二通防爆电磁阀在- 40℃低温环境下性能会出现不同程度下降,IMI Norgren诺冠二通防爆电磁阀的核心原因是低温对电磁阀的密封材料、运动部件、电气系统产生不利影响,具体下降表现与应对措施如下:
(1)密封性能下降:易出现介质泄漏
低温会导致密封材料硬化、收缩,降低密封接触压力,引发泄漏:
弹性密封材料失效:传统丁腈橡胶密封件在- 40℃时会失去弹性,硬度从邵氏70A升至邵氏95A,无法紧密贴合密封面,导致介质渗漏,泄漏量可能从≤0.1mL/min 增至≥1mL/min,超出防爆安全允许范围。
密封间隙变化:低温使阀体与阀芯的金属部件收缩,如果密封间隙设计为0.03mm,收缩后间隙可能增至0.08mm,会导致密封失效。
应对措施:选用低温适配密封材料,如氟橡胶或全氟醚橡胶;同时采用 “过盈配合密封” 设计,预留金属部件的低温收缩量,确保低温下密封间隙≤0.02mm。
(2)运动部件卡滞:阀芯动作响应延迟
低温会增加运动部件的摩擦阻力,导致阀芯开启 / 关闭延迟,甚至卡滞:
润滑剂凝固:阀芯与阀杆的滑动部位通常涂抹润滑脂,传统矿物基润滑脂在- 40℃时会凝固,摩擦系数从0.15增至0.5,导致阀芯开启时间从0.2s延长至1s,影响系统控制精度;严重时润滑脂凝固会卡住阀芯,导致阀门无法动作。
部件配合间隙缩小:低温使阀芯与导向套的配合间隙缩小,如果存在微小杂质,易导致阀芯卡滞,破坏防爆隔爆结构。
应对措施:采用低温专用润滑剂,如聚四氟乙烯基润滑脂;优化运动部件配合间隙,将导向套与阀芯的配合间隙从0.05mm增至0.08mm,预留收缩空间;同时在阀芯处增设防尘过滤装置,防止杂质进入配合面。
(3)电气系统性能衰减:线圈与接线可靠性下降
低温对电磁阀的电气部件影响显著:
线圈绝缘性能下降:线圈的绝缘漆在- 40℃时会变脆,如果线圈骨架采用尼龙材料,会因低温收缩导致绝缘漆开裂,绝缘电阻从≥100MΩ降至≤10MΩ,可能引发线圈对地短路,触发防爆系统的漏电保护,导致阀门无法通电。
接线端子接触不良:接线腔的金属端子在低温下会收缩,与导线的接触压力降低,接触电阻从≤50mΩ增至≥200mΩ,通电时端子发热,可能超出ExT4温度组别的限制,存在引燃爆炸性气体的风险。
应对措施:线圈采用耐低温绝缘漆,骨架选用耐低温工程塑料;接线端子采用弹性结构,补偿低温收缩导致的接触压力下降;同时在接线腔填充导热硅胶,减少温度波动对电气部件的影响。
(4)介质特性变化:间接影响阀门性能
如果介质在低温下发生相变,会间接导致阀门性能下降:
介质结冰堵塞:如果介质含水分,-40℃时会结冰,堵塞过流通道或阀芯,导致流量骤降;冰块还可能划伤密封面,加剧泄漏。
黏度增大导致流阻上升:液压油、润滑油在- 40℃时黏度会增至常温的10倍以上,导致流体流动阻力增大,实际流量低于设计Cv值对应的流量,影响系统动作速度。
应对措施:可以在阀门上游加装干燥器或加热器;选用低温低黏度介质,减少黏度对流量的影响。-40℃低温会导致电磁阀密封、动作、电气性能全面下降,可以通过材料升级、结构优化、系统辅助等措施,可将性能下降幅度控制在20%以内,来满足防爆工况的使用要求;如果未采取防护措施,阀门可能因性能失效而引发安全事故。
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