七四研究所电液伺服阀的选用和保养王学星 研究员透平网透平网 http:/www.touping.net/http:/www.touping.net/ 汽轮机、压缩机、燃气轮机汽轮机、压缩机、燃气轮机 技术交流社区。技术交流社区。电液伺服阀是电气一液压伺服系统 中关键的精密控制元件，价格昂贵，所 以伺服阀的选择，应用要谨慎，保养要 特别仔细。本文介绍电液伺服阀选择、 使用和保养的一些基本方法。透平网透平网 http:/www.touping.net/http:/www.touping.net/ 汽轮机、压缩机、燃气轮机汽轮机、压缩机、燃气轮机 技术交流社区。技术交流社区。在伺服阀选择中常常考虑的因素有： A：阀的工作性能、规格； B：工作可靠、性能稳定、一定的抗污染能力； C：价格合理； D：工作液、油源； E：电气性能和放大器； F：安装结构，外型尺寸等等。 透平网透平网 http:/www.touping.net/http:/www.touping.net/ 汽轮机、压缩机、燃气轮机汽轮机、压缩机、燃气轮机 技术交流社区。技术交流社区。一、按控制精度等要求选用伺服阀：系统控制精度要求比较低时，还 有开环控制系统、动态不高的场合， 都可以选用工业伺服阀甚至比例阀。 只有要求比较高的控制系统才选用高 性能的电液伺服阀，当然它的价格亦 比较高。透平网透平网 http:/www.touping.net/http:/www.touping.net/ 汽轮机、压缩机、燃气轮机汽轮机、压缩机、燃气轮机 技术交流社区。技术交流社区。二、按用途选用伺服阀：电液伺服阀有许多种类，许多规格，分类的方法 亦非常多，而只有按用途分类的方法对我们选用伺服 阀是比较方便的。按用途分：有通用型阀和专用型 阀。专用型阀使用在特殊应用的场合，例如：高温 阀、防爆阀、高响应阀、余度阀、特殊增益阀、特殊 重叠阀、特殊尺寸、特殊结构阀、特殊输入、特殊反 馈的伺服阀等等。还有特殊的使用环境对伺服阀提出 特殊的要求，例如：抗冲击、震动、三防、真空 。透平网透平网 http:/www.touping.net/http:/www.touping.net/ 汽轮机、压缩机、燃气轮机汽轮机、压缩机、燃气轮机 技术交流社区。技术交流社区。通用型伺服阀还分通用型流量伺服 阀和通用型压力伺服阀。在力（或压力 ）控制系统中可以用流量阀，也可以用 压力阀。压力伺服阀因其带有压力负反 馈，所以压力增益比较平缓、比较线性 ，适用与开环力控制系统，作为力闭环 系统也是比较好的。但因这种阀制造、 调试较为复杂，生产也比较少，选用困 难些。 透平网透平网 http:/www.touping.net/http:/www.touping.net/ 汽轮机、压缩机、燃气轮机汽轮机、压缩机、燃气轮机 技术交流社区。技术交流社区。当系统要求较大流量时，大多数系统仍 选用流量控制伺服阀。在力控制系统用的流 量阀，希望它的压力增益不要象位置控制系 统用阀那样要求较高的压力增益，而希望降 低压力增益，尽量减少点压力饱和区域，改 善控制性能。虽然在系统中可以通过采用电 气补偿的方法，或有意增加压力缸的泄漏等 方法来提高系统性能和稳定性等，我们在订 货时仍需向伺服阀生产厂家提出低压力增益 的要求。透平网透平网 http:/www.touping.net/http:/www.touping.net/ 汽轮机、压缩机、燃气轮机汽轮机、压缩机、燃气轮机 技术交流社区。技术交流社区。通用型流量伺服阀是用得最广泛， 生产量亦最大的伺服阀，可以应用在位 置、速度、加速度（力）等各种控制系 统中。所以应该优先选用通用型伺服 阀。我们重点讲讲通用型伺服阀 的选择和使用。电液伺服阀主要用在三种伺服系统中：电液伺服阀系统的几个类型1. 位置伺服系统： 2. 压力或力伺服控制系统：3. 速度控制伺服系统： 这里没有画出PID调节的线路，一般而言， 90%的系统只要调节增益即可，不必要PID调节。通用型流量控制伺服阀目前用得最多的主要 有下面四种类型：1. 双喷嘴挡板力反馈电液流量伺服阀2. 射流管式电液流量伺服阀 3. 动圈式（或动铁式）电液流量伺服阀 4. 直接驱动单级伺服阀（DDV） 透平网透平网 http:/www.touping.net/http:/www.touping.net/ 汽轮机、压缩机、燃气轮机汽轮机、压缩机、燃气轮机 技术交流社区。技术交流社区。双喷挡阀和射流管阀都是力反馈型 伺服阀，衔铁工作在中位附近，不受伺 服阀中间参数影响，线性度好，性能稳 定，抗干扰能力强，零漂小。是高性能 的伺服阀。双喷挡阀的档板与喷嘴间隙 小，易被污物卡住；而射流管喷嘴为最 小流通面积处，过流面积大，不易堵塞 ，抗污染性好。 透平网透平网 http:/www.touping.net/http:/www.touping.net/ 汽轮机、压缩机、燃气轮机汽轮机、压缩机、燃气轮机 技术交流社区。技术交流社区。它的动态性能比双喷挡阀稍低。同样航 空阀，同样流量规格，双喷挡阀阀芯是6mm ，而我们射流管阀阀芯是7mm，所以相应频 率会低一点。一般相频宽可超过100Hz，高 的亦可达到200Hz。其次射流管阀射流放大 器部分压力效率和容积效率较高，推动阀芯 力较大，所以其分辨率比双喷挡阀高得多。 同样道理射流管阀工作压力范围很广，它的 低压工作性能优良，它甚至可以在0.5MPa供 油条件下正常工作。透平网透平网 http:/www.touping.net/http:/www.touping.net/ 汽轮机、压缩机、燃气轮机汽轮机、压缩机、燃气轮机 技术交流社区。技术交流社区。动圈式电液伺服阀功率输出级阀芯 跟随控制阀芯，是一种直接反馈式伺服 阀，此种阀结构简单，造价低，外部可 调整零位，抗污染能力亦比较强，一般 它的动态比较低是一种较廉价的工业伺 服阀。此阀是双滑阀结构摩擦力比较大 ，分辨率和迟环较差，使用中要加颤振 信号。对油液清洁度比较敏感。常有一 会漂出去，一会又回到中位来的现象。透平网透平网 http:/www.touping.net/http:/www.touping.net/ 汽轮机、压缩机、燃气轮机汽轮机、压缩机、燃气轮机 技术交流社区。技术交流社区。DDV阀实际上是一级电反馈的脉宽 调制阀（PWN），力马达直接驱动阀芯 是一级阀，所以它的动态特性与供油压 力没有直接的关系，这种阀面世时间不 长，是一种伺服比例阀。透平网透平网 http:/www.touping.net/http:/www.touping.net/ 汽轮机、压缩机、燃气轮机汽轮机、压缩机、燃气轮机 技术交流社区。技术交流社区。下面为了消除某些手册的结论的影响， 特作如下说明：某国外著名公司两级电反馈伺服比例阀 ，早期用双喷挡推功率级，现改用射流 管先导级推功率级，他们介绍：伺服射流管先导级的工作特点：透平网透平网 http:/www.touping.net/http:/www.touping.net/ 汽轮机、压缩机、燃气轮机汽轮机、压缩机、燃气轮机 技术交流社区。技术交流社区。1. 大大改善了流量接受效率（90%以上的先导级流量被利用）使得能耗降低，对于使用多台伺服比例阀的系统，此优点更突出。2. 伺服射流管先导级具有很高的无阻尼自然频率（500Hz），因此这种阀的动态响应较高。3. 性能可靠。伺服射流先导级具有很高的压力效率（输入满标定信号时，压力效率高大80%以上），因此她可提供给功率级滑阀较大的驱动信号，提高了阀芯的位置重复精度。透平网透平网 http:/www.touping.net/http:/www.touping.net/ 汽轮机、压缩机、燃气轮机汽轮机、压缩机、燃气轮机 技术交流社区。技术交流社区。4. 最低先导级控制压力仅2.5MPa，由于它的这一优点，此阀可用于象汽轮机控制一类的低压系统中。5. 先导级过滤器的寿命几乎是无限的，因为先导级的名义间隙均在200m以上。6. 由于阀的频率响应改善，功率级滑阀的增益得到了提高，因此使得阀具有优异的静态和动态性能，并使控制系统的性能大大提高。我们的说明：透平网透平网 http:/www.touping.net/http:/www.touping.net/ 汽轮机、压缩机、燃气轮机汽轮机、压缩机、燃气轮机 技术交流社区。技术交流社区。7. 射流放大器没有双喷挡放大器的压力负反馈，是它性能优良的重要原因，这是偏导射流并不具备的或者不完全具备的。8. 我们的射流先导级（力矩马达）动态高达700800Hz。9. 我们的射流放大器可以在0.5MPa条件推动阀芯正常工作。10. 国外射流管阀公司也介绍，先导级流量利用率可达先导级总流量的90%，几乎是双喷挡阀的两倍。同样先导级压力增益也是双喷挡的两倍。 透平网透平网 http:/www.touping.net/http:/www.touping.net/ 汽轮机、压缩机、燃气轮机汽轮机、压缩机、燃气轮机 技术交流社区。技术交流社区。国外另一公司介绍射流管阀的优点文件 主要标题如下：1. Dry Torque Motor2. High First Stage Pressure Gain3. No First Stage Pressure Feedback4. High First Stage Flow Recovery5. Ability To Pass Large Contamination6. Insensitivity To Erosion7. Single Source Of First Stage Supply Flow三、伺服阀规格的选择1. 首先估计所需的作用力的大小，再来决定 油缸的作用面积：满足以最大速度推拉负载的 力FG 。如果系统还可能有不确定的力，那么 我们最好将FG 力放大20%40%，具体计算 如下：面积A：A=P为供油压力。2.确定负载流量Q ，负载运动的最大速度为V ：LQ =AV同时知道负载压力P ：P =决定伺服阀供油压力P ： ，3. 确定所需伺服阀的流量规格： Q =Q 为伺服阀额定供油压力，该压力下，额定电流条 件下的空载流量就是伺服阀的额定流量 。为补偿一些未知因素，建议额定流量选择要大10%。注：总作用力为负载力； 为满足加速度要求的力为外部干扰力； 为摩擦力 摩擦力 根据油缸工况、密封机构、材料不同，大 小差异很大，一般取（1%10%） 。透平网透平网 http:/www.touping.net/http:/www.touping.net/ 汽轮机、压缩机、燃气轮机汽轮机、压缩机、燃气轮机 技术交流社区。技术交流社区。下面如何提出伺服阀动态相应的要求呢， 这是选伺服阀关心的问题。开环的控制系统用阀，伺服阀频宽，相频 大于34Hz就够了。闭环系统算出系统的负载谐振频率，一般 选相频大于该频率3倍的伺服阀，该系统就可 以调出最佳的性能来了。注：负载谐振频率的计算为油的弹性模量； A 为油缸的工作面积；为油缸空腔及阀到油缸的连接管道的容积；m为负载质量（还应该含其它运动部件及油液的附加质量）。 这里 是液压系统的负载谐振频率，这 里不计及机械的结构刚度，如果计及该刚度，综合 谐振频率还会低一些，计算如下：液压负载的谐振这里是油缸总 行程。如果机械刚度是 ，那么综合刚度是液压刚度与机械刚度“并联”的结果综合谐振频率： 用 选伺服阀频宽是偏安全的。建议：机械刚度应比液压刚度高310倍。透平网透平网 http:/www.touping.n