电液伺服阀VS电液转换器
一、如何将电子调节器输出的“电”信号，转换成能被液压执行器接受的“液”信号，让液压执行器按照电子调节器的要求调节进汽调节阀开度，改变汽轮机进汽流量？答案就是电液转换器，它是将“电”信号转换成“液”信号的中间媒介，是整个电液系统中的关键部件。
二、电液转换器的工作原理及分类
按照电液转换器的工作原理，它由力矩马达和液压放大两部分组成。
力矩马达的作用是将“电”信号转换成机械力或机械位移信号，而液压放大部分则将机械信号进一步放大并以“油压”或“流量”的“液”信号形式输出。
力矩马达利用电动机原理，将磁场中通电线圈的电流转换成机械力，并以通电线圈或磁铁产生的机械位移输出。
从线圈位移输出还是磁铁位移输出来分，力矩马达有动圈式和动铁式两种基本类型。
电液转换器的液压放大部分，从“液”信号输出的形式来分又有“油压”输出和“流量”输出两种形式。
从电液转换器供油压力等级来分，又有高压电液转换器和低压电液转换器两种。
目前，高压电液转换器的供油压力为13~14Mpa；低压电液转换器的供油压力为1Mpa左右。
三、电液转换器目前有多种结构形式
动圈式力矩马达用十字片弹簧平衡的电液转换器；
动铁式力矩马达带二级液压放大的电液伺服阀；
动铁式力矩马达直接动作的直动式电液伺服阀；
动铁式力矩马达采用碟阀控制的电液转换器。
这里介绍的是上海汽轮机厂采用比较多的动铁式力矩马达带二级液压放大的电液伺服阀和动铁式力矩马达采用碟阀控制的电液转换器。
习惯上，我们把“油压”输出的称为电液转换器；把“流量”输出的称为电液伺服阀。
1、动铁式力矩马达带二级液压放大的电液伺服阀：
电液伺服阀是二战期间由于飞行器等军事装备对控制系统提出快速响应以及更高的动态精度要求而发展起来的，并在战后逐渐用于民用和工业设备。
它是一种能接受模拟量的“电”信号输入，并随电控信号大小和极性的变化，以“流量”或“压力”作为输出的液压控制阀。
常用的电液伺服阀带有两级液压放大器。
第一级液压前置放大器有滑阀、喷嘴挡板阀和射流管阀三种形式，喷嘴挡板型是常用的选择，而第二级液压功率放大器则无一例外地都采用断流式四通滑阀。
电液伺服阀通常有三部分组成：作为电信号转换的力矩马达；液压放大器；反馈装置。
其中反馈有其特殊的意义，因为液压功率放大是一个滑阀，以位移输出时，具有积分特性，只要有微小的输入，滑阀的移动将不断增加，无法定位。
为解决定位问题，获得输入电信号与滑阀位移的对应关系，即流量—压力特性，必须在前置液压放大器与液压功率放大器之间建立某种负反馈。
对喷嘴挡板作为前置放大的电液伺服阀，四通滑阀的位移则通过反馈杆以力的方式反馈到弹簧管上。
图1 带有两级液压放大的电液伺服阀原理图图1是动铁式力矩马达带有两级液压放大的电液伺服阀的原理图。
动铁式力矩马达是一种永磁桥式结构，由永久磁钢，导磁体，弹性支轴，线圈和衔铁等组成。
导磁体被永久磁钢产生的固定磁通磁化，形成N极和S极。
当控制电流流过衔铁线圈时，衔铁被磁化，一端呈现N极，另一端呈现S 极，它们分别被导磁体的N极和S极所吸引和排斥。
这样就在衔铁上产生一个力矩，这个力矩由弹性支轴发生弹性变形的阻力矩平衡，并使衔铁产生一个与控制电流成正比的角位移。
由于结构尺寸以及控制电流的限制，力矩马达输出力矩较小，通常力矩马达的输入电流为10~40mA时，输出力矩为0.02~0.06Nm。
这一输出力矩难以直接驱动大功率的液压放大器，所以伺服阀通常为两级液压放大，即由力矩马达驱动液压前置放大器，再由前置放大器驱动液压功率放大器。
其前置液压放大器为喷嘴挡板阀；液压功率放大器则采用滑阀。
衔铁支承在弹性支轴上。
弹性支轴是一个具有弹性的薄壁园管。
衔铁的电磁力使弹簧管变形并转过一个角度。
衔铁的转动引起了挡板移动，改变了左右喷嘴的排油面积。
喷嘴挡板是第一级液压放大器，压力油经滤网和节流孔进入滑阀左右侧，然后分别在左右喷嘴中排出。
衔铁的转动减小了一端喷嘴的排油面积，而增大了另一端喷嘴的排油面积，致使滑阀两端的压力发生变化，在压差的作用下滑阀移动。
造成由滑阀控制的四个油口通流面积改变。
伺服阀以力矩马达的电流作为输入，以断流式四通滑阀控制油口的通流面积或通流流量为输出。
当输入电流为零时，滑阀处于中间的断流位置，输出的流量也为零。
如果将电液伺服阀的输出1及输出2油路接口与一个油缸的活塞连接，并采用高压油（供油油压13~14Mpa）向电液伺服阀供油，则是目前常用的用电液伺服阀直接带动油缸作为执行元件的一个例子。
电液伺服阀的特点是频带宽，动态特性好，力矩马达的驱动电流小（±40mA），但由于采用了喷嘴挡板前置液压放大器，对油中的污物极为敏感，因此油质要求极高。
尽管电液伺服阀内置了10μ的滤芯，但供电液伺服阀的油源仍有允许颗粒小于3μ的存在要求。
电液伺服阀另一关键是如何保证弹性的薄壁圆管以及弹性挡板反馈杆零件的质量，因为这两个零件在使用过程中始终处于高频交变变形的疲劳状态，要保持其良好的性能，必须选用抗疲劳的弹性材料，并采用精密切削加工以及精确的热处理工艺。
电液伺服阀是电液控制系统中的关键部件，高压抗燃油系统中常
用的是带二级液压放大的干式力矩马达式电液伺服阀，大都采用美国MOOG公司生产的进口产品。
采用干式力矩马达，将力矩马达与液压部分隔离，避免了抗燃油对绝缘导线，线圈以及接插件的腐蚀；采用二级液压放大除可减小力矩马达的驱动电流外，还可提高电液伺服阀的稳定性和动态响应。
但喷嘴挡板式的前置液压放大器增加了内泄漏量。
目前，这种带二级液压放大的电液伺服阀大部分用于供油压力为13~14Mpa的场合。
而且对供油的颗粒度要求很高，应符合美国航空工业联合会（AIA）NAS1638的油清洁度分级标准，NAS-6级的颗粒度要求，使用滤器的过滤精度也需提高到3~10μ。
2、动铁式力矩马达采用碟阀控制的电液转换器：
图2采用碟阀控制的电液转换器
图2是动铁式力矩马达采用碟阀控制的电液转换器典型结构图：
这是一种以“油压”输出的低压电液转换器，供油压力1Mpa左右力矩马达通电时在其输出端将有力矩输出，通过顶杆可将该输出力传递到杠杆上。
力矩马达这一输出力与通电电流有关，通电电流的变化，将改变在杠杆上的作用力，使杠杆上的力平衡破坏。
静态时，杠杆上有三个作用力：力矩马达作用在杠杆上的向下力，输出控制油压通过碟阀作用在杠杆上的向上力和平衡弹簧作用在杠杆上的向下力。
杠杆上的力平衡破坏后，杠杆的移动会造成碟阀与碟阀座之间的间隙变化而改变输出控制油压。
输出控制油压的改变，会使杠杆在另一个位置获得新的平衡点，因此力矩马达的输入电流与输出控制油压之间有一线性的对应关系。
与杠杆组装成一体的阻尼活塞，对移动的杠杆产生阻尼作用，提高过程的稳定性，但同时也会使过程的时间加长，过长的响应时间会影响系统的稳定。
力矩马达带有两组绕组，每组绕组的阻抗为50Ω，并联连接使用时最大的输入电流为0~350mA，对应的输出控制油压为0.1~0.30Mpa。
这种电液转换器最大的优点是对供油油质的颗粒度无多大的要求，油中的颗粒在小于25μ~50μ，甚至75μ都能接受。
减小静态迟缓率是提高电液转换器转换精度的关键，同一输入电流时，上行变化以及下行变化的输出油压最大的差值应该在0.002Mpa 合格范围之内。
汽轮机数字电液调节系统
汽机转速 轴向位移 差胀 振动 大轴弯曲 热膨胀 油箱油位 电涡流传感器、振动传感器、差动变压器或差动电感位移传感器 和转速传感器直接进入DEH-NTK系统，也可通过TSI仪表输出到DEH-NTK系统。 TSI系统在汽机盘车、启动、运行和超速试验以及停机过程中可 以连续显示和记录汽轮机转子和汽缸机械状态参数，并在超出预 置的运行极限时发出警报，当超出预置的危险值时使机组自动停 机。
高压抗燃油纯电调
由计算机控制系统和低压透平油液压系统构成的低压透平油数字电液控制系统，简称低压透平油DEH，也是一种纯电调，能达到高压抗燃油DEH同样的性能和功能。低压透平油液压系统是汽轮机制造厂传统的液压系统，低压透平油纯电调的发展远不如高压抗燃油纯电调快，其主要原因是电液转换问题解决不好，缺少像高压系统的电液伺服阀那样规范而高性能的电液转换元件
汽轮机数字电液 调节系统
汽轮机自动调节任务
汽轮机调节系统的任务是要及时地调节汽轮机功率，使它满足外界负荷变化的需要，同时又要维持电网的频率在50HZ左右，这两个任务是有机地相互联系在一起的。 汽轮机上将热能转化为机械能的设备。 蒸汽作用在汽轮机转子上产生的主动力矩为MT，发电机受到的制动力矩MG（不考虑摩擦损失）则有： Mt-Mg=J.dw/dt 当M=0时，机组转速将发生变化。 汽轮机转速变化，将带来以下影响： （1）影响供电质量，供电质量有两个指标，即频率和电压。 电压虽与机组转速有关，但主要是对励磁电流的调整进行调节，而频率只取决于机组转速，其关系式为：f=p.n/60 p:发电机组极对数 n: 机组转速 （2）影响机组安全，机组转速增加过大，将使转动部分零部件产生过大的应力。 因此，为了保证供电质量和机组安全，汽轮机都装有调节系统，基本任务是： 在外界负荷与机组功率相适应时，保证机组稳定运行，当外界负荷改变时，机组转速发生变化时调节系统能相应地改变汽轮机功率，使之与外界负荷相适应，建立新的平衡，并保持机组转速偏差不超过规定的范围。
高频响电液伺服阀与比例阀的能源效益比较分析
高频响电液伺服阀与比例阀的能源效益比较分析引言：在工业自动化领域中，液压系统广泛应用于各种工程设备和机械装置中，起到传动、控制和调节作用。
而电液伺服阀和比例阀作为液压系统中重要的执行元件，对系统的性能和能源效益有着直接的影响。
本文将对高频响电液伺服阀和比例阀的能源效益进行详细比较分析。
1. 高频响电液伺服阀的能源效益高频响电液伺服阀是一种特殊的电液伺服阀，其具有快速响应、高精度和抗载荷能力强等优点。
这种阀可以实现快速的开启和关闭动作，并能根据外部信号即时调整流量和压力。
这种特性使得高频响电液伺服阀在一些对动态响应要求高、频繁启闭的工况下具备较高的能源效益。
首先，高频响电液伺服阀的快速开启和关闭动作可以减少液压系统中的能量损失。
传统的电液伺服阀在开启和关闭过程中会存在一定的延时，导致液压油流不能立即进入或截断流通，从而引起能量损耗。
而高频响电液伺服阀几乎可以实现即时开启和关闭，大大减少了这种能量损失。
其次，高精度的流量和压力调节使得高频响电液伺服阀能够更加精确地控制液压系统的流量和压力。
通过实时调整和优化流体流量，可以确保系统始终处于最佳工作状态，减少能量浪费和功耗。
最后，高频响电液伺服阀的抗载荷能力强，可以实现更加精确的负载控制。
在工程机械和重载设备中，由于工作负载的变化和波动，若无法精确控制液压系统的负载输出，将导致能源浪费和低效率工作。
高频响电液伺服阀通过准确感知负载压力变化，并迅速动态调整阀门位置和流量输出，实现精准负载控制，提高能源效益。
2. 比例阀的能源效益比例阀是一种常见的电液转换器，通过电信号调节液压阀芯的运动位置，从而控制液压系统中液压油的流量和压力。
比例阀适用范围广泛，常用于机床、冶金、石化等行业的液压控制系统中。
比例阀具有灵活性强、可控性好、响应速度快等优点。
通过电信号的调节，可以实现对液压系统流量和压力的精确控制，达到节能和提高系统效率的目的。
首先，比例阀可以根据实际需求进行流量和压力的在线调节。
电液转换器原理与调试
电液转换器原理与调试电液转换器（Electro-Hydraulic Converter）是一种将电能转换为液压能的装置，广泛应用于工业控制系统中。
它的工作原理是通过电信号控制阀门的开关，从而改变液压系统中液压元件的工作状态，实现对液压系统的控制和调节。
液压系统中的元件包括液压缸、液压马达、液压阀等。
通过控制电动机的启动和停止，可以实现对液压泵的启动和停止。
而通过控制液压泵的工作状态和输出压力，可以实现对液压缸等液压元件的运行速度、位置和力度的调节。
为了能够更好地控制液压系统，通常还需要使用电子控制器。
电子控制器通过接收电信号，并进行处理、转换和放大等操作，将电信号转换为适合液压系统的控制信号。
控制信号通过控制液压阀的开关，从而实现对液压系统的精确控制。
调试电液转换器需要根据具体的应用需求和设计要求进行。
首先，需要检查液压系统中液压油的质量和量，确保系统正常工作。
同时，还需要检查液压泵的工作状态和压力参数，确保其输出符合要求。
在调试过程中，还需要对液压系统中的液压元件进行校准。
校准包括对液压阀的开关状态进行调节，以及对液压泵的输出压力和流量进行调节。
调节液压元件的工作参数可以通过改变电子控制器的工作状态和参数实现。
在进行调试时，还需要密切关注液压系统中的压力和流量参数。
通过检测压力和流量的变化情况，可以判断液压系统的工作状态是否正常，以及控制效果是否达到预期。
此外，在调试过程中还需要注意安全问题。
液压系统中会产生高压和高温的工作环境，需要采取相应的安全措施，防止事故发生。
总结起来，电液转换器通过电能转换为液压能，实现对液压系统的控制和调节。
在调试过程中，需要检查液压系统的各项参数，校准液压元件的工作状态，并关注压力和流量的变化情况。
同时，还需要注意安全问题，确保调试过程的顺利进行。
电液伺服阀和电液比例阀的概述
电液伺服阀和电液比例阀的概述摘要 介绍了电液伺服阀和电液比例阀的组成及功能特点，同时对两种阀进行了比较，得出两种阀的使用特点和使用场合。
关键词 电液伺服阀 电液比例阀 闭环控制 力矩马达 比例电磁铁 反馈装置1.前沿阀对流量的控制可以分为两种： 一种是开关控制：要么全开、要么全关，流量要么最大、要么最小，没有中间状态，如普通的电磁换向阀、电液换向阀。
另一种是连续控制：阀口可以根据需要打开任意一个开度，由此控制通过流量的大小，这类阀有手动控制的，如节流阀，也有电控的，如比例阀、伺服阀。
所以使用比例阀或伺服阀的目的就是：以电控方式实现对流量的节流、压力控制。
2.电液伺服阀电液伺服阀是一种自动控制阀，它既是电液转换组件，又是功率放大组件，其功用是将小功率的模拟量电信号输入转换为随电信号大小和极性变化、且快速响应的大功率液压能[能量（或）和压力]输出，从而实现对液压执行器位移（或转速）、速度（或角速度）、加速度（或角加速度）和力（或转矩）的控制。
电液伺服阀通常由电气-机械转换器、液压放大器（先导阀和功率级主阀）和检测机构组成。
电液伺服阀的基本组成有前置级液压放大器的伺服阀，无论是射流放大器还是喷嘴挡板放大器，其产生阀芯驱动力都要比比例电磁铁大得多(高一个数量级)。
就这个意义上讲，伺服阀阀芯卡滞的几率比比例阀小。
特别是射流管伺服阀的射流放大器因为没有压力负反馈，前置级流量增益与压力增益都较高，推动阀芯的力更大，所以伺服阀有更高的分辨率和较小的滞环。
简单地说，所谓伺服系统就是带有负反馈的控制系统，而伺服阀就是带有负反馈的控制阀。
伺服阀的主阀一般来说和换向阀一样是滑阀结构，只不过阀芯的换向不是靠电磁铁来推动，而是靠前置级阀输出的液压力来推动，这一点和电液换向阀比较相似，只不过电液换向阀的前置级阀是电磁换向阀，而伺服阀的前置级阀是动态特性比较好的喷嘴挡板阀或射流管阀。
伺服阀的主阀是靠前置级阀的输出压力来控制的，而前置级阀的压力则来自于伺服阀的入口p，假如p口的压力不足，前置级阀就不能输出足够的压力来推动主阀芯动作。
新型电液伺服阀的原理
新型电液伺服阀的原理
MOOG D 631 –054C
图 图2.10 D631电液伺服阀外形
2. D631的结构组成 力矩马达
主阀体 反馈弹簧杆 电缆接口端 阀套
阀芯 力矩马达底座 零位调节保护盖 零位调节杆
图1 D631的结构组成
3. 力矩马达
(1）力矩马达的结构
力矩马达是一种电—机械转换器，它的作用是把输入的电信号转变 成力矩，使衔铁偏转，以对前置级液压部分进行控制。衔铁转角的大小 与输入的控制电流大小成正比。如果输入控制电流的方向相反，则衔铁 偏离中间位置的方向也相反。
当输入某一极性的控制电流信号时，衔铁连同挡板一起偏转角度， 例如作逆时针方向偏转，如图2.15（a）所示。这时，右边喷嘴与挡板 之间的间隙减小，液流阻力增加，阀芯右端容腔的压力增大；相反，由 于左边喷嘴与挡板间的间隙增大，液流阻力减小，阀芯左端容腔的压力 降低。在两端油压差的作用下，阀芯左移，并带动反馈杆下端的小球左 移。反馈杆本身的变形使挡板的偏移量减小，从而使阀芯两端的油压差 也相应减小，直至挡板恢复到接近于中位时，阀芯移动到所受的液流力 与导杆和弹性座圈的反作用力相平衡时为止（图2.15b所示）。当四边 滑阀向左偏离中间位置时，左边的阀口被打开，压力油液从P口流向A 口；同时，执行机构另一端的回油经B口及排油口T排回油箱。
(a)
(b)
Hale Waihona Puke 图5 喷嘴挡板阀的工作原理
4. D631喷嘴挡板阀的特点
优 点：
•衔铁及挡板均工作在中立位置附近，线性度好。 •运动部分的惯性小，动态响应快。 •双喷嘴挡板阀由于结构对称，采用差动方式工作，因此压力灵敏度 高。 •阀芯基本处于浮动状态，不易卡住。 •温度和压力零漂小。
液压伺服系统工作原理
液压伺服体系工作道理1.1 液压伺服体系工作道理液压伺服体系以其响应速度快.负载刚度大.控制功率大等奇特的长处在工业控制中得到了广泛的应用.电液伺服体系经由过程应用电液伺服阀,将小功率的电旌旗灯号转换为大功率的液压动力,从而实现了一些重型机械装备的伺服控制.液压伺服体系是使体系的输出量,如位移.速度或力等,能主动地.快速而精确地追随输入量的变更而变更,与此同时,输出功率被大幅度地放大.液压伺服体系的工作道理可由图1来解释.图1所示为一个对管道流量进行中断控制的电液伺服体系.在大口径流体管道1中,阀板2的转角θ变更会产生撙节感化而起到调撙节量qT的感化.阀板迁移转变由液压缸带动齿轮.齿条来实现.这个体系的输入量是电位器5的给定值x i.对应给定值x i,有必定的电压输给放大器7,放大器将电压旌旗灯号转换为电流旌旗灯号加到伺服阀的电磁线圈上,使阀芯响应地产生必定的启齿量x v.阀启齿x v使液压油进入液压缸上腔,推进液压缸向下移动.液压缸下腔的油液则经伺服阀流回油箱.液压缸的向下移动,使齿轮.齿条带动阀板产生偏转.同时,液压缸活塞杆也带动电位器6的触点下移x p.当x p所对应的电压与x i所对应的电压相等时,两电压之差为零.这时,放大器的输出电流亦为零,伺服阀封闭,液压缸带动的阀板停在响应的qT地位.图1 管道流量（或静压力）的电液伺服体系1—流体管道;2—阀板;3—齿轮.齿条;4—液压缸;5—给定电位器;6—流量传感电位器;7—放大器;8—电液伺服阀在控制体系中,将被控制对象的输出旌旗灯号回输到体系的输入端,并与给定值进行比较而形成误差旌旗灯号以产生对被控对象的控制造用,这种控制情势称之为反馈控制.反馈旌旗灯号与给定旌旗灯号符号相反,即老是形成差值,这种反馈称之为负反馈.用负反馈产生的误差旌旗灯号进行调节,是反馈控制的根本特点.而对图1所示的实例中,电位器6就是反馈装配,误差旌旗灯号就是给定旌旗灯号电压与反馈旌旗灯号电压在放大器输入端产生的△u.图2 给出对应图1实例的方框图.控制体系经常应用方框图暗示体系各元件之间的接洽.上图方框顶用文字暗示了各元件,后面将介绍方框图采取数学公式的表达情势.图2 伺服体系实例的方框图液压伺服体系的构成液压伺服体系的构成由上面举例可见,液压伺服体系是由以下一些根本元件构成;输入元件——将给定值加于体系的输入端的元件.该元件可所以机械的.电气的.液压的或者是其它的组合情势.反馈测量元件——测量体系的输出量并转换成反馈旌旗灯号的元件.各类类形的传感器经常应用作反馈测量元件.比较元件——将输入旌旗灯号与反馈旌旗灯号比拟较,得出误差旌旗灯号的元件.放大.能量转换元件——将误差旌旗灯号放大,并将各类情势的旌旗灯号转换成大功率的液压能量的元件.电气伺服放大器.电液伺服阀均属于此类元件;履行元件——将产生调节动作的液压能量加于控制对象上的元件,如液压缸或液压马达.控制对象——各类临盆装备,如机械工作台.刀架等.液压伺服数学模子2.1 数学模子为了对伺服体系进行定量研讨,应找出体系中各变量（物理量）之间的关系.不单要搞清晰其静态关系,还要知道其动态特点,即各物理量随时光而变更的进程.描写这些变量之间关系的数学表达式称之为数学模子.2.1.1 微分方程伺服体系的动态行动可用各变量及其各阶导数所构成的微分方程来描写.当微分方程各阶导数为零时,则变成暗示各变量间静态关系的代数方程.有了体系活动的微分方程就可知道体系各变量的静态和动态行动.该微分方程就是体系的数学模子.2.1.2 拉氏变换与传递函数拉氏变换全称为拉普拉斯变换.它是将时光域的原函数f（t）变换成复变量s域的象函数F（s）,将时光域的微分方程变换成s域的代数方程.再经由过程代数运算求出变量为s的代数方程解.最后经由过程拉氏反变换得到变量为t的原函数的解.数学大将时域原函数f（t）的拉氏变换界说为如下积分：而拉氏逆变换则记为现实应用中其实不须要对原函数一一作积分运算,与查对数表类似,查拉氏变换表（表1）即可求得.拉氏变换在解微分方程进程中有如下几共性质或定理：（1）线性性质设则有式中 B——随意率性常数.（2）迭加道理这一性质极为重要,它使我们可以不作拉氏逆变换就能预感体系的稳态行动.（6）初值定理微分方程表征了体系的动态特点,它在经由拉氏变换后生成了代数方程,仍然表征了体系的动态特点.假如所有肇端前提为零,设体系（或元件）输出y(t)的拉氏变换为Y（s）和输入x（t）的拉氏变换为X（s）,则经由代数运算得（1）G（s）为一个以s为变量的函数,我们称这个函数为体系（或元件）的传递函数.故体系（或元件）的动态特点也可用其传递函数来暗示.传递函数是经典控制理论中一个重要的概念.用常系数线性微分方程暗示的体系（或元件）,在初始前提为零的前提下,经拉氏变换后,微分方程中n阶的导数项响应地变换为s n项,而系数不变.即拉氏变换后所得代数方程为一系数与原微分方程雷同,以s n代替n阶导数的多项式,移项后就是其传递函数.故一个体系（或元件）的传递函数极易求得.表1 拉氏变换表（部分）原函数ƒ（t）拉氏变换函数F（s）原函数图形（t≥0）1 单位脉冲函数δ（t）= 1单位阶跃函数=1(t＞0) 2=0(t≤0)3 t4 t n56 （1-）7 sinωt8 cosωt9 sin（ωt+θ）10 cos（ωt+θ）11 cosbt12131415 sinhωt16 coshωt例如图3所示为一个质量-弹性-油阻尼体系,该体系的力均衡微分方程为（2）式中 M——质量;x——质量的位移;B C——阻尼系数;k——弹簧刚度.图3 质量-弹性-油阻尼体系经拉氏变换得（3）写成传递函数为（4）方框图及其等效变换图4 所示是一种文字情势的方框图,它暗示体系构造中各元件的功用及它们之间的互相贯穿连接和旌旗灯号传递线路.这种方框图又称作构造方框图.另一种方框图即“函数方块图”,就是将元件或环节的传递函数写在响应的方框中,用箭头线将这些方框衔接起来,如图4所示.指向方框图的箭头暗示对其输入旌旗灯号;从方框图出来的箭头暗示输出.图中圆圈暗示比较点,亦称加减点,它对二个以上旌旗灯号根据其正.负进行代数运算.同一旌旗灯号线上的各引出旌旗灯号,数值与性质完整雷同.方框图输出旌旗灯号的因次,等于输入旌旗灯号的因次与方程中传递函数因次的乘积.图4 体系方框图1—输入旌旗灯号;2—比较点;3—引出旌旗灯号;4—输出旌旗灯号方框图等效变换.简化轨则见表2.表2 方块图变换轨则序号原方块图等效方块图1234567891011121314电液伺服阀电液伺服阀电液伺服阀既是电液转换元件,又是功率放大元件,它可以或许把渺小的电气旌旗灯号转换成大功率的液压能（流量和压力）输出.它的机能的好坏对体系的影响很大.是以,它是电液控制体系的焦点和症结.为了可以或许精确设计和应用电液控制体系,必须控制不合类型和机能的电液伺服阀.伺服阀输入旌旗灯号是由电气元件来完成的.电气元件在传输.运算和参量的转换等方面既快速又轻便,并且可以把各类物理量转换成为电量.所以在主动控制体系中广泛应用电气装配作为电旌旗灯号的比较.放大.反馈检测等元件;而液压元件具有体积小,构造紧凑.功率放大倍率高,线性度好,逝世区小,敏锐度高,动态机能好,响应速度快等长处,可作为电液转换功率放大的元件.是以,在一控制体系中常以电气为“神经”,以机械为“骨架”,以液压控制为“肌肉”最大限度地施展机电.液的长处.因为电液伺服阀的种类许多,但各类伺服阀的工作道理又基底细似,其剖析研讨的办法也大体雷同,故今以经常应用的力反馈两级电液伺服阀和地位反馈的双级滑阀式伺服阀为重点,评论辩论它的根本方程.传递函数.方块图及其特点剖析.其它伺服阀只介绍其工作道理,同时也介绍伺服阀的机能参数及其测试办法电液伺服阀的构成电液伺服阀在电液控制体系中的地位如图27所示.电液伺服阀包含电力转换器.力位移转换器.前置级放大器和功率放大器等四部分.3.1.1 电力转换器包含力矩马达（迁移转变）或力马达（直线活动）,可把电气旌旗灯号转换为力旌旗灯号.3.1.2 力位移转换器包含钮簧.弹簧管或弹簧,可把力旌旗灯号变成位移旌旗灯号而输出.3.1.3 前置级放大器包含滑阀放大器.喷嘴挡板放大器.射流管放大器.3.1.4 功率放大器——滑阀放大器由功率放大器输出的液体流量则具有必定的压力,驱动履行元件进行工作.图27 电液控制体系方块图电液伺服阀的分类电液伺服阀的分类电液伺服阀的种类许多,根据它的构造和机能可作如下分类：1）按液压放大级数,可分为单级伺服阀.两级伺服阀和三级伺服阀,个中两级伺服阀应用较广.2）按液压前置级的构造情势,可分为单喷嘴挡板式.双喷嘴挡板式.滑阀式.射流管式和偏转板射流式.3）按反馈情势可分为地位反馈.流量反馈和压力反馈.4）按电-机械转换装配可分为动铁式和动圈式.5）按输出量情势可分为流量伺服阀和压力控制伺服阀.6）按输入旌旗灯号情势可分为中断控制式和脉宽调制式.伺服阀的工作道理伺服阀的工作道理下面介绍两种重要的伺服阀工作道理.力反馈式电液伺服阀的构造和道理如图28所示,无旌旗灯号电流输入时,衔铁和挡板处于中央地位.这时喷嘴4二腔的压力p a=p b,滑阀7二端压力相等,滑阀处于零位.输入电流后,电磁力矩使衔铁2连同挡板偏转θ角.设θ为顺时针偏转,则因为挡板的偏移使p a＞p b,滑阀向右移动.滑阀的移动,经由过程反馈弹簧片又带动挡板和衔铁反偏向扭转（逆时针）,二喷嘴压力差又减小.在衔铁的原始均衡地位（无旌旗灯号时的地位）邻近,力矩马达的电磁力矩.滑阀二端压差经由过程弹簧片感化于衔铁的力矩以及喷嘴压力感化于挡板的力矩三者取得均衡,衔铁就不再活动.同时感化于滑阀上的油压力与反馈弹簧变形力互相均衡,滑阀在分开零位一段距离的地位上定位.这种依附力矩均衡来决议滑阀地位的方法称为力反馈式.假如疏忽喷嘴感化于挡板上的力,则马达电磁力矩与滑阀二端不服衡压力所产生的力矩均衡,弹簧片也只是受到电磁力矩的感化.是以其变形,也就是滑阀分开零位的距离和电磁力矩成正比.同时因为力矩马达的电磁力矩和输入电流成正比,所以滑阀的位移与输入的电流成正比,也就是经由过程滑阀的流量与输入电流成正比,并且电流的极性决议液流的偏向,如许便知足了对电液伺服阀的功效请求.图28 力反馈式伺服阀的工作道理1—永远磁铁;2—衔铁;3—扭轴;4—喷嘴;5—弹簧片;6—过滤器;7—滑阀;8—线圈;9—轭铁因为采取了力反馈,力矩马达根本上在零位邻近工作,只请求其输出电磁力矩与输入电流成正比（不象地位反馈中请求力矩马达衔铁位移和输入电流成正比）,是以线性度易于达到.别的滑阀的位移量在电磁力矩必定的情形下,决议于反馈弹簧的刚度,滑阀位移量便于调节,这给设计带来了便利.采取了衔铁式力矩马达和喷嘴挡板使伺服阀构造极为紧凑,并且动特点好.但这种伺服阀工艺请求高,造价高,对于油的过滤精度的请求也较高.所以这种伺服阀实用于请求构造紧凑,动特点好的场合.力反馈式电液伺服阀的方框图如图29.图29 力反馈式伺服阀方框图3.3.2 地位反馈式伺服阀图30为二级滑阀式地位反馈伺服阀构造.该类型电液伺服阀由电磁部分,控制滑阀和主滑阀构成.电磁部分是一只力马达,道理如前所述.动圈靠弹簧定位.前置放大器采取滑阀式（一级滑阀）.如图所示,在均衡地位（零位）时,压力油从P腔进入,分别经由过程P腔槽,阀套窗口,固定撙节孔3.5到达上.下控制窗口,然后再经由过程主阀（二级阀芯）的回油口回油箱.输入正向旌旗灯号电流时,动圈向下移动,一级阀芯随之下移.这时,上控制窗口的过流面积减小,下控制窗口的过流面积增大.所以上控制腔压力升高而下控制腔的压力下降,使感化在主阀芯（二级阀芯）两头的液压力掉去均衡.主阀芯在这一液压力感化下向下移动.主阀芯下移,使上控制窗口的过流面积逐渐增大,下控制窗口的过流面积逐渐缩小.当主阀芯移动到上.下控制窗口过流面积从新相等的地位时,感化于主阀芯两头的液压力从新均衡.主阀芯就逗留在新的均衡地位上,形成必定的启齿.这时,压力油由P腔经由过程主阀芯的工作边到A腔而供应负载.回油则经由过程B腔,主阀芯的工作边到T腔回油箱.输入旌旗灯号电流反向时,阀的动作进程与此相反.油流反向为P→B,A→T.上述工作进程中,动圈的位移量,一级阀芯（先导阀芯）的位移量与主阀芯的位移量均相等.因动圈的位移量与输入旌旗灯号电流成正比,所以输出的流量和输入旌旗灯号电流成正比.图30 地位反馈伺服阀构造1—阀体;2—阀套;3—固定撙节口;4—二级阀芯;5—固定撙节口;6—一级阀芯;7—线圈;8—下弹簧;9—上弹簧;10—磁钢二级滑阀型地位反馈式伺服阀的方框图如图31所示.该型电液伺服阀具有构造简略,工作靠得住,轻易保护,可在现场进行调剂,对油液干净度请求不太高.图31 地位反馈式电液伺服阀方框图电液伺服阀的根本特点空载时输出流量和输入旌旗灯号电流之间的关系,经常应用空载流量特点曲线来暗示（图32）.由这一曲线可得到该阀的额定值.线性度.滞环.流量增益等特点.额定电流I R——在这一电流规模内,阀的输出流量与输入旌旗灯号电流成正比.额定空载流量——在额定压力与额定电流下阀的空载流量.线性度——q-I曲线直线性的器量.图32 空载流量特点曲线I R——额定电流;q0——最大空载流量;tanθ——流量增益滞环——重要用来标明旌旗灯号电流转变偏向时,由摩擦力.磁滞等原因使I-q曲线不重合的程度.常以曲线上同一流量下电流最大差值△I max与阀的额定电流I R之比来暗示.流量增益——q L与I之比值,即q-I曲线的平均斜率.3.4.2 压力增益特点在必定供油压力下,在输入电流I和负载压力p L=p1－p2曲线上,比值△p L/△I称为压力增益.当负载流量保持为零时,在零位（中央均衡地位）邻近的压力增益称为零位压力增益.零位压力增益与主滑阀的启齿情势有关,以零启齿情势最高.进步供油压力p s也可进步零位压力增益.但这一特点重要与阀的制造质量有关.进步零位压力增益,对于减小不敏锐区.进步精度有感化,但对稳固性起相反的感化.图33是零启齿伺服阀的零位压力增益特点曲线.图33 零位压力增益特点曲线3.4.3 负载压力.流量特点这一特点往往是选用伺服阀的重要根据.图34即为负载压力-流量特点曲线.3.4.4 对数频率特点它暗示电液伺服阀的动态特点.幅频曲线中一3dB时频率为该阀的频宽.其值越大则该阀的工作频率规模越大.对数频率特点也是剖析伺服体系动特点以及设计.分解电液伺服体系的根据.图35即为阀的对数频率特点曲线.3.4.5 零飘与零偏伺服阀因为供油压力的变更和工作油温度的变更而引起的零位（Q L=p L=0的几何地位）变更称为零飘.零飘一般用使其恢复位所需加的电流值与额定电流值之比来权衡.这一比值越小越好.别的,因为制造.调剂.装配的不同,控制线圈中不加电流时,滑阀不必定位于中位.有时必须加必定的电流才干使其恢复中位（零位）.这一现象称为零偏.零偏以使阀恢复零位所需加之电流值与额定电流值之比来权衡.图34 负载压力-流量特点曲线图35 对数频率特点曲线3.4.6 不敏锐度因为不敏锐区的消失,伺服阀只有在输入旌旗灯号电流达必定值时才会转变状况.使伺服阀产生状况变更的最小电流与额定电流之比称为不敏锐度.其值愈小愈好.液压伺服体系设计液压伺服体系设计在液压伺服体系中采取液压伺服阀作为输入旌旗灯号的转换与放大元件.液压伺服体系能以小功率的电旌旗灯号输入,控制大功率的液压能（流量与压力）输出,并能获得很高的控制精度和很快的响应速度.地位控制.速度控制.力控制三类液压伺服系同一般的设计步调如下：1）明白设计请求：充分懂得设计义务提出的工艺.构造实时体系各项机能的请求,并应具体剖析负载前提.2）拟定控制计划,画出体系道理图.3）静态盘算：肯定动力元件参数,选择反馈元件及其它电气元件.4）动态盘算：肯定体系的传递函数,绘制开环波德图,剖析稳固性,盘算动态机能指标.5）校核精度和机能指标,选择校订方法和设计校订元件.6）选择液压能源及响应的从属元件.7）完成履行元件及液压能源施工设计.本章的内容主如果按照上述设计步调,进一步解释液压伺服体系的设计原则和介绍具体设计盘算办法.因为地位控制体系是最根本和应用最广的体系,所以介绍将以阀控液压缸地位体系为主.4.1 周全懂得设计请求4.1.1 周全懂得被控对象液压伺服控制体系是被控对象—主机的一个构成部分,它必须知足主机在工艺上和构造上对其提出的请求.例如轧钢机液压压下地位控制体系,除了应可以或许推却最大轧制负载,知足轧钢机轧辊辊缝调节最大行程,调节速度和控制精度等请求外,履行机构—压下液压缸在外形尺寸上还受轧钢机牌楼窗口尺寸的束缚,构造上还必须包管知足改换轧辊便利等请求.要设计一个好的控制体系,必须充分看重这些问题的解决.所以设计师应周全懂得被控对象的工况,并分解应用电气.机械.液压.工艺等方面的理论常识,使设计的控制体系知足被控对象的各项请求.4.1.2 明角设计体系的机能请求1）被控对象的物理量：地位.速度或是力.2）静态极限：最大行程.最大速度.最大力或力矩.最大功率.3）请求的控制精度：由给定旌旗灯号.负载力.干扰旌旗灯号.伺服阀及电控体系零飘.非线性环节（如摩擦力.逝世区等）以及传感器引起的体系误差,定位精度,分辩率以及许可的飘移量等.4）动态特点：相对稳固性可用相位裕量和增益裕量.谐振峰值和超调量等来划定,响应的快速性可用载止频率或阶跃响应的上升时光和调剂时光来划定;5）工作情形：主机的工作温度.工作介质的冷却.振动与冲击.电气的噪声干扰以及响应的耐高温.防水防腐化.防振等请求;6）特别请求;装备重量.安然呵护.工作的靠得住性以及其它工艺请求.4.1.3 负载特点剖析精确肯定体系的外负载是设计控制体系的一个根本问题.它直接影响体系的构成和动力元件参数的选择,所以剖析负载特点应尽量反应客不雅现实.液压伺服体系的负载类型有惯性负载.弹性负载.粘性负载.各类摩擦负载（如静摩擦.动摩擦等）以及重力和其它不随时光.地位等参数变更的恒值负载等.4.2 拟定控制计划.绘制体系道理图在周全懂得设计请求之后,可根据不合的控制对象,按表6所列的根本类型选定控制计划并拟定控制体系的方块图.如对直线地位控制系同一般采取阀控液压缸的计划,方块图如图36所示.图36 阀控液压缸地位控制体系方块图表6 液压伺服体系控制方法的根本类型伺服体系控制旌旗灯号控制参数活动类型元件构成机液电液气液电气液模仿量数字量位移量地位.速度.加快度.力.力矩.压力直线活动摆动活动扭转活动1.阀控制：阀-液压缸,阀-液压马达2.容积控制：变量泵-液压缸;变量泵-液压马达;阀-液压缸-变量泵-液压马达3.其它：步近式力矩马达4.3 动力元件参数选择动力元件是伺服体系的症结元件.它的一个重要感化是在全部工作轮回中使负载按请求的速度活动.其次,它的重要机能参数能知足全部体系所请求的动态特点.此外,动力元件参数的选择还必须斟酌与负载参数的最佳匹配,以包管体系的功耗最小,效力高.动力元件的重要参数包含体系的供油压力.液压缸的有用面积（或液压马达排量）.伺服阀的流量.当选定液压马达作履行元件时,还应包含齿轮的传动比.4.3.1 供油压力的选择选用较高的供油压力,在雷同输出功率前提下,可减小履行元件——液压缸的活塞面积（或液压马达的排量）,因而泵和动力元件尺寸小重量轻,装备构造紧凑,同时油腔的容积减小,容积弹性模数增大,有利于进步体系的响应速度.但是随供油压力增长,因为受材料强度的限制,液压元件的尺寸和重量也有增长的趋向,元件的加工精度也请求进步,体系的造价也随之进步.同时,高压时,泄露大,发烧高,体系功率损掉增长,噪声加大,元件寿命下降,保护也较艰苦.所以前提许可时,平日照样选用较低的供油压力.经常应用的供油压力等级为7MPa到28MPa,可根据体系的要乞降构造限制前提选择恰当的供油压力.4.3.2 伺服阀流量与履行元件尺寸的肯定如上所述,动力元件参数选择除应知足拖动负载和体系机能两方面的请求外,还应斟酌与负载的最佳匹配.下面侧重介绍与负载最佳匹配问题.（1）动力元件的输出特点将伺服阀的流量——压力曲线经坐标变换绘于υ－F L平面上,所得的抛物线即为动力元件稳态时的输出特点,见图37.图37 参数变更对动力机构输出特点的影响a）供油压力变更;b）伺服阀容量变更;c）液压缸面积变更。
汽轮机电液转换器故障分析及处理
汽轮机电液转换器故障分析及处理摘要：详细介绍了汽轮机数字电液调节系统的基本原理，并从实际使用的角度阐述了汽轮机电液转换器故障发生情况，同时结合实例对汽轮机电液转换器产生的故障如何处理进行了分析说明。
关键词：液压调节系统；CPC；DEH；Woodward1 研究对象与工作原理美克化工有限责任公司25 MW 汽轮机组调速系统为数字电液调节系统（简称DEH）。
主要由Woodward 505E 数字式调节器、电液转换器、液压伺服机构、调节汽阀等组成。
它能实现汽轮机冲转升速、配合电气并网、负荷控制、抽汽热负荷控制及其他辅助控制，并与DCS 接通，实现控制参数在线调整和超速保护等功能。
Woodward 505E 数字式调节器具有以下功能：转速调节、转速目标值设定、抽汽压力调节、负荷分配、功率目标值设定、不等率设定、冷热态自动启动程序设定、跨越临界转速控制、超速试验及保护、自动同期、外部停机输入、RS232/RS422/RS485 通讯接口，手动/ 自动模式转换。
液压伺服机构由调节滑阀、错油门、油动机、启动阀等组成。
调节信号油压经液压伺服机构放大，控制油动机活塞移动，通过调节杠杆，改变调节汽阀的开度、调节汽轮机高压段、供热抽汽段的进汽量。
汽轮机高、低压段进汽量的调节是通过改变调节汽阀的开度实现。
根据电负荷和抽汽热负荷的需要，调节油动机带动配汽机构，改变横梁的位置，装在横梁上的阀碟，按配汽升程曲线顺序开启关闭，从而改变汽轮机各段的进汽量。
抽汽式汽轮机既可作凝汽运行也可作抽汽式运行。
在运行时为不带抽气按凝汽的方式时，可以不投低压油动机，让低压抽汽调门全开。
2 汽轮机电液转换器故障分析在2010 年9 月25 日汽轮机开机后投入到工业抽汽并汽的过程之中，出现负荷在3～27 MW 大范围的波动过程，高低调节汽阀也在20～70 mm 范围产生异常波动，这时就要将工业抽汽推出，将外网热负荷由减温减压器调整供给后正常投入；随后由于我厂生产的需要，汽轮机一直仅能在凝汽工况下运行，2011 年2 月8 日03：49，汽轮机跳闸报警显示CPC2（电液转换器）故障，当时负荷为28 MW，汽轮机转速飞升至3 343 r/min；随即对汽轮机CPC2 进行了故障检查处理，发现低调电液转换器内电路模块烧毁，失去了控制作用，505E 检测到故障后自动跳闸停机；立即更换汽轮机低压调门电液转换器，在22：22 开机负荷升至19 MW 时，在抽汽未投情况下，再次出现电负荷在10～20 MW之间大幅度波动。
电液伺服与比例控制简介
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2、射流管式电液伺服阀 图10-3是MOOG公司D661-G系列位移电反 馈射流管式伺服阀的结构示意图，本书以该阀为 例介绍射流管阀的工作原理。
图10-3 射流管式二级电液伺服阀 1—力矩马达；2—射流管；3—放大器；4—位置反馈 传感器；5—主阀芯
指令信号和 反馈信号的差值 通过电流负反馈 放大器3放大作 用在先导阀的力 矩马达1上，如 果差值不为零， 这样产生的转矩 驱动射流管2发 生偏转，使得主 阀芯5两端产生 压降而发生移动。 同时，位置反馈 传感器4与主阀 一起移动，
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1、电液比例方向阀
1. 直动式的比例方向阀 图10-4是最普通的直动式比例方向阀的典型结构。
图10-4 直动式比 例方向阀 1—阀体 2—控制 阀芯 3、4—弹簧 5、6—电磁铁 7— 丝堵
工作原理：电磁铁5和6不带电时，弹簧3和4将控制阀 芯2保持在中位。比例电磁铁得电后，直接推动控制阀芯2， 例如，电磁铁b（6）得电，控制阀芯2被推向左侧，压在 弹簧3上，位移与输入电流成比例。这时，P口至A口及B 口至T口通过阀芯与阀体形成的节流通道。电磁铁6失电， 2被3重新推回中位。弹簧3，4有两个任务：①电磁铁5和 6不带电时，将控制阀芯2推回中位；②电磁铁5或6得电时， 其中一个作为力—位移传感器，与输入电磁力相平衡，从 而确定阀芯的位置。 12
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电气伺服放大器、电液伺服阀均属于此类元件。 执行元件——将产生调节动作的液压能量加 于控制对象上的元件，如液压缸和液压马达。 控制对象——各类生产设备，如机器工作台、刀 架等。 比例控制元件的也包括上述六部分组成，所 不同的是放大、能量转换元件为比例放大器和电 液比例阀。
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电液伺服阀的原理分类和应用简介
电液伺服阀的原理分类和应用简介一．电液伺服阀的工作原理电液伺服阀由力矩马达和液压放大器组成。
力矩马达工作原理磁铁把导磁体磁化成N、S极，形成磁场。
衔铁和挡板固连由弹簧支撑位于导磁体的中间。
挡板下端球头嵌放在滑阀中间凹槽内；线圈无电流时，力矩马达无力矩输出，挡板处于两喷嘴中间；当输入电流通过线圈使衔铁3左端被磁化为N极，右端为S极，衔铁逆时针偏转。
弹簧管弯曲产生反力矩，使衔铁转过θ角。
电流越大θ角就越大，力矩马达把输入电信号转换为力矩信号输出。
前置放大级工作原理压力油经滤油器和节流孔流到滑阀左、右两端油腔和两喷嘴腔，由喷嘴喷出，经阀9中部流回油箱力矩马达无输出信号时，挡板不动，滑阀两端压力相等。
当力矩马达有信号输出时，挡板偏转，两喷嘴与挡板之间的间隙不等，致使滑阀两端压力不等，推动阀芯移动。
功率放大级工作原理当前置放大级有压差信号使滑阀阀芯移动时，主油路被接通。
滑阀位移后的开度正比于力矩马达的输入电流，即阀的输出流量和输入电流成正比；当输入电流反向时，输出流量也反向。
滑阀移动的同时，挡板下端的小球亦随同移动，使挡板弹簧片产生弹性反力，阻止滑阀继续移动；挡板变形又使它在两喷嘴间的位移量减小，实现了反馈。
当滑阀上的液压作用力和挡板弹性反力平衡时，滑阀便保持在这一开度上不再移动。
二.电液伺服阀的分类1 按液压放大级数可分为单级电液伺服阀，两级电液伺服阀，三级电液伺服阀。
2 按液压前置级的结构形式，可分为单喷嘴挡板式，双喷嘴挡板式，滑阀式，射流管式和偏转板射流式。
3 按反馈形式可分为位置反馈式，负载压力反馈式，负载流量反馈式，电反馈式等。
4 按电机械转换装置可分为动铁式和动圈式。
5 按输出量形式可分为流量伺服阀和压力控制伺服阀。
三.电液伺服阀的发展趋势1/新型结构的设计在20 世纪90 年代,国外研制直动型电液伺服阀获得了较大的成就.现形成系列产品的有Moog 公司的D633,D634 系列的直动阀,伊顿威格士(EatonVickers)公司的LFDC5V 型,德国Bosch 公司的NC10 型,日本三菱及KYB 株式会社合作开发的MK 型阀及Moog 公司与俄罗期沃斯霍得工厂合作研制的直动阀等.该类型的伺服阀去掉了一般伺服阀的前置级, 利用一个较大功率的力矩马达直接拖动阀芯, 并由一个高精度的阀芯位移传感器作为反馈.该阀的最大特点是无前置级,提高了伺服阀的抗污染能力.同时由于去掉了许多难加工零件,降低了加工成本,可广泛使用于工业伺服控制的场合.国内有些单位如中国运载火箭技术研究院第十八研究所, 北京机床研究所, 浙江工业大学等单位也研制出了相关产品的样机. 特别是北京航空航天大学研制出转阀式直动型电液伺服阀. 该伺服阀通过将普通伺服阀的滑阀滑动结构转变为滑阀的转动, 并在阀芯与阀套上相应开了几个与轴向有一定倾角的斜槽.阀芯阀套相互转动时,斜槽相互开通或相互封闭,从而控制输出压力或流量.由于在工作时阀芯阀套是相互转动的,降低了阀工作时的摩擦阻力,同时污染物不容易在转动的滑阀内堆积,提高了抗污染性能.此外,Park 公司开发了"音圈驱动(Voice Coil Drive)"技术(VCD),以及以此技术为基础开发的DFplus 控制阀.所谓音圈驱动技术, 顾名思义, 即是类似于扬声器的一种驱动装置, 其基本结构就是套在固定的圆柱形永久磁铁上的移动线圈,当信号电流输入线圈时,在电磁效应的作用下,线圈中产生与信号电流相对应的轴向作用力,并驱动与线圈直接相连的阀芯运动,驱动力很大.线圈上内置了位移反馈传感器,因此,采用VCD 驱动的DFplus 阀本质上是以闭环方式进行控制的,线性度相当好.此外,由于VCD 驱动器的运动零件只是移动线圈,惯量极小,相对运动的零件之间也没有任何支承,DFplus 阀的全部支承就是阀芯和阀体间的配合面,大大减小了摩擦这一非线性因素对控制品质的影响.综合上述的技术特点,配合内置的数字控制模块,使DFplus 阀的控制性能佳,尤其在频率响应方面更是优越,可达400Hz.从发展趋势来看,新型直动型电液伺服阀在某些行业有替代传统伺服阀特别是喷嘴挡板式伺服阀的趋向, 但它的最大问题在于体积大, 重量重, 只适用于对场地要求较低的工业伺服控制场合. 如能减轻其重量, 减小其体积,在航空,航天等军工行业亦具有极大的发展潜力.另外,近年来伺服阀新型的驱动方式除了力矩马达直接驱动外,还出现了采用步进电机,伺服电机,新型电磁铁等驱动结构以及光-液直接转换结构的伺服阀.这些新技术的应用不仅提高了伺服阀的性能, 而且为伺服阀发展开拓了思路, 为电液伺服阀技术注入了新的活力.2/新型材料的采用当前在电液伺服阀研制领域的新型材料运用,主要是以压电元件,超磁致伸缩材料及形状记忆合金等为基础的转换器研制开发.它们各具有其自己的优良特性.2.1 压电元件压电元件的特点是"压电效应":在一定的电场作用下会产生外形尺寸的变化,在一定范围内,形变与电场强度成正比.压电元件的主要材料为压电陶瓷(PZT),电致伸缩材料(PMN)等.比较典型的压电陶瓷材料有日本TOKIN 公司的叠堆型压电伸缩陶瓷等.PZT 直动式伺服阀的原理是: 在阀芯两端通过钢球分别与两块多层压电元件相连. 通过压电效应, 使压电材料产生伸缩驱动阀芯移动.实现电-机械转换.PMN 喷嘴挡板式伺服阀则在喷嘴处设置一与压电叠堆固定连接的挡板,由压电叠堆的伸,缩实现挡板与喷嘴间的间隙增减,使阀芯两端产生压差推动阀芯移动.目前压电式电-机械转换器的研制比较成熟并已得到较广泛的应用.它具有频率响应快的特点,伺服阀频宽甚至能达到上千赫兹,但亦有滞环大,易漂移等缺点,制约了压电元件在电液伺服阀上的进一步应用.2.2 超磁致伸缩材料液压与电气论坛超磁致伸缩材料(GMM)与传统的磁致伸缩材料相比,在磁场的作用下能产生大得多的长度或体积变化. 利用GMM 转换器研制的直动型伺服阀是把GMM 转换器与阀芯相连,通过控制驱动线圈的电流,驱动GMM 的伸缩,带动阀芯产生位移从而控制伺服阀输出流量.该阀与传统伺服阀相比不仅有频率响应高的特点,而且具有精度高,结构紧凑的优点.目前,在GMM 的研制及应用方面,美国,瑞典和日本等国处于领先水平.国内浙江大学利用GMM 技术对气动喷嘴挡板阀和内燃机燃料喷射系统的高速强力电磁阀, 进行了结构设计和特性研究.从目前情况来看GMM 材料与压电材料和传统磁致伸缩材料相比,具有应变大,能量密度高,响应速度快,输出力大等特点.世界各国对GMM 电-机械转换器及相关的技术研究相当重视,GMM 技术水平快速发展,已由实验室研制阶段逐步进入市场开发阶段.今后还需解决GMM 的热变形,磁晶各向异性,材料腐蚀性及制造工艺, 参数匹配等方面的问题,以利于在高科技领域得到广泛运用.2.3 形状记忆合金形状记忆合金(SMA)的特点是具有形状记忆效应.将其在高温下定型后,冷却到低温状态,对其施加外力.一般金属在超过其弹性变形后会发生永久变形,而SMA 却在将其加热到某一温度之上后, 会恢复其原来高温下的形状. 利用其特性研制的伺服阀是在阀芯两端加一组由形状记忆合金绕制的SMA 执行器, 通过加热和冷却的方法来驱动SMA 执行器, 使阀芯两端的形状记忆合金伸长或收缩, 驱动阀芯作用移动, 同时加入位置反馈来提高伺服阀的控制性能.从该阀的情况来看,SMA 虽变形量大,但其响应速度较慢,且变形不连续, 也限制了其应用范围.与传统伺服阀相比,采用新型材料的电-机械转换器研制的伺服阀,普遍具有高频响, 高精度,结构紧凑的优点.虽然目前还各自呈在某些关键技术需要解决,但新型功能材料的应用和发展,给电液伺服阀的技术发展发展提供了新的途径.3/电子化,数字化技术的运用液压与电气论坛目前电子化, 数字化技术在电液伺服阀技术上的运用主要有两种方式: 其一,在电液伺服阀模拟控制元器件上加入D/A 转换装置来实现其数字控制.随着微电子技术的发展,可把控制元器件安装在阀体内部,通过计算机程序来控制阀的性能,实现数字化补偿等功能.但存在模拟电路容易产生零漂,温漂,需加D/A 转换接口等问题.其二, 为直动式数字控制阀. 通过用步进电机驱动阀芯, 将输入信号转化成电机的步进信号来控制伺服阀的流量输出.该阀具有结构紧凑,速度及位置开环可控及可直接数字控制等优点,被广泛使用.但在实时性控制要求较高的场合,如按常规的步进方法,无法兼顾量化精度及响应速度的要求.浙江工业大学采用了连续跟踪控制的办法,消除了两者之间的矛盾,获得了良好的动态特性. 此外还有通过直流力矩电机直接驱动阀芯来实现数字控制等多种控制方式或伺服阀结构改变等方法来形成众多的数字化伺服阀产品.随着各项技术水平的发展,通过采用新型的传感器和计算机技术研制出机械,电子, 传感器及计算机自我管理(故障诊断,故障排除)为一体的智能化新型伺服阀.该类伺服阀可按照系统的需要来确定控制目标:速度,位置,加速度,力或压力.同一台伺服阀可以根据控制要求设置成流量控制伺服阀, 压力控制伺服阀或流量/ 压力复合控制伺服阀. 并且伺服阀的控制参数,如流量增益,流量增益特性,零点等都可以根据控制性能最优化原则进行设置.伺服阀自身的诊断信息,关键控制参数(包括工作环境参数和伺服阀内部参数)可以及时反馈给主控制器;可以远距离对伺服阀进行监控,诊断和遥控.在主机调试期间,可以通过总线端口下载或直接由上位机设置伺服阀的控制参数, 使伺服阀与控制系统达到最佳匹配,优化控制性能.而伺服阀控制参数的下载和更新,甚至在主机运转时也能进行.而在伺服阀与控制系统相匹配的技术应用发展中, 嵌入式技术对于伺服阀已经成为现实. 按照嵌入式系统应定义为:"嵌入到对像体系中的专用计算机系统"."嵌入性","专用性"与"计算机系统"是嵌入式系统的三个基本要素.它是在传统的伺服阀中嵌入专用的微处理芯片和相应的控制系统, 针对客户的具体应用要求而构建成具有最优控制参数的伺服阀并由阀自身的控制系统完成相应的控制任务(如各控制轴同步控制),再嵌入到整个的大控制系统中去.从目前的技术发展和控制系统对伺服阀的要求看, 伺服阀的自诊断和自检测功能应该有更大的发展. 结束语当前的液压伺服控制技术已经能将自动控制技术, 液压技术与微电子有机的结合起来, 形成新一代的伺服阀产品.而随着电子设备,控制策略,软件及材料等方面的发展与进步, 电液控制技术及伺服阀产品将在机,电,液一体化获得长足的进步.四 .电液伺服阀的发展历程液压控制技术的历史最早可追溯到公元前240 年,当时一位古埃及人发明了人类历史上第一个液压伺服系统――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专利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专利.同样, Foxboro 发明了喷嘴挡板阀原理的专利.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军事应用的需要, 伺服阀的研制和发展取得了巨大成就. 1946 年, 英国Tinsiey 获得了两级阀的专利;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 第一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, 可以看到最终取胜的几个厂家, 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:第二级对第一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%;第一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军事领域,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尖端产品.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. Moog 公司就在1963 年推出了第一款专为工业场合使用的73 如系列伺服阀产品.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);独立的第一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五. 电液伺服阀运转不良引起的故障1 油动机拒动在机组启动前做阀门传动试验时，有时出现个别油动机不动的现象，在排除控制信号故障的前提下，造成上述现象的主要原因是电液伺服阀卡涩。
300WM汽轮机EH油系统常见故障分析
300WM汽轮机EH油系统常见故障分析1 伺服阀故障1.1 工作原理伺服阀又称电液转换器。
它由两部分组成：上部分为动圈式力矩马达，下部分是一个液压二级阀（图1）。
它的工作原理是将计算机控制输出的电流信号转换成液压信号，再通过油动机转换成位移信号，控制相应的蒸汽阀门的开关。
伺服阀是EH油系统中最核心、最精密的部件，一旦油管路污染，很容易卡涩。
伺服阀卡涩将导致汽轮机调节过程变缓或者无法控制。
1.2 故障现象伺服阀卡涩引起的汽轮机高压调门拒动是EH油系统最常见、最频繁的故障现象。
这是由伺服阀的内部结构以及高压调门在DEH系统中实现调节作用的特性决定的。
1.3 原因分析结合伺服阀的结构（图1），我们认为伺服阀最容易卡涩的部位为阀杆部位和喷嘴部位。
伺服阀阀芯与阀套的径向间隙只有0.02mm左右，阀芯接受伺服阀电机的电磁力矩后产生位移，一旦阀芯与阀套的径向夹杂颗粒物，伺服阀极易卡涩，从而引起相应的汽门卡涩；另外伺服阀喷嘴间隙为0.01mm左右，当油中有微粒物卡在喷嘴内时，就会使挡板沿滑阀方向移动受阻，造成主阀芯两端始终存在压差，造成伺服阀的实际开度和伺服阀的输入电流不匹配，油动机处于全开或全关位置而无法控制。
当其发生卡涩时，更换新的伺服阀，问题可立即解决。
发生卡涩的伺服阀也可以用无水乙醇冲洗它的内部，或许还能使用，但最好送回制造厂家彻底清洗。
需要注意的是，汽轮机的某个阀门出现异常动作，并不一定是由伺服阀卡涩引起的。
比如说汽轮机运行时的调节汽门晃动或者突然关闭可能是伺服阀输入的电流信号故障引起的。
1.4 防范措施清洁的EH油系统对伺服阀的使用寿命至关重要。
油中混杂的颗粒物、油管路或其他设备安装时的微粒物对伺服阀的使用寿命的威胁最大。
另外EH油的酸值升高引起的各类腐蚀也会影响伺服阀的使用寿命。
2 EH油泵故障2.1 工作原理EH油泵为恒压变量柱塞泵，它具有容积式泵的压力高、流量稳定的优点。
它恒定的压力输出是通过油泵调节装置感受出口压力变化反馈调节实现的。