船舶設備液壓故障診斷與維修_電液伺服控制系統(tǒng)故障保護模塊

（1）故障保護模塊的應用

    ①多點協(xié)調加載載故障保護模塊圖L所示原理的敢障保護模塊，曾用于采結構多點協(xié)調加載系統(tǒng)，此模塊的功能如下。

    a．過載、限載保護。模塊上的兩個負載限制溢流閥5、6分別對應著液壓缸的兩個負載腔。試驗前根據(jù)各加載點的拉、壓方向最大負載，對每臺溢流閥進行校核及設定。為提高系統(tǒng)的卸載精度，此模塊中的溢流閥設計時采用了相似原理，即液壓缸兩負載腔的壓力分別對應溢流閥的前、后腔，而且兩者的有效面積比相似。

    b．斷電保護。系統(tǒng)正常工作時，電磁閥1通電，二位六通閥2工作在左位，系統(tǒng)油壓通過電液伺服閥控制液壓缸工作。若電磁閥1斷電，彈簧力推動閥2的閥芯左移，模塊中各閥處于圖L所示狀態(tài)。從圖L中看到，液壓缸兩負載腔經二位六通閥2、單向節(jié)流閥3、4與回油路連通，即液壓缸處于卸載狀態(tài)。

    c．卸載速度控制。電液伺服控制系統(tǒng)的負載形式一般為彈性負載或慣性負載。正常工作中，負載可以按指令降到零。但若故障狀態(tài)卸載或人為緊急卸載，為避免造成負載沖擊，需要對卸載速度進行控制。為此，在圖L所示的卸載回路中對稱設置了兩個單向可調節(jié)流閥3、4，通過調節(jié)液壓缸負載腔的流速而達到控制卸載速度的目的。

    ②六自由度運動平臺液壓系統(tǒng)保護模塊六自由度運動平臺由6只靜壓支承高精度電液伺服缸構成，廣泛用于船艇等模擬訓練設備，以及動感電影等游樂設施的運動部分。由于此類設備涉及人身安全，所以必須設置液壓保護，以保證運動平臺能安全平穩(wěn)地回到初始狀態(tài)。

    圖M所示是一種用于六自由度運動平臺電液伺服缸故障保護模塊非工作狀態(tài)的示意原理圖。正常工作時，電磁閥1通電，閥2左控制腔經節(jié)流孔6通低壓油路。由于右控制腔直接與壓力油路溝通，因此壓力油推動閥芯左移，閥2工作在右位狀態(tài)，溝通伺服閥兩負載腔油口與液壓缸負載腔油路，液壓缸按伺服閥輸入指令工作。閥2左控制腔與低壓油路閭的節(jié)流孔6起到減緩閥芯左移速度的作用，以減小閥芯打開時的壓力沖擊，這對力干擾要求高的訓練模擬器伺服系統(tǒng)是很有必要的。如出現(xiàn)斷電故障或需要急停時，即使電磁閥1處在斷電狀態(tài)（壓力油經電磁閥1到達閥2的左控制腔），由于閥2兩控制腔設計成差動，左腔面積大，右腔面積小，所以油壓推動閥芯右移，使閥2工作在左位狀態(tài)，切斷伺服閥與液壓缸之間的油路，同時使高壓油到達液壓缸有桿腔，迫使液壓缸活塞桿收回。此時液壓缸無桿腔經過節(jié)流閥3通低壓油路，液壓缸活塞桿收回的速度由節(jié)流閥3設定。切換閥2差動設計的目的是保證閥芯可靠切換，也就是保證平臺可靠收回。

    ③防汽蝕功能模塊  圖N所示為具有抗汽蝕功能的某電液伺服操舵系統(tǒng)故障保護模塊的原理圖。該模塊能使舵機選擇伺服閥控制或手動閥控制，它們之間的轉換是通過液控閥2和電磁閥1的通斷電來實現(xiàn)的。同樣，斷電故障可以通過電磁閥1自動把舵機轉入手動操縱。此模塊的另一個功能是有很好的抗汽蝕效果。一般的閥控缸系統(tǒng)中，在液壓缸兩腔各裝一個低開啟壓力的單向閥就能起到抗汽蝕的作用，而對于船舶這樣的液壓操舵系統(tǒng)，舵面受到較大和較頻繁的波浪干擾負載，以及液壓管路長，壓力波動大等因素，都是系統(tǒng)產生汽蝕的直接原因。因為該操舵系統(tǒng)在沒有采取有效的抗汽蝕措施前，汽蝕非常嚴重，致使舵機和伺服閥報廢，且管路噪聲很大。針對該系統(tǒng)的汽蝕原因，設計了圖N所示的抗汽蝕功能模塊，其特點是，除了正常對舵機中補充油液外，還能在管路中發(fā)生壓力沖擊和負壓時，有效地防止舵機中產生氣穴。

(2)保護模塊的結構特點

    液壓故障保護模塊是依據(jù)控制對象的要求而專門設計的。設計時，通常采用集成式結構。主集成塊的油路應布局合理，通徑合適，體積小，而且工藝性好。各功能閥首先選用螺紋插裝式或板式安裝。特殊要求的功能閥一般應自行設計，如圖L中的載荷限制閥5、6，圖N中的抗汽蝕單元3等。伺服控制系統(tǒng)一般都有頻寬要求，因此保護模塊應直接裝在液壓缸上，或者盡量靠近液壓缸安裝。模塊與液壓缸負載腔之間的油路應使用硬管。斷電故障保護應采用小通徑二位電磁閥作為系統(tǒng)電信號的監(jiān)測元件，系統(tǒng)正常工作時，電磁鐵應通電。過載保護則一般在液壓缸兩負載腔油路上各安裝一個螺紋插裝式溢流閥就可以了。