Valet av magnetventil går utöver att matcha spänning och rörstorlek. Du måste ta hänsyn till kompatibilitet med medium, tryck, temperatur, flöde, tillgänglighet av elektricitet, driftsfrekvens, installationsmiljö och ventilrörelse.
Val av magnetventil förbättrar utrustningens tillförlitlighet, drifthastighet, energieffektivitet och livslängd. Att välja en magnetventil utifrån pris och en specifikation kan leda till läckage, överhettning, långsam drift, för tidigt fel eller till och med en fara.
Den här guiden förklarar vad en magnetventil är och hur den fungerar, vanlig ventilterminologi och hur man väljer rätt magnetventil.
Kapitel 1: Vad är en magnetventil
En magnetventil är en elektriskt manövrerad ventil för att starta, stoppa, styra eller reglera flödet av vätskor och gaser.
Funktionsprincipen är relativt enkel: spänning som matas till en spole skapar en elektromagnetisk kraft som rör kolven/ventilelementet.
Den kan betraktas som en automatisk version av en manuell ventil – snarare än att vrida ett handtag manuellt, tillförs spänningen av ett styrsystem (vanligtvis en PLC).
Den typiska operationssekvensen är
Styrsystemet matar spänning till solenoidspolen.
Spolen genererar ett magnetfält.
Ett magnetfält attraherar en rörlig kolv eller ankare.
Kolven flyttas till en ny position.
Flödesvägen öppnas, stängs eller ändras.
Kolven återgår till sitt ursprungliga läge vid kraftförlust på grund av en fjäder, tryckskillnad eller på annat sätt.
Även om magnetventiler är enkla i konstruktionen spelar de en nyckelroll i automatiseringen av många processer.
Några av de industriella tillämpningarna för magnetventiler inkluderar:
Automationsutrustning, pneumatisk
Förpackningsmaskiner
Tillverkningslinje
Robotindustrin
Dispenserings- och tvättutrustning
Vattenreningssystem
VVS -utrustning
Medicinsk och analytisk utrustning
Fordonssystem
Processkontrollanordningar
Vätske- och gassystem
Ofta fungerar magnetventilen som ett gränssnitt mellan det elektriska styrsystemet och det mekaniska/vätskedrivna ställdonet.
1.1 Motoriserad ventil kontra magnetventil
Många förväxlar dessa två enheter, men de används för olika ändamål.
Elektromagnetisk kraft används antingen direkt eller indirekt (via en pilotmekanism) för att röra magnetventilens ventilelement. Den fungerar bäst vid snabb omkoppling och riktningskontroll.
En motoriserad ventil manövreras av en elmotor och mekanisk transmission. Den är långsammare men erbjuder mer kontroll över ventilens position och flöde.
Så frågan är:
Behöver du göra en snabb omkoppling eller kontinuerlig flödesjustering?
En magnetventil är vanligtvis ett bättre val för snabb omkoppling och styrning av riktningen på det pneumatiska flödet. När proportionell eller positionsbaserad flödesstyrning behövs är en motoriserad ventil ett bättre val.
Kapitel 2: Terminologi för magnetventiler: Förstå sätt och positioner
När man väljer en magnetventil stöter man ofta på termer som 2/2-vägs, 3/2-vägs, 5/2-vägs och 5/3-vägs ventiler.
Dessa siffror visar hur många positioner och hur många vätskeportar (eller flödesanslutningar) en ventil har.
2.1 Vad är "position"?
Det första siffran anger ventilens antal positioner.
Till exempel,
2/2-lägesventil: två positioner för spolen
3-lägesventil: tre positioner för spolen
En 2-lägesventil kan jämföras med en enkel elektrisk brytare – den har två driftlägen.
En 3-lägesventil har tre lägen, inklusive ett centralt läge. Funktionen hos det centrala läget varierar från design till design.
Vanliga centrala positioner är
Sluten krets
Navavgasrör
Tryckcentrum
Dessa positioner definierar vad som händer med ställdonet när ventilen är i sitt centrala läge.
2.2 Vad är "väg"?
Det andra siffran visar hur många vätskeportar eller flödesanslutningar en ventil har.
T.ex..
2-vägsventil – 2 portar
Tre portar: 3-vägsventil
Fem portar: 5-vägsventil
Dessa två siffror anger ventilens grundläggande egenskaper.
2/2-vägs magnetventiler
2/2-vägsventilen har:
Två jobb
Två portar
Den används vanligtvis för enkel på- och avstängning av vätska eller gas.
Det kan vara, beroende på designen:
Normalt stängd (NC)
Normalt öppen (NO)
Normalt sett öppnar en stängd ventil när den är spänningssatt och stänger när den inte är spänningssatt.
Omvänt gäller för den normalt öppna ventilen.
3/2-vägs magnetventil
3/2-vägsventilen har:
Treportar
Två positioner
Den används ofta för styrning av enkelverkande pneumatiska cylindrar.
Portarna är följande:
P = matningstryck;
A = skådespelare;
R = avgasrör
En position förbinder P med A, medan en annan förbinder A med R.
5/2-vägs magnetventil
5/2-vägsventilen har:
Fem portar.
Två positioner
Den används ofta för styrning av dubbelverkande pneumatiska cylindrar.
Portarna är följande:
P = matningstryck;
Aktörsportar: A och B;
R och S = avgasutlopp
En position ger trycktillförsel till A medan B ventileras; en annan ändrar riktningen.
Magnetventil – 5/3-vägs
5/3-vägsventilen har:
Fem portar
Tre positioner
Centralpositionen kan ändras beroende på tillämpningen, t.ex.
-Stängt centrum
Navavgasrör
Tryckcentrum
Denna typ av ventil är användbar när ett pneumatiskt ställdon kräver ett specifikt tillstånd under standby-tillstånd.
2.3 Hur man tolkar symbolen för pneumatisk ventil
Allmän regel:
Antal lådor = antal positioner; antalet portar visas i ventilsymbolen.
En pil visar en flödesväg och en blockerad symbol visar en blockerad passage.
I fjäderåtergångsventiler indikerar symbolen nära fjädern ventilens läge när den inte är spänningssatt.
När du väl lärt dig dessa symboler blir det mycket enklare att jämföra ventilkonfigurationer innan du köper.
Kapitel 3: Magnetventiler Funktionsprinciper och huvudtyper
Magnetventiler kan klassificeras på många sätt. Två av de viktigaste klassificeringarna är
Direktverkande kontra pilotstyrd
Enkelsolenoid vs. dubbelsolenoid
Denna klassificering måste beaktas under urvalsprocessen.
3.1 Direktverkande magnetventiler
I en direktverkande magnetventil rör sig ventilelementet direkt av elektromagnetisk kraft.
När magnetfältet aktiveras drar det i kolven eller ankaret, vilket öppnar eller stänger flödesvägen.
Fördelar:
Enkel konstruktion
Snabbt svar
Pålitlig drift
Fungerar utan minsta tryckskillnad
Bäst för applikationer med lågt flöde
Begränsningar:
Vätsketryck och fjäderkraft måste övervinnas direkt av elektromagnetisk kraft. Det är därför som större ventiler eller öppningar behöver en starkare elektromagnetisk kraft.
Används vanligtvis för direktverkande ventiler
Låga flödeshastigheter
Lågtryckssystem
Mindre maskiner
Specifika kopplingstillämpningar
Applikationer utan differenstryck
3.2 Pilotstyrd magnetventil
De pilotstyrda ventilerna använder arbetsmediets tryck för att underlätta manövreringen av ventilen.
Solenoiden rör inte det stora huvudventilelementet direkt med elektromagnetisk kraft utan driver den lilla pilotkanalen, medan tryckskillnaden rör huvudmembranet eller kolven.
Denna princip gör det möjligt för en relativt liten solenoidspole att styra en stor flödeskanal.
Fördelar:
Lägre krav på elektromagnetisk kraft
För större öppningar
Högre flödeskapacitet
Minskad strömförbrukning i många utföranden
Lämplig för högtrycksoperationer
Begränsningar:
Pilotstyrda ventiler kräver vanligtvis minimalt differenstryck för korrekt funktion.
Därför måste du alltid kontrollera tryckintervallet som erbjuds av tillverkaren.
För lågt systemtryck kan orsaka felaktig öppning eller stängning av ventilen.
Viktigt urvalsmeddelande
Tro inte att en pilotstyrd ventil är bättre än en direktverkande.
En direktverkande ventil kan vara ett bättre val för applikationer med lågt tryck eller drift vid noll differenstryck.
Kapitel 4: Enkel magnetventil kontra dubbel magnetventil
En annan skillnad är antalet solenoider och hur magnetventilen fungerar när strömmen är avstängd.
4.1 Enkel magnetventil
En magnetventil fungerar normalt enligt följande:
Aktiverad -> ventilskift
Spänningslös -> ventilen återgår till
Returfjäder används normalt som returmekanism.
Det medför en viktig säkerhetsaspekt för ventilen – om den elektriska signalen tas bort går ventilen automatiskt till ett definierat läge.
När man ska använda ensolenoidventiler
Bör kunna återgå till position automatiskt
Den felsäkra driften är en viktig punkt här.
Ställdonet ska återgå vid strömavbrott.
Styrsystemet använder enkla PÅ/AV-signaler.
4.2 Dubbel magnetventil (DSV)
När det gäller en dubbelmagnetventil styr två solenoider två positioner på ventilen.
I pneumatiska kretsar flyttar aktivering av en solenoid ventilen till ett läge, och aktivering av en annan solenoid flyttar den till ett annat läge.
Vissa DSV-ventiler är byggda som bistabila ventiler så att de förblir i sitt senaste läge när den elektriska signalen har tagits bort.
Detta kan vara användbart i fall då systemet behöver bibehålla ventilens tillstånd utan att ständigt driva spolen.
Säkerhetsaspekter (viktig anmärkning)
Anta inte att dubbelmagnetventilen alltid skulle producera ett mekaniskt låst ställdonläge när strömmen bryts.
Det faktiska beteendet beror på ventilens konstruktion, den pneumatiska kretsen, ställdonet, luftläckor och belastningar.
I de fall då en maskin behöver bibehålla en last säkert efter att strömmen har gått sönder, bör hela säkerhetsfunktionen utformas med lämpliga mekaniska och/eller pneumatiska medel, snarare än att enbart förlita sig på ventilslidens position.
Kapitel 5: 7 tips om Val av magnetventil
Nu kommer vi till den viktigaste punkten – hur man väljer rätt magnetventil för en specifik tillämpning.
Utveckla din applikation på ett systematiskt sätt – välj inte en ventil baserat på en specifik parameter.
Den korrekta urvalsprocessen är följande:
Medium -> Tryck -> Temperatur -> Flöde -> Funktion -> Elektriska krav -> Miljö
5.1 Steg 1. Bestäm arbetsmediet
Fråga dig själv först: •
Vad rinner genom ventilen?
Mediet kan vara:
Tryckluft, vatten, olja
Ångsugning
Gas kylmedel
Frätande ämnen.
Farmaceutiska eller livsmedelsvätskor
Mediet definierar rätt ventilhus, membran, tätning och inre delar.
Till exempel kan en ventil som är konstruerad för att arbeta med tryckluft inte automatiskt antas vara lämplig för varmt vatten, ånga eller aggressiva kemikalier.
Kolla in dessa parametrar.
Medelstor typ
Kemisk kompatibilitet
Gas eller vätska.
Städning
Närvaro av partiklar
Viskositet
Frätande förmåga
Smörjbehov
Om mediet är förorenat med partiklar kan filtrering krävas för att förhindra kontaminering av ventilsätet och rörliga delar.
5.2 Steg 2. Kontrollera tryck och differenstryck
Tryck är en av de viktigaste parametrarna i urvalsprocessen.
Kolla in:
Lägsta arbetstryck
Maximalt driftstryck
Inloppstryck
Utloppstryck
Olika tryck
Minsta differenstryck är särskilt viktigt för pilotstyrda ventiler.
Om till exempel ventilen behöver ha ett visst lägsta differenstryck för att fungera och systemtrycket sjunker under det tryckvärdet, kommer ventilen inte att fungera korrekt.
Välj aldrig en ventil enbart baserat på dess maximala tryckklassning. Den lägsta tryckklassningen är lika viktig.
5.3 Steg 3. Identifiera elektriska krav
Låt oss nu definiera ventilens styrläge.
Typiska spänningar för solenoiderna är följande:
12 V DC, 24 V DC, 24 V AC, 110 V AC, 120 V AC, 220 till 230 V AC
24 VDC-spänningen är mycket vanlig inom industriell automation, och den är enkel att integrera i ett PLC-styrsystem.
Kontrollera även:
Spolens strömförbrukning
Nuvarande användning
Driftscykel
Elektriska anslutningar
Överspänningsskydd
Isoleringsklass
Krav på styrutgång
För en likströmsspole av enkel typ:
Ström ≈ Effekt / Spänning
Till exempel förbrukar en 24 VDC-spole med 6 W effekt 0.25 A vid nominell drift.
PLC-utgången eller reläet ska kunna driva en elektrisk last.
5.4 Steg 4. Val Magnetventil Funktion och flödeskapacitet
När vi nu har känt till kraven för mediet, trycket och de elektriska förhållandena, låt oss definiera vad ventilen behöver göra.
De typiska funktionerna är
Grundläggande PÅ/AV-kontroll
Enkelverkande cylinderdrift
Tvåläges cylinderstyrning
Förändring i flödesriktning
Avgashantering
Vakuumkontroll
Mellanställdonsposition
Välj sedan rätt konfiguration:
2/2-vägs
3/2 sätt
5/2-vägs
5/3 sätt
Var försiktig med flödeskapaciteten!
Ventilens prestanda är inte begränsad till rörstorlekar.
Flödeskapaciteten beskrivs vanligtvis med sådana parametrar som
1 CV
KV
Flödesklassning
Effektivt område
Systemet är inte nödvändigtvis bättre med större storlekar. Ventilen måste väljas med rätt flöde och tryck.
I pneumatiska system kan flödeskapaciteten vara otillräcklig i följande situationer:
Långsam rörelse av cylindrar
Dålig ställdonprestanda
Ökad cykeltid
Trycket sjunker
Därför måste ventilen väljas för det erforderliga flödet, inte bara för rörstorlek.
5.5 Steg 5. Verifiera svarstid och driftsfrekvens
Vissa applikationer kräver mycket snabb växling.
Till exempel:
FÖRPACKNINGSMASKINER
Pick & place-maskiner
Avblåsningssystem
Sorteringsmaskiner
Varuautomater (enkel)
Pneumatiska kontroller, högfrekventa
De viktigaste parametrarna här är
Svarstid för öppning
Svarstid för stängning
Maximal switchfrekvens
Driftscykel
Livslängd (förväntad)
Ventilen som fungerar bra vid låga frekvenser kanske inte är lämplig för högfrekvent drift.
Om maskinen cyklas hundratusentals eller miljontals gånger, kontrollera ventilens livslängd under förhållanden så nära den faktiska användningen som möjligt.
5.6 Steg 6. Beakta installationsmiljön
Miljöförhållandena kan påverka ventilens tillförlitlighet avsevärt.
Kontrollera följande:
Omgivningstemperatur
Se till att ventilen och spolen har rätt märkdata för temperaturområdet.
Exponering för vatten och fuktighet
Om ventilen kommer att utsättas för vatten, kondensat och nedspolning, se till att välja rätt kapsling och skyddsnivå för kontakten.
Damm
Den dammiga industriella miljön kan kräva ytterligare skydd mot kontaminering.
vibration
Höga vibrationer kan påverka elektriska anslutningar och mekaniska delar.
Frätande miljö
Korrosionsbeständiga material eller beläggningar kan behövas i kustnära och kemisk industrimiljöer.
Faror (klassificerade platser)
Om utrustningen ska installeras i explosiv atmosfär måste ventilen och de elektriska delarna ha korrekta certifieringar för farliga platser.
Använd inte den vanliga solenoidspolen i en explosionsfarlig miljö bara för att dess spänning är lika med styrsystemets.
5.7 Steg 7. Utvärdera kvalitet, kostnad och specialfunktioner
Pris och varumärke ska vara de viktigaste urvalsfaktorerna först efter att de tekniska kraven har definierats.
Viktiga överväganden:
Produktkvalité
Driftsäkerhet
Livscertifieringar
Teknisk support
Tillgänglighet
Reservdelar.
Leveranstid
Ägandekostnad
Följande specialfunktioner kan vara användbara beroende på tillämpning:
Manuell överstyrning.
Indikatorlampa
Överspänningsskydd:
DIN-kontakt
Kabelanslutning
Lågeffektspole
Högtemperaturspole
Korrosionsbeständigt hölje
Explosionssäker, spole
Anpassad monteringskonfiguration
Den billigaste ventilen är inte nödvändigtvis det billigaste alternativet.
En trasig ventil kan bli ett dyrt problem, vilket orsakar maskinstopp, underhållskostnader, defekta produkter och akuta utbyten.
Kapitel 6: Exempel på projekt för val av magnetventil
Låt oss titta på urvalsprocessen för några typiska tillämpningar.
Exempel 1. Tillämpning av pneumatisk stoppcylinder i produktionslinjen
Använda en pneumatisk cylinder för att stoppa produkter på transportbandet.
Krav:
Komprimerad luft
Driftstrycket är cirka 0.5 till 0.6 MPa.
PLC-styrning 24 VDC
Cylindern ska återgå när den är strömlös
Frekvent operation
Fabriksmiljö – industriell
Föreslagen tillvägagångssätt
Ventilen med automatisk återföring och fjäder bör användas i detta fall.
Vid enkelverkande cylinder kan en 3/2-vägsventil användas.
Ventilens flödeskapacitet bör matcha cylinderstorleken och dess driftshastighet.
Vanligtvis räcker det med en vanlig industriventil med korrekt tätningsmaterial och skydd mot miljön.
Exempel 2. Robotgripare, som ska bibehålla sitt tillstånd
Den robotstyrda griparen underhåller ett arbetsstycke. Det är viktigt för systemet att griparen förblir i ett definierat tillstånd i händelse av att en styrsignal förloras.
Urvalsöverväganden:
Om det är nödvändigt att bibehålla ventilens senast kommenderade läge kan en dubbelmagnetventil övervägas.
Det betyder dock inte mekanisk låsning av griparen.
Vid upphängande eller kritiska säkerhetslaster bör ytterligare åtgärder vidtas, såsom
Mekaniskt lås
Pilotstyrd backflödesskydd
Stånglåsning
Tryckhållande slinga
Säkerhetsklassificeringar för pneumatiska kretsar
Den rätta lösningen är en funktion av belastning, ställdonets design, fellägen och maskinens säkerhetskrav.
Kapitel 7: Hur man undviker vanliga installations- och underhållsmisstag
Att välja rätt ventil är bara början. Livslängden beror på hur ventilen installeras och underhålls.
7.1 Kontrollera flödesriktningen
Ta alltid hänsyn till tillverkarens anvisningar angående flödesriktning.
Annars fungerar inte ventilen korrekt.
7.2 Undvikande av rörspänningar
Undvik att använda hårda slangar som utsätter ventilen för alltför stora mekaniska belastningar.
Vibrationer och skarvbrott kan förhindras om röret installeras korrekt.
7.3 Bibehåll mediets renhet
Om det är ett pneumatiskt system, använd lämpliga filter före ventilen.
Kontaminering kan leda till följande problem:
ventilblockering
internt läckage
svarsfördröjning
sätesskada
för tidigt däckslitage
7.4 Arbeta inom rätt tryckområde
Det är viktigt att ventilen används inom detta tryckområde för att förhindra felaktig funktion och minska ventilkomponenternas livslängd.
7.5 Kontrollera spolspänningen
Anslut inte 24 VDC-spolen till 110 VAC eller 220 VAC.
Tro dessutom inte att spolar med samma nominella spänning har samma egenskaper.
7.6 Ta hänsyn till vattenslag.
När det gäller vätskor bör man vara försiktig med snabba flödesstopp. De kan orsaka tryckstötar (vattenhammare).
Om det är nödvändigt, överväg följande lösningar:
ventiler som stänger långsammare
flödeskontroll
tryckavlastning
ackumulatorer eller dämpare
korrekt rörledningsdesign
Kapitel 8: Vanliga problem med magnetventiler och felsökning
Även en noggrant vald ventil kan stöta på problem på grund av felaktig installation eller underhåll.
Problem 1: Ventilen fungerar inte. Kontrollera: Är rätt spänning på spolen?
Är spolen trasig?
Är kontakten korrekt ansluten?
Ligger trycket inom intervallet?
Är ventilspolen och kolven rena?
Ventilen är korrekt installerad.
Se till att tryckskillnaden vid pilotstyrda ventiler är korrekt.
Problem 2: Ventilen fungerar, men det finns inget flöde.
De möjliga orsakerna är
felaktiga portanslutningar
filterblockering
otillräckligt tryck
förorening
felaktig ventilkonstruktion
trasigt membran eller tätningar
Problem 3: Ventilen stänger inte helt.
De möjliga orsakerna är
smuts eller partiklar i ventilsätet
skadade tätningskomponenter
överdrivet tryck
felaktig installation
slitna inre delar
Rengöring eller byte krävs.
Problem 4: Spolen är överhettad.
En viss ökning av spoltemperaturen under drift är normalt.
Överhettning kan dock tyda på följande problem:
Spänningsförsörjningen är felaktig.
felaktiga spolparametrar
för hög switchfrekvens.
fel arbetscykel
mekaniska problem som leder till felaktig drift
felaktig värmeavledning
elektriska problem
Jämför de faktiska driftsförhållandena med tillverkarens specifikationer.
Checklista för att välja en magnetventil
Vänligen ange följande information innan du gör din beställning:
Medium: Luft, vatten, olja, ånga, gas, kemikalier etc.
Mediumtemperatur: min/max
Driftstryck: min och max
Differenstryck: min och max
Erforderlig flödeshastighet: Cv, Kv eller motsvarande
Portstorlek: 1/8″, 1/4″, 3/8″, 1/2″, etc…
Ventilens funktion: 2/2, 3/2, 5/2, 5/3, etc.
Normalt tillstånd: öppet eller stängt
Ställdon: enkel- eller dubbelverkande
Spolspänning: 12V DC, 24V DC, 110V AC, 230V AC, etc.
Strömförbrukning i W eller VA
Svarstid: Det spelar roll
Växlingsfrekvens: cykler/sekund/timme
Driftscykel: Kontinuerlig eller intermittent.
Omgivningstemperatur
IP-skydd
Korrosionsbeständighet
Krav för farliga områden
Kontaktdon, elektriska
Livstidsbehov
Specifikationer
Utrymme tillgängligt
Förväntad volym och budget
Att känna till alla nödvändiga specifikationer gör det enkelt att kommunicera med tillverkaren av magnetventilen.
Kapitel 10: Slutsats om val av magnetventil
Vid första anblicken kan valet av magnetventil verka ganska komplicerat med så många olika parametrar som tillverkarna tillhandahåller. Ändå, om den logiska sekvensen följs, blir allt enklare.
Börja med mediet, sedan trycket och temperaturen. Bestäm önskad flödeskapacitet och ventilfunktion. Kontrollera sedan spolspänning, effekt, arbetscykel, responstid, miljöförhållanden och livslängd.
Grundregeln är
Välj aldrig en magnetventil enbart utifrån spänning och portstorlek. Välj den utifrån hela spektrumet av driftsförhållanden för applikationen.
En korrekt vald magnetventil ger snabb respons, tillförlitlig omkoppling, lång livslängd och smidig drift av maskinen. Dessutom förhindrar den onödiga driftstopp och haverier.
En standardventil räcker för de flesta tillämpningar. Men när en tillämpning kräver ovanliga dimensioner, höga temperaturer, speciella tryck, begränsat installationsutrymme, anpassade elektriska anslutningar, extrema livscykler eller särskilda krav på flödeskraft, kan direkt samarbete med en professionell tillverkare av magnetventiler vara en bättre lösning.
Den bästa ventilen är inte alltid den största, billigaste eller starkaste. Det är den ventil som har samma elektriska, mekaniska, fluidmässiga och miljömässiga parametrar som de faktiska parametrarna i applikationen.
