液壓回路平衡閥工作原理與故障排除

宋清懿

（中國鋁業青海分公司第一電解廠 西寧）

目前，起重運輸機械多采用液壓驅動方案，由于其起升、伸縮、變幅等機構在帶載下降過程中，均有產生超速下行的危險，因此在液壓系統設計時必須設置能產生一定背壓的液壓元件，以調整工作部件的下落速度，并且設計能夠保證它們在任意位置上被鎖定的液壓回路，即平衡回路。鋁電解多功能天車全液壓更換陽極裝置液壓系統，主要由液壓站、液壓管路、液壓缸、液壓馬達以及換向閥、平衡閥等控制元件組成。平衡閥作為平衡回路中的一個控制元件，所控制的是系統的執行元件的速度，因而對閥的性能及維護有較高要求。青海分公司第一電解廠，采用全液壓更換陽極裝置替代原扭拔機構（氣、液4鍵缸結構），更換后的全液壓更換陽極裝置具有對位準確、動作安全可靠、自動更換陽極等優點。在全液壓更換陽極裝置液壓回路中，陽極升降油缸和擰頭升降油缸均采用LHK型平衡閥對系統回路背壓進行控制，以保證兩油缸具有平衡可靠不下滑，運行平穩、緩沖及超載保護等性能。

以全液壓更換陽極裝置中扭拔機構（ATQH63/45-1500型擰頭升降油缸）LHK型背壓平衡閥為例，分析其工作原理、調節方法，總結平衡閥應用過程中常見的故障，并提出相應的排除方法。

一、工作原理

要使液壓缸承載時平穩下放，就要在與運動相反方向設置相應的背壓，產生背壓的典型平衡回路就是采用單向節流閥與液控單向閥組合的平衡回路。全液壓更換陽極裝置部分液壓回路見圖1。

圖1 更換陽極裝置部分液壓回路

（1）當電磁換向閥B兩端電磁鐵11DT、12DT均未通電，閥芯中間位置工作時，進油路C斷開，擰頭油缸下腔的油被擰頭平衡閥中的單向閥m封閉，并且此時油壓穩定，順序閥n阻尼孔無法打開，擰頭油缸保持靜止。

（2）當電磁換向閥B右端電磁鐵12DT通電，此時閥芯右側位置工作，壓力油通過電磁換向閥B直接進入擰頭油缸上油腔，擰頭油缸下降，下降初期由于下油腔油壓較低，下油腔液壓油同時被順序閥n和單向閥m封閉，此時擰頭平衡閥建立背壓。隨著上油腔不斷進油，下油腔油壓不斷提高（單向閥m始終無法打開），下油腔壓力達到某一數值時順序閥n阻尼孔開啟，實現下油腔液壓油經過電磁閥流回油箱。隨著擰頭油缸下油腔通過順序閥阻尼孔的不斷回油，下油腔油壓開始降低；當油壓降至無法開啟順序閥壓力時，順序閥再次封閉回油路，以保證回油管路始終存在一定背壓，防止擰頭下降過程中出現爬行、下滑現象，達到穩速下降的目的。

（3）當電磁換向閥B左端電磁鐵11DT通電時，此時閥芯左側位置工作，壓力油經過電磁換向閥和單向閥m進入擰頭油缸下腔，上腔回油，實現擰頭穩定提升。擰頭下降過程中，擰頭油缸下腔始終保持一定壓力（背壓），這種壓力、流量的調節是經過平衡閥閥芯的多次動作完成的，平衡閥中順序閥的開啟僅取決于控制壓力的大小，與擰頭油缸負荷無關，因而在實際應用中可調節合適的回油路背壓，來控制擰頭的下降速度（圖1中陽極升降油缸所應用的LHK型平衡閥工作原理與此原理相似）。

二、調節方法

1.陽極升降油缸平衡閥的調節

將電磁換向閥A電磁線圈電源插頭插上。啟動油泵，陽極油缸空載升降幾個行程，在下降過程中若油缸振動則需將陽極油缸上平衡閥的調節螺釘擰緊，直到不振動為止。陽極油缸上掛一塊新陽極并作下降運動，若油缸振動，則需將陽極油缸上平衡閥的調節螺釘擰緊，直到不振動為止，停止下降。將陽極靜止在空中，觀察陽極是否下滑，繼續擰緊平衡閥的調節螺釘，直到不下滑為止，并將調節螺釘上的背緊螺母背緊。若陽極油缸下降停止且有較大沖擊和回彈現象，說明平衡閥的背壓調節過大，應適當調小。同時調緊平衡閥正面上的調節螺釘，延長平衡閥的關閉時間，減小油缸的下降沖擊。

2.擰頭油缸平衡閥的調節

擰頭油缸平衡閥的調節螺栓內置在回油口內，調節時需拆下回油管。

（1）擰頭油缸作下降運動，若油缸振動，則需將擰頭油缸上平衡閥的調節螺釘擰緊，直到不振動為止，擰頭油缸停止下降，并將擰頭機構靜止在空中，觀察其是否下滑。

（2）若下滑，繼續擰緊平衡閥的調節螺釘，直到不下滑為上。

（3）若擰頭油缸下降停止有較大的沖擊和回彈現象，說明平衡閥的背壓調節過大，應適當調小，同時調緊平衡閥正面上的調節螺釘，延長平衡閥的關閉時間，減小油缸的下降沖擊。

三、常見故障分析與排除方法

（1）陽極或擰頭油油缸在下降過程中爬行運動，并伴有振動噪聲。油缸下降是負負載，平衡閥的壓力偏小，在下降過程中，造成油缸上腔及平衡閥控制口失壓，閥時開時停，而使油缸爬行運動，并伴有振動噪聲。排除該故障需將油缸平衡閥的背壓調大到油缸下降不振動為止。

（2）油缸下降停止有沖擊聲，油缸活塞回彈。油缸下降是負負載，平衡閥的背壓力調得過大，平衡閥的關閉時間過短。排除該故障需將油缸平衡閥的背壓調小，平衡閥正面的調節螺釘擰緊，延長平衡閥的關閉時間。

（3）系統壓力已調至設定值，陽極或擰頭油油缸仍不能下降。出現該故障時，應考慮平衡閥的開啟壓力不夠，平衡閥外泄、內泄油口堵塞、平衡閥閥芯卡阻等因素。排除該故障時，首先檢查系統壓力，然后調整平衡閥開啟壓力直至油缸能下降為止。調節后，如油缸仍不能下降，則需拆卸平衡閥，清洗其閥體及零件并重新組裝。

（4）陽極、擰頭油缸停止后下滑。首先應確定平衡閥調整背壓力是否偏小，并確定平衡閥的平衡彈簧是否失效。兩者都排除后，確定平衡閥的控制閥芯是否未復位，致使閥處于打開狀態，油缸內泄。其次，檢查單向閥是否可以正常復位或單向閥彈簧是否有效、控制口節流口關閉或控制閥芯不復位等缺陷。

排除該故障首先調大平衡閥的背壓力，視其效果，效果不佳時需更換平衡閥的平衡彈簧，清洗平衡閥使其控制閥芯運動靈活；檢查油缸活塞的密封是否損壞，若損壞則更換密封圈；檢查油缸的缸體是否拉傷，若拉傷則應更換油缸。