某型船用电液阀结构原理与常见故障分析排除

徐务农，崔国友

(91405部队，上海 200083)

某型船用电液阀是船舶操舵控制系统的执行机构，是一种高集成度、机械反馈式操舵专用阀组。电液阀作为电液放大装置，是船舶操舵控制系统中的电液转换器件，它接收操舵控制系统的操舵信号，控制液压油的方向及流量以驱动舵机油缸操舵，实现对船舶姿态的控制，具有技术性能先进、结构合理紧凑、输出平稳、噪声小、抗污染能力 强和可靠性高等特点。

1 原理分析

电液阀主要由2套比例先导阀、2个减压阀、2个节流阀、1个通道选择换向阀、1个主阀、2套反馈机构、1套手动操作机构、1套主阀芯位移指示机构及1个阀体部件组成，电液阀结构及外形示意见图1。

图1 电液阀结构及外形示意图

1)液压原理。电液阀液压原理示意图如图2所示。由图2可知，电液阀包含如下功能模块。①手动操作机构：手动操作其中一路比例先导阀，实现应急操作；②、⑥比例先导阀：实现电液转换，驱动主阀动作；③、④节流阀：调节主阀芯动作速度；⑤通道选择换向阀：选择控制主阀的先导级；⑦、机械反馈机构：将主阀芯位移按设定比例反馈给比例先导阀；⑧阀体：实现各模块所需的油路沟通；⑨、减压阀：将输入压力油减压后供给先导级，提高先导级油压的稳定性；⑩主阀：对外输出液压油，受比例先导阀控制。

1-手动操作机构；2-比例先导阀(1#)；3，4-节流阀；5-通道选择换向阀；6-比例先导阀(2#)；7，12-机械反馈机构；8-阀体；9，11-减压阀；10-主阀图2 电液阀液压原理示意图

2)电动操作工作原理。电液阀具有2个比例先导阀，由通道选择换向阀选择控制主阀的先导阀，另一比例先导阀处于隔离状态。如图2所示，通道选择换向阀未通电时，左边1#比例先导阀控制主阀，右边2#比例先导阀被隔离。

比例电磁铁为双向位移型比例电磁铁，接收操作系统控制信号，产生与控制信号大小成比例的线性位移，位移方向由控制信号决定。

当给1#比例先导阀的比例电磁铁施加一个使衔铁向左运动的控制信号后，比例先导阀阀芯和比例电磁铁衔铁相连，比例先导阀芯随比例电磁铁向左运动，先导阀阀芯偏离零位后，a口和回油相通、b口和压力油相通，a、b口间形成压力差。此压差经过节流阀后作用到主阀芯两端，主阀芯在此压差的作用下向右运动，并通过反馈机构的杠杆带动阀内套向左运动，与阀芯运动方向一致，当先导阀阀内套位移量和阀芯位移量一致时，比例先导阀重新处于零位， a、b油口关闭，压差为零，主阀芯两端控制油压相等，处于平衡状态。此时主阀芯相对于主阀套已发生一定位移量，即主阀A、B油口有一定的开口量，对外输出流量与开口量相对应的压力油。

当给1#比例先导阀的比例电磁铁施加一个方向相反的控制信号时，先导阀芯、主阀芯、先导阀套的位移反向，大小和控制信号成比例，主阀A、B油口随主阀芯位移反向而输出反向流量。综上所述，当给比例电磁铁线圈施加控制信号时，电液比例阀就输出流量和控制信号大小成比例、方向和信号相对应的压力油。

当换向阀电磁铁通电后，换向阀将主阀芯两端控制腔和右边的2#比例先导阀相连，左边的1#比例电磁铁被隔离，此时只有2#比例先导阀接收控制信号有效，电液阀动作原理和1#比例先导阀接收控制信号时一致。

主阀2个控制腔均设有节流阀，调节主阀动作速度以调节电液阀动态特性。每个比例先导阀分别由一个定值减压阀提供油源，电液阀P口压力波动时，确保比例先导阀油源压力保持在设定值，提高电液阀控制品质和综合性能。

3)应急手动操作工作原理。由图2可知，1#比例先导阀具有手动操作功能。当换向阀电磁铁不通电时，1#比例先导阀控制主阀，2#比例先导阀被隔离。此时，可通过手动操作机构代替电信号直接操纵左边比例电磁铁衔铁动作，实现对电液阀的手动操作，其工作原理和随动工况一致。

2 功能描述

由电液阀的结构原理分析可知，电液阀的主要功能如下。①比例操作功能。接收控制电信号，输出与控制信号成比例的液压油；②双通道切换功能。电液阀具有2个比例通道，并具有通道切换功能，可通过电信号选择比例通道；③动态特性调节功能。通过调节主阀芯2个控制腔节流阀可调节电液阀的动态特性；④应急手动操作功能。电液阀带有应急手动操作机构，可进行机旁应急手动操作；⑤机械指示功能。电液阀带有主阀芯位移指示机构，可通过玻璃窗口观察主阀芯位移状态。

3 常见故障分析及排除

1)故障一。

故障现象：电液阀外漏。

原因分析：电液阀采用橡胶密封，橡胶密封件老化后密封性能下降而产生渗漏。

排除方法：更换渗漏处密封件。

2)故障二。

故障现象：电液阀动作正常，主阀芯位移指示机构失灵，表盘指示不准确或不动作。

原因分析：主阀芯位移指示机构是通过机械传动装置将主阀芯的直线运动转换成旋转运动，再放大后利用表盘显示。机构不能准确指示主阀芯位置时，可能存在以下原因，需要拆卸后逐一检查，进一步确认：①机械指示表盘固定不牢，导致表盘和传动轴松脱，表盘不能完全随传动轴转动；②传动机构损坏，不能将主阀芯位置信号传递给表盘。

排除方法:①检查表盘是否损坏，如果损坏则更换后固定，未损坏则将表盘再次固定；②更换损坏部件。

3)故障三。

故障现象:1#通道电动操作正常，手动无法操作。

原因分析:手动操作机构损坏，传动部分出现断裂或滑动。

排除方法:拆卸并检查手动操作机构，更换损坏的零件。

4)故障四。

故障现象：2#通道电动操作正常，1#通道电动、手动均无法操作。

原因分析：①1#通道减压阀故障，没有压力油输出；②比例电磁铁和先导阀芯松脱，比例电磁铁无法正常驱动先导阀芯；③先导阀芯卡死。

排除方法:①拆卸1#通道减压阀，针对具体故障进行修理，无法修复时更换减压阀；②取出1#比例电磁铁、先导阀芯重新焊接；③拆卸1#比例先导阀，检查先导阀芯、先导阀内套，无损伤则可清洗后重新装配，如果先导阀芯或阀内套损伤则更换整套比例先导阀。

5)故障五。

故障现象：2#通道电动操作正常，1#通道电动无法操作但手动操作正常。

原因分析：可能存在以下原因，需要逐一检查，进一步确认。①控制线路断路或无控制信号输入；②内部回路断路。

排除方法:①检查1#比例先导阀控制线路，重新接线；根据控制设备相应操作文件检查控制设备，排除故障；②检查1#通道内部电气回路，重新修复断路点，如果比例电磁铁内部断路则更换比例电磁铁。

6)故障六。

故障现象：1#通道电动操作正常，2#通道电动无法操作。

原因分析：可能存在以下原因，需要逐一检查，进一步确认。①2#通道减压阀故障，无压力油输出；②比例先导阀控制线路断路或无控制信号输入；③比例先导阀内部回路断路；④比例电磁铁和先导阀芯松脱，比例电磁铁无法正常驱动先导阀芯；⑤先导阀芯卡死；⑥换向阀控制回路断路或无转换信号；⑦换向阀内部控制回路断路；⑧换向阀阀芯卡死。

排除方法:①拆卸2#通道减压阀，针对具体故障进行修理，无法修复时更换减压阀；②检查2#比例先导阀控制线路，重新接线；根据设备技术资料图纸检查控制设备，排除故障；③检查2#通道内部电气回路，重新修复断路点，如果比例电磁铁内部断路则更换比例电磁铁；④取出2#比例电磁铁、先导阀芯重新焊接；⑤拆卸2#比例先导阀，检查先导阀芯、先导阀内套，无损伤则可清洗后重新装配；如果先导阀芯或阀内套损伤则更换整套比例先导阀；⑥检查换向阀控制线路，重新接线；根据控制设备技术资料图纸检查控制设备，排除故障；⑦检查换向阀通道内部电气回路，重新修复断路点，如果换向阀电磁铁内部断路则更换电磁铁；⑧拆卸换向阀，检查阀芯、阀套，无损伤则可清洗后重新装配；如果有损伤则更换换向阀。

7)故障七。

故障现象：1#通道、2#通道无法电动操作，1#通道也无法手动操作。

原因分析：该故障现象原因较为复杂，可能为故障四～故障六的组合外，还可能存在节流阀堵死和主阀芯卡死。需要逐一检查，进一步确认。

排除方法:如果为故障四～故障六的组合原因，则采用上述对应方法排除;否则按下述方法进行修理。①拆卸后清洗节流阀；②拆卸主阀，检查阀芯、阀套，无损伤则可清洗后重新装配；如果阀芯或阀套损伤则更换主阀。

8)故障八。

故障现象：液动工况下跑舵。

原因分析：①若是快速跑舵，则可能是主阀芯卡死；②若是较慢的漂移，则可能是先导阀芯零位漂移。

排除方法:①拆卸主阀，检查阀芯、阀套，无损伤则可清洗后重新装配；如果阀芯或阀套损伤则更换主阀；②调整先导阀零位。

4 注意事项

1) 使用前注意事项。①检查电液阀外观，确认外观没有损伤，标志和铭牌完好、清晰；②确认手动操作柄解锁、锁定灵活；③确认各油口连接正确、牢固，确认泄油口直接和油箱相连；④确认接线正确无误。

2)启动运行注意事项。①通油前确认泄油口已和油箱可靠连接，如果管道中有截止阀，请确认其已完全开启；②开启油路截止阀时，首先开启回油截止阀，再开启压力油截止阀；③在有油源输入情况下，切不可关闭泄油口与油箱连接管路上的截止阀；④只有选择1#通道时方可进行手动操作，通道选择换向阀通电时无法进行手动操作；⑤手动操作时需确认1#通道无电动操作信号输入，在1#通道进行电动操作时不进行应急手动操作，避免损坏手动操作机构；⑥手动操作结束后，将手动操作柄锁定以避免误操作；⑦出现故障后及时维修，如果出现影响系统运行安全性故障，必须立即停机维修或更换。

5 结束语

电液阀是船舶操舵控制系统的重要组成设备，其良好的运行工作状态关系到船舶的正常航行安全。熟悉其结构原理和技术特点，掌握常见故障分析和排除方法，对于提高船员在船舶远航时的装备自主维修能力非常必要。需要特别提醒注意的是:在有油源输入的情况下，泄油口与油箱连接管路上的截止阀应处于常开状态，否则，阀腔内压力积累随时间逐渐升高，可能导致端盖爆裂，引起事故，非常危险。建议在合适位置加挂警示提醒标识牌，防止人为误关闭。