比例阀的调试课件

老型液压比例系统老型液压比例系统 崔俊生老型液压比例系统 1前言：前言：n n在冶金行业，液压比例系统应用非常广泛，下面我将结合钢管公司实际应用的比例系统，对PLC、放大板、比例阀、平衡阀、传感器等做一个详尽的讲解。前言：2一、老型比例系统一、老型比例系统1、组成：、组成：n nPLC控制系统：S7或GE6。n n放大板：VT3000或VT3006。n n比例阀：4WRZ1052n nSCA、SCB型平衡阀。n nZDC型压差控制阀。n n执行元件：液压缸或马达。n n反馈元件：Z10或测速电机。一、老型比例系统1、组成：32、相互关系：、相互关系：比例放大板比例放大板比例阀组比例阀组液压缸或马达液压缸或马达Z10或测速电机或测速电机PLC动作条件动作条件2、相互关系：比例放大板比例阀组液压缸或马达Z10或测速电机43、典型液压比、典型液压比例回路分析：例回路分析：n n参照左图：n n主要功能是执行元件在运行过程中即使负载不断变化，该系统也能保证执行元件运行过程中的稳定性。液压缸液压缸平衡阀平衡阀压差控制阀压差控制阀负载负载梭阀梭阀3、典型液压比例回路分析：液压缸平衡阀压差控制阀负载梭阀5n n比例阀就相当于一个电控流量控制阀，当电磁铁的电流从200ma到800ma逐渐增大时，比例阀的开口度由0逐渐增大至100%，开口度越大，比例阀输出流量越大，执行元件速度越快，如下图：开口度开口度电磁铁电磁铁A电磁铁电磁铁B比例阀就相当于一个电控流量控制阀，当电磁铁的电流从200ma6n n比例阀的实物图比例阀的实物图片（下）和控制片（下）和控制简图（左）：简图（左）：主阀主阀3减压阀减压阀2导阀导阀15Mpa比例阀的实物图片（下）和控制简图（左）：主阀3减压阀2导阀17n n比例阀内比例阀内部结构图部结构图比例阀内部结构图8n n压差控制阀的主要功能是增加比例阀流量输出的稳定性，它与梭阀、比例阀共同组成一个恒流源。n n基本原理：流体通过一个节流口时，输入端压力（P1）与输出端压力（P2）的压差恒定，那么，通过该节流口的流量恒定。P1P2P=P1-P2=恒值恒值恒流源简图恒流源简图压差控制阀的主要功能是增加比例阀流量输出的稳定性，它与梭阀、9n n压差控制阀与比例阀共同组成恒流源的液压回路图，如左图：压差控制阀与比例阀共同组成恒流源的液压回路图，如左图：10n n平衡阀的主要功能是增加负载运行过程中的稳定性。如图所示，当压力油从A1进入后，先将1#平衡阀全部打开，然后由于负载的作用，在液压缸无杆腔建立起压力，该压力P1推动2#平衡阀打开，液压缸有杆腔的油液通过2#平衡阀的阀口流回油箱，同时在B2端建立压力P2。n nP1、P2和弹簧在2#平衡阀内建立一种平衡，使阀口开度随负载变化不断变化来保证液压缸运行平稳。平衡阀的主要功能是增加负载运行过程中的稳定性。如图所示，当压114、典型比例放大板（、典型比例放大板（VT-3000）：）：4、典型比例放大板（VT-3000）：12n n开关量输入简介：开关量输入简介：1 1 1 1、当、当、当、当R1-R4R1-R4R1-R4R1-R4（10c10c10c10c、10a10a10a10a、8a8a8a8a、12a12a12a12a端）接负端）接负端）接负端）接负9V9V9V9V电压时，放大板为电压时，放大板为电压时，放大板为电压时，放大板为电磁铁电磁铁电磁铁电磁铁“B”“B”“B”“B”端提供电流，端提供电流，端提供电流，端提供电流，R1-R1-R1-R1-R4 R4 R4 R4 可设定可设定可设定可设定4 4 4 4种电流值，由种电流值，由种电流值，由种电流值，由K1-K4K1-K4K1-K4K1-K4来选择来选择来选择来选择4 4 4 4种电流值的一种。反过种电流值的一种。反过种电流值的一种。反过种电流值的一种。反过来，接正来，接正来，接正来，接正9V9V9V9V电压时，放大板为电压时，放大板为电压时，放大板为电压时，放大板为电磁铁电磁铁电磁铁电磁铁“A”“A”“A”“A”端提供电流。端提供电流。端提供电流。端提供电流。2 2 2 2、放大板本身提供换向功能，按、放大板本身提供换向功能，按、放大板本身提供换向功能，按、放大板本身提供换向功能，按右图接线，由右图接线，由右图接线，由右图接线，由K6K6K6K6可控制可控制可控制可控制“A“A“A“A、B”B”B”B”换向。换向。换向。换向。3 3 3 3、当、当、当、当K5K5K5K5接通时，斜坡调整失效，接通时，斜坡调整失效，接通时，斜坡调整失效，接通时，斜坡调整失效，当当当当K5 K5 K5 K5 断开，斜坡时间可断开，斜坡时间可断开，斜坡时间可断开，斜坡时间可30ms-30ms-30ms-30ms-5s5s5s5s可调。可调。可调。可调。开关量输入简介：1、当R1-R4（10c、10a、8a、1213n n比例放大板基本功能：比例放大板基本功能：a.输入控制灵活：即可使用开关量输入，也 可使用模拟量输入（12c或16a、16c）。b.通过调整斜坡时间，可以调整输出电流的 响应时间。c.调整R1-R4可稳定输出200800ma电流。n n下面以常见的拨料叉为例具体讲解：下面以常见的拨料叉为例具体讲解：比例放大板基本功能：145、实例分析：、实例分析：n n工艺简介：PU2环形炉坯料最小为210*1500最大为310*4700。环形炉出料后，推正缸将坯料在固定台架上推正后，由比例系统控制拨叉将坯料运送1#运输链固定台架。如图：5、实例分析：15n n系统分析：系统分析：n n由上图可知，坯料运输过程中，对液压缸来说，负载是不断变化的，因此采用液压比例加平衡阀的系统来满足工艺要求。n n对电气控制来说，要求拨叉慢速启动，中间过程快速运输，然后慢速放料；拨叉返回时，快速启动，减速回零位。如下图：ma200600400800123456“A”“B”Sma200600400800123456“A”“B”S本例使用平稳性好本例使用平稳性好其他应用响应快其他应用响应快00系统分析：ma200600400800123456“A”“B16n比例放大板设置：比例放大板设置：n n由上图表分析：采用放大板VT-3000中2个开关量控制即可满足要求。接线如图：k1i、k2i、k3i 由PLC控制。K1iK2iK3i比例放大板设置：由上图表分析：采用放大板VT-3000中2个17n反馈元件分析：反馈元件分析：n n反馈元件采用电磁感应式位置传感器(Z10),与圆弧型感应块共同组成（见下图），这种反馈方式可方便地在PLC程序内，利用延时时间来控制液压缸的减速，以实现慢速放料。返回位返回位Z10前进位前进位Z10Z10感应块感应块轴端轴端反馈元件分析：返回位Z10前进位Z10Z10感应块轴端18n n动作过程分析：（以电磁铁动作过程分析：（以电磁铁B得电，液压缸拨得电，液压缸拨料前进为例）料前进为例）n n当拨叉具备动作条件，当拨叉具备动作条件，PLCPLC输出信号，控制输出信号，控制k1ik1i接通接通,-,-9V9V电压通过电压通过R1R1使放大板输出，由于斜坡电位器使放大板输出，由于斜坡电位器t t的作的作用，输出电流慢慢上升至设定值（用，输出电流慢慢上升至设定值（600ma600ma），直到前），直到前进到进到Z10Z10感应到信号，感应到信号，PLCPLC断开断开k1ik1i，接通，接通k2ik2i，通过，通过R2R2使输出电流降至设定值（使输出电流降至设定值（300ma300ma），），PLCPLC延时一定时间延时一定时间后，后，k2ik2i断开，到此前进动作完成。断开，到此前进动作完成。123mas斜斜坡坡R1调整调整斜坡斜坡R2调整调整PLC延时延时斜坡斜坡前进前进Z10感应到信号感应到信号200400600动作过程分析：（以电磁铁B得电，液压缸拨料前进为例）当拨叉具19n n拨叉返回时的控制过程与前进基本相同，唯一的区别是：前面讲过要使电磁铁“A”得电，必须由PLC控制k3i接通，用正9V电压控制R1、R2的输入。K1iK2iK3i拨叉返回时的控制过程与前进基本相同，唯一的区别是：前面讲过要20*总结：总结：控制框图如下控制框图如下VT3000液压缸液压缸前进位前进位Z10PLC比例阀比例阀B开关量及开关量及PLC延时延时K1i、k2iVT3000液压缸液压缸返回位返回位Z10PLC比例阀比例阀A开关量及开关量及PLC延时延时K1i、k2i、k3i前进过程前进过程返回过程返回过程*总结：控制框图如下VT3000液压缸前进位Z10PLC比21液压缸实际工作时两腔压力曲线：液压缸实际工作时两腔压力曲线：有杆腔有杆腔无杆腔无杆腔液压缸实际工作时两腔压力曲线：有杆腔无杆腔226、典型故障案例：、典型故障案例：n n以PU2顶杆冷却站步 进梁为例（以下简称步进梁）：液压控制 如左图。PTAB6、典型故障案例：PTAB23案例一：步进梁平移无动作案例一：步进梁平移无动作n n故障现象：在正常生产过程中顶杆冷却 站平移突然没有动作，手动 捅阀也无动作。n n基本分析：捅阀无动作说明液压回路故 障，应该与电气无关。案例一：步进梁平移无动作24n n故障判断：故障判断：1 1、观察阀台压力为、观察阀台压力为13Mpa13Mpa，说明压力源正常。，说明压力源正常。2 2、捅阀时测阀块输出油路的、捅阀时测阀块输出油路的A A、B B压力为零。压力为零。3 3、测量为导阀提供、测量为导阀提供5Mpa5Mpa压力的减压阀压力为零。压力的减压阀压力为零。4 4、由上述测量结果可以说明比例阀的、由上述测量结果可以说明比例阀的P P口无压力输入。口无压力输入。5 5、由上述可以肯定该回、由上述可以肯定该回 路的压差控制阀主回路的压差控制阀主回 路没有压力输出。路没有压力输出。6 6、注：如果主阀、注：如果主阀3 3坏，减坏，减 压阀压阀2 2 应该有应该有 5Mpa 5Mpa压力。压力。故障判断：5、由上述可以肯定该回25n n故障处理：故障处理：更换压差更换压差控制阀的控控制阀的控制盖板，并制盖板，并拆下盖板上拆下盖板上的工艺丝堵，的工艺丝堵，安装一个测安装一个测压接头，以压接头，以便于以后点便于以后点检和维护。检和维护。如图：如图：故障处理：更换压差控制阀的控制盖板，并拆下盖板上的工26n n原因分析：原因分析：1 1、将压差控制阀解体、将压差控制阀解体发现导阀（发现导阀（DBDS6DBDS6）阀口被一块液压缸密阀口被一块液压缸密封卡住，如左下图，封卡住，如左下图，造成造成P-TP-T常通。常通。2 2、由左上图分析可知、由左上图分析可知当溢流阀阀芯卡住后，当溢流阀阀芯卡住后，系统压力通过系统压力通过B-A-XB-A-X经溢流阀直接回油箱，经溢流阀直接回油箱，致使致使F F点压力为零压点压力为零压力力P P将主阀芯向上推，将主阀芯向上推，关闭阀口，关闭阀口，A A输出压输出压力为零。力为零。P原因分析：1、将压差控制阀解体发现导阀（DBDS6）阀口被一27案例二：步进梁前进定位不准案例二：步进梁前进定位不准n n故障现象：在正常生产过程中顶杆冷却站平移突然不到位，不能正确将顶杆运送到输送辊道中心线，同时冷却站上的其他顶杆经常掉道。动梁动梁定梁定梁辊道辊道顶杆顶杆运行方向运行方向案例二：步进梁前进定位不准故障现象：动梁定梁辊道顶杆运行方向28n n基本分析：基本分析：首先从简单入手，电气人员在PLC程序上将延时加长后，故障基本解决。但运行半小时后，故障再现且不稳定（忽前忽后），基本可以肯定为液压回路故障或比例放大板输出电流不稳定。maPLC延延时加长时加长前进前进Z10感应到信号感应到信号200400600停止点基本分析：maPLC延时加长前进Z10感应到信号20040029n n故障判断：故障判断：1 1、用万用表或示波器测量比例放大板、用万用表或示波器测量比例放大板I IB B端电压（面板端电压（面板上有测试端子），发现快速时上有测试端子），发现快速时0.6V0.6V，慢速时，慢速时0.3V0.3V，且，且稳定。说明比例放大板无故障。稳定。说明比例放大板无故障。n n注：电磁铁注：电磁铁B B上的电上的电流流200-800ma200-800ma对应在对应在I IB B 上的电压为上的电压为0.2-0.8V0.2-0.8V。相当于下图：相当于下图：1电阻电阻电磁铁电磁铁IB故障判断：注：电磁铁B上的电流200-800ma对应在IB 30n n2、用压力表测液压缸有杆腔压力（B2端），发现液压缸快速前进过程基本正常，减速过程压力偏高，达17Mpa。可见有杆腔回油节流口偏小，回油阻力偏大。2、用压力表测液压缸有杆腔压力（B2端），发现液压缸快速前进31n n故障处理：故障处理：由上述分析可以由上述分析可以判断出：由于回判断出：由于回油不畅，造成背油不畅，造成背压升高，导致步压升高，导致步进梁减速前进过进梁减速前进过程提前结束。在程提前结束。在该回路中，影响该回路中，影响回油的只有平衡回油的只有平衡阀，更换平衡阀阀，更换平衡阀后将减速延时时后将减速延时时间调回，该故障间调回，该故障彻底消除。彻底消除。故障处理：32n n原因分析：原因分析：1、事后对平衡阀进行了解体，发现平衡阀芯5比正常的阀芯短了0.5mm，分析由于长期在运行过程中，撞击阀芯6磨损所至。56原因分析：56332、在液压缸启动和快速运行过程时，P1的压力较大，阀芯5推动阀芯6打开的开口度较大，短了一截的阀芯5对平移的速度影响不是很明显。P1562、在液压缸启动和快速运行过程时，P1的压力较大，阀芯5推动343 3、当、当Z10Z10感应到信号步进梁进入减速区后，放大板对电感应到信号步进梁进入减速区后，放大板对电磁铁输出的电流会逐渐减小，比例阀的阀口开口度会磁铁输出的电流会逐渐减小，比例阀的阀口开口度会变小，流量也减小。在平衡阀内，由变小，流量也减小。在平衡阀内，由P1P1、P2P2和弹簧的和弹簧的共同作用使阀芯共同作用使阀芯6 6和阀芯和阀芯5 5向开口度小的方向移动。而向开口度小的方向移动。而现在阀芯现在阀芯5 5短了一截，使阀芯短了一截，使阀芯6 6与阀口提前关闭，造成与阀口提前关闭，造成回油完全截止，出现背压过高，然后回油完全截止，出现背压过高，然后P1P1升高，阀芯升高，阀芯5 5推动阀芯推动阀芯6 6再次打开，在延时时间内阀芯再次打开，在延时时间内阀芯6 6如此振荡，如此振荡，造成液压缸运行的不稳定，该故障出现。造成液压缸运行的不稳定，该故障出现。故障曲线故障曲线正常曲线正常曲线3、当Z10感应到信号步进梁进入减速区后，放大板对电磁铁输出35n n正常和故障情况下液压缸两腔压力曲线：正常和故障情况下液压缸两腔压力曲线：有杆腔有杆腔无杆腔无杆腔有杆腔有杆腔无杆腔无杆腔正常和故障情况下液压缸两腔压力曲线：有杆腔无杆腔有杆腔无杆腔36