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1、 航宇机电提醒注意电液伺服阀选择、使用、保养方法襄阳航宇机电液压应用技术有限公司（以下简称航宇）是中国液压伺服阀行业的知名企业，专业从事电液伺服阀及伺服系统的研发、生产、销售及维修。 航宇有雄厚的技术实力和研发团队，研发中心拥有多位国内外知名行业专家。航宇掌握了电液伺服核心技术，拥有自主创新的知识产权。自主开发有 HY 系列电液流量伺服阀、电液压力伺服阀、电液压力- 流量伺服阀、动压反馈电液伺服阀、长寿命电磁液压锁、高精度伺服马达、伺服油缸、多功能伺服控制器、伺服泵站及伺服系统等光机电一体化产品。广泛应用于航空航天、冶金加工、船舶制造、石油化工、工程机械、科研实验以及兵器工业等领域。还可对进口
2、电液伺服阀进行全面维修及国产化开发。航宇先后获得“重点高新技术企业” “国家重点新产品”等多项荣誉。襄阳航宇机电液压应用技术有限公司有多年电液伺服阀生产维修经验。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、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。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。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
3、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。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、多余度阀、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。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
4、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。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。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
5、应该优先选用通用型伺服阀。我们重点讲讲这种阀的选择和使用。电液伺服阀主要用在三种伺服系统中：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 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） 。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
6、喷嘴为最小流通面积处，过流面积大，不易堵塞，抗污染性好。它的动态性能比双喷挡阀稍低。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。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，分辨率和滞环较大，使用中要加颤振信号。对油液清洁度比较敏感。
7、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。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 F。如果系统还可能有不确定的力，那么我们最好将 F 力放大 20%40%，具体计算如下：F=P?A面积 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：Q =A?V 3、确定所需伺服阀的流量规格：为伺服阀额定供油压力，该压力、额定电流条件下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
8、 10%。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。建议：机械刚度应比液压刚度高 310 倍。选择流量大，又要频宽相对比较高，可以选电反馈伺服阀。电反馈伺服阀或伺服比例阀跟机械反馈伺服阀比的优点在：电反馈阀 机械反馈阀 滞 环： 0.3% 3%分辨率： 0.1% 0.5%其他线性度等指标都要好许多。但温度零漂比较大，有的阀用温度补偿来纠偏。它的前途无量。目前价格还比较贵。根据系统的计算，由流量规格及频响要求来选择伺服
9、阀，但在频率比较高的系统中一般传感器的响应至少要比系统中响应最慢的元件要高 310 倍。顺便说明一点：一般流量要求比较大，频率比较高时，建议选择三级电反馈伺服阀，这种三级阀，电气线路中有校正环节，这样它的频宽有时可以比装在其上的二级阀还高。四、伺服阀静动态性能指标对系统的影响电液伺服阀的各项静动态性能指标对用伺服阀的系统有些什么影响，这也是用户在选阀时很关心的问题。伺服阀的静态特性曲线主要通过实验画出，这些曲线主要是流量特性曲线,压力特性曲线和内漏特性曲线.从流量特性曲线中我们可以算出伺服阀的线性度，对称性，滞环，零位区域特性和分辨率。从压力特性曲线可获得压力增益，亦可以获得滞环。线性度和对称
10、性影响用伺服阀的系统的精度，对速度控制系统影响最大。速度控制系统要选线性度好的流量阀，此外选流量规格时，要适当大点避免阀流量的饱和段。线性度、对称性对位置控制，因为系统通常是闭环的，伺服阀工作在零位区域附近，只要系统增益调得合适，非线性度和对称性的影响可减到很小。所以一般伺服阀的线性度指标是7.5%；对称度是为 10%是比较宽容的。对位置控制精度影响较大的是伺服阀零位区域的特性，即重叠情况。一般总希望伺服阀功率级滑阀付是零开口的，如果有重叠、有死区，那么在位置控制系统中就会出现磁滞回环现象，这个回环很象齿轮传动中的游隙现象。伺服阀因为力矩马达中磁路剩磁影响，及阀芯阀套间的摩擦力其特性曲线有滞环
11、现象。由磁路影响引起的滞环会随着输入信号减小，回环宽度将缩小，因此这种滞环在大多数伺服系统中都不会出现问题，而由摩擦引起的滞迟是一种游隙，它可能会引起伺服系统的不稳定。反馈有隙也会引起游隙。一般伺服阀都是线性方窗口，如果多窗口不共面，就破坏了零位的线性，对高精度系统亦会有所影响。所以精度要求比较高的系统选阀最好选分辨率好的，分辨率好意味着摩擦影响比较小，也即阀芯阀套间加工质量比较好和前置级压力、流量增益比较高，推动阀芯力比较大。此外液压系统用油比较干净，摩擦影响会大大减小。再一种弥补的方法是用颤振来改善伺服阀的分辨率，高频颤振幅值要正好能有效地消除伺服阀中的游隙（包括结构上的和摩擦引起的游隙）
12、 ，太大了会影响系统性能，会使其他液压件过度磨损或疲劳损坏。而且颤振频率要大大超过预计的信号频率和系统频率，并避免它正好是系统频率的某个整数倍。颤振信号的波形可以是正弦波、三角波也可以是方波。对伺服阀压力增益的要求、因系统不同而不同。位置控制系统要求伺服阀的压力增益尽可能高点，那么系统的刚性就比较大，系统负载的变化对控制精度的影响就小。而力控制系统（或压力系统）则希望压力增益不要那么陡，要平坦点，线性好点，便于力控系统的调节。伺服阀的动态特性也是一个很重要的指标。在闭环系统中，为了达到较高控制精度，要求伺服阀的频宽至少是系统频宽的三倍以上。因为系统设计时，为了系统的稳定，系统的前置增益，这里较
13、高的伺服阀频宽可以保证系统增益足够大，这样系统精度就可以较高，快速性和稳定性也可以得到保证。五、电液伺服阀使用维护说明1、液压系统污染度要求伺服阀的使用寿命和可靠性与工作液污染度密切相关。工作液不清洁轻则影响产品性能，缩短阀的寿命，重则使产品不能工作。因此，使用者对系统工作液的污染度应予特别重视。使用伺服阀的液压系统必须做到：1.1 安装伺服阀的液压系统必须进行彻底清洗。 新安装的液压系统管路或更换原有管路时，推荐按下列步骤进行清洗：A 在管路预装后进行拆卸、酸洗、磷化；B 然后在组装后进行管路的冲洗。管路冲洗时，不应装上伺服阀，可在安装伺服阀的安装座上装一冲洗板。如果系统本身允许的话，也可装
14、一换向阀，这样工作管路和执行元件可被同时清洗。向油箱内注入清洗油（清洗油选低粘度的专用清洗油或同牌号的液压油） ，启动液压源，运转冲洗（最好系统各元件都能动作，以便清洗其中的污染物） 。在冲洗工作中应轻轻敲击管子，特别是焊口和连接部位，这样能起到除去水锈和尘埃的效果。同时要定时检查过滤器，如发生堵塞，应及时更换滤芯，更换下来的纸滤芯、化纤滤芯、粉末冶金滤芯不得清洗后再用，其他材质的滤芯视情况而定。更换完毕后，再继续冲洗，直到油液污染度符合要求，或看不到滤油器滤芯污染为止。排出清洗油，清洗油箱（建议用面粉团或胶泥粘去固定颗粒，不得用棉、麻、化纤织品擦洗） ，更换或清洗滤油器，再通过 510 的滤
15、油器向油箱注入新油。启动油源，再冲洗 24 小时，然后更换或清洗滤器，完成管路清洗。1.2 在伺服阀进油口前必须配置公称过滤精度不低于 10 的滤油器，而且是全流通的非旁路型滤油器。伺服阀内的过滤器是粗过滤器，是防止偶然“落网”的较大污染物进入伺服阀而设的因此切不可依赖内过滤器起主要防卫作用。过滤器的精度视伺服阀的类型而定，喷嘴挡板阀的绝对过滤精度要求 510（NAS163856 级） ，射流管阀的绝对过滤精度要求 1020 （NAS1638 78 级） 1.3 使用射流管电液伺服阀的液压系统油液推荐清洁度等级为：长寿命使用时应达到 GB/T14039-2002 中的-/15/12 级（相当于
16、美国 NAS136386 级）一般使用最差不劣于 GB/T14039-2002 中的-/18/15 级（相当于 NAS1638 9 级） 。2、对伺服放大器的要求：由于伺服阀马达线圈匝数较多，具有很大的感抗，所以伺服放大器必须是具有深度电流负反馈的放大器。只有极少响应较慢的系统才用电压反馈的放大器。电流负反馈放大器输出阻抗比较大，放大器和伺服阀线圈组成了一个一阶滞后环节，输出阻抗大，那么这个一阶环节的频率高，对伺服阀的频带就不会有太大的影响。放大器的功率级输出的一般原理图见图。不同的伺服系统对伺服放大器有各种不同的要求，例如不同的校正环节，不同的增益范围及其他功能。但为了确保伺服阀的正常使用，阀对放大器还提出：放大器要带有限流功能，确保放大器最大输出电流不至于烧坏线圈或不至引起阀的其他失败。伺服阀应能耐受 2 倍额定电流的负荷。再要有一个输出调零电位器，因为伺服阀一般容许 2%的零偏，及工况不同的零漂，在伺服
