某型船用電液閥結(jié)構(gòu)原理與常見故障分析排除

某型船用電液閥是船舶操舵控制系統(tǒng)的執(zhí)行機構(gòu)，是一種高集成度、機械反饋式操舵專用閥組。電液閥作為電液放大裝置，是船舶操舵控制系統(tǒng)中的電液轉(zhuǎn)換器件，它接收操舵控制系統(tǒng)的操舵信號，控制液壓油的方向及流量以驅(qū)動舵機油缸操舵，實現(xiàn)對船舶姿態(tài)的控制，具有技術(shù)性能先進、結(jié)構(gòu)合理緊湊、輸出平穩(wěn)、噪聲小、抗污染能力強和可靠性高等特點。一、原理分析電液閥主要由2套比例先導(dǎo)閥、2個減壓閥、2個節(jié)流閥、1個通道選擇換向閥、1個主閥、2套反饋機構(gòu)、1套手動操作機構(gòu)、1套主閥芯位移指示機構(gòu)及1個閥體部件組成，電液閥結(jié)構(gòu)及外形示意見圖1。圖1電液閥結(jié)構(gòu)及外形示意圖1)液壓原理。電液閥液壓原理示意圖如圖2所示。圖2電液閥液壓原理示意圖由圖2可知，電液閥包含如下功能模塊。①手動操作機構(gòu):

手動操作其中一路比例先導(dǎo)閥，實現(xiàn)應(yīng)急操作;

②、⑥比例先導(dǎo)閥:實現(xiàn)電液轉(zhuǎn)換，驅(qū)動主閥動作;

③、④節(jié)流閥:

調(diào)節(jié)主閥芯動作速度;

⑤通道選擇換向閥:

選擇控制主閥的先導(dǎo)級;⑦、?發(fā)機械反饋機構(gòu):

將主閥芯位移按設(shè)定比例反饋給比例先導(dǎo)閥;⑧閥體:

實現(xiàn)各模塊所需的油路溝通;

⑨、?減壓閥:

將輸入壓力油減壓后供給先導(dǎo)級，提高先導(dǎo)級油壓的穩(wěn)定性;

⑩主閥:

對外輸出液壓油，受比例先導(dǎo)閥控制。2)電動操作工作原理。電液閥具有2個比例先導(dǎo)閥，由通道選擇換向閥選擇控制主閥的先導(dǎo)閥，另一比例先導(dǎo)閥處于隔離狀態(tài)。如圖2所示，通道選擇換向閥未通電時，左邊1#比例先導(dǎo)閥控制主閥，右邊2#比例先導(dǎo)閥被隔離。比例電磁鐵為雙向位移型比例電磁鐵，接收操作系統(tǒng)控制信號，產(chǎn)生與控制信號大小成比例的線性位移，位移方向由控制信號決定。當給1#比例先導(dǎo)閥的比例電磁鐵施加一個使銜鐵向左運動的控制信號后，比例先導(dǎo)閥閥芯和比例電磁鐵銜鐵相連，比例先導(dǎo)閥芯隨比例電磁鐵向左運動，先導(dǎo)閥閥芯偏離零位后，a口和回油相通、b口和壓力油相通，a、b口間形成壓力差。此壓差經(jīng)過節(jié)流閥后作用到主閥芯兩端，主閥芯在此壓差的作用下向右運動，并通過反饋機構(gòu)的杠桿帶動閥內(nèi)套向左運動，與閥芯運動方向一致，當先導(dǎo)閥閥內(nèi)套位移量和閥芯位移量一致時，比例先導(dǎo)閥重新處于零位，a、b油口關(guān)閉，壓差為零，主閥芯兩端控制油壓相等，處于平衡狀態(tài)。此時主閥芯相對于主閥套已發(fā)生一定位移量，即主閥A、B油口有一定的開口量，對外輸出流量與開口量相對應(yīng)的壓力油。當給1#比例先導(dǎo)閥的比例電磁鐵施加一個方向相反的控制信號時，先導(dǎo)閥芯、主閥芯、先導(dǎo)閥套的位移反向，大小和控制信號成比例，主閥A、B油口隨主閥芯位移反向而輸出反向流量。綜上所述，當給比例電磁鐵線圈施加控制信號時，電液比例閥就輸出流量和控制信號大小成比例、方向和信號相對應(yīng)的壓力油。當換向閥電磁鐵通電后，換向閥將主閥芯兩端控制腔和右邊的2#比例先導(dǎo)閥相連，左邊的1#比例電磁鐵被隔離，此時只有2#比例先導(dǎo)閥接收控制信號有效，電液閥動作原理和1#比例先導(dǎo)閥接收控制信號時一致。主閥2個控制腔均設(shè)有節(jié)流閥，調(diào)節(jié)主閥動作速度以調(diào)節(jié)電液閥動態(tài)特性。每個比例先導(dǎo)閥分別由一個定值減壓閥提供油源，電液閥P口壓力波動時，確保比例先導(dǎo)閥油源壓力保持在設(shè)定值，提高電液閥控制品質(zhì)和綜合性能。3)應(yīng)急手動操作工作原理。由圖2可知，1#比例先導(dǎo)閥具有手動操作功能。當換向閥電磁鐵不通電時，1#比例先導(dǎo)閥控制主閥，2#比例先導(dǎo)閥被隔離。此時，可通過手動操作機構(gòu)代替電信號直接操縱左邊比例電磁鐵銜鐵動作，實現(xiàn)對電液閥的手動操作，其工作原理和隨動工況一致。二、功能描述由電液閥的結(jié)構(gòu)原理分析可知，電液閥的主要功能如下。①比例操作功能。接收控制電信號，輸出與控制信號成比例的液壓油;

②雙通道切換功能。電液閥具有2個比例通道，并具有通道切換功能，可通過電信號選擇比例通道;③動態(tài)特性調(diào)節(jié)功能。通過調(diào)節(jié)主閥芯2個控制腔節(jié)流閥可調(diào)節(jié)電液閥的動態(tài)特性;

④應(yīng)急手動操作功能。電液閥帶有應(yīng)急手動操作機構(gòu)，可進行機旁應(yīng)急手動操作;⑤機械指示功能。電液閥帶有主閥芯位移指示機構(gòu)，可通過玻璃窗口觀察主閥芯位移狀態(tài)。三、常見故障分析及排除1)故障一。故障現(xiàn)象:

電液閥外漏。原因分析:

電液閥采用橡膠密封，橡膠密封件老化后密封性能下降而產(chǎn)生滲漏。排除方法:

更換滲漏處密封件。2)故障二。故障現(xiàn)象:

電液閥動作正常，主閥芯位移指示機構(gòu)失靈，表盤指示不準確或不動作。原因分析:

主閥芯位移指示機構(gòu)是通過機械傳動裝置將主閥芯的直線運動轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)運動，再放大后利用表盤顯示。機構(gòu)不能準確指示主閥芯位置時，可能存在以下原因，需要拆卸后逐一檢查，進一步確認:

①機械指示表盤固定不牢，導(dǎo)致表盤和傳動軸松脫，表盤不能完全隨傳動軸轉(zhuǎn)動;②傳動機構(gòu)損壞，不能將主閥芯位置信號傳遞給表盤。排除方法:

①檢查表盤是否損壞，如果損壞則更換后固定，未損壞則將表盤再次固定;

②更換損壞部件。3)故障三。故障現(xiàn)象:

1#通道電動操作正常，手動無法操作。原因分析:

手動操作機構(gòu)損壞，傳動部分出現(xiàn)斷裂或滑動。排除方法:

拆卸并檢查手動操作機構(gòu)，更換損壞的零件。4)故障四。故障現(xiàn)象:

2#通道電動操作正常，1#通道電動、手動均無法操作。原因分析:

①1#通道減壓閥故障，沒有壓力油輸出;

②比例電磁鐵和先導(dǎo)閥芯松脫，比例電磁鐵無法正常驅(qū)動先導(dǎo)閥芯;

③先導(dǎo)閥芯卡死。排除方法:①拆卸1#通道減壓閥，針對具體故障進行修理，無法修復(fù)時更換減壓閥;

②取出1#比例電磁鐵、先導(dǎo)閥芯重新焊接;③拆卸1#比例先導(dǎo)閥，檢查先導(dǎo)閥芯、先導(dǎo)閥內(nèi)套，無損傷則可清洗后重新裝配，如果先導(dǎo)閥芯或閥內(nèi)套損傷則更換整套比例先導(dǎo)閥。5)故障五。故障現(xiàn)象:

2#通道電動操作正常，1#通道電動無法操作但手動操作正常。原因分析:

可能存在以下原因，需要逐一檢查，進一步確認。①控制線路斷路或無控制信號輸入;

②內(nèi)部回路斷路。排除方法:①檢查1#比例先導(dǎo)閥控制線路，重新接線;根據(jù)控制設(shè)備相應(yīng)操作文件檢查控制設(shè)備，排除故障;

②檢查1#通道內(nèi)部電氣回路，重新修復(fù)斷路點，如果比例電磁鐵內(nèi)部斷路則更換比例電磁鐵。6)故障六。故障現(xiàn)象:

1#通道電動操作正常，2#通道電動無法操作。原因分析:

可能存在以下原因，需要逐一檢查，進一步確認。①2#通道減壓閥故障，無壓力油輸出;

②比例先導(dǎo)閥控制線路斷路或無控制信號輸入;

③比例先導(dǎo)閥內(nèi)部回路斷路;

④比例電磁鐵和先導(dǎo)閥芯松脫，比例電磁鐵無法正常驅(qū)動先導(dǎo)閥芯;

⑤先導(dǎo)閥芯卡死;

⑥換向閥控制回路斷路或無轉(zhuǎn)換信號;

⑦換向閥內(nèi)部控制回路斷路;

⑧換向閥閥芯卡死。排除方法:①拆卸2#通道減壓閥，針對具體故障進行修理，無法修復(fù)時更換減壓閥;

②檢查2#比例先導(dǎo)閥控制線路，重新接線;根據(jù)設(shè)備技術(shù)資料圖紙檢查控制設(shè)備，排除故障;③檢查2#通道內(nèi)部電氣回路，重新修復(fù)斷路點，如果比例電磁鐵內(nèi)部斷路則更換比例電磁鐵;

④取出2#比例電磁鐵、先導(dǎo)閥芯重新焊接;⑤拆卸2#比例先導(dǎo)閥，檢查先導(dǎo)閥芯、先導(dǎo)閥內(nèi)套，無損傷則可清洗后重新裝配;如果先導(dǎo)閥芯或閥內(nèi)套損傷則更換整套比例先導(dǎo)閥;

⑥檢查換向閥控制線路，重新接線;根據(jù)控制設(shè)備技術(shù)資料圖紙檢查控制設(shè)備，排除故障;

⑦檢查換向閥通道內(nèi)部電氣回路，重新修復(fù)斷路點，如果換向閥電磁鐵內(nèi)部斷路則更換電磁鐵;⑧拆卸換向閥，檢查閥芯、閥套，無損傷則可清洗后重新裝配;如果有損傷則更換換向閥。7)故障七。故障現(xiàn)象:

1#通道、2#通道無法電動操作，1#通道也無法手動操作。原因分析:

該故障現(xiàn)象原因較為復(fù)雜，可能為故障四～故障六的組合外，還可能存在節(jié)流閥堵死和主閥芯卡死。需要逐一檢查，進一步確認。排除方法:

如果為故障四～故障六的組合原因，則采用上述對應(yīng)方法排除;否則按下述方法進行修理。①拆卸后清洗節(jié)流閥;

②拆卸主閥，檢查閥芯、閥套，無損傷則可清洗后重新裝配;如果閥芯或閥套損傷則更換主閥。8)故障八。故障現(xiàn)象:

液動工況下跑舵。原因分析:

①若是快速跑舵，則可能是主閥芯卡死;

②若是較慢的漂移，則可能是先導(dǎo)閥芯零位漂移。排除方法:①拆卸主閥，檢查閥芯、閥套，無損傷則可清洗后重新裝配;如果閥芯或閥套損傷則更換主閥;

②調(diào)整先導(dǎo)閥零位。四、注意事項1)使用前注意事項。①檢查電液閥外觀，確認外觀沒有損傷，標志和銘牌完好、清晰;

②確認手動操作柄解鎖、鎖定靈活;

③確認各油口連接正確、牢固，確認泄油口直接和油箱相連;

④確認接線正確無誤。2)啟動運行注意事項。①通油前確認泄油口已和油箱可靠連接，如果管道中有截止閥，請確認其已完全開啟;②開啟油路截止閥時，首先開啟回油截止閥，再開啟壓力油截止閥;

③在有油源輸入情況下，切不可關(guān)閉泄油口與油箱連接管路上的截止閥;④只有選擇1#通道時方可進行手動操作，通道選擇換向閥通電時無法進行手動操作;

⑤手動操作時需確認1#通道無電動操作信號輸入，在1#通道進行電動操作時不進行應(yīng)急手動操作，避免損壞手動操作機構(gòu);⑥手動操作結(jié)束后，將手動操作柄鎖定以避免誤操作;

⑦出現(xiàn)故障后及時維修，如果出現(xiàn)影響系統(tǒng)運行安全性故障，必須立即停機維修或更換。五、結(jié)束語電液閥是船