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比例阀及其系统的故障诊断

与同规格的伺服阀相比,比例阀的成本大约是其50%。然而,伺服阀依然应用在具有精密位置控制和速度控制的场合,诸如航空,航天和汽轮机等。

比例阀可用于流量和压力控制,但是大多数情况下还是作为方向控制阀。尽管比例方向阀的设计会因不同厂商而已,但它们基本上都是完成同样一种功能:控制液压缸或马达的方向和速度。通过使用反馈装置诸如线性位移传感器或者旋转编码器,执行器的位置可以被精确控制。

直动式比例方向阀

直动式方向阀用于流量大约至100L/min或更少的场合。两级阀,其集成了先导阀和主级阀,用于有更高流量要求的场合。

为了诊断比例阀和系统,你必须能够正确的解读液压系统原理图。图1,显示的是直动式比例方向阀。注意符号中的四个方框,它们代表阀芯能够移动的工作位置数量。当阀线圈没有供电时,弹簧推动阀芯至最左边。这就是所谓的“故障安全“位。在此条件下,通过阀的所有流量被阻止。

比例阀及其系统的故障诊断

图1 直动式比例方向阀

电磁线圈的符号表示阀工作于连续可变的电信号。其通常是0-10V或某些情况下是4-20mA。阀上的符号“S/U”表示线性可变差动变压器(LVDT),其用于指示阀芯的位置。从LVDT来的反馈通常是直流(DC)电压信号。在图2的剖面图中,可以看到比例阀中每个实际的组件。

比例阀及其系统的故障诊断

图2 比例阀组件

阀能够工作,必须具有放大器并对其供电。典型的供电一般是24V,并接至放大器。指令电压来自PLC,其决定了阀芯的位置。“使能”信号来自PLC。在某些情况下,可以不用使能信号。

当供电接通而使能信号没有时,LVDT将反馈一个大约-12V的电压信号至放大器,提示阀芯处于“故障安全”位(图3)。一旦使能接通,电流信号即可输送至电磁铁线圈。

比例阀及其系统的故障诊断

图3 阀芯处于“故障”位

电流在线圈中产生磁力,其驱动阀芯运动。当指令电压为零时,阀芯将继续移动,直至LVDT显示反馈电压为零。阀芯将被移动至“电气关闭”位置-中位(图4)。

比例阀及其系统的故障诊断

图4 阀芯处于“电气关闭”位-中位

为了使线性位移传感器显示305mm的移动距离(图5),PLC需要一个指令信号。放大器把指令电压信号转换成电流信号,输送给电磁线圈。6V的指令电压输给放大器,放大器将产生一个更高的电流(2.16mA)给电磁线圈。

比例阀及其系统的故障诊断

图5 线性位移传感器移动305mm

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