CN102108992B - 一种伺服阀缺陷判定维修方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种伺服阀缺陷判定维修方法，是根据伺服阀静特性曲线测试结果或轧机辊缝变化情况，判断缺陷类型；从伺服阀液压输出功率变化判断阀塞位移量，从内泄曲线数值波动程度判断阀套和阀塞的磨损量；通过提高阀塞与阀套的装配精度，减少配合间隙；调整伺服阀的电气零点，调整阀芯和阀套的相对位置，减少伺服阀的内部泄漏量和阀芯与阀套的磨损，延长伺服阀的使用寿命，降低备件储备和费用支出，提高钢板的厚度控制精度和产品合格率。

Description

一种伺服阀缺陷判定维修方法

技术领域

本发明属于液压机械设备领域，具体涉及一种用于热轧钢板厚度控制液压伺服阀的缺陷判断和维修方法。

背景技术

热轧带钢厂的钢板轧制生产线均设有厚度自动控制系统(简称AGC)和宽度自动控制系统(简称AWC)，而控制带钢宽度和厚度精度的AGC和AWC主要靠高响应速度的液压伺服系统来完成，液压伺服系统的响应速度则是靠性能优良的伺服阀来保证。伺服阀是液压系统控制中最主要也是精度要求最高的液压元件。目前，国内热轧带钢生产线的粗轧、精轧及卷取所使用的伺服系统大都是选用日本三菱公司与KAYABA工厂合作生产的MK型伺服阀，该伺服阀也是当今世界上技术最先进、性能最好、抗污染能力最强，同时也是最昂贵的伺服阀。

MK伺服阀在使用过程中会不可避免地遇到一些问题，如阀塞卡阻和伺服阀特性的转变。当液压油劣化时，油中的生成物会造成阀塞卡阻。另外，作为相互运动的物体，磨损是不可避免的。阀塞和阀套的单边磨损是会经常发生的。当伺服阀发生阀塞卡阻和特性不好时，特别是动特性响应非常慢时，伺服阀必须下机修复。由于伺服阀的使用条件所决定，伺服阀不仅结构复杂，自动控制程度高，而且加工和装配精度要求亦十分严格，稍有差池便会直接影响使用效果和使用寿命。因此，维修伺服阀既是一项非常复杂的工作，又是一项要求有较高技术水平和专业维修技能的工作，不仅要有液压技术方面的知识，还要有电子技术方面的知识。在工作中要将液压和电子技术结合起来才能准确判断出缺陷性质和类型，完成好伺服阀的维修。正因如此，迄今为止国内尚无切实可行的伺服阀缺陷判定和维修技术。

发明内容

本发明的目的旨在提供一种简单易行，无需投资和增加设备，便可准确判断和修复伺服阀缺陷，从而减少伺服阀内部泄露，提高伺服阀使用周期的方法。

为此，本发明所采取的解决方案是：

一种伺服阀缺陷判定维修方法，是根据伺服阀静特性曲线测试结果或轧机辊缝变化情况，判断缺陷类型；从伺服阀液压输出功率变化判断阀塞位移量，从内泄曲线数值波动程度判断阀套和阀塞的磨损量；通过提高阀塞与阀套的装配精度，减少配合间隙；调整伺服阀的电气零点，调整阀芯和阀套的相对位置，减少伺服阀的内部泄漏量。其具体方法为：

采用函数发生器对先导阀和主阀进行静特性测试，测试压力为210kgf/cm²，伺服阀放大器增益参数设定为：主阀增益Gm为3-4，先导阀增益Gp为3-4，阻尼增益Gd为5.5-6.5；

观察伺服阀放大器监控盘上先导阀位移反馈电压P-FB示值的变化，判断主阀的阀芯和阀套的磨损程度：当P-FB示值发生变化，且为不规则变化时，即可判断为主阀的阀芯和阀套已磨损；当先导阀位移反馈电压P-FB及主阀位移反馈电压M-FB数值波动＜0.01V时，即伺服阀内部泄漏量达到0.5l/min时，通过旋转电气零点调节螺丝，调整伺服阀的电气零点，调整调整先导阀和主阀的阀芯和阀套的相对位置，减少伺服阀的内部泄漏量；当先导阀位移反馈电压P-FB及主阀位移反馈电压M-FB数值波动≥0.01V时，可判定主阀阀芯和阀套磨损相当严重，需更换且成对更换阀芯和阀套。

在伺服阀组装时，必须保证伺服阀阀塞上的四条控制边与阀套上的四条控制边完全重合。

在对修复后的伺服阀进行动特性和频阈、时阈分析时，伺服阀放大器增益参数设定为：主阀增益Gm为4-5，先导阀增益Gp为4-5，阻尼增益Gd为5.5-6.5。

同时，也可通过轧钢厚度自动控制系统即AGC系统判断伺服阀的缺陷状态：当AGC系统在辊缝标定时，有问题的伺服阀所控制的AGC系统液压缸会产生异常动作，并造成轧机辊缝变化，从而判定主阀阀芯和阀套磨损已十分严重，需更换伺服阀。

另外，还可通过计算机操作画面上辊缝的波动值判断阀芯和阀套的磨损程度：当辊缝数值每波动0.01mm时，伺服阀内部泄漏量将变化0.5l/min，此时通过调整伺服阀的电气零点，调整调整先导阀和主阀的阀芯和阀套的相对位置，减少伺服阀的内部泄漏量；当辊缝数值波动0.1mm时，伺服阀内部泄漏量将达到7l/min，则必须更换新的阀芯和阀套。

本发明的有益效果为：

采用本发明，可以准确判断出伺服阀缺陷类型和影响程度，并根据缺陷程度采取对应解决措施，定期对伺服阀进行下线维修，减少阀芯和阀套的磨损，延长伺服阀的使用寿命，降低备件储备和费用支出；通过伺服阀的电气零点调整，提高伺服阀的使用精度，减少伺服阀液压油的内部泄漏现象，提高钢板的厚度控制精度和产品合格率。其方法简单易行，易于掌握，便于操作，且无需增加任何设备和投资，利用原有仪器仪表和控制装置即可实现。

具体实施方式

MK型伺服阀放大器主要是通过对MK型阀力马达控制采用电流反馈方式获得高稳定性和低波动的输出电流，同时也可以减少力马达线圈温度增高的故障。MK型阀上的应变探测仪的电路可以很方便地构成高精度反馈控制系统。内部稳定的直流电源允许利用工业交流电源作为外部供电电源。通过前面板控制开关和数字仪表，内部的检验信号电路可以很方便地调整和检验MK型阀。用于传感器DC信号(4至20mA)的(I/V转换)电路对噪音有较低的敏感性。监控电路用于监控意外情况。如DC电源的异常、伺服阀的力马达线圈的电流过载、伺服阀和主阀的零点偏差、伺服阀不稳定的振动。插入式终端块及异常探测功能将更易调整和维护MK型伺服系统。

在伺服阀使用和维修中发现，有的伺服阀下机后经过内部泄漏测试，内泄值超标，阀芯和阀套磨损严重，已经无法继续使用，如果在磨损量很小时就能发现并且能及时调整阀芯和阀套的相对位置，能够减少伺服阀的维修次数，提高伺服阀的使用寿命。

基于上述考虑，本发明根据MK型伺服阀的特点，首先对下机的伺服阀进行测试，包括阀体表面油污清理、线圈及传感器阻值测试、先导阀及主阀静特性测试。其伺服阀放大器增益参数设定为：主阀增益Gm为3-4，先导阀增益Gp为3-4，阻尼增益Gd为5.5-6.5。采用函数发生器，在压力在210kgf/cm²，油温在40℃的条件下，使用正弦波幅值6V和频率0.001Hz做伺服阀的压力增益曲线，新品阀的压力增益在40％以上，对于修复阀的压力增益要求在20％以上即可。用直流幅值0.001V手动调节函数发生器的旋钮做伺服阀的分辨率，要求要小于0.2％。用正弦波幅值17V和频率0.03Hz做伺服阀的变位曲线。变位数值用于计算所有静特性的测试结果。用正弦波幅值6V和频率0.001Hz做伺服阀的全内部泄漏量曲线，对于新品阀内泄量在4.5l/min以下，修复阀的内泄量在9l/min以下。伺服阀的内泄量是判断阀芯和阀套磨损量的重要依据。用正弦波幅值6V和频率0.001Hz做流量特性曲线。伺服阀的流量应控制在378l/min±10％之间。

在电液伺服系统中，伺服阀将功率很小的电信号放大并转换成液压功率输出。它的输入量是电流，输出量则是和输入成正比的负载流量或负载电压。由于阀的输出流量(或压力)是由阀塞的位移所引起的，因此，也可以将阀塞的位移作为输出量。观察伺服阀放大器监控盘上先导阀位移反馈电压P-FB示值的变化，判断主阀的阀芯和阀套的磨损程度：当P-FB示值发生变化，且为不规则变化时，即可判断为主阀的阀芯和阀套已磨损；当先导阀位移反馈电压P-FB及主阀位移反馈电压M-FB数值波动＜0.01V时，即伺服阀内部泄漏量达到0.5l/min时，通过旋转电气零点调节螺丝，调整伺服阀的电气零点，调整调整先导阀和主阀的阀芯和阀套的相对位置，减少伺服阀的内部泄漏量；当先导阀位移反馈电压P-FB及主阀位移反馈电压M-FB数值波动≥0.01V时，可判定主阀阀芯和阀套磨损相当严重，需更换阀芯和阀套。

同时，也可采用另一种伺服阀缺陷判定方法，即通过轧钢厚度自动控制系统即AGC系统判断伺服阀的缺陷状态：当AGC系统在辊缝标定时，有问题的伺服阀所控制的AGC系统液压缸会产生异常动作，并造成轧机辊缝变化，从而通过液压缸的异动大小，便可判定主阀阀芯和阀套磨损的严重程度，而一旦液压缸出现异动的情况，则大多需更换伺服阀。

另外，还可通过计算机操作画面上辊缝的波动值判断阀芯和阀套的磨损程度：当辊缝数值每波动0.01mm时，伺服阀内部泄漏量将变化0.5l/min，此时通过调整伺服阀的电气零点，调整调整先导阀和主阀的阀芯和阀套的相对位置，减少伺服阀的内部泄漏量；当辊缝数值波动0.1mm时，伺服阀内部泄漏量将达到7l/min，则必须更换新的阀芯和阀套。

从伺服阀的静特性曲线可以发现该阀的各种缺陷，同时也可从内泄曲线数值来判断阀套和阀塞的磨损量，以便于决定是否更换阀套和阀塞。由于阀的输出压力是由阀塞的位移所引起的，因此，在安装时要求伺服阀的阀塞上的四条控制边和阀套上的四条控制边必须完全重合，不得有开口。在对伺服阀拆卸、清洗和组装时要非常小心谨慎，以保证伺服阀的各部配合间隙都很小。一旦碰伤阀套和阀塞的楞边，会使先导阀和主阀的内泄增大，当内泄超过限值时，必须更换阀套和阀塞。

对于修复后的伺服阀还要进行动特性频阈和时阈分析。首先用正弦波幅值0.3V和频率0.01Hz做阀芯的变位曲线。用方形波幅值1V和频率7Hz做伺服阀的阶跃响应，对于AGC缸行程为25μm时，伺服阀开和关的响应时间为25ms～35ms。伺服阀的频率响应在-3db时要求在100Hz以上和相位响应在-90°时也必须在100Hz以上。在进行上述测试时，其压力在315kgf/cm²，油温在40℃左右，伺服阀放大器增益参数设定为：主阀增益Gm为4-5，先导阀增益Gp为4-5，阻尼增益Gd为5.5-6.5。

另外，应每月对所有伺服阀放大器监控装置上的示值观察并做好记录，分析每个伺服阀性能的发展趋势。在拆装伺服阀时，所有螺栓紧固部位必须使用力矩扳手。密封圈要全部涂油脂，防止损坏密封圈。先导阀机械零点和电气零点的调整非常重要，它将决定伺服阀的各项性能。做测试时要严格控制油温，尽量接近工作时的液压油温度，因为油温的改变会使伺服阀的机械零点和电气零点产生漂移，改变了伺服阀的使用性能。

Claims (1)

1.一种伺服阀缺陷判定维修方法，其特征在于，根据伺服阀静特性曲线测试结果或轧机辊缝变化情况，判断缺陷类型，从伺服阀液压输出功率变化判断阀塞位移量，从内泄曲线数值波动程度判断阀套和阀塞的磨损量，通过提高阀塞与阀套的装配精度，减少配合间隙；调整伺服阀的电气零点，调整阀芯和阀套的相对位置，减少伺服阀的内部泄漏量；其具体方法为：

采用函数发生器对先导阀和主阀进行静特性测试，测试压力为210kgf/cm²，伺服阀放大器增益参数设定为：主阀增益Gm为3～4，先导阀增益Gp为3～4，阻尼增益Gd为5.5～6.5；

观察伺服阀放大器监控盘上先导阀位移反馈电压P-FB示值的变化，判断主阀的阀芯和阀套的磨损程度：当P-FB示值发生变化，且为不规则变化时，即可判断为主阀的阀芯和阀套已磨损；当先导阀位移反馈电压P-FB及主阀位移反馈电压M-FB数值波动＜0.01V时，即伺服阀内部泄漏量达到0.5 l/min时，通过旋转电气零点调节螺丝，调整伺服阀的电气零点，调整先导阀和主阀的阀芯和阀套的相对位置，减少伺服阀的内部泄漏量；当先导阀位移反馈电压P-FB及主阀位移反馈电压M-FB数值波动≥0.01V时，可判定主阀阀芯和阀套磨损相当严重，需更换且成对更换阀芯和阀套；

在伺服阀组装时，必须保证伺服阀阀塞上的四条控制边与阀套上的四条控制边完全重合；

在对修复后的伺服阀进行动特性和频阈、时阈分析时，伺服阀放大器增益参数设定为：主阀增益Gm为4-5，先导阀增益Gp为4-5，阻尼增益Gd为5.5-6.5。