液壓電梯液壓控制閥組分析

王文峰，秦潤杰

（天津市特種設備監督檢驗技術研究院，天津 300192）

0 引言

最新版的特種設備目錄將電梯劃分為4 種類型，分別是曳引與強制驅動電梯、液壓驅動電梯、自動扶梯與自動人行道、其他類型電梯。液壓驅動電梯作為其中的一種，其在短行程、重載荷的場合應用較多。此外，因其可以有效地利用建筑物空間且安全可靠，故在別墅電梯領域也得到廣泛應用［1-2]。但相較于曳引式電梯，液壓電梯的占有量還是很小的，關注度也是不足，故液壓系統的相關知識對于維修人員、檢驗人員來說還是相對匱乏。本文主要以一款GMV液壓閥組為例，詳細講解液壓系統中的一些知識要點。

1 GMV主控閥系統簡介

目前，我國在用液壓電梯其液壓系統主要還是靠國外進口，比較常見的有意大利的GMV公司、瑞士的布赫公司以及德國Blain生產的液壓系統［3]，其中又以GMV公司生產的帶3010主控閥組的液壓系統最為常見。圖1所示為一種3010型油泵的油路圖，圖2所示為主控閥組實物照片。

圖1 GMV 3010型液壓系統油路圖

液壓電梯其上行和下行是有區別的。這里以3010型液壓系統為例，上行時，液壓泵站工作提供電梯上行所需的動力，液壓油經液壓泵M、流量調整閥VRF、主單向閥VRP、截止閥H、破裂閥J最終到達油缸U（圖1），從而推動液壓油缸中柱塞向上運動提升轎廂，實現電梯上行運動。下行時利用轎廂自重產生壓差，液壓油經破裂閥J、截止閥H、主單向閥VRP、流量調整閥VRF、溢流閥VB 流到液壓油箱內，從而使轎廂下落實現電梯下行運動。

圖2 GMV 3010型液壓閥組實物

2 主要控制閥組分析

液壓電梯的液壓系統主要包括液壓泵（稱為動力元件）、油缸、液壓馬達（稱為執行元件）、各類閥（稱為控制元件）以及連接管路和接頭等［4]。接下來以3010型液壓閥組為例介紹液壓電梯中的各類閥的工作原理。

2.1 溢流閥

溢流閥的主要作用是當系統壓力增大時，溢去系統多余的油液，調整系統壓力并保持基本穩定。液壓電梯的液壓系統中有兩個溢流閥：主回路溢流閥和手泵溢流閥。手泵溢流閥N是一種直動式溢流閥，其在閥組中的位置如圖3 所示，圖4所示為拆解后的手泵溢流閥實物圖。通過調節其調節桿可控制調壓彈簧的壓縮量，從而實現調節溢流閥動作壓力值。

圖3 控制閥圖示

圖4 手泵溢流閥拆解圖

主回路溢流閥在液壓電梯正常工作時（主要是上行），起到監控系統油壓的作用。當系統油壓超過系統設定值時，溢流閥導通使系統油壓下降。GMV3010型液壓系統的主回路溢流閥是由溢流閥VB和先導閥VS（圖1）共同組成，此類溢流閥是一種先導式溢流閥。液壓電梯尤其是大噸位液壓電梯，其滿載壓力值是很大的，如果選用普通的直動式溢流閥則對其調壓彈簧的要求會很高，這樣就使得閥的調節性能變差。通過先導閥VS 的流量很小，易于調節控制，因此利用先導閥VS來控制主回路中的溢流閥VB，使得其溢流效果在高壓系統中也可以完美實現。圖3中標出了先導閥VS調整螺栓在閥組中的位置，其實物拆解圖如圖5 所示，同樣通過調節其調壓彈簧的壓縮量來確定其溢流動作壓力值。對于溢流閥的檢驗，除了對其動作壓力值有要求外，對其設置位置檢規中也是有要求的，即“在連接液壓泵到單向閥之間的管路上應當設置溢流閥［5]”（圖1），溢流閥VS設置在液壓泵M和主單向閥VRP之間，符合要求。

2.2 緊急下降閥

對于曳引式電梯，當發生故障需要下降轎廂時，可松閘盤車或電動運行，而液壓電梯在故障或斷電后需要向下移動轎廂時，必須使用緊急下降閥。其在閥組中的位置如圖3 所示，圖6所示為其拆解圖。當手動按壓緊急下降閥時，探針將推動鋼珠壓縮彈簧，從而使油路打開。由油路圖可知，緊急下降閥ML連接在截止閥H與主單向閥VRP之間，當手動操作緊急下降時，液壓油由液壓油缸U 經過破裂閥J、截止閥H、緊急下降閥ML 到達液壓油箱。此過程沒有任何電磁閥參與，因此可緊急操作。

圖5 先導閥拆解圖

圖6 緊急下降閥拆解圖

通過觀察油路圖，可以發現在緊急下降閥ML 后也連接了一個直動式溢流閥M，其在此液壓系統中的作用是在緊急下降閥動作時控制油缸最小壓力，也叫壓力控制閥M。其在閥組中的位置如圖2 所示，圖7 所示為其拆解圖。檢規中在測試緊急下降閥時要求，對于間接作用式液壓電梯，手動操作緊急下降閥不能使柱塞產生的下降引起鋼絲繩松弛或鏈條松鏈［3]。對于這個要求，通常是在進行安全鉗聯動試驗時，當安全鉗夾住導軌后轎廂停止，操作緊急下降閥，觀察液壓缸的柱塞下降是否導致鋼絲繩或者鏈條松脫［5-6]。壓力控制閥M的主要作用就是當檢查到系統壓力低于最小操作壓力值時，切斷手動卸油回路，從而使緊急下降閥失效。通過調節其調節桿（圖7）可控制彈簧的壓縮量，從而改變最小操作壓力值，這是一種機械式的檢查最小壓力值的方式。而在安全鉗夾住導軌后轎廂停止，操作檢修下行按鈕也不會使得液壓缸柱塞繼續下降導致鋼絲繩或鏈條松脫，這主要是液壓系統的最小壓力保護在起作用，這是一種電傳感器檢測方式來檢測系統最兇啊壓力值。檢測位置常常在主單向閥與截止閥之間，如圖1中點F附近的Pmin傳感器。

2.3 手動泵

圖7 壓力控制閥拆解圖

圖8 手動泵系統

手動泵作為緊急救援操作裝置，其主要作用是在液壓電梯發生故障或斷電時，向上移動轎廂。其安裝位置應在主單向閥與截止閥之間，如圖1 中的F點附近，圖8 所示為其放大圖，兩個單向閥VR1 和VR2 的主要作用是防止壓力油回流。圖9所示為手動泵實物圖。手動泵溢流閥在前文中已介紹，這里不再贅述。在現場檢驗過程中，手動泵在操作之前其泵腔內一般是會含有空氣的，操作時需先將這些空氣排出閥體，因此操作手動泵時需打開空氣釋放螺栓（圖3），當空氣從釋放孔排出以后，再關閉空氣釋放螺栓，此時繼續操作手動泵，實現向上移動轎廂。圖10 為空氣釋放螺栓拆解圖，可知其下端為偏口，故操作時只需旋轉幾圈，無需全部旋出。

圖9 手動泵實物圖

圖10 空氣釋放螺栓拆解圖

圖11 液控單向閥原理圖

2.4 主單向閥

單向閥是只允許液壓油向一個方向流動，反向被截止的方向控制閥。在液壓系統中應用特別廣泛，普通的單向閥類似于電路系統中的二極管，如圖1 中的VR、VR1、VR2等都是普通單向閥。而3010型液壓系統的主單向閥VRP是一種液控單向閥，當通入控制壓力油后即可允許油液雙向流動，類似于電路系統中的靠門極電路控制的晶閘管。如圖11所示，上行時液控單向閥VRP正向導通，油液只能從A口流向B口；下行時，輔助油路經下行閥VMD到達VRP控制點X處，使得X處有控制油壓，則控制活塞在壓力的作用下向右移動，通過其頂桿推動單向閥芯打開，使得液壓油從B口流向A口，此時VRP反向打開，主油路開始泄油，電梯下行。實物拆解VRP，圖12 所示為主單向閥VRP的控制活塞和頂桿，圖13所示為其單向閥芯。

圖12 主單向閥控制活塞與頂桿

圖13 主單向閥單向閥芯

2.5 破裂閥

破裂閥又叫限速切斷閥，其主要作用是防止轎廂下行超速或墜落。破裂閥必須要與油缸剛性連接或短硬管連接，如果液壓電梯有多個油缸，則每個油缸都應設置破裂閥。其工作原理是當管路中流量增加導致破裂閥的進出口出現的壓差超過設定值時，自動截至油路使轎廂停止運行，破裂閥通常是在液壓電梯下行時起監測作用。在監督檢驗時，需要提供破裂閥調試證書，根據油閥尺寸，在調試證書上找到破裂閥調整螺栓的長度，現場測量比對。實際測試破裂閥的動作效果時，需利用5＃螺栓（圖1）關閉輔助流量調整閥VRFP，此時，VRFP 支路不再分壓，全部的輔助油路經下降閥VMD 快速流向主單向閥VRP的控制口X，使得VRP 快速打開行成突然的大流量，從而使得破裂閥動作。圖14所示為某電梯破裂閥安裝圖。

圖14 破裂閥安裝圖

3 結束語

液壓電梯作為一種小眾電梯，其也是特種設備的一種，熟悉其工作原理，有利于檢驗和維修。本文以德國GMV公司3010型液壓系統為例，詳細分析了液壓電梯檢驗和維修中經常遇到的幾種閥體，通過拆解閥組，形象地展示了各個閥體的構造，為檢驗和維修人員在學習中提供幫助。