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(jìn)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(yīng)用比例閥設(shè)備正常、順利運(yùn)轉(zhuǎn)。

關(guān)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(shù)是指電液比例閥，此閥具備個(gè)頭小、結(jié)構(gòu)密集、功率擴(kuò)張倍數(shù)高，直線性好，死區(qū)小，靈敏度高，動(dòng)態(tài)性能好，相應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)。比例閥是由電器機(jī)械轉(zhuǎn)換器以及液壓放大器所組成。其中電氣機(jī)械轉(zhuǎn)換器就是人們所說的力矩馬達(dá)。該設(shè)備可以將輸入的電信號轉(zhuǎn)變成力或者力矩進(jìn)行輸出，從而操作閥的運(yùn)動(dòng)，推動(dòng)閥芯產(chǎn)生一定移動(dòng)，使電液比例閥的驅(qū)動(dòng)設(shè)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?zhèn)溥@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(diào)節(jié)液壓做功結(jié)構(gòu)在兩個(gè)不同指向上的行動(dòng)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(xù)電流比磁鐵、閥芯、閥套、閥體、位移傳感器、放大調(diào)節(jié)器等6種結(jié)構(gòu)組成（見圖1）。其中位移傳感器的原理是電磁感應(yīng)，該結(jié)構(gòu)可以將電流與磁鐵的連續(xù)移動(dòng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成電壓信息流出。放大調(diào)節(jié)器有3點(diǎn)功能。（1）將移動(dòng)感應(yīng)器的流出信號實(shí)施放大;（2）對比輸出指令U-e與反饋指令U-f，計(jì)算出二者的值比?U;（3）將?U增加，轉(zhuǎn)變成電流指令I(lǐng)流出。除此之外，為提高比例閥的性價(jià)比，放大調(diào)節(jié)器還可以包含對反饋指令U-f與電壓值比?U的干預(yù)流程。就比如十分常見的情況傳回調(diào)節(jié)和PID控制等[1]。

存在定位傳回的比例方向閥的做功機(jī)制為，在原本狀況中，放大器的反饋指令，閥芯這時(shí)候位于“0”點(diǎn)，這時(shí)候P與A、B兩個(gè)出力口被一同封閉，沒有流量流出。此時(shí)移動(dòng)感應(yīng)器的反饋指令。如果此時(shí)閥芯受到一些影響造成從已經(jīng)放好的“0”點(diǎn)上移動(dòng)，移動(dòng)感應(yīng)器就會出力不固定數(shù)值的電壓Uf，放大器會將輸入的擴(kuò)張后出力給電極-連續(xù)電流比磁鐵，電流磁鐵會產(chǎn)生壓力讓閥芯移回“0”點(diǎn)。如果數(shù)據(jù)，此時(shí)電壓值比?U提升，因此放大器出力電流也會增加，電極-連續(xù)電流比磁鐵產(chǎn)生壓力同樣↑，此時(shí)閥芯向右運(yùn)動(dòng)。當(dāng)閥芯移動(dòng)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(dòng)感應(yīng)器↑）。這說明閥芯移動(dòng)X與流入信號Ue為線性關(guān)系。如果數(shù)據(jù)信號電壓，借助上述公式產(chǎn)生相差無幾的傳輸流程，會讓閥芯有略微向左移動(dòng)。當(dāng)閥芯向右移動(dòng)， P與A口是互通的，B口與氣體流出口是互通的;當(dāng)閥芯向左移動(dòng)，P與B互通，A與流出口互通。調(diào)節(jié)流量口開口大小與閥芯移動(dòng)的大小成正相關(guān)。最終說明有移動(dòng)傳回的比例方向閥調(diào)節(jié)流量口開口大小與氣體流動(dòng)方向都會被流入電壓Ue的正比調(diào)節(jié)。

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(diǎn)進(jìn)行排查。（1）連接線插頭松動(dòng)或掉落，閥沒有入力電流，需要穩(wěn)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(yù)防雨水等進(jìn)入閥中?；蛘邚椈蓜偠却螅苌贂醋饔镁€圈，且吸力不足也會造成線圈被燒。緊急處理可以將手動(dòng)按鈕從原始狀態(tài)的“0”點(diǎn)撥到“1”點(diǎn)，讓閥打開。（3）卡澀。閥內(nèi)零件屬于單件裝置，當(dāng)存在異物進(jìn)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(zhuǎn)回。根本方法就是將閥整個(gè)拆下，將閥芯與芯套拿出清潔，讓閥芯在芯套中可以靈活轉(zhuǎn)動(dòng)[3]。在拆閥時(shí)需要注意各個(gè)結(jié)構(gòu)的安裝順序以及相關(guān)電線的配置，方便在裝回的時(shí)候可以正確安裝。（4）閥芯內(nèi)漏。內(nèi)漏會導(dǎo)致閥中壓差數(shù)值較低，讓比例伺服閥的開啟和關(guān)閉出現(xiàn)困難，主要原因可能是由于密封圈破損或者滑閥出現(xiàn)磨損從而導(dǎo)致幾個(gè)工作腔的介質(zhì)流竄。

2.2故障分析與排除

（1）比例伺服閥不能調(diào)控流量，調(diào)節(jié)流量功能失去效果。原因可能是調(diào)節(jié)流量孔孔隙過大，存在泄漏情況，或者是調(diào)節(jié)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(jié)構(gòu)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(dòng);③插座老化，接觸虛位，或引線焊點(diǎn)斷裂或線圈斷裂等;④檢查放大器電路和結(jié)構(gòu)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)放大器與電磁鐵電線斷裂，需要及時(shí)更換，重新連接穩(wěn)固。（2）流量已經(jīng)調(diào)節(jié)好之后卻發(fā)生變化，其原因可能使力滯環(huán)變多造成的。造成力滯環(huán)變化的原因包含徑向不平衡力或者機(jī)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(diào)節(jié)導(dǎo)桿與磁鐵;清潔潤滑油;修復(fù)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(yàn)臺進(jìn)行復(fù)測;②如果沒有條件，可以將系統(tǒng)開環(huán)，使用備用獨(dú)立直流電源，再應(yīng)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(dāng)閥沒有問題，可尋找系統(tǒng)問題，如執(zhí)行系統(tǒng)內(nèi)漏大，就會造成系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)減速，滯環(huán)嚴(yán)重，甚至不能做功;控制回路異?；蛘叨搪?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(dá)線圈短線、脫焊;或者是進(jìn)油口或者出油口接反了。再有困難是前置器發(fā)生堵塞，讓閥芯正好卡死在中間的死區(qū)，這種情況發(fā)生的概率較低。如果是馬達(dá)線圈的串聯(lián)或者并聯(lián)兩個(gè)線圈接反了，就會造成兩個(gè)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(jīng)失去控制。原因是前置先導(dǎo)閥閥芯被臟污卡住，或者閥體出現(xiàn)變形造成閥芯卡死，或者閥體內(nèi)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(jìn)行更換，或者返廠清潔，將濾芯修復(fù)。

（3）閥反應(yīng)遲鈍、響應(yīng)變慢。原因包含系統(tǒng)供油壓力降低，保護(hù)濾器出現(xiàn)局部堵塞，一些閥的調(diào)“0”零件出現(xiàn)松動(dòng)，以及馬達(dá)零部件出現(xiàn)松動(dòng)，或者動(dòng)圈閥的動(dòng)圈以及控制閥的閥芯之間松動(dòng)。系統(tǒng)中馬達(dá)零件的內(nèi)漏超量，也是其中一項(xiàng)原因。充斥著，油液臟污，閥分辨率降低，最終造成滯環(huán)變寬，導(dǎo)致閥反應(yīng)遲鈍。

（4）出現(xiàn)頻率較高的振動(dòng)和噪聲。原因包含油液中混入超量的空氣，或油液臟污;系統(tǒng)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(tǒng)頻率關(guān)系造成諧振現(xiàn)象，或者系統(tǒng)頻率低，但是閥頻率高。

（5）閥出力+-不一，不能連續(xù)控制。原因是閥內(nèi)傳回機(jī)制失去作用，或系統(tǒng)傳回中斷，不然就會出現(xiàn)+傳回情況。

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

結(jié)語：

經(jīng)過對比例伺服閥的檢查、維修與測試，發(fā)現(xiàn)造成比例伺服閥發(fā)生故障的常見原因主要是導(dǎo)向零件的磨損或損壞。如果導(dǎo)向零件當(dāng)初沒有科學(xué)設(shè)計(jì)，就十分容易導(dǎo)致零件出現(xiàn)磨損或者比例伺服閥的閥體受到不規(guī)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(xù)設(shè)備的運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

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