IH平衡阀应用及典型故障分析

摘要：本文分析了梅钢1780热轧加热炉负载位置控制回路，并通过研究1CEB型平衡阀的工作原理和结构特点，找出负载升降位置锁定故障的原因，并总结出快速诊断办法。

关键词：加热炉负载位置控制 平衡阀 诊断方法

1 引言

在液压系统中，为了防止竖直安装的液压缸或者执行垂直运动的部件因自重产生超速下降，即现场设备下行运动速度超过经液压阀供油速度时的失速现象，通过安装平衡阀来实现限速和任意位置停止的目的。

一般国内使用较多的为力士乐FD系列平衡阀、BUCHER公司的Cindy平衡阀及IH公司的1CE系列安全阀。其中IH公司的1CE系列由于结构紧凑、适用范围广而得到大量应用。

2 IH公司1CE系列平衡阀结构及作用

2.1 1CE系列平衡阀结构及工作原理

1CE系列的平衡阀基本构造相同。下面以1CE标准型（参见图1）来介绍其结构。该型平衡阀阀体由单向阀、主阀芯、弹簧、调整螺钉和锁定螺母组成。该阀内部上部为单向阀，结构为由弹簧复位的环形套；下部为可调整开启力的主阀芯。

图1

在压力油通过换向阀通向油缸时，油液顶开阀内单向阀，由于主阀芯控制油区域与换向阀回油相接，压力不足以推动主阀芯运行。见图2-1。

换向阀处于中位时，单向阀和主阀芯接触，形成密封面，油液不流动。见图2-2。

该平衡阀在油缸超压时具有卸荷功能，在油缸压力超过主阀芯调节弹簧的设定力后，主阀芯开启卸荷。见图2-3。

在油缸通过平衡阀回油时，换向阀换向，主阀芯控制油区域与换向阀压力油相接，推动主阀芯回缩，此时单向阀与油液流动方向相反，保持位置不变。见图2-4。

图2

1CE平衡阀根据应用领域不同，还有很多的改进型号，例如消除背压波动影响的1CER型，在比例和被压变化范围较大情况下应用的1CEB型，在机械臂、起重机械中应用的1CEL型等等。

2.2 1CE系列平衡阀的作用

通过对1CE标准型平衡阀的工作原理研究可以发现它有三个主要功能：

1. 锁定功能。在回路换向阀处于中位的时候，能够防止设备动作；

2. 控制功能。防止设备因自重或者能量突然释放产生的失速现象；

3. 安全功能。将该阀直接安装在油缸油口位置，当软管出现破损后，能够锁定位置，保证人员和财产安全，这一点在起重机等工程机械中特别重要。

3 1CE系列平衡阀常见故障及对策

3.1 常见故障原因分析

在工业领域中1CEB系列平衡阀应用最广，下面以是一个常见的1CEB平衡阀控制回路，展开研究。

图3

如图3中所示，回路控制的油缸杆腔朝上竖直安装，没有水平方向的运动，负载垂直作用在油缸杆腔。负载上升时，压力油经过比例换向阀12.1、单向阀11.3进入1CEB平衡阀14，通向油缸杆腔拉动负载上升；下降时，压力油经过比例换向阀12通向油缸盲腔，在压力达到1CEB平衡阀14.1控制腔设定开启压力后，杆腔回油经过1CEB平衡阀14.1、单向阀11.2，进入到比例换向阀12.1的压力油路，形成类似差动回路。在整个回路中，平衡阀的状态至关重要。

在应用中一般常见的故障如下：

1） 锁定失效；

2） 运动中无法控制下落速度，产生失速现象。

图4

在1CEB阀外表面有3处密封，参见图4。位置1处在单向阀外侧，密封油缸与换向阀出口管路；位置2处在主阀芯阀套外侧，将换向阀出口与主阀芯控制油区域隔开；位置3为平衡阀阀体密封。该阀任何位置的密封损坏，都会导致窜油现象的发生，由于这种结构上的特殊性，导致负载位置锁定失效时无法快速便捷的判断故障原因。

3.2 对策研究

通过分析，可以总结出导致出负载位置锁定失效的可能原因：

1） 1CEB平衡阀中单向阀失效，弹簧断裂或者无法复位；1CEB平衡阀中单向阀的环形阀套与内部阀芯密封失效；

2） 比例阀阀芯中位偏移，导致负载运动；

3） 负载油缸存在内泄问题。

4） 平衡阀阀体密封失效，导致无法锁定。

在经过对阀台元件和1CEB平衡阀的工作原理和结构进行有针对性的研究后，归纳出新的测试方法：

1） 负载出现位置保持不住时，关闭阀台出口球阀13.1和1.8。負载下滑停止，即可判断为比例阀问题。负载继续下滑，排除比例阀故障，将压力表接至C7.8点，如该点压力无变化，则单向阀11.3工作正常；

2） 至负载油缸，将1CEB平衡阀14.1底部阀芯调整螺钉全部拧入，如负载下滑停止，判断为平衡阀设定力不足， IH平衡阀中单向阀的环形阀套与内部阀芯密封失效；如负载继续下滑，判断为平衡阀或油缸存在泄漏；

3） 至阀台将出口球阀13.1和1.8全部打开，油缸阀块测压点C7.9连接压力表，同时用测压软管将C7.8点压力将管路全部卸荷，如C7.9处压力快速降为零，则可判断为平衡阀中单向阀失效，如缓慢下降，则可判断为油缸內泄。

4） 用测压软管将C7.8点压力将管路全部卸荷后，负载停止，则可判断为1CEB平衡阀位置2处密封损坏，导致负载下降。

4 结论

新的操作方法在现场经过试验，均在10分钟以内快速判断出1CEB型阀控制失效的原因，为下一步有针对性采取解决方法提供了重要依据，应用效果良好。

参考文献：

[1]. 加热炉负载升降液压系统的一次故障分析与排除[J]. 液压与气动. 2010（2）

[2]李谦. 螺纹插装平衡阀结构和特性研究[M]. 成都：西南交通大学. 2015.

[3]张海平. 螺纹插装阀介绍之二——平衡阀[J]. 流体传动与控制，2006（6）：19-25

作者简介：王飞，男， 职称：助理工程师，合肥工业大学 工学本科学历，现从事机械设备备件采购与管理工作。endprint