作為袋式除塵器關鍵配件的脈沖電磁閥,其優良性能主要體現在以下幾個方面:良好的開關性能,有效的噴吹性能,完美的流通性能及質量的穩定性和一致性.本文將系統闡述這些性能及其測試,并將基于筆者30多年的經驗和實驗測試結果,對脈沖電磁閥的選型和應用進行一些探討.
一個優質的脈沖電磁閥不但使用壽命要長,質量要好,更關鍵的是其使用性能要優越,因為這直接關系到清灰系統的穩定運行.只有具有良好開關性能,流通性能及噴吹性能的脈沖電磁閥,才能稱其具有優良品質.
開關性能
脈沖電磁閥的開關性能直接影響到清灰系統的噴吹效果和效率,主要由響應時間,開啟時間,噴吹時間,關閉時間,峰值壓力等參數來反映.
脈沖電磁閥的開關性能與電磁線圈先導,膜片組件及彈簧的性能密切相關.電磁線圈的性能影響到響應時間,膜片組件及彈簧的性能結合合理的閥門內腔結構影響到其他參數,特別是膜片的性能,膜片的性能不僅是我們通常所說的100萬次壽命的關鍵保證,同時也是影響開啟時間和峰值壓力的關鍵因素.
下圖為應用較廣的橡膠夾布膜片脈沖閥和非橡膠夾布膜片脈沖閥的開關性能曲線.從圖中可以看出,橡膠夾布膜片脈沖閥的開啟性能,噴吹峰值壓力和袋底峰值壓力遠遠大于非橡膠夾布膜片脈沖閥的.圖中上面一條曲線為脈沖曲線,中間一條曲線為噴吹管噴嘴出口壓力曲線,下面一條曲線為布袋袋底壓力曲線.從柔韌度及結構上來說,現在常用的橡膠夾布膜片的各項性能還是優于那些用其他材料代替橡膠膜片的脈沖閥和無膜片結構的脈沖閥.
流通能力是指在一定壓差下,單位時間內通過整個脈沖電磁閥（包括先導部分的氣體）的體積流量,常用Cv或Kv表示,其關系為Cv=1.167Kv.
閥門的流量系數是衡量閥門流通能力的重要指標,流量系數值越大說明流體流過閥門時的壓力損失越小.閥門生產廠家大多把不同壓力等級,不同類型和不同公稱通徑閥門的流量系數值列入樣本,供設計部門和使用單位選用.流量系數值隨閥門的型式,規格,結構而變化,不同型式,規格的閥門都要通過測試裝置的檢測,才能確定這種閥門的流量系數值.由于脈沖電磁閥的入口壓力是在變化的,要通過Kv系數計算噴吹量太復雜,因此使用單位和設計單位常常直接把Kv,Cv系數作為衡量脈沖電磁閥的流通能力的指標.
影響脈沖電磁閥流量系數的主要因素有流體流過閥門內部的方向,閥門的進出口面積比,閥門開啟的簾面積,膜片密封面和閥座的結構,閥門內腔結構等參數.
淹沒式脈沖閥的Kv值比其他規格脈沖閥的Kv值大,說明這種結構的脈沖閥流通能力好.流量系數的測定對產品結構的改進有非常重要的指導意義,通過ANSYS等先進軟件對電磁脈沖閥進行CFD模擬及有限元分析,針對包括流通性能,應力分布,微變形量,流道的合理化設計等進行計算機輔助設計,有的放矢地提高產品Kv值等各項性能.
噴吹量和出廠性能測試
脈沖電磁閥接受一次脈沖信號后噴吹出的標準狀態下的氣量即為噴吹量.噴吹量對清灰系統的設計非常重要,現在很多脈沖電磁閥的生產廠家都會提供脈沖電磁閥在不同壓力及脈沖寬度下的噴吹量,這些噴吹量數值對清灰面積,氣包大小,供氣管路及氣源等的設計選型都非常重要.表1是上海袋式除塵配件有限公司生產的DMF-Y-76S淹沒式脈沖電磁閥的空氣噴吹量.
出廠性能測試包括對脈沖電磁閥的密封性能,殼體強度,開關性能,噴吹量及峰值壓力等參數的測試.其中包括在0.1MPa壓力下閥門必須密封及正常啟閉,在0.7MPa壓力下閥門無泄露并能正常啟閉,在1.0MPa壓力下殼體的強度實驗.
袋式除塵器中脈沖電磁閥的性能和質量的一致性非常重要.如果在系統中個別脈沖閥的性能和質量出現問題,將造成整個系統噴吹阻力上升或氣包壓力不能建立等后果,影響終端用戶整個生產線的運行,所以出廠檢驗是至關重要的.
壽命性能測試是指在帶壓工作的情況下模擬實際現場,對脈沖閥的膜片,彈簧,電磁線圈,開關性能及噴吹性能等綜合性能的測試.
脈沖行噴袋式除塵器的清灰系統分為電氣部分和氣路部分.電氣部分主要指電路控制系統,氣路部分則包括壓縮空氣氣源,儲氣罐,氣動聯件,氣包,脈沖電磁閥,噴吹管等.很多用戶往往只根據脈沖電磁閥廠商提供的噴吹量設計清灰系統,但在現場實際使用后卻達不到設計要求.這是因為整個系統是相關聯的,不能單靠一個脈沖電磁閥來保證清灰性能,而是要靠整個系統完美的配比才能達到理想的效果.實驗表明,在相同的設定壓力和脈沖寬度下,相同的脈沖電磁閥在不同的清灰系統工作所達到的噴吹效果是不一樣的.利用噴吹進行清灰的目的是為了在瞬間得到一定質量流量的壓縮空氣,如果氣路部分設計配置不好的話就容易造成噴吹流量不夠或者出現堵塞現象,前者是氣包容積不夠或者氣源供氣不足造成的,后者則是因為在整個氣路中某一部分成為管路的喉部并成為臨界截面時,其最大的質量流量就被管路中給定的壓力,溫度及喉部面積大小所限定,無論氣包壓力如何提高都無法增大流量,也可能是由于脈沖電磁閥選型不對或是噴吹管或噴吹出口設計不當造成的.總之,如何設計清灰系統,脈沖電磁閥的選型,氣包大小,噴吹管開孔,噴吹管到花板距離及噴吹壓力的設計選定都非常重要.
我們國內的脈沖電磁閥隨著設計研發水平的不斷提高,硬件設施的逐步完善及制造經驗的增長積累,質量也不斷提升.國產閥與進口閥的差距越來越小,有些廠家的產品甚至完全可以替代進口脈沖電磁閥使用.但是由于還有部分廠家根本就不具備質量測試和性能檢測的設備及手段,提供給客戶的數據沒有根據,漏洞百出,有的甚至直接抄襲,給國產脈沖電磁閥的聲譽帶來極大的損傷.這使一些對質量要求高的設計院所,除塵器制造廠家及終端用戶仍然不愿使用國產脈沖閥,有的甚至片面地認為國產閥根本不能使用.
下面是一些通過清灰系統測試裝置進行測試得出的結論:合理的清灰系統設計能使產品的應用達到最佳的效果;距離氣包最遠噴嘴出口壓力最先達到峰值,可以通過孔的大小調整氣量;含塵狀態下清灰袋底壓力峰值是無塵狀態下的3倍以上.
不同的清灰系統配置達到的效果是不一樣的,同樣不同的脈沖電磁閥的選型也非常重要,特別是在經濟上體現得非常明顯.下面以淹沒式3"脈沖閥和4"脈沖閥在同一工程中應用的對比數據來說明選型的重要性.這是一個風量為50萬m3/h,過濾面積為8000m2的工程設計,分別選用DMF-Y-76S（3"）和DMF-Y-102S（4"）脈沖閥的配置見表2.
以選用4"脈沖閥作為基準,再以選用3"脈沖閥方案與之對比,在達到同樣噴吹效果的情況下,選用4"脈沖閥的方案比3"脈沖閥的方案將節約近20萬元,同時能大大降低除塵器的占地面積及安裝維護費用,提高除塵器在招投標中的競爭力.
脈沖電磁閥的工作原理,結構特點與生產過程看似簡單,但是生產出優質的脈沖電磁閥并不簡單,選擇脈沖電磁閥的型號及品牌更加不容易,而這些因素對除塵器的穩定性,合理性及經濟性十分重要.一個優質脈沖閥的生產廠家要提供質量穩定,性能優良的產品,最關鍵的是還要提供合理全面的技術服務.