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电液伺服阀测试系统研究
作者：杨国顺 程龙 吕进
来源：《中国科技博览》2014年第21期
[摘 要]本文结合某宽厚板轧钢厂设备的实际状况，分析了伺服阀的主要故障表现，给出了伺服阀测试系统的原理，详细说明了各项测试的测试过程。 [关键词]伺服阀 AGC系统 伺服阀测试系统
中图分类号：G354.3 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）21-0056-01 一、前言
伺服阀在宽厚板轧机液压AGC系统中广泛应用，它根据系统检测的钢板厚度及轧制力的变化，快速控制AGC油缸调整辊缝，最终得到预期的钢板厚度。 AGC系统对伺服阀的动态性能要求较高。受工艺需求和环境影响，某轧钢厂轧机的AGC系统伺服阀故障率较高。由于缺少必要的测试手段，下线的伺服阀只能送原厂进行检测和修复，且无法快速判断故障原因。开发并建立一套伺服阀测试系统对快速判断与解决伺服系统故障有重要意义。 二、AGC系统伺服阀常见问题
该轧钢厂轧机液压AGC系统使用的伺服阀为高频响三级伺服阀。对于伺服阀的故障，如阀芯卡死、弹簧管破裂，电路板烧损，伺服阀性能下降等重大缺陷的，必须由原厂进行维修。但也有如电缆插头受潮、传输信号异常、主阀芯轻微卡阻等软故障，只需经过简单处理以后就可以正常使用。建立伺服阀测试系统有助于快速判断故障，并进行可能的修复。 三、伺服阀测试系统原理
基于快速故障判断及降低成本的要求，利用现有的粗轧机伺服系统液压泵作为动力源，建立伺服阀测试系统（液压原理如图1所示）。测试系统采用计算机辅助测试系统（CAT），测试过程通过计算机编程自动完成，可自动绘制特性曲线，计算出相应指标。为实现自动测试功能，测试系统在结构上设计测试台液压系统和自动测控单元，包含液压阀台、负载液压缸、电控单元组成。液压阀台包含伺服阀安装阀块、先导油减压阀及相应压力测试点；负载液压缸带内置位置传感器；电控单元共享粗轧机PLC系统，建立一个远程站点，包括24v电源模块、ET200模块、SSI位置传感器模块、模拟量输入模块、模拟量输出模块、数字量输入输出模块。
采用液压缸和位移传感器相结合的方式计算电液伺服阀的工作流量，计算的流量精确，克服了大流量流量计误差偏大、有最小流量的缺点。静态缸7在和电磁换向阀5的配合下，
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在静态性能测试时相当于缸有无限长的行程。通过计算位置传感器的位移和静态油缸有效面积即可得出伺服阀的工作流量。
动态性能的自动测试采用高频率、低摩擦液压缸。自动测控单元给电液伺服阀0～200Hz的正弦激励信号，根据位移传感器记录的动态缸的位移规律，从而得出电液伺服阀的动态特性。实际测试中可以通过记录伺服阀主阀芯位置传感器的位移规律来代替动态油缸的位移规律，从而得出电液伺服阀的动态特性。通过编程完成测试过程自动加载、自动记录和生成测试曲线。测试硬件具有足够的精度和频率。 四、测试内容及方法
可通过本测试系统测试的主要内容有：内泄漏试验、零偏实验、输出流量-输入信号特性试验、阶跃响应试验、频率响应试验。具体试验方法如下：
1、内泄漏试验：打开球阀8.6，关闭其他球阀。调整被测阀的供油压力为10MPa，以及适当的先导压力。首先在阀的整个输入信号范围内，迅速反复地运行一个循环，然后在最大正、负输入信号时，记录T口和Y口的泄漏量。
2、零偏试验：打开球阀8.1，关闭其他球阀。在系统压力为10MPa时，调整输入信号，使油口A和B的压力相等，记录此时的输入信号值即为零偏值。为了测试精准，可调定其他系统压力情况下重复测试。
3、输出流量-输入信号特性试验：打开球阀8.1、8.4、8.5，关闭其他球阀。令自动测试单元产生一个能使伺服阀达到最大正、负幅值的三角波驱动伺服阀，同时记录伺服阀的工作流量。在信号连续循环变化的同时，连续地记录一个完整信号周期内的流量曲线。根据这个曲线可以确定阀的滞环、阈值、死区特性等.
4、阶跃响应试验：打开球阀8.1、8.2、8.3，关闭其他球阀。令自动测试单元产生阶跃信号，记录动态缸的位移或者伺服阀主阀芯的位移，即可得到阶跃响应曲线。
5、频率响应试验：打开球阀8.1、8.2、8.3，关闭其他球阀。令自动测试单元产生一个正弦波信号，其幅值为伺服阀最大信号幅值的10%，频率从1Hz逐渐增加到200Hz，同时记录下动态缸的位置变化或者是伺服阀主阀芯的位置变化。根据得到的数据和曲线计算伺服阀的相频特性和幅频特性。 五、结语
伺服系统的稳定运行是保障轧机正常运行的重要因素，伺服阀的工作特性直接影响到伺服系统的工作可靠性，进而影响到产品质量。伺服阀的性能检测是检验伺服阀可靠性的有效手段。伺服阀测试台的建立，对于保证设备运行、降低停机率，降本增效有着积极的作用。
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参考文献
[1] 路甬祥液压气动技术手册机械工业出版社2007.7. [2] 力士乐液压培训教材电子手册.
[3] 成大先机械设计手册化学工业出版社1992.
[4] 许益民电液比例控制系统分析与设计机械工业出版社.
