比例閥常見故障原因分析及處理

顧先勇

摘要：本文主要對威格士比例閥進行故障分析、原因排除，確定故障詳情，最終處理故障。以此來保障應用比例閥設備正常、順利運轉。

關鍵詞：威格士;比例伺服閥;故障分析;故障處理;故障排除

比例閥多數是指電液比例閥，此閥具備個頭小、結構密集、功率擴張倍數高，直線性好，死區小，靈敏度高，動態性能好，相應速度快等優點。比例閥是由電器機械轉換器以及液壓放大器所組成。其中電氣機械轉換器就是人們所說的力矩馬達。該設備可以將輸入的電信號轉變成力或者力矩進行輸出，從而操作閥的運動，推動閥芯產生一定移動，使電液比例閥的驅動設備。比例伺服閥簡稱比例閥，主要包含比例方向閥、比例壓力閥、比例溢流閥等。比例閥的性能在伺服閥和普通閥之間，兼備這兩類元件的特征。

1比例伺服閥原理

具備4路或5路可控流量的比例控制閥能夠調節液壓做功結構在兩個不同指向上的行動速率，這種類型的閥也被成為比例方向閥。該閥是由電極-連續電流比磁鐵、閥芯、閥套、閥體、位移傳感器、放大調節器等6種結構組成（見圖1）。其中位移傳感器的原理是電磁感應，該結構可以將電流與磁鐵的連續移動數據轉換成電壓信息流出。放大調節器有3點功能。（1）將移動感應器的流出信號實施放大;（2）對比輸出指令U-e與反饋指令U-f，計算出二者的值比?U;（3）將?U增加，轉變成電流指令I流出。除此之外，為提高比例閥的性價比，放大調節器還可以包含對反饋指令U-f與電壓值比?U的干預流程。就比如十分常見的情況傳回調節和PID控制等[1]。

存在定位傳回的比例方向閥的做功機制為，在原本狀況中，放大器的反饋指令，閥芯這時候位于“0”點，這時候P與A、B兩個出力口被一同封閉，沒有流量流出。此時移動感應器的反饋指令。如果此時閥芯受到一些影響造成從已經放好的“0”點上移動，移動感應器就會出力不固定數值的電壓Uf，放大器會將輸入的擴張后出力給電極-連續電流比磁鐵，電流磁鐵會產生壓力讓閥芯移回“0”點。如果數據，此時電壓值比?U提升，因此放大器出力電流也會增加，電極-連續電流比磁鐵產生壓力同樣↑，此時閥芯向右運動。當閥芯移動后反饋指令Uf↑，最終Uf≈電壓Ue值，閥芯受力也會左右相等。因此（移動感應器↑）。這說明閥芯移動X與流入信號Ue為線性關系。如果數據信號電壓，借助上述公式產生相差無幾的傳輸流程，會讓閥芯有略微向左移動。當閥芯向右移動， P與A口是互通的，B口與氣體流出口是互通的;當閥芯向左移動，P與B互通，A與流出口互通。調節流量口開口大小與閥芯移動的大小成正相關。最終說明有移動傳回的比例方向閥調節流量口開口大小與氣體流動方向都會被流入電壓Ue的正比調節。

2故障與處理

2.1常見故障排查

對比例閥不工作可以從下述幾點進行排查。（1）連接線插頭松動或掉落，閥沒有入力電流，需要穩定插頭。（2）線圈燒壞。將閥電線拆下，使用萬用表檢測，如果開路，則是線圈燒壞。原因主要包含線圈受潮，造成絕緣變差而磁力外漏，流入線圈電流太大使其燒毀，因此要預防雨水等進入閥中。或者彈簧剛度大，很少會反作用線圈，且吸力不足也會造成線圈被燒。緊急處理可以將手動按鈕從原始狀態的“0”點撥到“1”點，讓閥打開。（3）卡澀。閥內零件屬于單件裝置，當存在異物進入或者潤滑不夠就會卡住。解決方式是可以使用鋼絲從頭部使其轉回。根本方法就是將閥整個拆下，將閥芯與芯套拿出清潔，讓閥芯在芯套中可以靈活轉動[3]。在拆閥時需要注意各個結構的安裝順序以及相關電線的配置，方便在裝回的時候可以正確安裝。（4）閥芯內漏。內漏會導致閥中壓差數值較低，讓比例伺服閥的開啟和關閉出現困難，主要原因可能是由于密封圈破損或者滑閥出現磨損從而導致幾個工作腔的介質流竄。

2.2故障分析與排除

（1）比例伺服閥不能調控流量，調節流量功能失去效果。原因可能是調節流量孔孔隙過大，存在泄漏情況，或者是調節流量孔被阻塞或閥芯被卡住;或者電流比磁鐵沒有有效連接電源;放大器故障。分析故障;①檢查泄漏部分結構是否破損，若破損則予以維修或更換，還要注意連接處的油封;②拆開清潔，讓閥芯良好活動;③插座老化，接觸虛位，或引線焊點斷裂或線圈斷裂等;④檢查放大器電路和結構，當發現放大器與電磁鐵電線斷裂，需要及時更換，重新連接穩固。（2）流量已經調節好之后卻發生變化，其原因可能使力滯環變多造成的。造成力滯環變化的原因包含徑向不平衡力或者機械摩擦造成的，如此需要減小力或摩擦。具體可以通過減小磁鐵磨損;調節導桿與磁鐵;清潔潤滑油;修復磁鐵等完成。

2.3其他故障

排查故障的方法主要是：①如果有條件可以將閥卸下，放在試驗臺進行復測;②如果沒有條件，可以將系統開環，使用備用獨立直流電源，再應用萬用表給閥供給+-不同量值電流，并且從閥的出力情況觀察是否存在問題，以及存在何種問題。當閥沒有問題，可尋找系統問題，如執行系統內漏大，就會造成系統運動減速，滯環嚴重，甚至不能做功;控制回路異常或者短路;放大器造成出力電壓異常變化不做功。

（1）閥不工作。原因可能是馬達線圈短線、脫焊;或者是進油口或者出油口接反了。再有困難是前置器發生堵塞，讓閥芯正好卡死在中間的死區，這種情況發生的概率較低。如果是馬達線圈的串聯或者并聯兩個線圈接反了，就會造成兩個線圈相對的磁力作用抵消情況，最終造成閥不工作。

（2）閥有一固定出力，但已經失去控制。原因是前置先導閥閥芯被臟污卡住，或者閥體出現變形造成閥芯卡死，或者閥體內部的過濾器被臟污堵塞。對于最后一種原因需要將過濾芯進行更換，或者返廠清潔，將濾芯修復。

（3）閥反應遲鈍、響應變慢。原因包含系統供油壓力降低，保護濾器出現局部堵塞，一些閥的調“0”零件出現松動，以及馬達零部件出現松動，或者動圈閥的動圈以及控制閥的閥芯之間松動。系統中馬達零件的內漏超量，也是其中一項原因。充斥著，油液臟污，閥分辨率降低，最終造成滯環變寬，導致閥反應遲鈍。

（4）出現頻率較高的振動和噪聲。原因包含油液中混入超量的空氣，或油液臟污;系統增量超量，放大器造成電源噪音，閥線圈與外殼以及底線絕緣不好，似通非通，顫振信號過大或者與系統頻率關系造成諧振現象，或者系統頻率低，但是閥頻率高。

（5）閥出力+-不一，不能連續控制。原因是閥內傳回機制失去作用，或系統傳回中斷，不然就會出現+傳回情況。

（6）漏油。原因是安裝座表面加工質量較差，密封不嚴。閥口密封圈質量差，閥上口堵塞器位置密封圈破損。馬達蓋與閥體之間漏油的原因可能是彈簧管裂縫或內部油管裂縫。

結語：

經過對比例伺服閥的檢查、維修與測試，發現造成比例伺服閥發生故障的常見原因主要是導向零件的磨損或損壞。如果導向零件當初沒有科學設計，就十分容易導致零件出現磨損或者比例伺服閥的閥體受到不規則的磨損。如果閥體受到一定程度的磨損，也不會造成比例伺服閥故障，而繼續設備的運行。

參考文獻：

[1]胡月.調速器系統比例伺服閥故障導故障致油壓超時分析及處理[J].建筑工程技術與設計，2020（30）：346-346.

[2]董琳.電液壓伺服閥故障原因分析及解決措施[J].裝備維修技術，2021（1）：0185-0185.

[3]蔡晉鈺，黃克堅，任菱.力士樂比例伺服閥故障分析及處理[J].機床與液壓，2018，46（14）：145-148.