刘松林（江西铜业集团公司 贵溪冶炼厂，江西 贵溪 335424）

比例阀和伺服阀在圆盘浇铸系统中的应用

刘松林
（江西铜业集团公司 贵溪冶炼厂，江西 贵溪 335424）

随着工业自动化技术的不断发展，对设备控制的位置、速度以及精度要求越来越高，电液比例阀和电液伺服阀很好地达到了对工业控制的要求，在冶化工程公司研制的圆盘浇铸机以及电解机组中，都应用到了电液比例阀和电液伺服阀，从这些项目中的应用情况来分析电液比例阀以及电液伺服阀的原理性能以及在PLC控制系统中的具体应用。

电液比例阀；电液伺服阀；PLC；自动控制；控制精度；干扰

1 引言

在贵溪冶炼厂的圆盘浇铸机和电解机组，就都应用了电液比例阀，熔炼车间的进口的奥托昆普的圆盘浇铸机，应用的是电液伺服阀，无论是电液比例阀还是电液伺服阀，虽然都可以达到需要的控制要求，但是二者还是有所区别的，电液比例阀和电液伺服阀作为液压中比较高端的产品，更多的是作为一种控制手段，在电气控制与机械液压传动之间搭起了一座桥梁，电气控制就像人的神经，机械装置好比骨架，液压就成为神经与骨架之间的肌肉一样，三者结合，达到完美的动作效果。成为现代控制工程中不可缺少的重要技术手段和环节［1］。液压系统与电气系统，作为不同的传动方式，结合起来，可以满足高精度、快响应、节能、智能控制的要求。

2 电液比例阀和电液伺服阀原理简介

2.1 电液伺服阀原理

电液伺服阀是闭环控制系统中最重要的一种伺服控制元件，通过输入电流或者电压，驱动阀芯的移动，来控制阀芯开口度大小，进而控制流量的大小［1］，简单来说就是电液伺服阀就是自动调整压力和流量的双闭环控制系统，在实际运用中，通过反馈和实际需要改变输入阀体的信号，从而实现精确控制液压机构动作，而且液压机构具有体积小，结构紧凑，线性度好，死区小等特点，能最好限度的发挥伺服系统的控制能力，在现代工业中，是一种比较普遍的精密的液压控制阀［2］，如图1所示。

图1 电液伺服阀原理图

2.2 电液比例阀原理

电液比例阀在原理上跟伺服阀有些类似。就是阀体的驱动方式上有差别，比例阀是用比例电磁铁带动阀芯工作，而且在反馈上，比例阀没有反馈机制［2］，因此在控制精度上比伺服阀稍差，如图2所示［2］。

图2 比例阀原理图

3 比例阀和伺服阀的控制方式以及控制精度上的区别

比例阀和伺服阀输入控制信号有4～20MA，0～10V，-10V～+10V［6］，其中电流输入信号抗干扰强，但相应的价格贵点。其实比例阀和伺服阀现在很难区分，可能驱动方式是唯一差别，伺服阀是力矩马达，比例阀是比例线圈，伺服阀是喷嘴档板，响应高点，比例阀是滑阀，但说到控制精度，比例阀可能还要高点，特别是在两极反馈阀中，因为先导极的比例阀反馈是电位移传感器，而伺服阀是机械式的反馈杆，所以在一些参数如重复精度，滞环，线性度比例阀比伺服阀好，但BODE图上的曲线伺服阀好些，一般比例阀的输入功率较大，基本在几百毫安到1安培以上，而伺服阀的输入功率较小，基本在几十毫安，比例阀的控制精度稍低，滞环较伺服阀大，伺服阀的控制精度高，但对油液的要求也高［5］。

4 比例阀在圆盘浇铸系统的应用

4.1 比例阀与伺服阀在实际应用的区别

冶化工程公司自制的圆盘浇铸机上选用的是德国力士乐的比例阀，由欧姆龙PLC模拟模块输出±10VDC控制比例阀的开度，从而带动液压马达工作，比例阀有较大的零位死区（约20%），而伺服阀则无。因为早期的比例阀阀体与阀芯不好配合加工，阀芯与阀体难于实现0遮盖，但现在的做法是比例阀阀芯与阀体之间再增加一个淬硬的阀套，阀套与阀芯在外配合精密加工后再压入阀体，早就实现比例阀0遮盖了［3］。

为实现精准的位置控制，我们在圆盘浇铸机提取机的轴上加装了轴编码器，由编码器输出位置信号，从而和比例阀组合一起达到位置和速度的分段控制，而电液伺服阀是控制元件，阀本身也是个多级放大的闭环电液伺服系统，提高了伺服阀的控制性能［2］。伺服阀是带随动反馈，比例阀其实也有位移反馈，在很多应用场合，比例阀完全可以达到控制要求，伺服阀也是需要轴编码器传递位置信号实现闭环控制的［3］。

而且由于电液比例阀加工精度没有电液伺服阀要求高，因此其价格较低；相对于电液伺服阀来讲，对液压油的要求较低，抗污染能力较强，由于存在不灵敏区和滞环，在其不带电时的安全稳定性好［4］。

4.2 比例阀以及伺服阀使用中常见问题及其处理

以下三个表格阐述了比例阀以及伺服阀使用中常见问题及其处理。

表1 油液污染问题

表2 阀体本身元器件故障

表3 控制信号系统的问题

5 结束语

电液比例阀和电液伺服阀是自动控制中实现机械传动和电气控制完美结合的利器，相比较而言，在很多场合用比例阀比伺服阀更合理，更经济，伺服阀是代表液压的最高技术，根据现场设备的控制要求，选择适合的液压阀，做到既经济又可靠的控制方案。

［1］黄勇. 新型电液比例阀的设计以及其控制方法的研究[D]. 湖南: 2007:1-2.

［2］苏东海, 任大林, 杨京兰.电液比例阀与电液伺服阀性能比较及前景展望[J]. 液压气动与密封， 2008(4).

［3］龚跃明. 电液数字伺服同步系统的研究.浙江:2007(5):3-4.

［4］陈彬, 易孟林. 电液伺服阀的研究现状和发展趋势[J]. 液压与气动, 2005(6):2-3.

［5］陆存松, 杨永忠. 液压系统油液污染的危害及控制方法的分析[D].上海: 2004:1-3.

［6］毕立海, 王静, 金红兵. 解决PLC控制系统应用中干扰问题的方法.南京: 2007(2):1-3.

［7］陆望龙. 液压维修工工作手册[M]. 北京: 化学工业出版社, 2012(7):55-57.

Application on Proportional Valve and Servo Valve in Disc Casting System

LIU Song-lin
（Guixi Smelter, Jiangxi Copper Corporation, Guixi 335424, Jiangxi, China）

With the development of industrial automation technology, the demands for position, speed and accuracy of the equipment control become higher and higher, the electro-hydraulic proportional valve and electro-hydraulic servo valve well meet the requirement of industrial control. In our metallurgical engineering company, the electro-hydraulic proportional valve and electro-hydraulic servo valve are used for disc casting machine and electric solutions unit. In this paper, the principle of electro-hydraulic proportional valve and electro-hydraulic servo valve and the specific application in the PLC control system are mainly analyzed.

proportional valve；servo valve；PLC；automation control；control precision；interference

TH137.52

B

1009-3842（2015）03-0083-03

2014-06-12

刘松林（1981-），男，江西安福人，本科，主要从事电气检修和调度工作。E-mail: liusonglin0701@163.com