液压回路平衡阀工作原理与故障排除

宋清懿

（中国铝业青海分公司第一电解厂 西宁）

目前，起重运输机械多采用液压驱动方案，由于其起升、伸缩、变幅等机构在带载下降过程中，均有产生超速下行的危险，因此在液压系统设计时必须设置能产生一定背压的液压元件，以调整工作部件的下落速度，并且设计能够保证它们在任意位置上被锁定的液压回路，即平衡回路。铝电解多功能天车全液压更换阳极装置液压系统，主要由液压站、液压管路、液压缸、液压马达以及换向阀、平衡阀等控制元件组成。平衡阀作为平衡回路中的一个控制元件，所控制的是系统的执行元件的速度，因而对阀的性能及维护有较高要求。青海分公司第一电解厂，采用全液压更换阳极装置替代原扭拔机构（气、液4键缸结构），更换后的全液压更换阳极装置具有对位准确、动作安全可靠、自动更换阳极等优点。在全液压更换阳极装置液压回路中，阳极升降油缸和拧头升降油缸均采用LHK型平衡阀对系统回路背压进行控制，以保证两油缸具有平衡可靠不下滑，运行平稳、缓冲及超载保护等性能。

以全液压更换阳极装置中扭拔机构（ATQH63/45-1500型拧头升降油缸）LHK型背压平衡阀为例，分析其工作原理、调节方法，总结平衡阀应用过程中常见的故障，并提出相应的排除方法。

一、工作原理

要使液压缸承载时平稳下放，就要在与运动相反方向设置相应的背压，产生背压的典型平衡回路就是采用单向节流阀与液控单向阀组合的平衡回路。全液压更换阳极装置部分液压回路见图1。

图1 更换阳极装置部分液压回路

（1）当电磁换向阀B两端电磁铁11DT、12DT均未通电，阀芯中间位置工作时，进油路C断开，拧头油缸下腔的油被拧头平衡阀中的单向阀m封闭，并且此时油压稳定，顺序阀n阻尼孔无法打开，拧头油缸保持静止。

（2）当电磁换向阀B右端电磁铁12DT通电，此时阀芯右侧位置工作，压力油通过电磁换向阀B直接进入拧头油缸上油腔，拧头油缸下降，下降初期由于下油腔油压较低，下油腔液压油同时被顺序阀n和单向阀m封闭，此时拧头平衡阀建立背压。随着上油腔不断进油，下油腔油压不断提高（单向阀m始终无法打开），下油腔压力达到某一数值时顺序阀n阻尼孔开启，实现下油腔液压油经过电磁阀流回油箱。随着拧头油缸下油腔通过顺序阀阻尼孔的不断回油，下油腔油压开始降低；当油压降至无法开启顺序阀压力时，顺序阀再次封闭回油路，以保证回油管路始终存在一定背压，防止拧头下降过程中出现爬行、下滑现象，达到稳速下降的目的。

（3）当电磁换向阀B左端电磁铁11DT通电时，此时阀芯左侧位置工作，压力油经过电磁换向阀和单向阀m进入拧头油缸下腔，上腔回油，实现拧头稳定提升。拧头下降过程中，拧头油缸下腔始终保持一定压力（背压），这种压力、流量的调节是经过平衡阀阀芯的多次动作完成的，平衡阀中顺序阀的开启仅取决于控制压力的大小，与拧头油缸负荷无关，因而在实际应用中可调节合适的回油路背压，来控制拧头的下降速度（图1中阳极升降油缸所应用的LHK型平衡阀工作原理与此原理相似）。

二、调节方法

1.阳极升降油缸平衡阀的调节

将电磁换向阀A电磁线圈电源插头插上。启动油泵，阳极油缸空载升降几个行程，在下降过程中若油缸振动则需将阳极油缸上平衡阀的调节螺钉拧紧，直到不振动为止。阳极油缸上挂一块新阳极并作下降运动，若油缸振动，则需将阳极油缸上平衡阀的调节螺钉拧紧，直到不振动为止，停止下降。将阳极静止在空中，观察阳极是否下滑，继续拧紧平衡阀的调节螺钉，直到不下滑为止，并将调节螺钉上的背紧螺母背紧。若阳极油缸下降停止且有较大冲击和回弹现象，说明平衡阀的背压调节过大，应适当调小。同时调紧平衡阀正面上的调节螺钉，延长平衡阀的关闭时间，减小油缸的下降冲击。

2.拧头油缸平衡阀的调节

拧头油缸平衡阀的调节螺栓内置在回油口内，调节时需拆下回油管。

（1）拧头油缸作下降运动，若油缸振动，则需将拧头油缸上平衡阀的调节螺钉拧紧，直到不振动为止，拧头油缸停止下降，并将拧头机构静止在空中，观察其是否下滑。

（2）若下滑，继续拧紧平衡阀的调节螺钉，直到不下滑为上。

（3）若拧头油缸下降停止有较大的冲击和回弹现象，说明平衡阀的背压调节过大，应适当调小，同时调紧平衡阀正面上的调节螺钉，延长平衡阀的关闭时间，减小油缸的下降冲击。

三、常见故障分析与排除方法

（1）阳极或拧头油油缸在下降过程中爬行运动，并伴有振动噪声。油缸下降是负负载，平衡阀的压力偏小，在下降过程中，造成油缸上腔及平衡阀控制口失压，阀时开时停，而使油缸爬行运动，并伴有振动噪声。排除该故障需将油缸平衡阀的背压调大到油缸下降不振动为止。

（2）油缸下降停止有冲击声，油缸活塞回弹。油缸下降是负负载，平衡阀的背压力调得过大，平衡阀的关闭时间过短。排除该故障需将油缸平衡阀的背压调小，平衡阀正面的调节螺钉拧紧，延长平衡阀的关闭时间。

（3）系统压力已调至设定值，阳极或拧头油油缸仍不能下降。出现该故障时，应考虑平衡阀的开启压力不够，平衡阀外泄、内泄油口堵塞、平衡阀阀芯卡阻等因素。排除该故障时，首先检查系统压力，然后调整平衡阀开启压力直至油缸能下降为止。调节后，如油缸仍不能下降，则需拆卸平衡阀，清洗其阀体及零件并重新组装。

（4）阳极、拧头油缸停止后下滑。首先应确定平衡阀调整背压力是否偏小，并确定平衡阀的平衡弹簧是否失效。两者都排除后，确定平衡阀的控制阀芯是否未复位，致使阀处于打开状态，油缸内泄。其次，检查单向阀是否可以正常复位或单向阀弹簧是否有效、控制口节流口关闭或控制阀芯不复位等缺陷。

排除该故障首先调大平衡阀的背压力，视其效果，效果不佳时需更换平衡阀的平衡弹簧，清洗平衡阀使其控制阀芯运动灵活；检查油缸活塞的密封是否损坏，若损坏则更换密封圈；检查油缸的缸体是否拉伤，若拉伤则应更换油缸。