvis ventilen vil blive udsat for vand, kondensat og afvaskning, skal du sørge for at vælge det korrekte kapslings- og forbindelsesbeskyttelsesniveau.
Støv
Det støvede industrielle miljø kan kræve yderligere beskyttelse mod kontaminering.
Vibration
Høje vibrationer kan påvirke elektriske forbindelser og mekaniske dele.
Ætsende miljø
Korrosionsbestandige materialer eller belægninger kan være nødvendige i tilfælde af kystnære og kemiske industrimiljøer.
Farer (klassificerede steder)
Hvis udstyret skal installeres i en eksplosiv atmosfære, skal ventilen og de elektriske dele have de korrekte certificeringer for farlige områder.
Brug ikke den almindelige magnetspole i et farligt område, bare fordi dens spænding er lig med styresystemets.
5.7 Trin 7. Evaluer kvalitet, omkostninger og særlige funktioner
Pris og mærkenavn bør først være de vigtigste udvælgelsesfaktorer efter definition af de tekniske krav.
Nøgleovervejelser:
Produktkvalitet
Driftssikkerhed
Livscertificeringer
Teknisk support
tilgængelighed
Reservedele.
Leveringstid
Ejerskabsomkostninger
Følgende specialfunktioner kan være nyttige afhængigt af anvendelsen:
Manuel overstyring.
Indikator lys
Overspændingsbeskyttelse:
DIN-stik
Kabeltilslutning
Laveffektsspole
Højtemperaturspole
Korrosionsbestandigt hus
Eksplosionssikker, spole
Brugerdefineret monteringskonfiguration
Den billigste ventil er ikke nødvendigvis den billigste løsning.
En defekt ventil kan blive et dyrt problem, der forårsager maskinnedbrud, vedligeholdelsesomkostninger, defekte produkter og nødudskiftninger.
Kapitel 6: Eksempler på projekter til valg af magnetventil
Lad os se på udvælgelsesprocessen for nogle typiske anvendelser.
Eksempel 1. Anvendelse af pneumatisk stopcylinder til produktionslinje
Brug af en pneumatisk cylinder til at stoppe produkter på transportbåndet.
Krav:
Trykluft
Driftstrykket er omkring 0.5 til 0.6 MPa.
PLC-styring 24 VDC
Cylinderen skal vende tilbage, når den er spændingsløs
Hyppig operation
Fabriksmiljø – industrielt
Foreslået fremgangsmåde
I dette tilfælde bør ventilen med automatisk returløb og fjeder anvendes.
I tilfælde af en enkeltvirkende cylinder kan en 3/2-vejs ventil anvendes.
Ventilens flowkapacitet skal passe til cylinderstørrelsen og dens driftshastighed.
Typisk vil en almindelig industriventil med korrekt tætningsmateriale og beskyttelse mod miljøet være tilstrækkelig.
Eksempel 2. Robotgriber, som skal bevare sin tilstand
Den robotiske griber vedligeholder et emne. Det er vigtigt for systemet, at griberen forbliver i en defineret tilstand i tilfælde af tab af et styresignal.
Udvælgelsesovervejelse:
Hvis det er nødvendigt at opretholde ventilens sidst beordret position, kan dobbeltmagnetventilen overvejes.
Det betyder dog ikke mekanisk låsning af griberen.
I tilfælde af ophængende eller kritiske sikkerhedsbelastninger bør der træffes yderligere foranstaltninger, såsom
Mekanisk lås
Pilotstyret tilbagestrømningssikring
Stanglåsning
Trykholdende sløjfe
Sikkerhedsklassificeringer for pneumatiske kredsløb
Den rette løsning er en funktion af belastning, aktuatordesign, fejltilstande og maskinens sikkerhedskrav.
Kapitel 7: Sådan undgår du almindelige installations- og vedligeholdelsesfejl
At vælge den rigtige ventil er kun begyndelsen. Holdbarheden afhænger af, hvordan ventilen installeres og vedligeholdes.
7.1 Kontroller strømningsretningen
Tag altid hensyn til producentens angivelse vedrørende strømningsretning.
Ellers vil ventilen ikke fungere korrekt.
7.2 Undgåelse af rørspænding
Undgå at bruge hårde slanger, der belaster ventilen for meget mekanisk.
Vibrationer og samlingsfejl kan forebygges, hvis røret installeres korrekt.
7.3 Oprethold mediets renlighed
Hvis det er et pneumatisk system, skal du bruge passende filtre før ventilen.
Forurening kan føre til følgende problemer:
ventilblokering
intern lækage
responsforsinkelse
sædeskade
for tidligt dækslitage
7.4 Arbejde inden for det korrekte trykområde
Det er vigtigt at betjene ventilen inden for dette trykområde for at forhindre fejlfunktion og forkorte ventilkomponenternes levetid.
7.5 Kontroller spolespænding
Tilslut ikke 24 VDC-spolen til 110 VAC eller 220 VAC.
Tro heller ikke, at spoler med samme nominelle spænding har de samme egenskaber.
7.6 Tag højde for vandslag.
Når det kommer til væsker, skal man være forsigtig med hurtige stop af strømmen. De kan forårsage trykstigninger (vandslag).
Hvis det er nødvendigt, overvej følgende løsninger:
ventiler, der lukker langsommere
flowstyring
trykaflastning
akkumulatorer eller dæmpere
korrekt rørdesign
Kapitel 8: Almindelige problemer med magnetventiler og fejlfinding
Selv en omhyggeligt udvalgt ventil kan støde på problemer på grund af forkert installation eller vedligeholdelse.
Problem 1: Ventilen virker ikke. Kontroller: Er den korrekte spænding påført spolen?
Er spolen i stykker?
Er stikket tilsluttet korrekt?
Er trykket inden for intervallet?
Er ventilspolen og stemplet rene?
Ventilen er installeret korrekt.
Sørg for, at trykforskellen i tilfælde af pilotstyrede ventiler er korrekt.
Problem 2: Ventilen virker, men der er ingen gennemstrømning.
De mulige årsager er
forkerte portforbindelser
filterblokering
utilstrækkeligt tryk
forurening
forkert ventildesign
brudt membran eller tætninger
Problem 3: Ventilen lukker ikke helt.
De mulige årsager er
snavs eller partikler i ventilsædet
beskadigede tætningskomponenter
for højt tryk
forkert installation
slidte indvendige dele
Rengøring eller udskiftning er nødvendig.
Problem 4: Spolen er overophedet.
En vis stigning i spoletemperaturen under drift er normal.
Ikke desto mindre kan overophedning være tegn på følgende problemer:
Spændingsforsyningen er forkert.
forkerte spoleparametre
for høj koblingsfrekvens.
forkert arbejdscyklus
mekaniske problemer, der fører til forkert drift
forkert varmeafledning
elektriske problemer
Sammenlign de faktiske driftsforhold med producentens specifikationer.
Tjekliste til valg af magnetventil
Angiv venligst følgende oplysninger, inden du afgiver din ordre:
Medium: Luft, vand, olie, damp, gas, kemikalier osv.
Mediumtemperatur: min/maks
Driftstryk: min. og maks.
Differenstryk: min. og maks.
Nødvendig flowhastighed: Cv, Kv eller tilsvarende
Portstørrelse: 1/8″, 1/4″, 3/8″, 1/2″ osv.…
Ventilens funktion: 2/2, 3/2, 5/2, 5/3 osv.
Normal tilstand: åben eller lukket
Aktuator: enkelt- eller dobbeltvirkende
Spolespænding: 12V DC, 24V DC, 110V AC, 230V AC osv.
Strømforbrug i W eller VA
Svartid: Det betyder noget
Skiftefrekvens: cyklusser/sekund/time
Driftscyklus: Kontinuerlig eller intermitterende.
Omgivelsestemperatur
IP-beskyttelse
Korrosionsbestandighed
Krav til farlige områder
Stik, elektriske
Livstidsbehov
Specifikationer
Plads tilgængelig
Forventet volumen og budget
Det er nemt at kommunikere med producenten af magnetventilen, når man kender alle de nødvendige specifikationer.
Kapitel 10: Konklusion om valg af magnetventil
Ved første øjekast kan valget af magnetventil virke ret kompliceret med så mange forskellige parametre, som producenterne angiver. Ikke desto mindre bliver alting lettere, hvis den logiske rækkefølge følges.
Start med mediet, derefter trykket og temperaturen. Bestem den nødvendige flowkapacitet og ventilfunktionen. Kontroller derefter spolespænding, effekt, duty cycle, responstid, miljøforhold og den nødvendige levetid.
Grundreglen er
Vælg aldrig en magnetventil udelukkende ud fra spænding og portstørrelse. Vælg den ud fra hele spektret af driftsforhold for applikationen.
En korrekt valgt magnetventil giver hurtig respons, pålidelig kobling, lang levetid og problemfri drift af maskinen. Desuden forhindrer den unødvendig nedetid og nedbrud.
En standardventil er tilstrækkelig til de fleste anvendelser. Ikke desto mindre, når en anvendelse kræver usædvanlige dimensioner, høje temperaturer, særlige tryk, begrænset installationsplads, specialtilpassede elektriske forbindelser, ekstreme livscyklusser eller særlige krav til strømningskraft, kan et direkte samarbejde med en professionel producent af magnetventiler være en bedre løsning.
Den bedste ventil er ikke altid den største, billigste eller stærkeste. Det er den ventil, der har de samme elektriske, mekaniske, væske- og miljømæssige parametre som de faktiske parametre i applikationen.
