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MOOG电液伺服阀

点击次数:898 发布时间:2018/1/18
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电液伺服阀技术诞生是液压控制技术和液压控制系统的发展的结果。

液压控制技术的历史*可追溯到公元前240年,当时一位古埃及人发明了人类历**个液压伺服系统--水钟。然而在随后漫长的历史阶段,液压控制技术一直裹足不前,直到18世纪末19世纪初,才有一些重大进展。在二战前夕,随着工业发展的需要,液压控制技术出现了突飞猛进地发展,许多早期的控制阀原理及均是这一时代的产物。如:Askania调节器公司及Askania-Werke发明及申请了射流管阀原理的。同样Foxboro发明了喷嘴挡板阀原理的。而德国Siemens公司发明了一种具有永磁马达及接收机械及电信号两种输入的双输入阀,并开创性地使用在航空领域

在二战末期,伺服阀是用螺线管直接驱动阀芯运动的单级开环控制阀。然随着控制理论的成熟及 事应用的需要,伺服阀的研制和发展取得了巨大成就。 1946年,英国Tinsiey获得了两级阀的;Raytheon和Bell航空发明了带反馈的两级阀;MIT用力矩马达替代了螺线管使马达消耗的功率更小而线性度更好。1950年,W.C.Moog*个发明了单喷嘴两级伺服阀。1953年至1955年间,T.H.Carson发明了机械反馈式两级伺服阀;W.C.Moog发明了双喷嘴两级伺服阀;Wolpin发明了干式力矩马达,消除了原来浸在油液内的力矩马达由油液污染带来的可靠性问题。 1957年R.Atchley利用Askania射流管原理研制了两级射流管伺服阀。并于1959年研制了三级电反馈伺服阀。

1959年2月国外某液压与气动杂志对当时的伺服阀情况作了12页的报道,显示了当时伺服阀蓬勃发展的状况。那时生产各种类型的伺服阀的制造商有 20多家。各生产厂家为了争夺伺服阀生产的霸权地位展开了激烈地竞争。回顾历史,可以看到zui终取胜的几个厂家,大多数生产具有反馈及力矩马达的两级伺服阀。我们可以看到1960年的伺服阀已具有现代伺服阀的许多特点。如:第二级对*级反馈形成闭环控制;采用干式力矩马达;前置级对功率级的压力恢复通常可达到50%;*级的机械对称结构减小了温度、压力变化对零位的影响。同时,由早期的直动型开环控制阀发展变化而来的直动型两级闭环控制伺服阀也已出现。当时的伺服阀主要用于 领域,随着太空时代的到来,伺服阀又被广泛用于航天领域,并研制出高可靠性的多余度伺服阀等产品。

与此同时,随着伺服阀工业运用场合的不断扩大,某些生产厂家研制出了专门使用于工业场合的工业伺服阀。如Moog公司就在1963年推出了*款专为工业场合使用的73系列伺服阀产品。随后,越来越多的专为工业用途研制的伺服阀出现了。它们具有如下的特征:较大的体积以方便制造;阀体采用铝材(需要时亦可采用钢材);独立的*级以方便调整及维修;主要使用在14MPa以下的低压场合;尽量形成系列化、标准化产品。然而Moog公司在德国的分公司却将其伺服阀的应用场合主要集中在高压场合,一般工作压力在21MPa,有的甚至到35MPa,这就使阀的设计专重于高压下的使用可靠性。而随着伺服阀在工业场合的广泛运用,各公司均推出了各自的适合工业场合用的比例阀。其特点为低成本,控制精度虽比不上伺服阀,但通过先进的控制技术和先进的电子装置以弥补其不足,使其性能和功效逼近伺服阀。1973年,Moog公司按工业使用的需要,把某些伺服阀转换成工业场合的比例阀标准接口。Bosch研制出了其标志性的射流管先导级及电反馈的平板型伺服阀。1974年,Moog公司推出了低成本、大流量的三级电反馈伺服阀。Vickers公司研制了压力补偿的KG 型比例阀。Rexroth、Bosch及其他公司研制了用两个线圈分别控制阀芯两方向运动的比例阀等等。

 国内外的现状

 市场情况

目前,国内生产伺服阀的厂家主要有:航空工业总公司第六O九研究所、航空工业总公司第六一八研究所、北京机床研究所中国运载火箭技术研究院第十八研究所、上海航天控制工程研究所、九江中船仪表有限责任公司(四四一厂)及中国船舶重工集团公司第七O四研究所。国外生产伺服阀的厂家主要有:美国 Moog公司、英国Dowty公司、美国Team公司、俄罗斯的"祖国"设计局、沃斯霍得工厂等,此外美国Park公司、EatonVickers公司、德国Bosch公司、Rexroth公司等亦有自己的伺服阀产品。

电液伺服阀一般按力矩马达型式分为动圈式和永磁式两种。传统的伺服阀大部分采用永磁式力矩马达,此类伺服阀还可分为喷嘴挡板式和射流式两大类。目前国内生产伺服阀的厂家大部分以喷嘴挡板式为主。生产射流管式伺服阀形成规模及系列的只有九江中船仪表有限责任公司(四四一厂)和中国船舶重工集团公司第七O四研究所。国外情况亦类似,原专业生产射流管式伺服阀的厂家美国Abex公司也已被Park公司所吞并。然而,由于射流管式伺服阀具有抗污染性能好、高可靠性、高分辨率等特点。有些生产厂家也在研制或已推出自己的射流管式产品,如航空工业总公司第六O九研究所、中国运载火箭技术研究院第十八研究所、美国Moog公司及俄罗斯的有关厂家等。美国Moog公司还在2006年7月召开了产品推广会,推出了射流管式的D660系列产品,并认为该产品代表了今后伺服阀的发展趋势。

当前国内在研究、生产及使用伺服阀方面虽然形成了一定的规模。然而生产的产品主要用于航空、航天、舰船等 领域,在民品*不大。同时由于各生产单位各自为战、缺少合作、力量分散,很不利于伺服阀的进一步发展,也无法形成强大的竞争力与国外产品进行竞争。现国外产品在国内*zui大的为Moog公司,它的产品占据了国内绝大部分的民品市场。

 

M3000 的构成运动控制器
伺服控制器(MSC I)

MSC I 是带 PLC 功能并配备高分辨率模拟输入/输出以及位置传感器接口的高性能伺服控制器。其专门的设计可实现两台液压伺服作动器快速的闭环控制。
伺服控制器(MSC II)

MSCII 是带 PLC 功能并配备现场总线和位置传感器接口的高性能伺服控制器。它通过现场总线接口能够处理复杂的多轴功能,实现快速的闭环控制。
轴控制软件(MACS)

MACS 是基于 CoDeSys 并符合 IEC61131-3 标准的编程语言。它提供完整的编程、调试、模拟、参数化、可视化和跟踪功能以及穆格专家设计的各种功能模块。
扩展模块
模拟和数字输入/输出模块,配备 MSC I 和 MSC II 扩展总线接口。
数字输入/输出模块,配备 CANOpen 接口。
带 CANopen 或 TCP/IP 接口的显示器。

双喷嘴挡板式力反馈二级电液伺服阀由电磁和液压两部分组成。电磁部分是永磁式力矩马达,由*磁铁,导磁体,衔铁,控制线圈和弹簧管组成。液压部分是结构对称的二级液压放大器,前置级是双喷嘴挡板阀,功率级是四通滑阀。画法通过反馈杆与衔铁挡板组件相连。
力矩马达把输入的电信号(电流)转换为力矩输出。无信号时,衔铁有弹簧管支撑在上下导磁体的中间位置,*磁铁在四个气隙中产生的极化磁通是相同的力矩马达无力矩输出。此时,挡板处于两个喷嘴的中间位置,喷嘴两侧的压力相等,滑阀处于中间位置,阀无液压输出;若有信号时控制线圈产生磁通,其大小和方向由信号电流决定,磁铁两极所受的力不一样,于是,在磁铁上产生磁转矩(如逆时针),使衔铁绕弹簧管中心逆时针方向偏转,使挡板向右偏移,喷嘴挡板的右侧间隙减小而左侧间隙增大,则右侧压力大于左侧压力,从而推动滑阀左移。同时,使反馈杆产生弹性形变,对衔铁挡板组件产生一个顺时针方向的反转矩。当作用在衔铁挡板组件上的电磁转矩、弹簧管反转矩反馈杆反转矩等诸力矩达到平衡时,滑阀停止移动,取得一个平衡位置,并有相应的流量输出。

MOOG进口原装电液伺服阀的常见故障
1力矩马达部分
a.线圈断线:引起阀不动,无电流。
b.衔铁卡住或受到限位:原因是工作气隙内有杂物,引起阀门不动作。
c.球头磨损或脱落:原因是磨损,引起伺服阀性能下降,不稳定,频繁调整。
d.紧固件松动:原因是振动,固定螺丝松动等,引起零偏增大。
e.弹簧管疲劳:原因是疲劳,引起系统迅速失效,伺服阀逐渐产生振动,系统震荡,严重的管路也振动。
f.反馈杆弯曲:疲劳或人为损坏,引起阀不能正常工作,零偏大,控制电流可能到zui大。
2)喷嘴挡板部分
a.喷嘴或节流孔局部或全部堵塞:原因是油液污染。引起频响下降,分辨降率低,严重的引起系统不稳定。
b.滤芯堵塞:原因是油液污染。引起频响下降,分辨率降低严重的引起系统摆动。
3)滑阀放大器部分
a.刃边磨损:原因是磨损,引起泄露,流体噪声大,零偏大,系统不稳定。
b.径向滤芯磨损:原因是磨损。引起泄露增大,零偏增大,增益下降。
c.滑阀卡滞:原因是油液污染,滑阀变形。引起波形失真,卡死。
4)其他部分
密封件老化:寿命已到或油液不符。引起阀内外渗油,可导致伺服阀堵塞。
5、运行中抗燃油的维护
系统的结构设计:汽轮机调速系统的结构对抗燃油的使用寿命有直接的影响,因此,系统设计应考虑以下因素:
1系统应安全可靠。抗燃油应采用独立的管路系统,以免矿物油、水分、等泄露至燃油中造成污染。系统管路中尽量减少死角,以利于冲洗系统。
2油箱容量大小适宜,油箱用于储存系统的全部用油,同时还起着分离空气和机械杂质的作用。如果油箱容量设计过小,抗燃油在油箱中停留时间短,起不到分离作用,会加速油质劣化,缩短抗燃油的使用寿命。
结束语:
建议今后应定期对伺服阀进行更换并送到机构进行必要的检测和校验,以防止因伺服阀故障而导致阀门摆动及负荷波形等不安全因素的发生;其次应对液压油进行定期检测,定期滤油,以保证机组安全稳定运行

 

 
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