楊殿寶

一、引言

一個(gè)完整的二通插裝閥由閥芯、閥套、復(fù)位彈簧、密封件、閥蓋組成，有部分廠家的制品有插件帽。江蘇海門市油威力液壓工業(yè)有限責(zé)任公司的部分插件制品，目前最大為DN125，流量達(dá)到12000L/min，插裝閥的插入元件工作狀態(tài)是由作用在主閥芯上的合力控制，是十分典型的兩位兩通閥。通過典型案例，說明插裝閥在實(shí)際應(yīng)用中需要注意的問題。

二、插裝閥典型案例

1.插裝閥用作單向閥

插件用作單向閥最典型的應(yīng)用，就是大流量場合下設(shè)置在泵的出口保護(hù)泵不致反轉(zhuǎn)。圖1是設(shè)計(jì)中經(jīng)常使用的雙泵（恒壓泵）供油回路。試驗(yàn)時(shí)出現(xiàn)的問題是第一臺(tái)電機(jī)啟動(dòng)后，發(fā)現(xiàn)第二臺(tái)電機(jī)自動(dòng)反轉(zhuǎn)。經(jīng)供應(yīng)商現(xiàn)場服務(wù)工程師仔細(xì)檢查和比對，發(fā)現(xiàn)管路安裝和油路塊與原理圖相符，即原理沒有問題。試驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，關(guān)閉3.2試驗(yàn)1泵組，一切正常；關(guān)閉3.1，試驗(yàn)2泵組也正常；同時(shí)關(guān)閉3.1和3.2，啟動(dòng)兩個(gè)泵后，仍然一切正常，但是問題并沒有得到解決。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)判斷，很可能是插件閥蓋阻尼孔半堵塞或過小所致。當(dāng)1泵組啟動(dòng)時(shí)輸出流量較大，阻尼孔過小會(huì)使插件B，X兩腔差生較大壓差，進(jìn)而導(dǎo)致2泵組單向插件不能完全關(guān)閉處于浮動(dòng)狀態(tài)。根據(jù)此推斷，拆卸插件蓋板中阻尼器后再次試驗(yàn)，故障現(xiàn)象消失。只是卸壓時(shí)聽見明顯的插件關(guān)閉聲響（系統(tǒng)流體迅速關(guān)閉插件形成機(jī)械撞擊）。據(jù)此試驗(yàn)結(jié)果，調(diào)整阻尼規(guī)格后，聲響降低，用戶對試驗(yàn)結(jié)果非常滿意。

此例中，插裝閥用作單向閥時(shí)有兩個(gè)注意要點(diǎn)：一是應(yīng)該選擇合適的面積比，并根據(jù)所選擇插裝閥的面積比、系統(tǒng)流量參數(shù)選擇相對更合理的單向蓋板的阻尼器規(guī)格；二是控制口一般選擇B口，以避免B/X間泄漏（對于保壓用單向閥，可考慮采用單獨(dú)的控制油源）。對于用于換向閥的插裝閥這顯得非常重要，不建議使用主閥芯帶O形圈的插裝閥來保證B，X間無泄漏（保證換向閥的機(jī)能），因?yàn)镺形圈用作動(dòng)密封的壽命非常有限。

2.中密度板壓機(jī)

圖2是公司中密度板壓機(jī)局部原理圖，該部分主要負(fù)責(zé)快速升壓動(dòng)作。設(shè)備運(yùn)行一段時(shí)間后，發(fā)現(xiàn)壓力嚴(yán)重漂移。檢修中工人不慎將主閥芯復(fù)位彈簧失落，現(xiàn)場沒有原廠備件，只找到基本插件用的彈簧，裝上試機(jī)發(fā)現(xiàn)壓力超調(diào)量明顯增加，導(dǎo)致系統(tǒng)壓力傳感器連續(xù)損壞兩只。雖然沒有造成更大的損失，但是不得不停產(chǎn)等待備件的購進(jìn)。待更換備件后，系統(tǒng)壓力還是漂移。筆者現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)，該回路中換向閥機(jī)能與圖紙不符（實(shí)物是H形兩位換向閥）。經(jīng)更換備件后試驗(yàn)結(jié)果證明，是換向閥泄露較大導(dǎo)致。在此案例中，說明了插裝閥用作壓力閥時(shí)起碼有3個(gè)注意要點(diǎn)：一是合理地設(shè)置蓋板的阻尼器；二是優(yōu)化彈簧性能可以明顯改善壓力閥的工作穩(wěn)定性、減小壓力波動(dòng)區(qū)間和過渡時(shí)間（使用方應(yīng)對壓力閥插件做適當(dāng)?shù)膸齑?、建議維護(hù)中使用原廠配件以保證原有系統(tǒng)性能和參數(shù)）；如果壓力閥用于保壓/安全閥,有電磁信號(hào)卸荷時(shí)，建議使用電磁球閥，以確保保壓效果（因?yàn)槠胀ǖ膿Q向閥是滑閥結(jié)構(gòu)存在不同程度的泄漏量）。

在壓力閥特別是溢流閥中，表現(xiàn)其動(dòng)態(tài)性能的主要參數(shù)是動(dòng)態(tài)超調(diào)量、升壓過渡時(shí)間、卸壓過渡時(shí)間、壓力穩(wěn)定情況。同樣的道理，用作壓力閥的插裝閥組合也同樣要求在不產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲的前提下，具有較短的升壓時(shí)間、較短的卸荷時(shí)間和較小的壓力擺動(dòng)，而影響這些動(dòng)態(tài)參數(shù)的只有先導(dǎo)閥和插件的質(zhì)量。從溢流閥原理不難發(fā)現(xiàn)，圖3中溢流閥控制蓋板裝的阻尼器起到3個(gè)作用：建立壓差打開主閥（孔的大小決定了主閥芯的開啟壓力，同時(shí)要保證主閥芯不能被泄漏產(chǎn)生的壓差打開。一般情況下要保證通過節(jié)流孔產(chǎn)生的壓差至少是泄漏產(chǎn)生壓差的5倍）；開啟主閥后減振（節(jié)流效果控制閥芯運(yùn)動(dòng)速度以減小超調(diào)量）；泄壓時(shí)緩沖（減小沖擊以減小噪聲和保護(hù)系統(tǒng)）。所以科學(xué)地選擇阻尼器的規(guī)格與合理安裝才能減少故障和優(yōu)化系統(tǒng)。

值得注意的是：圖2回路中有3個(gè)先導(dǎo)級（電磁閥、溢流閥、阻尼蓋板）。阻尼器在回路中作用不可小覷，但由經(jīng)驗(yàn)可知，雖然采用二通插裝閥的機(jī)器設(shè)備壽命相對較高，但先導(dǎo)閥必須定期更換。分體式調(diào)壓先導(dǎo)隨著座閥主級的進(jìn)步，其穩(wěn)定性與可靠性已不能適應(yīng)系統(tǒng)的要求。為此，采用螺紋式插裝閥作為先導(dǎo)級勢在必行。該技術(shù)不但減少了安裝空間，也為插裝閥的模塊化、集成化和規(guī)?；a(chǎn)提供可能性。在實(shí)踐上，不少液壓系統(tǒng)制造商已經(jīng)取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

3.八流方坯連鑄機(jī)液壓站動(dòng)力部分

圖3是某鋼鐵廠八流方坯連鑄機(jī)液壓系統(tǒng)中心液壓站動(dòng)力部分局部原理圖，主要是實(shí)現(xiàn)常閉式減壓閥功能（通過換向閥電信號(hào)切換實(shí)現(xiàn)動(dòng)力源對系統(tǒng)的通斷、減壓功能）。新設(shè)備在部件、單機(jī)、試驗(yàn)中未發(fā)現(xiàn)異常，但區(qū)域聯(lián)動(dòng)、機(jī)組聯(lián)動(dòng)時(shí)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)來不及供油，具體表現(xiàn)為流水線動(dòng)作不連貫。利用排除法拆卸掉主級插件閥芯后發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)正常，即排除了系統(tǒng)動(dòng)力源部分供油不足的可能，問題也就直接表現(xiàn)在這個(gè)控制部件中；由于控制塊關(guān)閉正常，可能是閥芯容腔泄油不暢導(dǎo)致，再次利用排除法（拆卸控制泄油量的阻尼、同時(shí)恢復(fù)主級插件閥芯）后試機(jī)發(fā)現(xiàn)現(xiàn)象沒有得到排除；由于生產(chǎn)原因，只能拆卸主閥芯使用，但沒有找到根源，用戶反映強(qiáng)烈。在2009年6月大修中回訪了該廠，在現(xiàn)場了解了當(dāng)時(shí)的調(diào)試過程后得知，用于先導(dǎo)控制的減壓閥為 J-F6D-A-1，不但壓力等級（20MPa）稍低，在性能方面可能也滿足不了控制要求，建議用戶找替代品。經(jīng)多方努力，找到一只力士樂品牌的LFA50DRW2-7X/210控制蓋板，功能上與原設(shè)計(jì)相當(dāng)，配備相應(yīng)的螺釘后試驗(yàn)，完全達(dá)到設(shè)計(jì)要求。可以認(rèn)定，原先導(dǎo)級減壓閥升壓過渡時(shí)間達(dá)不到該系統(tǒng)要求或閥芯動(dòng)作不穩(wěn)定。

這個(gè)案例說明插裝閥的效果好壞，不僅取決于插裝閥本身，同時(shí)直接受到各個(gè)先導(dǎo)級的影響，采用二通插裝閥與螺紋插裝閥配合，輔以較小泄漏甚至零泄漏的電磁閥是目前技術(shù)狀態(tài)下的最優(yōu)選擇。

4.步進(jìn)機(jī)械升降缸控制回路

圖4是較為傳統(tǒng)的步進(jìn)機(jī)械升降缸控制回路，廣泛應(yīng)用于鋼廠步進(jìn)爐液壓系統(tǒng)中，其中的比例閥多選用插件/導(dǎo)閥一體式比例流量閥，如VICKERS品牌的CVU-40EFPI-B29-90-3*，ATOS品牌的LIQZI-TE-*等，2010年筆者在攀成鋼廠時(shí)有客戶反映一套加熱爐調(diào)試時(shí)不能調(diào)速（比例流量閥調(diào)節(jié)失效），排除了機(jī)械、電器等方面的原因后最終發(fā)現(xiàn)是比例閥插件部分安裝孔超長（普通插件的安裝孔可以加深到合適位置，加深值用墊塊補(bǔ)償），使比例流量閥的A/B口相通，最終導(dǎo)致該閥功能的失效。

另外，比例/伺服閥宜多選用外控型，回路中對控制油進(jìn)行先期過濾，以確保元件的使用壽命，對于插裝閥較多的系統(tǒng)建議設(shè)置單獨(dú)的控制油源，以確?？刂瓶趬毫Φ南鄬Ψ€(wěn)定，避免動(dòng)作紊亂或保壓不良等現(xiàn)象的發(fā)生。

三、結(jié)論

雖然插裝閥安裝孔較難加工，安裝尺寸難以統(tǒng)一，但由于在設(shè)計(jì)布局上有優(yōu)勢，相對而言體積小、成本低，功能全，液阻力小、通流量大、動(dòng)作快、泄漏小，減少了安裝、配管、泄漏點(diǎn)，正在迅速擴(kuò)大其適用領(lǐng)域。雖然難以界定插裝閥市場份額（品種的匯總難、功能塊與閥難以界定），但在多種工程機(jī)械、搬運(yùn)機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械、木工機(jī)械、橡塑業(yè)、冶金業(yè)已經(jīng)廣泛應(yīng)用。在常被忽視的工業(yè)領(lǐng)域中，插裝閥的應(yīng)用在不斷地?cái)U(kuò)大。特別是在重量和空間限制的場合，傳統(tǒng)液壓閥束手無策，而插裝閥卻大顯身手。在某些應(yīng)用場合，插裝閥是提高生產(chǎn)力、競爭力和經(jīng)濟(jì)效益的唯一選擇，特別是在二通插裝閥與螺紋插裝閥相互影響和快速發(fā)展的今天，這一點(diǎn)顯得更加突出。

在設(shè)計(jì)使用插裝閥時(shí)，要注意控制口、面積比和先導(dǎo)閥的選擇，對于插件與先導(dǎo)一體的插裝閥（比例插裝閥居多）一定要注意油路塊的加工。

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