电磁阀基础知识及常见故障与解决方法

电磁阀是用电磁控制的工业设备，在工业控制系统中调整介质的方向、流量、速度和其他的参数。针对电磁阀的结构原理、分类、特点、选型、保养维护、故障与解决方法，今天小阀就给大家全部整理到本篇文章了，一起来学习吧！

1.电磁阀结构原理

（1.阀体2.进气口3.出气口4.导线5.柱塞）

看了动态图之后，是不是发现电磁阀的工作原理非常的简单呢！电磁阀未上电时，阀针在弹簧的作用下，将阀体的通道堵住，电磁阀处于截止状态。当线圈接通电源时，线圈产生磁力，阀心克服弹簧力向上提起，阀内通道打开，电磁阀处于导通状态。

2.电磁阀分类

国内外的电磁阀从原理上分为三大类(即：直动式、分步直动式、先导式)，而从阀瓣结构和材料上的不同与原理上的区别又分为六个分支小类(直动膜片结构、分步膜片结构、先导式膜片结构、直动活塞结构、分步活塞结构、先导活塞结构)。现在从简介、原理、特点三方面做了一个总结。

1、直动式电磁阀

简介：

有常闭型和常开型二种。常闭型断电时呈关闭状态，当线圈通电时产生电磁力，使动铁芯克服弹簧力同静铁芯吸合直接开启阀，介质呈通路；当线圈断电时电磁力消失，动铁芯在弹簧力的作用下复位，直接关闭阀口，介质不通。结构简单，动作可靠，在零压差和微真空下正常工作。常开型正好相反。如小于φ6流量通径的电磁阀。

原理：

常闭型通电时，电磁线圈产生电磁力把敞开件从阀座上提起，阀门打开；断电时，电磁力消失，弹簧把敞开件压在阀座上，阀门敞开。（常开型与此相反）

特点：

在真空、负压、零压时能正常工作，但通径一般不超过25mm。

2、分步直动式电磁阀

简介：

这种阀采用一次开阀和二次开阀连在一体，主阀和导阀分步使电磁力和压差直接开启主阀口。当线圈通电时，产生电磁力使动铁芯和静铁芯吸合，导阀口开启而导阀口设在主阀口上，且动铁芯与主阀芯连在一起，此时主阀上腔的压力通过导阀口卸荷，在压力差和电磁力的同时作用下使主阀芯向上运动，开启主阀介质流通。当线圈断电时电磁力消失，此时动铁芯在自重和弹簧力的作用下关闭导阀孔，此时介质在平衡孔中进入主阀芯上腔，使上腔压力升高，此时在弹簧复位和压力的作用下关闭主阀，介质断流。结构合理，动作可靠，在零压差时工作也可靠。如：ZQDF，ZS，2W等。

原理：

它是一种直动和先导式相结合的原理，当入口与出口没有压差时，通电后，电磁力直接把先导小阀和主阀关闭件依次向上提起，阀门打开。当入口与出口达到启动压差时，通电后，电磁力先导小阀，主阀下腔压力上升，上腔压力下降，从而利用压差把主阀向上推开；断电时，先导阀利用弹簧力或介质压力推动关闭件，向下移动，使阀门关闭。

特点：

在零压差或真空、高压时亦能可动作，但功率较大，要求必须水平安装。

3、间接先导式电磁阀

简介：

这种电磁阀由先导阀和主阀芯联系着形成通道组合而成；常闭型在未通电时，呈关闭状态。当线圈通电时，产生的磁力使动铁芯和静铁芯吸合，导阀口打开，介质流向出口，此时主阀芯上腔压力减少，低于进口侧的压力，形成压差克服弹簧阻力而随之向上运动，达到开启主阀口的目的，介质流通。当线圈断电时，磁力消失，动铁芯在弹簧力作用下复位关闭先导口，此时介质从平衡孔流入，主阀芯上腔压力增大，并在弹簧力的作用下向下运动，关闭主阀口。常开式原理正好相反。

原理：

通电时，电磁力把先导孔打开，上腔室压力迅速下降，在敞开件周围形成上低下高的压差，流体压力推动敞开件向上移动，阀门打开；断电时，弹簧力把先导孔敞开，入口压力通过旁通孔迅速腔室在关阀件周围形成下低上高的压差，流体压力推动敞开件向下移动，敞开阀门。

特点：

体积小，功率低，流体压力范围上限较高，可任意安装(需定制)但必须满足流体压差条件。

3.电磁阀特点

一.外漏堵绝，内漏易控，使用安全

内外泄漏是危及安全的要素。其它自控阀通常将阀杆伸出，由电动、气动、液动执行机构控制阀芯的转动或移动。这都要解决长期动作阀杆动密封的外泄漏难题；唯有电磁阀是用电磁力作用于密封在隔磁套管内的铁芯完成，不存在动密封，所以外漏易堵绝。电动阀力矩控制不易，容易产生内漏，甚至拉断阀杆头部；电磁阀的结构型式容易控制内泄漏，直至降为零。所以，电磁阀使用特别安全，尤其适用于腐蚀性、有毒或高低温的介质。

二.系统简单，便接工控机，价格低

电磁阀本身结构简单，价格也低，比起调节阀等其它种类执行器易于安装维护。更显着的是所组成的自控系统简单得多，价格要低得多。由于电磁阀是开关信号控制，与工控计算机连接十分方便。在当今电脑普及，价格大幅下降的时代，电磁阀的优势就更加明显。

三.动作，功率微小，外形轻巧

电磁阀响应时间可以短至几个毫秒，即使是先导式电磁阀也可以控制在几十毫秒内。由于自成回路，比之其它自控阀反应更灵敏。设计得当的电磁阀线圈功率消耗很低，属节能产品；还可做到只需触发动作，自动保持阀位，平时一点也不耗电。电磁阀外形尺寸小，既节省空间，又轻巧美观。

四.调节精度受限，适用介质受限

电磁阀通常只有开关两种状态，阀芯只能处于两个极限位置，不能连续调节，(力图突破的新构思不少，但还都处于试验试用阶段)所以调节精度还受到一定限制。电磁阀对介质洁净度有较高要求，含颗粒状的介质不能适用，如属杂质须先滤去。另外，粘稠状介质不能适用，而且，特定的产品适用的介质粘度范围相对较窄。

五.型号多样，用途广泛

电磁阀虽有先天不足，优点仍十分突出，所以就设计成多种多样的产品，满足各种不同的需求，用途极为广泛。电磁阀技术的进步也都是围绕着如何克服先天不足，如何更好地发挥固有优势而展开。

4.电磁阀选型

一、经济性

【不经济就是对资金，精力乃至生命的浪费】

有很多电磁阀可以通用，在选择的过程中应选用最经济的产品，但必须是在安全、适用、可靠的基础上的经济。经济性不单是产品的售价，更要优先考虑其功能和质量以及安装维修及其它附件所需用费用。更重要的是，一只电磁阀在整个自控系统中在整个自控系统中乃至生产线中所占成本微乎其微，如果贪图小便宜而错选早造成损害群是巨大的。总之，经济性不单指产品价格，而是产品的性能价格比综合费用价格比。

二、安全性

【不注意安全即会产生灾难！】

（1）腐蚀性介质：宜选用塑料王电磁阀和全不锈钢；对于强腐蚀的介质必须选用隔离膜片式。中性介质，也宜选用铜合金为阀壳材料的电磁阀，否则，阀壳中常有锈屑脱落，尤其是动作不频繁的场合。氨用阀则不能采用铜材。

（2）爆炸性环境：必须选用相应防爆等级产品，露天安装或粉尘多场合应选用防水，防尘品种。

（3）电磁阀公称压力应超过管内最高工作压力。

三、可靠性

【不可靠将会损害整个系统！】

1、工作寿命，此项不列入出厂试验项目，属于型式试验项目。为确保质量应选正规厂家的名牌产品。

2、工作制式：分长期工作制，反复短时工作制和短时工作制三种。对于长时间阀门开通只有短时关闭的情况，则宜选用常开电磁阀。用在短时工作制而批量又很大时，可作特殊订货以降低功耗。

3、工作频率：动作频率要求高时，结构应优选直动式电磁阀，电源应优选交流。

4、动作可靠性：严格地来说此项试验尚未正式列入我国电磁阀专业标准，为确保质量应选正规厂家的名牌产品。有些场合动作次数并不多，但对可靠性要求却很高，如消防、紧急保护等，切不可掉以轻心。特别重要的，还应采取两只连用双保险。

四、适用性

【不适用等于花钱买废物，还要添麻烦！】

1.介质特性

1.1质气，液态或混合状态分别选用不同品种的电磁阀，例ZQDF用于空气，ZQDF—Y用于液体，ZQDF—2（或-3）用于蒸汽，否则易引起误动作。ZDF系列多功能电磁阀则可通通于气.液体。最好订时告明介质状态，安装用户就不必再调式。

1.2介质温度不同规格产品，否则线圈会烧掉，密封件老化，严重影响寿命命。

1.3介质粘度，通常在50cSt以下。若超过此值，通径大于15mm用ZDF系列多功能电磁阀作特殊订货。通径小于15mm订高粘度电磁阀。

1.4介质清洁度不高时都应在电磁阀前配装反冲过滤阀，压力低时尚可选用直动膜片式电磁阀。

1.5介质若是定向流通，且不允许倒流ZDF—N和ZQDF—N单需用双向流通，请作特殊要求提出。

1.6介质温度应选在电磁阀允许范围之内。

2.管道参数

2.1根据介质流向要求及管道连接方式选择阀门通径及型号。

2.2根据流量和阀门Kv值选定公称通径，也可选同管道内径。

2.3工作压差，最低工作压差在0.04Mpa以上是可选用间接先导式；最低工作压差接近或小于零的必须选用直动式或分步直接式。

3.环境条件

3.1环境的最高和最低温度应选在允许范围之内，如有超差需作特殊订货提出。

3.2环境中相对湿度高及有水滴雨淋等场合，应选防水电磁阀

3.3环境中经常有振动，颠簸和冲击等场合应选特殊品种，例如船用电磁阀。

3.4在有腐蚀性或爆炸性环境中的使用应优先根据安全性要求选用耐发蚀

3.5环境空间若受限制，请选用多功能电磁阀，因其省去了旁路及三只手动阀且便于在线维修。

4.电源条件

4.1根据供电电源种类，分别选用交流和直流电磁阀。一般来说交流电源取用方便。

4.2电压规格用尽量优先选用AC220V.DC24V。

4.3电源电压波动通常交流选用+%10%.-15%，直流允许±%10左右，如若超差，须采取稳压措施或提出特殊订货要求。

4.4应根据电源容量选择额定电流和消耗功率。须注意交流起动时VA值较高，在容量不足时应优先选用间接导式电磁阀。

5.控制精度

5.1普通电磁阀只有开、关两个位置，在控制精度要求高和参数要求平稳时请选用多位电磁阀；Z3CF三位常开电磁阀，具有微启，全开和关闭三种流量；ZDF—Z1/1组合多功能电磁阀具有全开、大开、小开、全开四种流量。

5.2动作时间：指电信号接通或切断至主阀动作完成时间，只有本公司专利产品多功能电磁阀可对开启和关闭时间分别调节，不仅可满足控制精度要求，还可防止水锤破坏。

5.3泄漏量

样本上一般给出的泄漏量数值为常用经济等级，若嫌偏高，请作特殊订货。

5.电磁阀保养维修

注意事项一

先导式电磁阀，要检查管道内压差是否太小，压差太小电磁阀就不能正常工作，在这种情况下，就需选用直动式电磁阀。而压差太大，远远超过电磁阀的设计值，也无法正常工作，就应选用高压电磁阀了。

注意事项二

电磁阀一般都是水平安装，如果椒侧装的话，有可能造成阀门关闭不严，即内漏，因尽量避免侧装。

注意事项三

使用时间较长时，如活塞与阀座间密封不好，可将活塞密封面重新磨平，再和阀座研磨。

注意事项四

工作时，要注意阀门前后压力表，要求工作压力不得超过额定压力，工作压差必须在额定压差范围内。当工作压力超过额定压力或工作压差超过额定压差时，电磁阀要停止使用，关闭前后手动阀，以防止电磁阀爆炸和泄漏。

注意事项五

电磁阀安装后，须通入介质试动作数次，确认正常后方可投入正式使用。

注意事项六

应定期清洗大阀内外及衔铁吸合面的污物。注意不要损坏密封面。

注意事项七

电磁阀较长时间不用时，应关闭阀前手动阀，重新启用时，蒸汽电磁阀应将冷凝水排除干净，并作试动作数次，待开关正常后方再投入使用。

6.常见故障与现场解决方法

现场维修中我们会遇到电磁阀不转换，气缸没有动作了。这时应该怎么办呢？首先要确定有没有电源，一般电磁阀额定电压为交流220v或者直流24v。那么采用DC电源驱动电磁阀时正负极就要接对，接错里面电源指示灯不会亮。如果将不同电压等级接错，这样会导致发光二极管被烧毁，严重烧毁线圈。
测量是否有电源，若电源正常，说明控制线路没有问题，问题是出现在电磁阀及气缸这边。接下来需要量一下线圈的电阻值，先用万用表测量其通断，阻值趋近于零或无穷大，那说明线圈短路或断路。如果测量线圈阻值在正常范围内（电磁阀型号不同，其正常线圈阻值不同，有几十欧的，也有几百欧的；若不确定其正常阻值为多少，可让其与旁边其它相同型号电磁阀对比下阻值），且通电有磁性，则可以判断此线圈是好的，问题出在电磁阀阀芯或者气缸。

由于有些工厂提供的压缩气体含有水分存在很多其他杂质，气动三联件也没有起到理想效果，长时间的电磁阀工作难免会被杂质卡住。导致电磁阀卡住不转换，一般由于内部有赃污卡住的情况判断我们可以先用小一字起手捅电磁阀的手动按钮，手动的设计是为了便于调试，按下它后，它会拨动阀芯（直动式电磁阀的主阀芯，先导阀的先导阀芯）达到与电磁阀线圈通电拨动阀芯同等的效果。实验一下电磁阀卡不卡，卡顿我们可以清洗电磁阀阀腔体，并清洗电磁阀阀芯，阀芯破损等严重问题可以更换阀芯或者电磁阀。最后通电测试一下好坏。

还有一类故障就是电磁阀内部窜气，该如何判断是电磁阀窜气还是气缸窜气。先简单讲一下他们的工作原理，以两位五通电磁阀为例，两位是指它的阀芯有两个位置 ，五通是指电磁阀上一共五个口，一个进气孔1,两个出气孔 2和4，两个排气孔3和5。电磁阀的工作原理是起始状态，1、2进气﹔4、5排气﹔线圈通电时，静铁芯产生电磁力，使先导阀动作，压缩空气通过气路进入阀先导活塞使活塞启动，在活塞中间，密封圆面打开通道，1、4进气，2、3排气﹔当断电时，先导阀在弹簧作用下复位，恢复到原来的状态。电磁阀窜气是因为里面阀芯密封圈密封不良，导致4和2两个出气孔都有气出来，所以电磁阀窜气的现象就是气缸到不了位或者动不了。

气缸的工作原理更加简单，我们介绍的双作用气缸：气缸活塞两侧接到电磁阀的2和4孔提供压力，来实现前进或后退动作。当活塞两侧交替地有压缩空气由1、4进入和2、3排出或2、3进入1、4排出时，活塞向两个方向运动，两个方向的运动速度均可通过调整气压而控制。一般我们选择排气调节速度。气缸由缸筒、端盖、活塞、活塞杆、密封圈组成，一般气缸窜气是气缸内密封圈损坏，左右两腔相互窜气导致活塞没有压力，如果1、4进气到气缸内则直接从2、3排出。可以在3处一直摸到气体出来。气缸密封完好情况是气1、4进入气缸左腔，左右两腔密封不窜气，推动活塞将右边的气由2、3排出气缸。它的故障现象和电磁阀窜气很像，不同点是电磁阀窜气是4、2出气孔同时出气，而气缸窜气则是从气缸内一直出气。

图 1 两位五通电磁阀结构图

图 2 两位五通电磁阀原理图

还有些维修时值得注意，我们的有些电磁阀带有底座的需要检查底座密封圈，密封圈长时间也会老化。密封圈老化会导致电磁阀漏气和窜气。同时有些电磁阀端盖后接由调压阀，有时候调压阀被关或者堵死，都会导致排不了气没有动作。电磁阀头部衔铁，弹簧等一些运动的机械元件时间久了也会损坏。(故障与解决方法作者李煜)