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電液伺服閥技術(shù)誕生是液壓控制技術(shù)和液壓控制系統(tǒng)的發(fā)展的結(jié)果,。
液壓控制技術(shù)的歷史*可追溯到公元前240年，當(dāng)時(shí)一位古埃及人發(fā)明了人類歷**個(gè)液壓伺服系統(tǒng)--水鐘,。然而在隨后漫長(zhǎng)的歷史階段,，液壓控制技術(shù)一直裹足不前，直到18世紀(jì)末19世紀(jì)初,，才有一些重大進(jìn)展,。在二戰(zhàn)前夕，隨著工業(yè)發(fā)展的需要，液壓控制技術(shù)出現(xiàn)了突飛猛進(jìn)地發(fā)展,，許多早期的控制閥原理及均是這一時(shí)代的產(chǎn)物,。如:Askania調(diào)節(jié)器公司及Askania-Werke發(fā)明及申請(qǐng)了射流管閥原理的。同樣Foxboro發(fā)明了噴嘴擋板閥原理的,。而德國(guó)Siemens公司發(fā)明了一種具有永磁馬達(dá)及接收機(jī)械及電信號(hào)兩種輸入的雙輸入閥,，并開(kāi)創(chuàng)性地使用在航空領(lǐng)域。
在二戰(zhàn)末期,，伺服閥是用螺線管直接驅(qū)動(dòng)閥芯運(yùn)動(dòng)的單級(jí)開(kāi)環(huán)控制閥,。然隨著控制理論的成熟及 事應(yīng)用的需要，伺服閥的研制和發(fā)展取得了巨大成就,。 1946年,，英國(guó)Tinsiey獲得了兩級(jí)閥的;Raytheon和Bell航空發(fā)明了帶反饋的兩級(jí)閥;MIT用力矩馬達(dá)替代了螺線管使馬達(dá)消耗的功率更小而線性度更好。1950年,，W.C.Moog*個(gè)發(fā)明了單噴嘴兩級(jí)伺服閥,。1953年至1955年間，T.H.Carson發(fā)明了機(jī)械反饋式兩級(jí)伺服閥;W.C.Moog發(fā)明了雙噴嘴兩級(jí)伺服閥;Wolpin發(fā)明了干式力矩馬達(dá),，消除了原來(lái)浸在油液內(nèi)的力矩馬達(dá)由油液污染帶來(lái)的可靠性問(wèn)題,。 1957年R.Atchley利用Askania射流管原理研制了兩級(jí)射流管伺服閥。并于1959年研制了三級(jí)電反饋伺服閥,。
1959年2月國(guó)外某液壓與氣動(dòng)雜志對(duì)當(dāng)時(shí)的伺服閥情況作了12頁(yè)的報(bào)道,，顯示了當(dāng)時(shí)伺服閥蓬勃發(fā)展的狀況。那時(shí)生產(chǎn)各種類型的伺服閥的制造商有 20多家,。各生產(chǎn)廠家為了爭(zhēng)奪伺服閥生產(chǎn)的霸權(quán)地位展開(kāi)了激烈地競(jìng)爭(zhēng),。回顧歷史,，可以看到zui終取勝的幾個(gè)廠家,，大多數(shù)生產(chǎn)具有反饋及力矩馬達(dá)的兩級(jí)伺服閥。我們可以看到1960年的伺服閥已具有現(xiàn)代伺服閥的許多特點(diǎn),。如:第二級(jí)對(duì)*級(jí)反饋形成閉環(huán)控制;采用干式力矩馬達(dá);前置級(jí)對(duì)功率級(jí)的壓力恢復(fù)通?？蛇_(dá)到50%;*級(jí)的機(jī)械對(duì)稱結(jié)構(gòu)減小了溫度、壓力變化對(duì)零位的影響,。同時(shí),，由早期的直動(dòng)型開(kāi)環(huán)控制閥發(fā)展變化而來(lái)的直動(dòng)型兩級(jí)閉環(huán)控制伺服閥也已出現(xiàn)。當(dāng)時(shí)的伺服閥主要用于 領(lǐng)域,，隨著太空時(shí)代的到來(lái),，伺服閥又被廣泛用于航天領(lǐng)域，并研制出高可靠性的多余度伺服閥等產(chǎn)品,。
與此同時(shí),，隨著伺服閥工業(yè)運(yùn)用場(chǎng)合的不斷擴(kuò)大,，某些生產(chǎn)廠家研制出了專門(mén)使用于工業(yè)場(chǎng)合的工業(yè)伺服閥。如Moog公司就在1963年推出了*款專為工業(yè)場(chǎng)合使用的73系列伺服閥產(chǎn)品,。隨后,，越來(lái)越多的專為工業(yè)用途研制的伺服閥出現(xiàn)了。它們具有如下的特征:較大的體積以方便制造;閥體采用鋁材(需要時(shí)亦可采用鋼材);獨(dú)立的*級(jí)以方便調(diào)整及維修;主要使用在14MPa以下的低壓場(chǎng)合;盡量形成系列化,、標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品,。然而Moog公司在德國(guó)的分公司卻將其伺服閥的應(yīng)用場(chǎng)合主要集中在高壓場(chǎng)合，一般工作壓力在21MPa,，有的甚至到35MPa,，這就使閥的設(shè)計(jì)專重于高壓下的使用可靠性。而隨著伺服閥在工業(yè)場(chǎng)合的廣泛運(yùn)用,，各公司均推出了各自的適合工業(yè)場(chǎng)合用的比例閥,。其特點(diǎn)為低成本，控制精度雖比不上伺服閥,，但通過(guò)*控制技術(shù)和精良的電子裝置以彌補(bǔ)其不足,，使其性能和功效逼近伺服閥。1973年,，Moog公司按工業(yè)使用的需要,，把某些伺服閥轉(zhuǎn)換成工業(yè)場(chǎng)合的比例閥標(biāo)準(zhǔn)接口。Bosch研制出了其標(biāo)志性的射流管先導(dǎo)級(jí)及電反饋的平板型伺服閥,。1974年,，Moog公司推出了低成本、大流量的三級(jí)電反饋伺服閥,。Vickers公司研制了壓力補(bǔ)償?shù)腒G 型比例閥,。Rexroth、Bosch及其他公司研制了用兩個(gè)線圈分別控制閥芯兩方向運(yùn)動(dòng)的比例閥等等,。
國(guó)內(nèi)外的現(xiàn)狀
市場(chǎng)情況
目前,，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)伺服閥的廠家主要有:航空工業(yè)總公司第六O九研究所、航空工業(yè)總公司第六一八研究所,、北京機(jī)床研究所,、中國(guó)運(yùn)載火箭技術(shù)研究院第十八研究所、上海航天控制工程研究所,、九江中船儀表有限責(zé)任公司(四四一廠)及中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七O四研究所,。國(guó)外生產(chǎn)伺服閥的廠家主要有:美國(guó) Moog公司,、英國(guó)Dowty公司,、美國(guó)Team公司、俄羅斯的"祖國(guó)"設(shè)計(jì)局,、沃斯霍得工廠等,，此外美國(guó)Park公司,、EatonVickers公司、德國(guó)Bosch公司,、Rexroth公司等亦有自己的伺服閥產(chǎn)品,。
電液伺服閥一般按力矩馬達(dá)型式分為動(dòng)圈式和永磁式兩種。傳統(tǒng)的伺服閥大部分采用永磁式力矩馬達(dá),，此類伺服閥還可分為噴嘴擋板式和射流式兩大類,。目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)伺服閥的廠家大部分以噴嘴擋板式為主。生產(chǎn)射流管式伺服閥形成規(guī)模及系列的只有九江中船儀表有限責(zé)任公司(四四一廠)和中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七O四研究所,。國(guó)外情況亦類似,，原專業(yè)生產(chǎn)射流管式伺服閥的廠家美國(guó)Abex公司也已被Park公司所吞并。然而,，由于射流管式伺服閥具有抗污染性能好,、高可靠性、高分辨率等特點(diǎn),。有些生產(chǎn)廠家也在研制或已推出自己的射流管式產(chǎn)品,，如航空工業(yè)總公司第六O九研究所、中國(guó)運(yùn)載火箭技術(shù)研究院第十八研究所,、美國(guó)Moog公司及俄羅斯的有關(guān)廠家等,。美國(guó)Moog公司還在2006年7月召開(kāi)了產(chǎn)品推廣會(huì)，推出了射流管式的D660系列產(chǎn)品,，并認(rèn)為該產(chǎn)品代表了今后伺服閥的發(fā)展趨勢(shì),。
當(dāng)前國(guó)內(nèi)在研究、生產(chǎn)及使用伺服閥方面雖然形成了一定的規(guī)模,。然而生產(chǎn)的產(chǎn)品主要用于航空,、航天、艦船等 領(lǐng)域,，在民品*不大,。同時(shí)由于各生產(chǎn)單位各自為戰(zhàn)、缺少合作,、力量分散,，很不利于伺服閥的進(jìn)一步發(fā)展，也無(wú)法形成強(qiáng)大的競(jìng)爭(zhēng)力與國(guó)外產(chǎn)品進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)?，F(xiàn)國(guó)外產(chǎn)品在國(guó)內(nèi)*zui大的為Moog公司,，它的產(chǎn)品占據(jù)了國(guó)內(nèi)絕大部分的民品市場(chǎng)。
M3000 的構(gòu)成運(yùn)動(dòng)控制器
伺服控制器（MSC I）
MSC I 是帶 PLC 功能并配備高分辨率模擬輸入/輸出以及位置傳感器接口的高性能伺服控制器,。其專門(mén)的設(shè)計(jì)可實(shí)現(xiàn)兩臺(tái)液壓伺服作動(dòng)器快速的閉環(huán)控制,。
伺服控制器（MSC II）
MSCII 是帶 PLC 功能并配備現(xiàn)場(chǎng)總線和位置傳感器接口的高性能伺服控制器。它通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線接口能夠處理復(fù)雜的多軸功能,，實(shí)現(xiàn)快速的閉環(huán)控制,。
軸控制軟件（MACS）
MACS 是基于 CoDeSys 并符合 IEC61131-3 標(biāo)準(zhǔn)的編程語(yǔ)言,。它提供完整的編程、調(diào)試,、模擬,、參數(shù)化、可視化和跟蹤功能以及穆格專家設(shè)計(jì)的各種功能模塊,。
擴(kuò)展模塊
模擬和數(shù)字輸入/輸出模塊,，配備 MSC I 和 MSC II 擴(kuò)展總線接口。
數(shù)字輸入/輸出模塊,，配備 CANOpen 接口,。
帶 CANopen 或 TCP/IP 接口的顯示器。
雙噴嘴擋板式力反饋二級(jí)電液伺服閥由電磁和液壓兩部分組成,。電磁部分是永磁式力矩馬達(dá),，由*磁鐵，導(dǎo)磁體,，銜鐵,，控制線圈和彈簧管組成。液壓部分是結(jié)構(gòu)對(duì)稱的二級(jí)液壓放大器,，前置級(jí)是雙噴嘴擋板閥,，功率級(jí)是四通滑閥。畫(huà)法通過(guò)反饋桿與銜鐵擋板組件相連,。
力矩馬達(dá)把輸入的電信號(hào)（電流）轉(zhuǎn)換為力矩輸出,。無(wú)信號(hào)時(shí)，銜鐵有彈簧管支撐在上下導(dǎo)磁體的中間位置,，*磁鐵在四個(gè)氣隙中產(chǎn)生的極化磁通是相同的力矩馬達(dá)無(wú)力矩輸出,。此時(shí)，擋板處于兩個(gè)噴嘴的中間位置,，噴嘴兩側(cè)的壓力相等,，滑閥處于中間位置，閥無(wú)液壓輸出,；若有信號(hào)時(shí)控制線圈產(chǎn)生磁通,，其大小和方向由信號(hào)電流決定，磁鐵兩極所受的力不一樣,，于是,，在磁鐵上產(chǎn)生磁轉(zhuǎn)矩（如逆時(shí)針），使銜鐵繞彈簧管中心逆時(shí)針?lè)较蚱D(zhuǎn),，使擋板向右偏移,，噴嘴擋板的右側(cè)間隙減小而左側(cè)間隙增大，則右側(cè)壓力大于左側(cè)壓力,，從而推動(dòng)滑閥左移,。同時(shí),，使反饋桿產(chǎn)生彈性形變,，對(duì)銜鐵擋板組件產(chǎn)生一個(gè)順時(shí)針?lè)较虻姆崔D(zhuǎn)矩,。當(dāng)作用在銜鐵擋板組件上的電磁轉(zhuǎn)矩、彈簧管反轉(zhuǎn)矩反饋桿反轉(zhuǎn)矩等諸力矩達(dá)到平衡時(shí),，滑閥停止移動(dòng),，取得一個(gè)平衡位置，并有相應(yīng)的流量輸出,。
MOOG進(jìn)口原裝電液伺服閥的常見(jiàn)故障
1力矩馬達(dá)部分
a.線圈斷線：引起閥不動(dòng),，無(wú)電流。
b.銜鐵卡住或受到限位：原因是工作氣隙內(nèi)有雜物,，引起閥門(mén)不動(dòng)作,。
c.球頭磨損或脫落：原因是磨損，引起伺服閥性能下降,，不穩(wěn)定,，頻繁調(diào)整。
d.緊固件松動(dòng)：原因是振動(dòng),，固定螺絲松動(dòng)等,，引起零偏增大。
e.彈簧管疲勞：原因是疲勞,，引起系統(tǒng)迅速失效,，伺服閥逐漸產(chǎn)生振動(dòng)，系統(tǒng)震蕩,，嚴(yán)重的管路也振動(dòng),。
f.反饋桿彎曲：疲勞或人為損壞，引起閥不能正常工作,，零偏大,，控制電流可能到zui大。
2）噴嘴擋板部分
a.噴嘴或節(jié)流孔局部或全部堵塞：原因是油液污染,。引起頻響下降,，分辨降率低，嚴(yán)重的引起系統(tǒng)不穩(wěn)定,。
b.濾芯堵塞：原因是油液污染,。引起頻響下降，分辨率降低嚴(yán)重的引起系統(tǒng)擺動(dòng),。
3)滑閥放大器部分
a.刃邊磨損：原因是磨損,，引起泄露，流體噪聲大,，零偏大,，系統(tǒng)不穩(wěn)定,。
b.徑向?yàn)V芯磨損：原因是磨損。引起泄露增大,，零偏增大,，增益下降。
c.滑閥卡滯：原因是油液污染,，滑閥變形,。引起波形失真，卡死,。
4）其他部分
密封件老化：壽命已到或油液不符,。引起閥內(nèi)外滲油，可導(dǎo)致伺服閥堵塞,。
5,、運(yùn)行中抗燃油的維護(hù)
系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：汽輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)對(duì)抗燃油的使用壽命有直接的影響，因此,，系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)考慮以下因素：
1系統(tǒng)應(yīng)安全可靠,。抗燃油應(yīng)采用獨(dú)立的管路系統(tǒng),，以免礦物油,、水分、等泄露至燃油中造成污染,。系統(tǒng)管路中盡量減少死角,，以利于沖洗系統(tǒng)。
2油箱容量大小適宜,，油箱用于儲(chǔ)存系統(tǒng)的全部用油,，同時(shí)還起著分離空氣和機(jī)械雜質(zhì)的作用。如果油箱容量設(shè)計(jì)過(guò)小,，抗燃油在油箱中停留時(shí)間短,，起不到分離作用，會(huì)加速油質(zhì)劣化,，縮短抗燃油的使用壽命,。
結(jié)束語(yǔ)：
建議今后應(yīng)定期對(duì)伺服閥進(jìn)行更換并送到機(jī)構(gòu)進(jìn)行必要的檢測(cè)和校驗(yàn)，以防止因伺服閥故障而導(dǎo)致閥門(mén)擺動(dòng)及負(fù)荷波形等不安全因素的發(fā)生,；其次應(yīng)對(duì)液壓油進(jìn)行定期檢測(cè),，定期濾油，以保證機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行
