液压电梯液压控制阀组分析

王文峰，秦润杰

（天津市特种设备监督检验技术研究院，天津 300192）

0 引言

最新版的特种设备目录将电梯划分为4 种类型，分别是曳引与强制驱动电梯、液压驱动电梯、自动扶梯与自动人行道、其他类型电梯。液压驱动电梯作为其中的一种，其在短行程、重载荷的场合应用较多。此外，因其可以有效地利用建筑物空间且安全可靠，故在别墅电梯领域也得到广泛应用［1-2]。但相较于曳引式电梯，液压电梯的占有量还是很小的，关注度也是不足，故液压系统的相关知识对于维修人员、检验人员来说还是相对匮乏。本文主要以一款GMV液压阀组为例，详细讲解液压系统中的一些知识要点。

1 GMV主控阀系统简介

目前，我国在用液压电梯其液压系统主要还是靠国外进口，比较常见的有意大利的GMV公司、瑞士的布赫公司以及德国Blain生产的液压系统［3]，其中又以GMV公司生产的带3010主控阀组的液压系统最为常见。图1所示为一种3010型油泵的油路图，图2所示为主控阀组实物照片。

图1 GMV 3010型液压系统油路图

液压电梯其上行和下行是有区别的。这里以3010型液压系统为例，上行时，液压泵站工作提供电梯上行所需的动力，液压油经液压泵M、流量调整阀VRF、主单向阀VRP、截止阀H、破裂阀J最终到达油缸U（图1），从而推动液压油缸中柱塞向上运动提升轿厢，实现电梯上行运动。下行时利用轿厢自重产生压差，液压油经破裂阀J、截止阀H、主单向阀VRP、流量调整阀VRF、溢流阀VB 流到液压油箱内，从而使轿厢下落实现电梯下行运动。

图2 GMV 3010型液压阀组实物

2 主要控制阀组分析

液压电梯的液压系统主要包括液压泵（称为动力元件）、油缸、液压马达（称为执行元件）、各类阀（称为控制元件）以及连接管路和接头等［4]。接下来以3010型液压阀组为例介绍液压电梯中的各类阀的工作原理。

2.1 溢流阀

溢流阀的主要作用是当系统压力增大时，溢去系统多余的油液，调整系统压力并保持基本稳定。液压电梯的液压系统中有两个溢流阀：主回路溢流阀和手泵溢流阀。手泵溢流阀N是一种直动式溢流阀，其在阀组中的位置如图3 所示，图4所示为拆解后的手泵溢流阀实物图。通过调节其调节杆可控制调压弹簧的压缩量，从而实现调节溢流阀动作压力值。

图3 控制阀图示

图4 手泵溢流阀拆解图

主回路溢流阀在液压电梯正常工作时（主要是上行），起到监控系统油压的作用。当系统油压超过系统设定值时，溢流阀导通使系统油压下降。GMV3010型液压系统的主回路溢流阀是由溢流阀VB和先导阀VS（图1）共同组成，此类溢流阀是一种先导式溢流阀。液压电梯尤其是大吨位液压电梯，其满载压力值是很大的，如果选用普通的直动式溢流阀则对其调压弹簧的要求会很高，这样就使得阀的调节性能变差。通过先导阀VS 的流量很小，易于调节控制，因此利用先导阀VS来控制主回路中的溢流阀VB，使得其溢流效果在高压系统中也可以完美实现。图3中标出了先导阀VS调整螺栓在阀组中的位置，其实物拆解图如图5 所示，同样通过调节其调压弹簧的压缩量来确定其溢流动作压力值。对于溢流阀的检验，除了对其动作压力值有要求外，对其设置位置检规中也是有要求的，即“在连接液压泵到单向阀之间的管路上应当设置溢流阀［5]”（图1），溢流阀VS设置在液压泵M和主单向阀VRP之间，符合要求。

2.2 紧急下降阀

对于曳引式电梯，当发生故障需要下降轿厢时，可松闸盘车或电动运行，而液压电梯在故障或断电后需要向下移动轿厢时，必须使用紧急下降阀。其在阀组中的位置如图3 所示，图6所示为其拆解图。当手动按压紧急下降阀时，探针将推动钢珠压缩弹簧，从而使油路打开。由油路图可知，紧急下降阀ML连接在截止阀H与主单向阀VRP之间，当手动操作紧急下降时，液压油由液压油缸U 经过破裂阀J、截止阀H、紧急下降阀ML 到达液压油箱。此过程没有任何电磁阀参与，因此可紧急操作。

图5 先导阀拆解图

图6 紧急下降阀拆解图

通过观察油路图，可以发现在紧急下降阀ML 后也连接了一个直动式溢流阀M，其在此液压系统中的作用是在紧急下降阀动作时控制油缸最小压力，也叫压力控制阀M。其在阀组中的位置如图2 所示，图7 所示为其拆解图。检规中在测试紧急下降阀时要求，对于间接作用式液压电梯，手动操作紧急下降阀不能使柱塞产生的下降引起钢丝绳松弛或链条松链［3]。对于这个要求，通常是在进行安全钳联动试验时，当安全钳夹住导轨后轿厢停止，操作紧急下降阀，观察液压缸的柱塞下降是否导致钢丝绳或者链条松脱［5-6]。压力控制阀M的主要作用就是当检查到系统压力低于最小操作压力值时，切断手动卸油回路，从而使紧急下降阀失效。通过调节其调节杆（图7）可控制弹簧的压缩量，从而改变最小操作压力值，这是一种机械式的检查最小压力值的方式。而在安全钳夹住导轨后轿厢停止，操作检修下行按钮也不会使得液压缸柱塞继续下降导致钢丝绳或链条松脱，这主要是液压系统的最小压力保护在起作用，这是一种电传感器检测方式来检测系统最凶啊压力值。检测位置常常在主单向阀与截止阀之间，如图1中点F附近的Pmin传感器。

2.3 手动泵

图7 压力控制阀拆解图

图8 手动泵系统

手动泵作为紧急救援操作装置，其主要作用是在液压电梯发生故障或断电时，向上移动轿厢。其安装位置应在主单向阀与截止阀之间，如图1 中的F点附近，图8 所示为其放大图，两个单向阀VR1 和VR2 的主要作用是防止压力油回流。图9所示为手动泵实物图。手动泵溢流阀在前文中已介绍，这里不再赘述。在现场检验过程中，手动泵在操作之前其泵腔内一般是会含有空气的，操作时需先将这些空气排出阀体，因此操作手动泵时需打开空气释放螺栓（图3），当空气从释放孔排出以后，再关闭空气释放螺栓，此时继续操作手动泵，实现向上移动轿厢。图10 为空气释放螺栓拆解图，可知其下端为偏口，故操作时只需旋转几圈，无需全部旋出。

图9 手动泵实物图

图10 空气释放螺栓拆解图

图11 液控单向阀原理图

2.4 主单向阀

单向阀是只允许液压油向一个方向流动，反向被截止的方向控制阀。在液压系统中应用特别广泛，普通的单向阀类似于电路系统中的二极管，如图1 中的VR、VR1、VR2等都是普通单向阀。而3010型液压系统的主单向阀VRP是一种液控单向阀，当通入控制压力油后即可允许油液双向流动，类似于电路系统中的靠门极电路控制的晶闸管。如图11所示，上行时液控单向阀VRP正向导通，油液只能从A口流向B口；下行时，辅助油路经下行阀VMD到达VRP控制点X处，使得X处有控制油压，则控制活塞在压力的作用下向右移动，通过其顶杆推动单向阀芯打开，使得液压油从B口流向A口，此时VRP反向打开，主油路开始泄油，电梯下行。实物拆解VRP，图12 所示为主单向阀VRP的控制活塞和顶杆，图13所示为其单向阀芯。

图12 主单向阀控制活塞与顶杆

图13 主单向阀单向阀芯

2.5 破裂阀

破裂阀又叫限速切断阀，其主要作用是防止轿厢下行超速或坠落。破裂阀必须要与油缸刚性连接或短硬管连接，如果液压电梯有多个油缸，则每个油缸都应设置破裂阀。其工作原理是当管路中流量增加导致破裂阀的进出口出现的压差超过设定值时，自动截至油路使轿厢停止运行，破裂阀通常是在液压电梯下行时起监测作用。在监督检验时，需要提供破裂阀调试证书，根据油阀尺寸，在调试证书上找到破裂阀调整螺栓的长度，现场测量比对。实际测试破裂阀的动作效果时，需利用5＃螺栓（图1）关闭辅助流量调整阀VRFP，此时，VRFP 支路不再分压，全部的辅助油路经下降阀VMD 快速流向主单向阀VRP的控制口X，使得VRP 快速打开行成突然的大流量，从而使得破裂阀动作。图14所示为某电梯破裂阀安装图。

图14 破裂阀安装图

3 结束语

液压电梯作为一种小众电梯，其也是特种设备的一种，熟悉其工作原理，有利于检验和维修。本文以德国GMV公司3010型液压系统为例，详细分析了液压电梯检验和维修中经常遇到的几种阀体，通过拆解阀组，形象地展示了各个阀体的构造，为检验和维修人员在学习中提供帮助。