IH平衡閥應(yīng)用及典型故障分析

摘要：本文分析了梅鋼1780熱軋加熱爐負(fù)載位置控制回路，并通過研究1CEB型平衡閥的工作原理和結(jié)構(gòu)特點，找出負(fù)載升降位置鎖定故障的原因，并總結(jié)出快速診斷辦法。

關(guān)鍵詞：加熱爐負(fù)載位置控制 平衡閥 診斷方法

1 引言

在液壓系統(tǒng)中，為了防止豎直安裝的液壓缸或者執(zhí)行垂直運動的部件因自重產(chǎn)生超速下降，即現(xiàn)場設(shè)備下行運動速度超過經(jīng)液壓閥供油速度時的失速現(xiàn)象，通過安裝平衡閥來實現(xiàn)限速和任意位置停止的目的。

一般國內(nèi)使用較多的為力士樂FD系列平衡閥、BUCHER公司的Cindy平衡閥及IH公司的1CE系列安全閥。其中IH公司的1CE系列由于結(jié)構(gòu)緊湊、適用范圍廣而得到大量應(yīng)用。

2 IH公司1CE系列平衡閥結(jié)構(gòu)及作用

2.1 1CE系列平衡閥結(jié)構(gòu)及工作原理

1CE系列的平衡閥基本構(gòu)造相同。下面以1CE標(biāo)準(zhǔn)型（參見圖1）來介紹其結(jié)構(gòu)。該型平衡閥閥體由單向閥、主閥芯、彈簧、調(diào)整螺釘和鎖定螺母組成。該閥內(nèi)部上部為單向閥，結(jié)構(gòu)為由彈簧復(fù)位的環(huán)形套；下部為可調(diào)整開啟力的主閥芯。

圖1

在壓力油通過換向閥通向油缸時，油液頂開閥內(nèi)單向閥，由于主閥芯控制油區(qū)域與換向閥回油相接，壓力不足以推動主閥芯運行。見圖2-1。

換向閥處于中位時，單向閥和主閥芯接觸，形成密封面，油液不流動。見圖2-2。

該平衡閥在油缸超壓時具有卸荷功能，在油缸壓力超過主閥芯調(diào)節(jié)彈簧的設(shè)定力后，主閥芯開啟卸荷。見圖2-3。

在油缸通過平衡閥回油時，換向閥換向，主閥芯控制油區(qū)域與換向閥壓力油相接，推動主閥芯回縮，此時單向閥與油液流動方向相反，保持位置不變。見圖2-4。

圖2

1CE平衡閥根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域不同，還有很多的改進(jìn)型號，例如消除背壓波動影響的1CER型，在比例和被壓變化范圍較大情況下應(yīng)用的1CEB型，在機(jī)械臂、起重機(jī)械中應(yīng)用的1CEL型等等。

2.2 1CE系列平衡閥的作用

通過對1CE標(biāo)準(zhǔn)型平衡閥的工作原理研究可以發(fā)現(xiàn)它有三個主要功能：

1. 鎖定功能。在回路換向閥處于中位的時候，能夠防止設(shè)備動作；

2. 控制功能。防止設(shè)備因自重或者能量突然釋放產(chǎn)生的失速現(xiàn)象；

3. 安全功能。將該閥直接安裝在油缸油口位置，當(dāng)軟管出現(xiàn)破損后，能夠鎖定位置，保證人員和財產(chǎn)安全，這一點在起重機(jī)等工程機(jī)械中特別重要。

3 1CE系列平衡閥常見故障及對策

3.1 常見故障原因分析

在工業(yè)領(lǐng)域中1CEB系列平衡閥應(yīng)用最廣，下面以是一個常見的1CEB平衡閥控制回路，展開研究。

圖3

如圖3中所示，回路控制的油缸桿腔朝上豎直安裝，沒有水平方向的運動，負(fù)載垂直作用在油缸桿腔。負(fù)載上升時，壓力油經(jīng)過比例換向閥12.1、單向閥11.3進(jìn)入1CEB平衡閥14，通向油缸桿腔拉動負(fù)載上升；下降時，壓力油經(jīng)過比例換向閥12通向油缸盲腔，在壓力達(dá)到1CEB平衡閥14.1控制腔設(shè)定開啟壓力后，桿腔回油經(jīng)過1CEB平衡閥14.1、單向閥11.2，進(jìn)入到比例換向閥12.1的壓力油路，形成類似差動回路。在整個回路中，平衡閥的狀態(tài)至關(guān)重要。

在應(yīng)用中一般常見的故障如下：

1） 鎖定失效；

2） 運動中無法控制下落速度，產(chǎn)生失速現(xiàn)象。

圖4

在1CEB閥外表面有3處密封，參見圖4。位置1處在單向閥外側(cè)，密封油缸與換向閥出口管路；位置2處在主閥芯閥套外側(cè)，將換向閥出口與主閥芯控制油區(qū)域隔開；位置3為平衡閥閥體密封。該閥任何位置的密封損壞，都會導(dǎo)致竄油現(xiàn)象的發(fā)生，由于這種結(jié)構(gòu)上的特殊性，導(dǎo)致負(fù)載位置鎖定失效時無法快速便捷的判斷故障原因。

3.2 對策研究

通過分析，可以總結(jié)出導(dǎo)致出負(fù)載位置鎖定失效的可能原因：

1） 1CEB平衡閥中單向閥失效，彈簧斷裂或者無法復(fù)位；1CEB平衡閥中單向閥的環(huán)形閥套與內(nèi)部閥芯密封失效；

2） 比例閥閥芯中位偏移，導(dǎo)致負(fù)載運動；

3） 負(fù)載油缸存在內(nèi)泄問題。

4） 平衡閥閥體密封失效，導(dǎo)致無法鎖定。

在經(jīng)過對閥臺元件和1CEB平衡閥的工作原理和結(jié)構(gòu)進(jìn)行有針對性的研究后，歸納出新的測試方法：

1） 負(fù)載出現(xiàn)位置保持不住時，關(guān)閉閥臺出口球閥13.1和1.8。負(fù)載下滑停止，即可判斷為比例閥問題。負(fù)載繼續(xù)下滑，排除比例閥故障，將壓力表接至C7.8點，如該點壓力無變化，則單向閥11.3工作正常；

2） 至負(fù)載油缸，將1CEB平衡閥14.1底部閥芯調(diào)整螺釘全部擰入，如負(fù)載下滑停止，判斷為平衡閥設(shè)定力不足， IH平衡閥中單向閥的環(huán)形閥套與內(nèi)部閥芯密封失效；如負(fù)載繼續(xù)下滑，判斷為平衡閥或油缸存在泄漏；

3） 至閥臺將出口球閥13.1和1.8全部打開，油缸閥塊測壓點C7.9連接壓力表，同時用測壓軟管將C7.8點壓力將管路全部卸荷，如C7.9處壓力快速降為零，則可判斷為平衡閥中單向閥失效，如緩慢下降，則可判斷為油缸內(nèi)泄。

4） 用測壓軟管將C7.8點壓力將管路全部卸荷后，負(fù)載停止，則可判斷為1CEB平衡閥位置2處密封損壞，導(dǎo)致負(fù)載下降。

4 結(jié)論

新的操作方法在現(xiàn)場經(jīng)過試驗，均在10分鐘以內(nèi)快速判斷出1CEB型閥控制失效的原因，為下一步有針對性采取解決方法提供了重要依據(jù)，應(yīng)用效果良好。

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作者簡介：王飛，男， 職稱：助理工程師，合肥工業(yè)大學(xué) 工學(xué)本科學(xué)歷，現(xiàn)從事機(jī)械設(shè)備備件采購與管理工作。endprint