IH平衡閥應用及典型故障分析

摘要：本文分析了梅鋼1780熱軋加熱爐負載位置控制回路，并通過研究1CEB型平衡閥的工作原理和結構特點，找出負載升降位置鎖定故障的原因，并總結出快速診斷辦法。

關鍵詞：加熱爐負載位置控制 平衡閥 診斷方法

1 引言

在液壓系統中，為了防止豎直安裝的液壓缸或者執行垂直運動的部件因自重產生超速下降，即現場設備下行運動速度超過經液壓閥供油速度時的失速現象，通過安裝平衡閥來實現限速和任意位置停止的目的。

一般國內使用較多的為力士樂FD系列平衡閥、BUCHER公司的Cindy平衡閥及IH公司的1CE系列安全閥。其中IH公司的1CE系列由于結構緊湊、適用范圍廣而得到大量應用。

2 IH公司1CE系列平衡閥結構及作用

2.1 1CE系列平衡閥結構及工作原理

1CE系列的平衡閥基本構造相同。下面以1CE標準型（參見圖1）來介紹其結構。該型平衡閥閥體由單向閥、主閥芯、彈簧、調整螺釘和鎖定螺母組成。該閥內部上部為單向閥，結構為由彈簧復位的環形套；下部為可調整開啟力的主閥芯。

圖1

在壓力油通過換向閥通向油缸時，油液頂開閥內單向閥，由于主閥芯控制油區域與換向閥回油相接，壓力不足以推動主閥芯運行。見圖2-1。

換向閥處于中位時，單向閥和主閥芯接觸，形成密封面，油液不流動。見圖2-2。

該平衡閥在油缸超壓時具有卸荷功能，在油缸壓力超過主閥芯調節彈簧的設定力后，主閥芯開啟卸荷。見圖2-3。

在油缸通過平衡閥回油時，換向閥換向，主閥芯控制油區域與換向閥壓力油相接，推動主閥芯回縮，此時單向閥與油液流動方向相反，保持位置不變。見圖2-4。

圖2

1CE平衡閥根據應用領域不同，還有很多的改進型號，例如消除背壓波動影響的1CER型，在比例和被壓變化范圍較大情況下應用的1CEB型，在機械臂、起重機械中應用的1CEL型等等。

2.2 1CE系列平衡閥的作用

通過對1CE標準型平衡閥的工作原理研究可以發現它有三個主要功能：

1. 鎖定功能。在回路換向閥處于中位的時候，能夠防止設備動作；

2. 控制功能。防止設備因自重或者能量突然釋放產生的失速現象；

3. 安全功能。將該閥直接安裝在油缸油口位置，當軟管出現破損后，能夠鎖定位置，保證人員和財產安全，這一點在起重機等工程機械中特別重要。

3 1CE系列平衡閥常見故障及對策

3.1 常見故障原因分析

在工業領域中1CEB系列平衡閥應用最廣，下面以是一個常見的1CEB平衡閥控制回路，展開研究。

圖3

如圖3中所示，回路控制的油缸桿腔朝上豎直安裝，沒有水平方向的運動，負載垂直作用在油缸桿腔。負載上升時，壓力油經過比例換向閥12.1、單向閥11.3進入1CEB平衡閥14，通向油缸桿腔拉動負載上升；下降時，壓力油經過比例換向閥12通向油缸盲腔，在壓力達到1CEB平衡閥14.1控制腔設定開啟壓力后，桿腔回油經過1CEB平衡閥14.1、單向閥11.2，進入到比例換向閥12.1的壓力油路，形成類似差動回路。在整個回路中，平衡閥的狀態至關重要。

在應用中一般常見的故障如下：

1） 鎖定失效；

2） 運動中無法控制下落速度，產生失速現象。

圖4

在1CEB閥外表面有3處密封，參見圖4。位置1處在單向閥外側，密封油缸與換向閥出口管路；位置2處在主閥芯閥套外側，將換向閥出口與主閥芯控制油區域隔開；位置3為平衡閥閥體密封。該閥任何位置的密封損壞，都會導致竄油現象的發生，由于這種結構上的特殊性，導致負載位置鎖定失效時無法快速便捷的判斷故障原因。

3.2 對策研究

通過分析，可以總結出導致出負載位置鎖定失效的可能原因：

1） 1CEB平衡閥中單向閥失效，彈簧斷裂或者無法復位；1CEB平衡閥中單向閥的環形閥套與內部閥芯密封失效；

2） 比例閥閥芯中位偏移，導致負載運動；

3） 負載油缸存在內泄問題。

4） 平衡閥閥體密封失效，導致無法鎖定。

在經過對閥臺元件和1CEB平衡閥的工作原理和結構進行有針對性的研究后，歸納出新的測試方法：

1） 負載出現位置保持不住時，關閉閥臺出口球閥13.1和1.8。負載下滑停止，即可判斷為比例閥問題。負載繼續下滑，排除比例閥故障，將壓力表接至C7.8點，如該點壓力無變化，則單向閥11.3工作正常；

2） 至負載油缸，將1CEB平衡閥14.1底部閥芯調整螺釘全部擰入，如負載下滑停止，判斷為平衡閥設定力不足， IH平衡閥中單向閥的環形閥套與內部閥芯密封失效；如負載繼續下滑，判斷為平衡閥或油缸存在泄漏；

3） 至閥臺將出口球閥13.1和1.8全部打開，油缸閥塊測壓點C7.9連接壓力表，同時用測壓軟管將C7.8點壓力將管路全部卸荷，如C7.9處壓力快速降為零，則可判斷為平衡閥中單向閥失效，如緩慢下降，則可判斷為油缸內泄。

4） 用測壓軟管將C7.8點壓力將管路全部卸荷后，負載停止，則可判斷為1CEB平衡閥位置2處密封損壞，導致負載下降。

4 結論

新的操作方法在現場經過試驗，均在10分鐘以內快速判斷出1CEB型閥控制失效的原因，為下一步有針對性采取解決方法提供了重要依據，應用效果良好。

參考文獻：

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[2]李謙. 螺紋插裝平衡閥結構和特性研究[M]. 成都：西南交通大學. 2015.

[3]張海平. 螺紋插裝閥介紹之二——平衡閥[J]. 流體傳動與控制，2006（6）：19-25

作者簡介：王飛，男， 職稱：助理工程師，合肥工業大學 工學本科學歷，現從事機械設備備件采購與管理工作。endprint