(海装沈阳局驻沈阳地区第四军事代表室)
摘要：随着自动化及安全仪表系统在工业装置中的广泛应用，电磁阀作为控制安全联锁的执行者，起着非常重要的作用，但随着电磁阀使用时间不断增加，难以避免将出现诸如电磁阀漏气、漏油、生锈等故障；因此，本文通过对电磁阀的结构及原理的阐述，总结电磁阀的失效模式，分析电磁阀的失效原因，探讨并提出了相关维修策略，为提高电磁阀的维修提供参考价值。
关键词：电磁阀；原理；失效模式；维修策略
1电磁阀简介
电磁阀由电磁部件、阀体组成，电磁部件由固定铁芯、动铁芯、线圈等部件组成，阀体部分由滑阀芯、滑阀套、弹簧底座等组成；其在电磁阀在工业生产中应用十分广泛，它既可用于水、空气和中性气体以及其它与电磁阀材质相适宜的气体、液体的开关控制，又可作为安全联锁保护系统中不可缺少的一部分，比如三通、四通亦或五通；当线圈通电或断电时，磁芯的运转将导致流体通过阀体或被切断，从而达到开关或改变流体方向的目的。
2电磁阀工作原理介绍
电磁阀是一种在电磁力作用下动作的执行机构，主要由线圈、弹簧、线圈外壳、电磁阀芯、阀座及弹性密封橡胶等部件组成。（如下图1所示）
图1 电磁阀阀体结构图
电磁阀分为交流电磁阀和直流电磁阀；电磁阀工作时，给线圈加上额定电压使线圈带电励磁，铁芯将带动阀芯克服弹簧力运行，打开或关闭阀门，控制介质流动。线圈失电时，磁场力消失，阀芯在弹簧力的作用下回座，回到初始状态。
按工作方式电磁阀划分为直动阀和先导两种类型；直动阀将所有的力都加在阀杆上，移动阀芯与阀座接触；先导阀则是通过内部1个小的气动阀去控制压力较大的活塞或隔膜阀，由活塞或隔膜阀去打开或关闭主阀。
按接口电磁阀划分为2位、3位和4位电磁阀；大多数电磁阀都使用压缩空气去控制系统流程中压力较大的阀门，另一些电磁阀使用其他介质，比如液压油等去驱动较大的控制设备；例如VVP系统主蒸汽隔离阀上的保护电磁阀、汽轮机保护系统（GSE）及汽轮机调节系统（GRE）上的保护电磁阀等。
3电磁阀应用中拒动故障、失效模式及原因分析
3.1电磁阀应用中常见拒动故障原因
在应用电磁阀的过程中，电磁阀的故障将直接影响到切断阀或控制阀的动作，最为常见的故障为电磁阀发生拒动现象，遇到此类问题时，应从如下以下几方面排查原因：
一是电磁阀接线头松动或线头脱落，电磁阀不得电，应紧固线头。
二是电磁阀线圈烧坏，可拆下电磁阀的接线，用万用表测量，如果开路，则电磁阀烧坏；可能因线圈受潮引起绝缘不好而漏磁，造成线圈内电流过大而烧毁，因此要防止雨水进入电磁阀；此外弹簧过硬、反作用力过大、线圈匝数太少、吸力不够也可使得线圈烧毁。
三是电磁阀卡住，电磁阀的滑阀套与阀芯的配合间隙很小（一般小于8μm），而且一般都是单件装配，当有机械杂质带人或润滑油太少时，很容易卡住。遇到这种情况，可用钢丝从头部小孔插入，使其弹回；根本的解决方法是将电磁阀拆下，取出阀芯及阀芯套进行清洗，使得阀芯在阀套内动作灵活。
3.2电磁阀的失效模式
查阅相关文献、数据得知，电磁阀主要有以下四种失效模式，各种失效模式产生的原因及其所占比例，如下：
1）泄漏：电磁阀关闭不严，阀芯不能隔离流体介质（气、油、水等）；其中润滑失效17%，异物失效49%，密封失效17%，其他17%。
2）拒动：要求电磁阀动作时，阀门不能正确动作；其中因润滑失效占9%，异物失效22%，电气失效9%，密封失效16%，压差超标12%，其他17%，不明原因15%。
3）误动：没有动作信号，电磁阀自动关闭或者打开；其中电气失效占比最高62%，密封失效13%，其他25%。
4）动作时间超差：电磁阀全开或者全关过程中，动作时间不满足设计要求；其中润滑失效35%，异物失效9%，密封失效占比最高，达55%，其他11%。
3.3电磁阀的失效机理
由机械物理引起的电磁阀失效机理主要包括如下表1所示：
3.4电磁阀的失效原因分析
通过分析电磁阀失效机理，并通过实践得出，电磁阀失效的主要原因有如下六种可能，如图2所示：
图2 电磁阀失效原因分析
4电磁阀维修策略探讨
4.1影响电磁阀维修周期的因素
4.1.1介质污染影响
电磁阀用在高介质污染的系统上时，需要解体阀门进行清洁，可以在每个换料周期进行1次清洗。但如果是中等程度污染，则根据运行经验制定维修周期，在污染较低时可以不进行清洁。
4.1.2介质的影响
电磁阀在运行过程中，介质温度高会加速线圈和密封圈的降级，特别是对橡胶密封圈的寿命影响较大；可以根据密封圈材料所承受的温度要求来确定更换的时间，使用耐高温的密封材料可以延长更换时间。
4.1.3阀芯和阀座损坏的影响
当电磁阀打开时，介质流动会引起阀芯损坏和腐蚀，介质中存在的污染物对阀门的降级影响更大，与正常关闭的阀门比较，正常打开的阀门受到流动介质的影响更大，所以重新维修的频率更高；正常关闭的阀门也会受到高温、高压介质的影响，当电磁阀周期性动作时，阀芯会产生较大的降级，根据允许泄漏流量的限制，可以要求对阀芯进行定期维修；但阀座损坏应根据不同的设计，主要依靠经验确定维修周期。
4.2电磁阀检查、维修方法
常规检查是简单的定性检查方法，不需要任何设备工具，如电磁阀的外观、电缆和管道系统是否有物理损坏，管道的安装及支撑固定是否正确；其接线及端子连接是否适当，观察外部泄漏、化学沉积物，是否有电气过热气味，是否有电磁阀产生的较大的嗡嗡声或阀门泄漏等有无异常声音，必要时可以用手检查排气口是否有泄漏。
而维修电磁阀主要通过如下三种方式：
1）定期检查 线圈电阻；
2）定期更换密封环；
3）整体定期更 换电磁阀。
对于所执行的功能不是很重要的常规电磁阀，没有必要制定维修大纲，可以进行纠正性维修，以节约维修成本。
4.4制定和完善电磁阀维修规定
在制定电磁阀维修规定时，应根据日常出现的电磁阀故障现象、频率以及外部事件反馈，制定重要及使用环境恶劣的电磁阀的维修大纲，并根据维修大纲的技术要求定期更换。
5结语
电磁阀是现今工业设备控制系统中是不可缺少的元件，正确使用和维护电磁阀在安全仪表系统设计中极其重要，只有电磁阀在控制系统中得到了良好的维护，才能使得生产工艺更加优化。
因此，在日常使用及维修中应充分考虑电磁阀除满足其常规产品性能要求外，还要考虑电磁阀所应用场所的特殊规范要求，并通过用一套科学的体系来保证电磁阀在设计、制造、试验、鉴定等过程中实现这些特殊的要求，实现产品生命周期全过程的可控管理和可追溯，确保电磁阀为工程设计、应用正常、高效、安全地运行发挥保驾护航的作用。
参考文献:
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论文作者:陈文涛,路海晋
论文发表刊物:《电力设备》2019年第9期
论文发表时间:2019/10/18
标签：电磁阀论文; 线圈论文; 介质论文; 阀门论文; 动作论文; 阀体论文; 原因论文; 《电力设备》2019年第9期论文;