二通插装阀在水轮机调速器液压伺服系统中的应用

　　二通插装阀（2/2CV）是一种新型的液压控制元件，它的核心元件采用插入式连接方式。它不仅能实现普通液压阀的各种动作要求，而且与普通液压阀相比，具有流动阻力小、流通能力大、动作速度快、密封性能好、泄漏少、通用性好，近几年已在工业自动控制领域尤其是电液伺服系统中到了很好的应用。

　　1 二通插装阀的工作原理

　　二通插装阀由插装元件、控制盖板、先导控制元件和插装块体等四个部分组成。

　　二通插装阀的结构如图 1。插装元件又称主阀组件，是二通插装阀的核心元件。它由阀芯、阀套、弹簧和密封件组成，通过阀芯的启闭和开启量的大小可以控制主油路的通断、压力高低和流量的大小。控制盖板由盖板体、安装在盖板体上的微型先导元件、节流螺塞和其它附件组成，它主要用于固定插装元件、保持密封、沟通油路等。先导控制元件是用于对插装元件的阀芯的动作的小规格的液压控制阀，一般附在控制盖板上。插装块体是嵌入插装元件、安装控制盖板和其它控制阀和沟通油路的基础体。

　　二通插装阀对于中大流量、高压及较复杂的系统有较好地适应性和优越性，但对小流量的简单系统并不适合。

　　2 二通插装阀的应用

　　二通插装阀已成功地用于水轮机调速器液压伺服系统中。带二通插装阀水轮调速器机械液压系统见图 2，它的三维实体见图 3。具有二通插装阀的数字式水轮调速器由两组数字阀（分别控制接力器的快速动作和精确定位）、一组插装阀（与快速动作数字阀联合动作）和执行元件（接力器）组成。还有双滤油器、紧急停机阀、分段关闭装置和接力器液压锁定装置。这种具有二通插装阀的水轮调速器的主要技术参数为：

　　电磁数字阀公称通径Φ6 ~Φ10 mm；插装阀公称通径，Φ16 ~Φ50 mm；供油压力 2.5MPa；滤油精度：20 μm；PWM 占空比 1 ms/200 ms；最大脉冲电流 2 A；最短关机时间 2 s；位移传感器输出 0 ~ 10 V。

　　带二通插装阀的数字式水轮机调速器采用了双油路来控制接力器的位移。控制接力器的快速动作油路由数字阀和插装阀组共同组成。在这里，数字阀只相当于插装阀组的先导阀，数字阀的主油路是插装阀组的控制油路。这一组数字阀是常开的，压力油通过他们分别控制插装阀的阀芯。由于插装阀组的公称通径比较大（本例通经为Φ50mm），这时可以完成接力器的快速开关动作。  

　　如图 2 所示，以 4 个高速数字开关阀为先导阀，控制4 个插装阀阀芯，在总体上成为一个 3 位四通阀。其中 4个插装阀阀芯的控制腔分为两组，控制它们可以控制液压缸的左、右行。相应的 4 个高速数字开关阀也分为两组，分别控制一组控制腔，它们通过进、放油控制控制腔内油液的多少，因为当高速数字开关阀关闭之后，控制腔内油液的数量不会改变，而液压油的压缩性又很小，这样，控制腔内的压力将自动调整，使插装阀的阀芯稳定在某一开度，最终影响液压缸移动的速度。如果 DT1、DT3 得电，则各插装阀闭死，由于插装阀阀芯的良好密封性，液压缸位置将不会移动。该系统控制的关键在于如何根据输入输出的情况来决定 DT1～DT4 的工作状态。