三级喷嘴挡板伺服阀喷嘴堵塞故障分析

2021-01-14刘森郑文明刘雨

冶金设备 2020年6期

刘森郑文明刘雨

(首钢京唐钢铁联合有限责任公司设备部河北唐山 063200)

1 前言

电液伺服阀，是将电控制信号转换成液压功率信号的关键元件，广泛用于位置、速度、加速度和力的控制。冶金系统由于自身工作特点，在轧制厚度控制、矫直控制、卷取控制等环节中大量采用伺服阀，但是，由于构造复杂，抗污染能力差等原因，导致其在实际应用中故障率偏高。准确、快速地诊断出故障所在的部位和原因，进而对其进行有针对性的修复，对于降低设备运行成本，保障产线稳定运行具有重要意义。

2 故障现象

某中厚板产线采用MOOG D662电液伺服阀对AGC系统进行控制。实际使用中，出现的故障表现为：该阀用于液压缸控制时，输入正向或反向电流信号，液压缸都向同一方向运动。阀芯位移反馈信号无变化，停留在3.7mA位置。

3 故障诊断

3.1 工作原理分析

三级喷嘴挡板电液伺服阀MOOG D662，控制信号±10mA，阀芯反馈信号4～20mA，基本结构如图1。整个阀由伺服放大器、两级先导阀和第三级大功率滑阀式控制阀组成，第三级阀芯的一端装有位移传感器，阀芯位移以电反馈形式反馈到电子控制器的输入端，构成位置闭环回路[1]。

其两级伺服阀(先导级)为两级喷嘴力反馈电液流量伺服阀，结构如图1。永磁力矩马达、喷嘴挡板构成第一级电液转换与功率放大机构，第二级滑阀构成液压功率放大机构。力矩马达由永久磁铁、上下导磁体、控制线圈及弹簧管、反馈杆、挡板、衔铁组合在一起的衔铁组件组成，反馈杆小球插在阀芯中间的槽内[1]。

图1 MOOG D662伺服阀基本结构

前置放大级双喷嘴挡板是一个对称结构。喷嘴挡板级由一个回油节流孔、两个固定节流孔和两个喷嘴挡板可变节流孔组成，基本结构如图2。高压油Ps经过阀内过滤器分流道两个固定节流孔R1、R2，再分别流过两喷嘴挡板之间间隙形成的可变节流孔R3、R4，最后汇总经过回油阻尼孔R回到油箱[2]。

图2 D662伺服阀两级先导阀结构

两级伺服阀放大级双喷嘴挡板简化工作原理如图3。R1、R2、R3、R4组成两路对称的桥路，桥路中间点压力Pc1、Pc2为左、右两喷嘴前的压力，其压差推动滑阀运动[5]。在两级伺服阀初调时，通过改变R3、R4的液阻，即调整与两挡板之间的间隙使R1*R3=R2*R4，此时Pc1=Pc2滑阀处于中间位置，两级伺服阀输出流量为0。当输入控制电流时，力矩马达电磁力矩的作用使挡板产生位移，液阻R3、R4发生反向变化，桥路失去平衡，即Pc1≠Pc2，形成前置级压差ΔPc，在ΔPc的作用下，滑阀产生位移，通过反馈杆的作用，使桥路到达新的平衡位置，两级伺服阀输出相应的流量[4]。两级伺服阀的输出流量与阀芯位移成正比，阀芯位移与输入电流成正比，两级伺服阀的输出流量与输入电流之间建立一一对应的关系[2]。