Apakah itu injap solenoid — takrifan dan skop ringkas

A injap solenoid ialah injap yang digerakkan secara elektromekanikal yang mengawal aliran bendalir (cecair atau gas) dengan menukar tenaga elektrik kepada gerakan mekanikal. Ia digunakan secara meluas dalam automasi, HVAC, kawalan proses, sistem pneumatik dan hidraulik. Artikel ini memfokuskan pada prinsip kerja praktikal, tingkah laku peringkat komponen, kriteria pemilihan, pengiraan prestasi dan panduan pemasangan dan penyelesaian masalah secara langsung.

Komponen teras dan fungsinya

Memahami bahagian dalaman menjelaskan bagaimana isyarat elektrik menjadi gerakan injap. Komponen utama:

• Gegelung (elektromagnet): menghasilkan fluks magnet apabila ditenagakan. Gegelung biasa dinilai oleh voltan dan kitaran tugas.
• Pelocok / Angker: teras feromagnetik yang bergerak secara paksi di bawah daya magnet gegelung.
• Spring: mengembalikan pelocok ke kedudukan lalainya (biasanya tertutup atau terbuka) apabila gegelung dinyahtenagakan.
• Tempat duduk / Orifis: antara muka pengedap yang menyekat atau membenarkan aliran; geometrinya menentukan pekali aliran.
• Badan dan port: salurkan cecair proses dan sambungkan injap ke paip. Bahan berbeza (loyang, keluli tahan karat, plastik).
• Pengedap dan diafragma: pastikan penutupan yang ketat dan tahan isu keserasian media.

Prinsip kerja — injap solenoid bertindak terus

Injap solenoid bertindak terus beroperasi dengan gegelung menarik pelocok terus ke atas spring untuk membuka (atau menutup) laluan aliran. Ia mudah, pantas dan boleh beroperasi pada tekanan pembezaan sifar. Urutan biasa:

• Input elektrik: gunakan voltan DC atau AC yang ditentukan pada gegelung.
• Fluks magnet: gegelung menghasilkan medan magnet; garisan fluks tertumpu melalui pelocok.
• Anjakan pelocok: daya magnet mengatasi daya spring dan bendalir; pelocok mengangkat dari tempat duduk.
• Aliran ditubuhkan: media mengalir melalui orifis sehingga gegelung dinyahtenagakan dan spring mendudukkan semula pelocok.

Injap bertindak langsung sesuai untuk orifis kecil, aplikasi kitaran pantas, dan di mana-mana tekanan talian tidak boleh dipercayai untuk mengendalikan peringkat perintis.

Prinsip kerja — injap solenoid kendalian juruterbang (servo).

Dikendalikan juruterbang injap solenoids gunakan solenoid sahaja untuk mengawal orifis pandu yang kecil; injap utama menggunakan tekanan sistem (differential pressure) untuk membuka atau menutup. Reka bentuk ini mencapai aliran yang lebih besar dengan gegelung yang lebih kecil tetapi memerlukan perbezaan tekanan minimum untuk beroperasi.

Urutan untuk injap kendalian pandu yang biasanya tertutup:

• Semasa rehat: gelendong/diafragma utama dipegang tertutup oleh tekanan huluan; orifis juruterbang dimeteraikan.
• Gegelung memberi tenaga: membuka sedikit orifis pandu, membenarkan aliran darah terkawal tekanan dari atas diafragma atau kili.
• Penurunan tekanan: ketidakseimbangan tekanan menyebabkan diafragma atau kili utama bergerak, membuka laluan aliran utama dengan kapasiti aliran talian penuh.
• Gegelung dinyahtenaga: orifis pandu ditutup, tekanan menyamai dan tekanan spring atau garisan mendudukkan semula injap utama.

Dikendalikan juruterbang valves are energy-efficient for large flow rates, but will not operate below their specified minimum differential pressure (ΔPmin).

Injap berkadar dan servo-solenoid — kawalan berterusan

Berkadar injap solenoids ubah bukaan secara berterusan apabila arus gegelung berubah; ia menggabungkan spring maklum balas, penderia kedudukan atau kawalan arus/voltan dan selalunya termasuk penguat terbina dalam. Ia digunakan di mana aliran berubah-ubah atau kawalan tekanan diperlukan dan bukannya pensuisan hidup/mati yang mudah.

• Isyarat kawalan (analog/PWM) memodulasi arus gegelung.
• Kedudukan dan aliran pelocok berbeza secara berkadar; versi gelung tertutup menggunakan penderia kedudukan untuk ketepatan yang lebih tinggi.
• Aplikasi: dos yang tepat, peralatan makmal, kawalan tekanan berkadar dalam sistem hidraulik.

Pengiraan aliran dan persamaan utama

Pereka bentuk memerlukan cara cepat untuk menganggarkan penurunan tekanan dan mengalir melalui injap. Dua parameter yang biasa digunakan:

• Pekali Kv / Cv: Kv (m³/j pada penurunan 1 bar) atau Cv (gelen AS seminit pada penurunan 1 psi) mengukur kapasiti injap. Gunakan pengilang Kv untuk saiz injap untuk aliran yang diperlukan.
• Persamaan orifis (cecair tak boleh mampat): Q = A · C_d · sqrt(2·ΔP/ρ) , di mana Q ialah aliran, A ialah kawasan orifis berkesan, C_d ialah pekali nyahcas, ΔP ialah penurunan tekanan, dan ρ ialah ketumpatan bendalir.

Untuk gas, gunakan hubungan aliran boleh mampat atau gunakan jadual Cv/Kv setara yang disediakan oleh pengilang dan betulkan untuk kelikatan dan nombor Reynolds jika perlu. Sentiasa pastikan ΔP tersedia melebihi ΔPmin pandu untuk injap kendalian pandu.

Jadual perbandingan: lakonan langsung vs kendalian perintis vs berkadar