电液伺服控制装置的研发探讨

    0　引言

　　电液伺服控制装置主要由电液伺服阀、伺服控制器、变送器、液压锁、液压调节装置以及相应的液压油源等部分构成,其主要作用是实现相关设备的液压伺服调节,满足设备安全运行、稳定调节的需要,其优点是在设备运行过程中可以实现无级调节,调节过程中响应快,动态性能好,易实现过载保护和远距离控制。

    电液伺服控制装置广泛应用于轴流压缩机组、TRT(煤气余压透平发电装置)、尾气透平、汽轮机等透平机械中,被大量使用在冶金、石化等领域。但是,随着应用的普及,做为电液伺服控制装置核心部分的电液伺服阀表现出了固有的缺陷,主要是对液压油的清洁度要求过高,容易出现堵、卡、零偏、断线等误动作,影响了透平机械运行的可靠性。目前我们使用的伺服阀大多为进口产品,从实际运行效果看,这些伺服阀从调节精度、抗污染能力上都有一定的高,但是都没有从根本上解决运行中出现的堵、卡等问题,成为使用过程中的一个安全隐患。针对以上易出现的问题,配合相关公司专业人员进行了探讨,提出了对电液伺服阀的新型设计方案,以期电液伺服控制装置的改进。

    1　新型电液伺服阀的控制原理

　　传统电液伺服阀的结构为喷嘴挡板式,制造工艺复杂,对液压油清洁度要求苛刻,要确保它的正常工作,必须保证液压油清洁度不低于NAS1638 6~7级(液压油过滤精度要求5μm)。国外90年代就有直接驱动式电液伺服阀,作为喷嘴挡板式电液伺服阀的替代产品,其产品的耐油污染性能得以改善,但对液压油源的要求仍旧非常高。

    近年来,国内也有类似的产品出现,较传统的产品在耐油污染方面有明显的提高,但是阀芯易卡涩等问题没有得到彻底解决,可靠性不高,难以满足大型生产设备的长期稳定控制的要求。为此提出了对直动式电液伺服阀的改进方案。

    新型直动式电液伺服阀的外形如图1所示。

　　新型直动式电液伺服阀内部结构如图2所示。

　　图2中直动式电液伺服阀和电液伺服控制器配合使用,构成了高性能电液伺服控制系统。

    当伺服控制器里调节器的内环偏差不为零时,力矩驱动器输出驱动控制电流,受控的力矩驱动器5带动阀芯4做某方向移动,阀芯4与阀体3的相对位移改变了两者轴向的相对位置,从而分别控制阀芯上一组导油沟槽和阀体上的工作油孔之间的开度,向某一侧油缸供油;同时还控制阀芯上另一组导油沟槽和阀体上的回油孔6之间的开度,使另一侧油缸放油,单位时间内液压油的供、排油量得到控制,驱动液压油缸内的活塞杆并使其产生位移,完成某方向上液压传动的伺服控制。当驱动电流反向时,受控阀芯做反方向移动,同时作反方向轴向移动,阀芯和阀体的相互作用分别控制了阀芯上的导油沟槽和阀体上的工作油孔之间的开度,同样完成另一方向上液压传动的伺服控制。安装于阀芯另一端线位移传感器1的探头在弹簧的作用下始终顶靠在阀芯的顶尖孔内,阀芯的几何位移经位置传感器变换成与之对应的位置信号,再经变送器2输出电流型位置信号。位置信号反馈给电液伺服控制器,当伺服控制器里调节器的内环偏差为零时,阀芯停留在零区,各导油孔全部关闭,内环的一次调整结束。