插装阀系统故障分析及处理方法

该系统在使用过程中发现许多问题，如锥阀反向泄漏大，锥口密封不严，阀套变形，阀芯易磨损和被卡，基本插件密封易切，装卸困难，控制盖板上梭阀密封不严，不能保证主阀芯在无信号时可靠地处于关闭状态而造成系统内泄，执行机构位置不稳定等。造成这些问题的主要原因是加工精度达不到要求，材质热处理不过关。
　　
　　该系统在使用过程中还曾出现步进梁下降时换向阀块内有异常撞击声，阀架剧烈振动，同时伴有尖叫声，步进梁只能断续下降，且速度很慢。对比例阀3个测压点测试，M1p,M3p点压力在正常范围内，但M2p压力值在2.0～5.0MPa摆动。然而，比例阀给定电压和反馈电压测试值都在设定的参数范围内，未发现异常。再将逻辑锥阀1控制盖板泄油口P拆开观察，步进梁下降时，泄油口应立即泄油，但当M2p压力值波动时，泄油口也断续泄油。据此可判断逻辑锥阀1阀芯存在内泄，动平衡不稳定而造成故障。从解体情况也发现，逻辑锥阀1基本插件阀芯严重磨损，阀芯锥面与阀套接触面直径增大。
　　
　　逻辑锥阀基体插件。其功能是通过控制盖板上的电磁铁M2得失电来实现逻辑锥阀的启闭。当M2失电时，逻辑锥阀阀芯在控制油和主阀芯弹簧作用下关闭，阻止压力油从油口B进入油口A。当M2得电时，控制油被堵，主阀芯弹簧油腔Ap压力油经电磁阀泄回油箱。这时如果油口B、A压力油作用在主阀芯上的水平力能克服弹簧力和弹簧油腔Ap的背压时，主阀芯就开启，油口B的压力油进入油口A。
　　
　　步进梁上升时，逻辑锥阀关闭；步进梁下降时，锥阀开启，所以可从逻辑锥阀开启状态的静力平衡条件来分析故障原因。
　　
　　阀开启时，假如略去阀芯自重、摩擦力和液动力影响，作用在锥阀阀芯的力平衡方程式为：PBAB+PAAA=K(L+δ)+PXAAP整理得：（1）式中，PB、PA为油口B、A压力值；PX为弹簧油腔背压值；K为主阀芯弹簧刚度；L为主阀弹簧的预压缩量；δ为主阀开口度；AA、AB为油口A、B处有效作用面积；AAP为弹簧油腔AP处有效作用面积。
　　
　　由（1）式可看出，主阀芯的开口度与主油口B、A压力值及其有效作用面积、弹簧油腔背压等有关。对于预先制定好的基本插件，主阀芯弹簧刚度和预压缩量不变。所以，当阀芯与阀套由于阀芯磨损而造成油口B压力油进入弹簧油腔AP时，PX增大，使主阀芯开口度δ变小。
　　
　　当阀套配有小锥面磨损，造成油口B、A有效作用面积分配发生变化，即AA值增大，AB值减少。但PA为系统背压，相对于PB的压力值很小，所以PBAB和PAAA不能平衡，导致阀芯向右移动，阀芯开口度减小，这时油口B压力升高，阀芯向左移动。这样，阀芯在阀套内的反复振荡过程引起过流压力变化不均而产生尖叫声和振动。机加工和装配上的原因可造成阀芯和阀套沿轴线方向配合间隙不等，产生不平衡的径向液动力，如果该力不平衡，阀芯移动时将产生很大的摩擦阻力，使阀芯移动困难。因此，在阀芯表面开有平衡槽，如果阀芯表面磨损，平衡槽会失去作用而造成阀芯故障。另外，油封长度过长，换向时产生困油冲击，也是不可忽视的原因。
　　
　　综上所述，逻辑锥阀故障原因有：（1）阀芯磨损造成内泄平衡槽失去作用；（2）进出油口有效作用面积分配变化造成基本插件开启压力降低；（3）机加工误差和装配水平达不到技术要求。故障处理
　　
　　从现场解体情况看，阀芯表面单面磨损，阀芯与阀套接触面几乎到最大径，即油口B有效作用面积几乎不存在。所以处理该阀故障首先必须把油口B有效作用面积恢复为设定值。从图2可以看出，在阀套内有一小锥面，可将其缩短，这样AB将增大，但机加工较困难，测量不方便。所以在实际处理过程中没有采用此方法。在实际处理过程中，将阀芯制成双锥面，AA∶AAP=1∶1.12,最大接触面直径为37.5mm，可基本达到设定值。
　　　　
　　通过对该阀阀芯的改进，消除了故障。由于采用了双锥面阀芯，使油口A、B有效作用面积分布在2个不同的锥面上，且在锥面磨损时，有效面积互不干涉。提高了阀的可靠性。