某设备电液伺服阀常见故障分析及排除方案

李林

中国人民解放军第四八零八工厂军械修理厂 山东青岛 266042

某设备的运转动力主要由液压力提供，液压系统的正常运行是设备正常运转的保证。某设备液压系统结构组成复杂，实现功能强大，各种阀块种类繁多，其中电液伺服阀是系统中的重要控制元件，它的性能优劣和工作正常与否直接决定液压系统是否正常运行的关键，即也是整个设备运转正常的必要条件。此设备电液伺服控制系统包括一个马达、两个卸荷阀、两个应急制动阀和一个喷嘴挡板式力反馈两级电液伺服阀，供油压力为一定值，马达转速的高低与伺服阀输出流量的大小成正比。给伺服阀及应急制动阀施加零电压时，马达则会较快制动。由于此设备日常使用率高，因此伺服阀经常会出现各种各样的故障，严重影响了设备的正常运转。

1 喷嘴挡板式力反馈两级电液伺服阀工作原理

喷嘴挡板式力反馈两级电液伺服阀是一种自动控制液压阀，既是电液转换元件又是功率放大元件，是将小功率的电位输入信号转换为随电位信号大小与极性变化且快速响应的大功率液压量输出，实现对液压系统执行元件转速、位移等的控制。它主要由力矩马达（电气-机械转换器）、双喷嘴挡板先导级阀和四凸肩的功率级滑阀三个主要部分组成，结构见图1。

图1 喷嘴挡板式力反馈两级电液伺服阀结构图

当线圈没有电信号输入时，力矩马达无力矩输出，衔铁、挡板和主阀芯都处于中位，由于阀芯两端台肩将阀口关闭，油液（设压力为P）不能进入A、B口，但同时油液经固定节流孔分别引到两个喷嘴，喷射后油液排回油箱。因挡板处于中位，故两喷嘴与挡板间的间隙相等，则主阀控制腔两侧的油液压力（P1、P2）相等，滑阀处于中位。当线圈有电信号输入时，力矩马达产生力矩，则衔铁和挡板一起绕弹簧管中的支点偏转，由于挡板离开中位，造成挡板与两喷嘴间的间隙不等，间隙大的喷嘴后端压力小，故主滑阀在两端产生压力差，使滑阀向压力小的一端移动，开启控制口，在滑阀移动时，弹簧杆的力反馈作用，两个喷嘴的间隙逐渐趋于相等，当阀芯移到某一位置时，其两端压差形成的通过反馈弹簧杆作用在挡板上的力矩、喷嘴液流作用在挡板上的力矩及弹簧杆的反力矩之和与力矩马达的电磁力矩相等时，主阀芯受力平衡，稳定在一定开口下工作。通过改变输入电信号的电流大小和方向，可改变主阀芯的移动距离和方向，可实现液流大小和方向的控制。

2 电液伺服阀常见故障分析及排除

电液伺服阀作为电液转换元件，它对整个系统的控制精度和稳定性起着极其重要的作用。此设备在日常的运转中常见的伺服阀故障主要表现为：

2.1 伺服阀无流量或压力输出

故障产生原因：

力矩马达损坏。

外引线或线圈断线。

插头接线不良或脱落。

阀芯、喷嘴、挡板有污物堵塞或卡死。

排除方案：

分解伺服阀，更换力矩马达损坏件。

接通外引线或线圈线路。

重新连接插头接线。

清洗阀芯、喷嘴、挡板处污物，并检查滤油器。

2.2 伺服阀输出流量或压力过大或不可控制

故障产生原因：

伺服阀控制级堵塞或主阀芯被赃物卡死。

底面密封不良或阀体变形、阀芯卡死。

排除方案：

过滤油液并清理堵塞处。

检查密封面，阀体如果变形则更换伺服阀。

2.3 伺服阀反应不灵敏，零飘增大

故障产生原因：

油液混入杂质或变质，引起阀控制级堵塞。

液压系统供油压力偏低。

调零机构或力矩马达机构零件出现松动。

排除方案：

过滤、清洗或更换油液，达到伺服阀所要求的等级。

提高液压系统供油压力。

检查调零机构或力矩马达机构，对松动零件进行紧固。

2.4 系统出现抖动或震动

故障产生原因：

油液污染严重或混入大量气体，造成油压脉动和油液可压缩性增加。

系统开环增益太大，接地干扰。

伺服放大器电源滤波不良、噪声大。

线圈或插头绝缘降低。

控制级时通时堵。

排除方案：

更换或清洗、过滤油液，排除管道内部空气。

减小系统开环增益，消除接地干扰。

按要求处理电源和伺服放大器。

处理阀线圈或插头，提高绝缘。

更换或过滤油液，清理控制级。

2.5 零位偏移，且偏移量大

故障产生原因：

衔铁组件松动，滤油器堵塞，喷嘴松动或被污染物堵塞。

油温发生变化，油液黏度降低，泄漏量增大，引起零位偏移。

油源提供压力不稳定，变化幅度大。

油液受到严重污染，颗粒增多。

各级不同时处于零位。

排除方案：

紧固衔铁组件，清洗滤油器和喷嘴。

打开冷却水系统，将油液温度控制在要求的范围内。

检查液压系统，排除压力不稳定故障，将压力控制在要求值。

更换高压滤芯，清洗或更换油液。

逐级调零，使各级同时处于零位。

2.6 无信号输入，马达运转

故障产生原因：

喷嘴与挡板间距不相等，工作气隙不相等。

某一喷嘴堵塞或喷嘴节流孔堵塞。

滑阀卡死在某一位置，形成单边开口。

排除方案：

重新装配喷嘴和挡板。

清洗喷嘴或喷嘴节流孔。

清洗主滑阀和阀套。

3 结语

电液伺服阀由于其高精度和快速控制能力，多用于精度高的自动控制设备中，以实现位置、速度和力的快速自动控制，广泛应用于航空航天、军事装备及国民经济的各个领域。通过以上介绍某设备中电液伺服阀典型故障的原因分析和排除方法，可以解决伺服阀在工作中出现的一些故障，并能起到举一反三的效果。加强对伺服阀的维护保养，防止因伺服阀故障引起的设备无法使用及突发安全事故。除此之外，还要加强对油液的维护，避免油液变质和污染，为伺服阀的正常工作提供先决条件，为设备的安全稳定运转提供强有力的保障。