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比例閥及其系統(tǒng)的故障診斷
與同規(guī)格的伺服閥相比，比例閥的成本大約是其50%。然而，伺服閥依然應(yīng)用在具有精密位置控制和速度控制的場(chǎng)合，諸如航空，航天和汽輪機(jī)等。
parker比例閥可用于流量和壓力控制，但是大多數(shù)情況下還是作為方向控制閥。盡管比例方向閥的設(shè)計(jì)會(huì)因不同廠商而已，但它們基本上都是完成同樣一種功能：控制液壓缸或馬達(dá)的方向和速度。通過(guò)使用反饋裝置諸如線性位移傳感器或者旋轉(zhuǎn)編碼器，執(zhí)行器的位置可以被控制。
直動(dòng)式比例方向閥
直動(dòng)式方向閥用于流量大約至100L/min或更少的場(chǎng)合。兩級(jí)閥，其集成了先導(dǎo)閥和主級(jí)閥，用于有更高流量要求的場(chǎng)合。
電磁線圈的符號(hào)表示閥工作于連續(xù)可變的電信號(hào)。其通常是0-10V或某些情況下是4-20mA。閥上的符號(hào)“S/U”表示線性可變差動(dòng)變壓器（LVDT）,其用于指示閥芯的位置。從LVDT來(lái)的反饋通常是直流（DC）電壓信號(hào)。在圖2的剖面圖中，可以看到比例閥中每個(gè)實(shí)際的組件。
為了診斷比例閥和系統(tǒng)，你必須能夠正確的解讀液壓系統(tǒng)原理圖。圖1，顯示的是直動(dòng)式比例方向閥。注意符號(hào)中的四個(gè)方框，它們代表閥芯能夠移動(dòng)的工作位置數(shù)量。當(dāng)閥線圈沒(méi)有供電時(shí)，彈簧推動(dòng)閥芯至左邊。這就是所謂的“故障安全“位。在此條件下，通過(guò)閥的所有流量被阻止
閥能夠工作，必須具有放大器并對(duì)其供電。典型的供電一般是24V，并接至放大器。指令電壓來(lái)自PLC，其決定了閥芯的位置。“使能”信號(hào)來(lái)自PLC。在某些情況下，可以不用使能信號(hào)。
當(dāng)供電接通而使能信號(hào)沒(méi)有時(shí)，LVDT將反饋一個(gè)大約-12V的電壓信號(hào)至放大器，提示閥芯處于“故障安全”位（圖3）。一旦使能接通，電流信號(hào)即可輸送至電磁鐵線圈。
電流在線圈中產(chǎn)生磁力，其驅(qū)動(dòng)閥芯運(yùn)動(dòng)。當(dāng)指令電壓為零時(shí)，閥芯將繼續(xù)移動(dòng)，直至LVDT顯示反饋電壓為零。閥芯將被移動(dòng)至“電氣關(guān)閉”位置-中位
為了使線性位移傳感器顯示305mm的移動(dòng)距離（圖5），PLC需要一個(gè)指令信號(hào)。放大器把指令電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)，輸送給電磁線圈。6V的指令電壓輸給放大器，放大器將產(chǎn)生一個(gè)更高的電流（2.16mA）給電磁線圈。
此時(shí)，閥芯將移至平行位工作。這個(gè)位置通常稱(chēng)作“A”位。電流升高，導(dǎo)致閥芯移動(dòng)，直至LVDT反饋-6V的電壓信號(hào)。閥芯將停止移動(dòng)并保持。油液經(jīng)過(guò)閥芯并進(jìn)入液壓缸的無(wú)桿腔。
液壓缸的運(yùn)動(dòng)速度取決于閥芯的移動(dòng)量。在這個(gè)例子中，如果閥大流量是38L/min，當(dāng)指令電壓為6V時(shí)，則大約有23L/min的油液流經(jīng)閥芯。
當(dāng)液壓缸運(yùn)動(dòng)時(shí)，位移傳感器發(fā)送一個(gè)模擬的或者數(shù)字的反饋信號(hào)至PLC。例如，如果每運(yùn)動(dòng)0.0254mm發(fā)送一個(gè)數(shù)字脈沖至PLC，活塞桿運(yùn)動(dòng)直至得到12000個(gè)的脈沖反饋，表明運(yùn)動(dòng)了305mm。指令電壓接著降為零，比例閥閥芯再次運(yùn)動(dòng)至“電氣關(guān)閉”位置。液壓缸保持位置，直至改變指令移動(dòng)至新的位置之前。
系統(tǒng)故障診斷
如果使用一個(gè)外置放大器（圖6），面板上的燈可顯示系統(tǒng)中的故障。當(dāng)供電接通并且使能信號(hào)起作用時(shí)，燈“on”將會(huì)變綠閃爍。使能電壓范圍大約在8.5-40V之間，但是10V比較常見(jiàn)。
如果燈不閃爍，則需要檢查放大器上的使能和供電電壓的接線。如果使能信號(hào)輸入電壓沒(méi)有，則應(yīng)從PLC端檢查接線和輸出信號(hào)。
如果供電降到21V一下，燈“UB”將變成紅燈。這通常意味著供電電壓接線有故障。當(dāng)供電正常時(shí)（圖7），放大器上將顯示24V
放大器面板底部的黃燈用以顯示LVDT故障或其連接電纜有問(wèn)題。簡(jiǎn)單的判定到底是哪一個(gè)故障的辦法就是，拆掉現(xiàn)有閥體的LVDT電纜連接器，把其插入新閥。
如果黃燈熄滅，則舊閥上的LVDT必定有故障，此時(shí)需要更換為新閥了。如果當(dāng)插入新閥時(shí)，還是顯示黃燈，則問(wèn)題就應(yīng)該出現(xiàn)在電纜或插頭。需要檢查電纜的連續(xù)性（完整性）。如果當(dāng)設(shè)備運(yùn)行時(shí)，燈閃爍，這通常表明電纜松動(dòng)了。
放大器前面板具有調(diào)零裝置。當(dāng)放大器指令信號(hào)為零時(shí)，液壓缸依然還會(huì)運(yùn)動(dòng)，此時(shí)就需要調(diào)零。如果負(fù)載在運(yùn)動(dòng)，閥芯并不在“關(guān)閉”位置，這通常是由于LVDT超出位置所致。旋轉(zhuǎn)跳零裝置，直至線性定位器停止漂移或振動(dòng)。
如果速度控制或者定位精度出現(xiàn)了問(wèn)題，則應(yīng)該檢查放大器上指令信號(hào)和LVDT信號(hào)的接線。如果這些都沒(méi)有問(wèn)題，問(wèn)題有可能就是出現(xiàn)在液壓系統(tǒng)或位移傳感器。
帶集成電子放大器的閥
目前的趨勢(shì)是把放大器集成安裝在比例閥上面。這通常被叫做On Board Eletronic（OBE）。閥的工作原理與外置放大器一樣。常用的OBE采用7針連接器。供電輸入在針腳“A”和“B”。
進(jìn)入放大器的指令電壓經(jīng)過(guò)針腳“D”和“E”。為了確認(rèn)這些電壓，可以采用比例閥測(cè)試儀，通過(guò)把紅色和黑色的接頭插入適當(dāng)?shù)奈恢谩榱蓑?yàn)證供電電壓，紅色接至針腳“A”，黑色至針腳“B”。
為了從PLC檢查指令電壓，針腳“D”插入的是紅色，針腳“E”插入的是黑色。取決于來(lái)自PLC的信號(hào)，指令電壓應(yīng)該在0-10V之間。
測(cè)試盒可以用于驗(yàn)證閥是否正常工作。來(lái)自PLC的電纜插入測(cè)試盒，測(cè)試盒的電纜接入比例閥。
當(dāng)系統(tǒng)已經(jīng)工作，供電電壓，指令電壓和LVDT電壓都應(yīng)該會(huì)顯示出來(lái)。通過(guò)把“Command Select”切換至內(nèi)部控制，也可以通過(guò)測(cè)試盒來(lái)驅(qū)動(dòng)閥的工作。通過(guò)“Drive”調(diào)節(jié)旋鈕，就可以控制閥了。
如果線性定位器有漂移，LVDT就有可能不會(huì)在正確的位置。為了對(duì)閥調(diào)零，就需要拆除LVDT保護(hù)蓋。LVDT對(duì)中的調(diào)整需要慢慢的細(xì)調(diào)，直至漂移停止。
油液清潔度
比例閥閥芯和閥體之間具有非常高的公差要求。公差范圍典型的在3-8μm之間。必要的是，制造商生產(chǎn)的閥必須滿足油液進(jìn)入的要求。ISO4406定義了特定閥的油液清潔度要求。
因此有必要采用3μm的過(guò)濾器，β值達(dá)到75或者更高。油液樣品需要定期檢查，確保系統(tǒng)滿足要求。更高的ISO 4406代碼意味著過(guò)濾器更換頻率不夠，過(guò)濾精度太低，β值低或者需要增加額外的過(guò)濾裝置到系統(tǒng)中來(lái)。
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