伺服阀的工作原理及运行维护
2016/09/07
电液伺服阀是电液转换元件，它能把微小的电气信号转换成大功率的液压输出。其性能的优劣对电液调节系统的影响很大，因此，它是电液调节系统的核心和关键。为了能够正确使用电液调节系统，必须了解电液伺服阀的工作原理。
1、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。
4） 按电机械转换装置可分为动铁式和动圈式。
5） 按输出量形式分为流量伺服阀和压力控制伺服阀。
双喷嘴挡板式力反馈二级电液伺服阀由电磁和液压两部分组成。电磁部分是永磁式力矩马达，由永久磁铁，导磁体，衔铁，控制线圈和弹簧管组成。液压部分是结构对称的二级液压放大器，前置级是双喷嘴挡板阀，功率级是四通滑阀。画法通过反馈杆与衔铁挡板组件相连。
力矩马达把输入的电信号（电流）转换为力矩输出。无信号时，衔铁有弹簧管支撑在上下导磁体的中间位置，永久磁铁在四个气隙中产生的极化磁通是相同的力矩马达无力矩输出。此时，挡板处于两个喷嘴的中间位置，喷嘴两侧的压力相等，滑阀处于中间位置，阀无液压输出；若有信号时控制线圈产生磁通，其大小和方向由信号电流决定，磁铁两极所受的力不一样，于是，在磁铁上产生磁转矩（如逆时针），使衔铁绕弹簧管中心逆时针方向偏转，使挡板向右偏移，喷嘴挡板的右侧间隙减小而左侧间隙增大，则右侧压力大于左侧压力，从而推动滑阀左移。同时，使反馈杆产生弹性形变，对衔铁挡板组件产生一个顺时针方向的反转矩。当作用在衔铁挡板组件上的电磁转矩、弹簧管反转矩反馈杆反转矩等诸力矩达到平衡时，滑阀停止移动，取得一个平衡位置，并有相应的流量输出。
滑阀位移，挡板位移，力矩马达输出力矩都与输出的电信号（电流）成比例变化。
1）力矩马达部分
a.线圈断线：引起阀不动，无电流。
b.衔铁卡住或受到限位：原因是工作气隙内有杂物，引起阀门不动作。
c.球头磨损或脱落：原因是磨损，引起伺服阀性能下降，不稳定，频繁调整。
d.紧固件松动：原因是振动，固定螺丝松动等，引起零偏增大。
e.弹簧管疲劳：原因是疲劳，引起系统迅速失效，伺服阀逐渐产生振动，系统震荡，严重的管路也振动。
f.反馈杆弯曲：疲劳或人为损坏，引起阀不能正常工作，零偏大，控制电流可能到较大。
2）喷嘴挡板部分
a.喷嘴或节流孔局部或全部堵塞：原因是油液污染。引起频响下降，分辨降率低，严重的引起系统不稳定。
b.滤芯堵塞：原因是油液污染。引起频响下降，分辨率降低严重的引起系统摆动。
3)滑阀放大器部分
a.刃边磨损：原因是磨损，引起泄露，流体噪声大，零偏大，系统不稳定。
b.径向滤芯磨损：原因是磨损。引起泄露增大，零偏增大，增益下降。
c.滑阀卡滞：原因是油液污染，滑阀变形。引起波形失真，卡死。
4）其他部分
密封件老化：寿命已到或油液不符。引起阀内外渗油，可导致伺服阀堵塞。
4、电液调节系统有电液伺服阀故障引起的常见故障
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。尽管在机组启动前已进行油循环且油质化验也合格，但由于系统中的各个死角是未知不可能完全循环冲洗，所以一些颗粒可能在伺服阀动作过程中卡涩伺服阀。
2）汽门突然失控
在机组运行过程中，有时在控制指令不变的情况下，汽门突然全开或全关，造成上述现象的主要原因是电液伺服阀堵塞。主要是油中的脏物堵塞伺服阀的喷嘴挡板处，造成伺服阀突然向一个方向动作，导致油动机向一个方向运动到极限未知，使汽门失去控制。
气门摆动是较常见的故障现象，在排除控制信号故障的前提下，伺服阀工作不稳定是主要原因。伺服阀的内漏大，分辨率大和零区不稳定，均可能引起电调系统的摆动。伺服阀的分辨率增大，是伺服阀不能很快响应控制系统的指令，容易引起系统的超调，导致系统在一定范围内不停调整，造成气门摆动。伺服阀阀口磨损，不但引起伺服阀泄露增大，而且会引起伺服阀零区不稳定，使伺服阀长期处于调整状态，严重时会引起气门摆动。
4）油动机迟缓率大
造成此现象的原因很多，伺服阀的流量增益低，压力增益低以及伺服阀滤芯堵塞引起伺服阀分辨率过大等，都可能增大油动机迟缓率。解决办法是严格控制燃烧油质，定期检查伺服阀。
5） 油动机关不到位
在控制信号和机械部分没有问题的前提下，造成油动机关不到位的主要原因为伺服阀的零偏不对。
5、运行中抗燃油的维护
系统的结构设计：汽轮机调速系统的结构对抗燃油的使用寿命有直接的影响，因此，系统设计应考虑以下因素：
1）系统应安全可靠。抗燃油应采用独立的管路系统，以免矿物油、水分、等泄露至燃油中造成污染。系统管路中尽量减少死角，以利于冲洗系统。
2） 油箱容量大小适宜，油箱用于储存系统的全部用油，同时还起着分离空气和机械杂质的作用。如果油箱容量设计过小，抗燃油在油箱中停留时间短，起不到分离作用，会加速油质劣化，缩短抗燃油的使用寿命。
建议今后应定期对伺服阀进行更换并送到权威机构进行必要的检测和校验，以防止因伺服阀故障而导致阀门摆动及负荷波形等不安全因素的发生；其次应对液压油进行定期检测，定期滤油，以保证机组安全稳定运行。
