船舶设备液压故障诊断与维修_电液伺服控制系统故障保护模块

（1）故障保护模块的应用

    ①多点协调加载载故障保护模块图L所示原理的敢障保护模块，曾用于采结构多点协调加载系统，此模块的功能如下。

    a．过载、限载保护。模块上的两个负载限制溢流阀5、6分别对应着液压缸的两个负载腔。试验前根据各加载点的拉、压方向最大负载，对每台溢流阀进行校核及设定。为提高系统的卸载精度，此模块中的溢流阀设计时采用了相似原理，即液压缸两负载腔的压力分别对应溢流阀的前、后腔，而且两者的有效面积比相似。

    b．断电保护。系统正常工作时，电磁阀1通电，二位六通阀2工作在左位，系统油压通过电液伺服阀控制液压缸工作。若电磁阀1断电，弹簧力推动阀2的阀芯左移，模块中各阀处于图L所示状态。从图L中看到，液压缸两负载腔经二位六通阀2、单向节流阀3、4与回油路连通，即液压缸处于卸载状态。

    c．卸载速度控制。电液伺服控制系统的负载形式一般为弹性负载或惯性负载。正常工作中，负载可以按指令降到零。但若故障状态卸载或人为紧急卸载，为避免造成负载冲击，需要对卸载速度进行控制。为此，在图L所示的卸载回路中对称设置了两个单向可调节流阀3、4，通过调节液压缸负载腔的流速而达到控制卸载速度的目的。

    ②六自由度运动平台液压系统保护模块六自由度运动平台由6只静压支承高精度电液伺服缸构成，广泛用于船艇等模拟训练设备，以及动感电影等游乐设施的运动部分。由于此类设备涉及人身安全，所以必须设置液压保护，以保证运动平台能安全平稳地回到初始状态。

    图M所示是一种用于六自由度运动平台电液伺服缸故障保护模块非工作状态的示意原理图。正常工作时，电磁阀1通电，阀2左控制腔经节流孔6通低压油路。由于右控制腔直接与压力油路沟通，因此压力油推动阀芯左移，阀2工作在右位状态，沟通伺服阀两负载腔油口与液压缸负载腔油路，液压缸按伺服阀输入指令工作。阀2左控制腔与低压油路闾的节流孔6起到减缓阀芯左移速度的作用，以减小阀芯打开时的压力冲击，这对力干扰要求高的训练模拟器伺服系统是很有必要的。如出现断电故障或需要急停时，即使电磁阀1处在断电状态（压力油经电磁阀1到达阀2的左控制腔），由于阀2两控制腔设计成差动，左腔面积大，右腔面积小，所以油压推动阀芯右移，使阀2工作在左位状态，切断伺服阀与液压缸之间的油路，同时使高压油到达液压缸有杆腔，迫使液压缸活塞杆收回。此时液压缸无杆腔经过节流阀3通低压油路，液压缸活塞杆收回的速度由节流阀3设定。切换阀2差动设计的目的是保证阀芯可靠切换，也就是保证平台可靠收回。

    ③防汽蚀功能模块  图N所示为具有抗汽蚀功能的某电液伺服操舵系统故障保护模块的原理图。该模块能使舵机选择伺服阀控制或手动阀控制，它们之间的转换是通过液控阀2和电磁阀1的通断电来实现的。同样，断电故障可以通过电磁阀1自动把舵机转入手动操纵。此模块的另一个功能是有很好的抗汽蚀效果。一般的阀控缸系统中，在液压缸两腔各装一个低开启压力的单向阀就能起到抗汽蚀的作用，而对于船舶这样的液压操舵系统，舵面受到较大和较频繁的波浪干扰负载，以及液压管路长，压力波动大等因素，都是系统产生汽蚀的直接原因。因为该操舵系统在没有采取有效的抗汽蚀措施前，汽蚀非常严重，致使舵机和伺服阀报废，且管路噪声很大。针对该系统的汽蚀原因，设计了图N所示的抗汽蚀功能模块，其特点是，除了正常对舵机中补充油液外，还能在管路中发生压力冲击和负压时，有效地防止舵机中产生气穴。

(2)保护模块的结构特点

    液压故障保护模块是依据控制对象的要求而专门设计的。设计时，通常采用集成式结构。主集成块的油路应布局合理，通径合适，体积小，而且工艺性好。各功能阀首先选用螺纹插装式或板式安装。特殊要求的功能阀一般应自行设计，如图L中的载荷限制阀5、6，图N中的抗汽蚀单元3等。伺服控制系统一般都有频宽要求，因此保护模块应直接装在液压缸上，或者尽量靠近液压缸安装。模块与液压缸负载腔之间的油路应使用硬管。断电故障保护应采用小通径二位电磁阀作为系统电信号的监测元件，系统正常工作时，电磁铁应通电。过载保护则一般在液压缸两负载腔油路上各安装一个螺纹插装式溢流阀就可以了。