MK伺服阀的应用与维修

孙海玲

（鞍钢教育培训中心，辽宁 鞍山 114032）

带钢的宽度和厚度精度控制主要靠高响应速度的液压伺服系统来完成，而液压伺服系统的响应速度则靠性能优良的伺服阀来保证。1780生产线的粗轧、精轧、卷取伺服系统都是选用MK型伺服阀。MK伺服阀具有技术先进、性能良好、抗污染能力强的优点，但其价格极为昂贵。维修伺服阀难度大，不仅要有液压方面的知识，还要有电子方面的知识。

一、MK伺服阀的组成和工作原理

MK伺服阀分为一级阀和二级阀。一级阀也称为先导阀，可以作为单独装置使用。先导阀由力马达、阀本体、传感器三部分组成(图1)。

当电流通过磁感区中的移动线圈时，一个与线圈电流和放电器磁通密度成比例的力将作用在移动线圈上，该力将直接传递到阀本体部分中的阀塞上以便控制阀塞的运行。直接与阀塞连接的移动线圈将根据输入电流的极性和大小来控制液压油的方向和流量。在MK型阀上，阀塞和阀套设计成特殊结构以便减少由于阀塞移动而产生的液动力，从而降低了力马达上的负载。一对相对的弹簧位于阀塞端，用来将阀塞固定在机械零点，该零点由阀塞零点调整装置确定。

传感器部分是通过应用涡流型应变传感器来探测出阀塞的位置。这样获得的应变信号经电反馈给操作放大器以便纠正和稳定其特性曲线。该应变信号的零点位置是由传感器的零点调整装置来确定的。在MK型阀上，力马达和传感器部分都是通过2片隔片来关断液压油以保持这些部分完全干燥。该结构将确保阀在任何时候都能稳定和可靠。

一级配置的MK型阀，流量较小，在大流量的情况下，MK型阀作为辅助阀与主阀一起应用。这时一级直动阀作为先导阀来控制下面的主阀运动，主阀运动由先导阀的流量信号来控制，主阀由阀本体和传感器两部分组成。主阀塞运动可以控制大流量。传感器部分采用一个LVDT型探测器并探测出阀塞位置，实行电反馈。

二、MK伺服阀的控制

MK型阀的运行需要1个伺服放大器(型号为MK-G)，控制电路图见图2。

MK-G型放大器有下列7个电路构成：DC稳定电源装置、电源放大器电路装置、伺服阀电路装置、主阀电路装置、加法电路装置、检测信号电路装置、监控电路装置。

MK-G型放大器的特点如下。

1.通过对MK型阀力马达控制采用电流反馈方式可以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。

2.用于MK型阀上的应变探测仪的电路可以构成高精度反馈控制系统。

3.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。

4.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。

5.用于传感器DC信号(4～20mA)的(I/V转换)电路对噪音有较低的敏感性。

6.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。

7.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。

三、MK伺服阀的应用

迄今为止，一般采用的喷嘴挡板式伺服阀存在很多需要改进的缺点。如喷嘴或挡板的孔径小，易堵塞，易造成动作异常或造成使用寿命短；同时由于力矩马达和油液增压装置存在的特性所致，反应动作受到限制。现在开发的MK阀，采用了直接以电磁力来驱动控制阀塞机构，因而使结构简单化，纠正了喷嘴挡板式阀的缺点。

MK阀在1780生产线的具体应用见表1。

MK阀的阀塞位移的特点见表2。

四、MK阀的故障解决

1.振动。

在采用正常阀塞公差时，阀塞趋于更平稳地运动，操作条件的不同，在随后不久将出现振动。为在此情况下检查一级MK阀，将输入到Ps点液体压力断开并输入方波(7～10Hz)，检测P-FB输出(阀塞位移输出电压)，调节输入信号的振幅，直至P-FB输出满足表3数值；而同时检查二级MK阀，在断开C1和C2点后，向Ps点提供正常的操作压力并输入方波(7～10Hz)，检测M-FB输出(阀塞位移输出电压)直至M-FB输出满足表3数值。

表1

如果波形如图3b边所示是振荡的，增加GAMPGAIN。但是，如果增益增加过大，阀塞位置控制精度将降低，应降低MAIN GAIN，直至波形和图3a所示完全一致为止。若振动持久，降低PILOTGAIN。

2.零点的基本偏差。

对于一级MK阀如果阀套和阀塞边部出现不对称磨损或损坏，将增大零点偏差。在此情况下，应更换新阀，因为它不能被修复。对于二级MK阀，如果阀套和阀塞边部出现不对称磨损或已损坏，M-FB将产生较大偏差，且内部泄漏将使管线的异常干扰和振动增大。在此情况下，应更换新阀，因为它不能修复。

表2

表3

五、MK伺服阀的维修

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。伺服阀的动特性可以通过定期做时阈分析来获得。

首先对下机的伺服阀要进行测试，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。从伺服阀的静特性曲线可以发现该阀的各种缺陷，比如先导阀和主阀的零点偏差等。最主要的是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，阀套和阀塞必须成对更换。

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。这就要求伺服阀的阀塞上的4条控制边和阀套上的4条控制边完全重合(零开口)。因此在对伺服阀拆卸、清洗和组装时要非常小心谨慎，因为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。

在组装伺服阀时，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，以防损坏。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，尽量接近工况温度，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。

针对MK伺服阀的维修，在建设1780生产线的同时也引进了专门维修MK伺服阀的维修站，以完成伺服阀的修复和检测任务。

[1]张利平.液压阀原理、使用与维护[M].化学工业出版社.

[2]薛祖德.液压传动[M].中国广播电视大学出版社.

[3]数字化手册编委会.液压设计手册[M].机械工业出版社.

[4]李鄂名.实用液压技术一本通[M].化学工业出版社.