Соленоидные клапаны. Применение

Дистанционное и автоматизированное управление на многих заводах является важным. Это касается, в частности, пищевых производств – молочная промышленность, производство безалкогольных/алкогольных напитков, пива и многих других. Установка на трубопроводы шаровых кранов, затворов с электроприводом является дорогостоящим вложением. Плюс время закрытия/открытия электроприводом запорного органа трубопроводной арматуры не быстрое – 10-30 секунд в зависимости от мощности привода. А в технологическом процессе каждые секунды важны. 
Учитывая эти факторы, затворы дисковые, краны шаровые можно заменить соленоидными клапанами. Они намного дешевле, срабатывают быстро – до 2 с. 
Соленоидный клапан состоит из катушки (электромагнита), сердечника (поршень), а также самого клапана с проходным отверстием. Клапан открывается или закрывается движением магнитного сердечника, который втягивается в соленоид, когда на катушку подается питание.

Соленоидные клапаны имеют седельную конструкцию. На седле клапана расположена мембрана из эластомера (в основном NBR, EPDM, реже  - Viton, PTFE).
При прохождении среды через клапан эта мембрана отрывается от седла, клапан открывается. Но открытие клапана может быть 2-мя способами в зависимости от его исполнения. 
Производители соленоидных клапанов делают 2 основные линейки - это клапаны прямого действия и клапаны непрямого действия (с пилотным управлением). 
У клапанов прямого действия сердечник соленоида механически соединен с мембраной, и непосредственно открывает или закрывает проходное отверстие при включении или выключении соленоида. Такие клапаны не зависят от давления среды. И работают с нулевым перепадом, что очень важно особенно в закрытых системах отопления.

Помимо деления клапанов по принципу действия, клапаны могут быть как нормально-закрытые, так и нормально-открытые. В НЗ клапанах при подаче напряжения клапан открывается, в НО - клапан закрывается. В 90% случаях востребованы именно НЗ клапаны. Но чтобы определить, какой клапан больше подходит для вашего применения, нужно просчитать в каком из режимов меньше будет находиться катушка под напряжением. 
НЗ клапаны всегда дешевле. Это связанно с конструкцией сердечника. При подаче напряжения у НЗ клапанов сердечник втягивается, проходное сечение открывается, а у НО клапанов сердечник состоит из нескольких частей, поэтому клапаны НО дороже.
Что касаемо клапанов непрямого действия, то они используют давление среды для открытия (как правило 0.15-0.5 атм.). Когда на соленоид подано напряжение, пилотное отверстие открывается и сбрасывает давление с верха поршня или мембраны на выход клапана. При этом давление рабочей среды начинает поднимать поршень или мембрану с седла клапана, открывая его.

Соленоидые клапаны очень чувствительны к загрязненной среде. В инструкции по эксплуатации указано, что применять их необходимо на фильтрованных средах. Но и даже стандартных фильтров механической очистки с ячейкой 0,6 мм не достаточно. Лучше производить фильтрацию до 200-400 мКм. 

Дело в том, что в мембране клапана есть пилотное отверстие диаметром не более 1 мм. Если данное отверстие забивается, клапан теряет работоспособность. Также и с самим пилотом. Внутрь него попадает загрязненная среда, сердечник начинает работать не в полную амплитуду, как следствие, также теряется работоспособность.
Мембраны клапанов часто рвутся из-за некачественной среды, нарушения температурного режима и просто из-за длительного времени эксплуатации. 
Катушки прилично нагреваются - до 60-70оС, а при отсутствии отвода тепла от определенных типов катушек, их нагрев может достигать 110оС. И также порой часто выходят из строя. 
Мембраны и катушки являются запасными частями, и каждый производитель поддерживает их в свободном остатке.

Стоит коснуться типоразмеров клапанов.
Выпускаются они, начиная с самого минимального диаметра - 1/8" и вплоть до Ду200 во фланцевом исполнении. Материал изготовления - пластик, латунь, алюминий, чугун, нерж. сталь и другие. Напряжения питания катушек самые различные, но основные (впрочем как и везде) - это 24VDC, 24/50АС, 230/50АС.
Могут выдерживать большие давления при минимальном сечении - 200 и более атм. Особенно это касается гидравлических систем, где клапаны способны работать на 20-40 мПа, и это не предел.
В смежном сегменте применяются пневмораспределители, устанавливаемые на пневмоприводы, управляющие потоком воздуха.
Стандартная степень пыле/влагозащиты - IP65. Но есть и нестандартные модели, которые могут работать под водой, имея степень защиты IP68. Достигается это тем, что уже собранный клапан обрабатывается полимером,  а кабельный ввод уже оснащен кабелем.
На рынке РФ хорошо зарекомендовала себя продукция ASCO, Smart, Tork.