冷轧AGC系统力马达伺服阀结构和原理分析

　　0 引言

　　冶金工业的发展与技术进步, 成为液压伺服系统在工业应用中一个重要场合, 在各种板材轧机上电液伺服系统已取代传统的电动- 机械轧辊压下系统, 各种新型的工业伺服阀和各种新的控制方法都在冶金工业中得到广泛的应用。在冷轧轧机液压压下自动厚度控制系统(AGC) 中, 电液伺服阀负责将电气信号转换成相应的液压量输出, 控制着执行器的加速度、速度和位置。由于伺服阀处在系统的电- 液转换这一关键位置上, 伺服阀的性能直接对产品产生重大的影响。笔者曾参与调试和维护过国内外几家不同公司所做的伺服系统, 其中本文所介绍的伺服阀在实际应用中显示了其独特的优点。

　　1 电液伺服阀的基本结构和原理

　　电液伺服阀通常由信号转换器、液压放大器和反馈机构组成。信号转换器即通常所说的力马达和力矩马达, 它们的作用是将输入的电气信号转换成力或力矩, 控制液压放大器工作。液压放大器包括前置级放大器和功率级放大器, 电液伺服阀多采用滑阀作为功率级, 对于一些流量比较大的阀, 由于力矩马达和力马达产生的力矩和力很小, 无法直接驱动功率级阀运动, 所以增加了前置级放大器, 将力矩马达和力马达的输出放大, 再去控制功率级。通常前置级的形式有单喷嘴挡板阀、双喷嘴挡板阀、还有射流管阀等形式。伺服阀带有反馈机构, 使伺服阀输出的流量或输出压力与输入的电气信号成比例, 即伺服阀本身为一个闭环控制系统, 有良好的控制性能。反馈机构按照反馈形式可以分为阀芯位置反馈、负载流量反馈和负载压力反馈, 最常用的是阀芯位置反馈, 而阀芯位置反馈又可分为位置力反馈, 位置电反馈, 直接位置反馈等。

　　电液伺服阀的控制原理方框图如图 1 所示。电液伺服阀的控制系统是一个闭环的控制系统, 在输出量和输入量之间存在着反馈回路, 利用反馈来减少偏差,因此输出量对控制过程产生直接的影响。所以电液伺服阀的突出的优点就是控制精度高。

　　2 AGC 系统力马达伺服阀原理分析

　　某钢厂的五机架串列式冷连轧机的 AGC 系统采用液压压下技术, 其电液伺服系统中电液伺服阀采用的是一种新型力马达伺服阀, 该阀的结构如图 2 所示:

　　以下从电液伺服阀的基本机构信号转换器、液压放大器和反馈机构这几个方面对此 AGC 系统的力马达伺服阀的结构和原理作介绍分析。

　　2.1 信号转换器———力马达

　　力马达的作用是将输入的电气控制信号转化为力, 控制伺服阀的阀芯工作。

　　如图 3 所示, 力马达伺服阀的力马达主要由以下几个部分组成: 接线头、导线、阀杆连接螺栓、线圈、磁体、弹簧等部件组成。