电厂使用的电液伺服阀为什么采用偏置电流

一般情况下，电液伺服阀采用对称结构，在输入信号为0时，流量也为0。但在电厂使用的电液伺服阀，如MOOG761系列、vickers SM4系列、STAR 890系列等电液伺服阀均采用偏置电流，目的是为了保证在断电状态下油动机处于安全状态。

   1、 伺服阀的结构组成

图1  伺服阀的结构组成

2. 力矩马达

（1）力矩马达的结构

    力矩马达是一种电—机械转换器，它的作用是把输入的电信号转变成力矩，使衔铁偏转，以对前置级液压部分进行控制。衔铁转角的大小与输入的控制电流大小成正比。如果输入控制电流的方向相反，则衔铁偏离中间位置的方向也相反。

    电液伺服阀的力矩马达属于永磁动铁式力矩马达（如图2所示），它主要是由永久磁铁（磁钢）、导磁体（轭铁）、衔铁（和两个控制线圈）、导杆轴及弹性套座等组成的。

    衔铁通过导杆由弹性套座支承在两个导磁体的中间位置，可绕导杆作微小转动，并与导磁体形成四个工作气隙（如图1所示），控制线圈在衔铁上。

图2 伺服阀的力矩马达外形及结构

(2）力矩马达的工作原理

图3伺服阀力矩马达原理图

伺服阀力矩马达的原理如下：

    如图3所示，图中有两个控制线圈。力矩马达的输入量为控制线圈中的信号电流，输出量是衔铁的转角或与衔铁相连的挡板位移。力矩马达的两个控制线圈可以互相串联、并联，由直流放大器供电。

    永久磁铁的初始励磁将导磁体磁化，一个为N极，另一个为S极。当输入端无信号电流时，衔铁在上下导磁体的中间位置，由于力矩马达结构是对称的，永久磁铁在工作气隙中所产生的极化磁通是一样的，使衔铁两端所受的电磁吸力相同，力矩马达无转矩输出。当有信号电流时，控制线圈产生控制磁通，其大小与方向由信号电流决定。最终，在合成磁通的作用下，衔铁绕导杆产生一定方向和角度的偏转，当各转矩平衡时，衔铁停止转动。如果信号电流反向，则电磁转矩也反向。由上述原理可知，力矩马达产生的电磁转矩，其大小与信号电流大小成比例，其方向也由信号电流的方向决定。

    动铁式力矩马达单位体积输出力矩较大，故尺寸小，惯量小。但结构复杂，造价较高。早期力矩马达为湿式，现在为干式。力矩马达一般配用喷嘴挡板阀和射流管式或偏板射流放大器式阀。

伺服阀的工作过程：

    压力油从P口进入，分别经过两个节流孔进入阀芯两端的油腔，然后再从两个喷嘴与挡板中间的缝隙排出。当没有控制电流输入时，挡板处于两个喷嘴的中间位置。阀芯两端容腔中的油压相等，阀芯处于中间平衡位置，两负载腔中油压相等，无油液流动，执行机构处于停止位置。

    当输入某一极性的控制电流信号时，衔铁连同挡板一起偏转角度，例如作逆时针方向偏转，如图4a所示。这时，右边喷嘴与挡板之间的间隙减小，液流阻力增加，阀芯右端容腔的压力增大；相反，由于左边喷嘴与挡板间的间隙增大，液流阻力减小，阀芯左端容腔的压力降低。在两端油压差的作用下，阀芯左移，并带动反馈杆下端的小球左移。反馈杆本身的变形使挡板的偏移量减小，从而使阀芯两端的油压差也相应减小，直至挡板恢复到接近于中位时，阀芯移动到所受的液流力与导杆和弹性座圈的反作用力相平衡时为止（图4b所示）。当四边滑阀向左偏离中间位置时，左边的阀口被打开，压力油液从P口流向A口；同时，执行机构另一端的回油经B口及排油口T排回油箱。

图4 喷嘴挡板阀的工作原理

4.喷嘴挡板阀的特点

优 点：

•衔铁及挡板均工作在中立位置附近，线性度好。

•运动部分的惯性小，动态响应快。

•双喷嘴挡板阀由于结构对称，采用差动方式工作，因此压力灵敏度高。

•阀芯基本处于浮动状态，不易卡住。

•温度和压力零漂小。

                                               偏置电流 特性曲线