1 概述

    阀门液压伺服执行器是用来自动控制阀门开度的驱动装置，根据其控制方式可以分为直行程液压伺服执行器和角行程液压伺服执行器。直行程液压伺服执行器的输出是直线位移，角行程液压伺服执行器的输出是角度位移。根据其结构形式可以分为紧凑型液压伺服执行器和标准型液压伺服执行器，紧凑型液压伺服执行器是液压元附件高度集成的结构形式，标准型液压伺服执行器则是采用标准液压元附件进行组合的结构形式。阀门液压伺服执行器接受到某一电信号时，将其转换成与输入信号相对应的直线或转角位移，自动地调节阀门的开度，实现工业过程的自动调节。

    2 紧凑型直行程液压伺服执行器

图1 紧凑型直行程液压伺服执行器工作原理

    紧凑型直行程液压伺服执行器的工作原理如图1 所示。由电机驱动油泵经过过滤器和自带反馈装置的伺服阀把液压油送到油缸，实现活塞杆的伸出或收回动作。当达到所需的控制位置时，多余的液压油将通过可调节的溢流阀流回油箱。从控制器来的电输入信号（可以是电流信号，也可以是电压信号）作用在电液伺服阀的电磁线圈上，此时系统作用一个力在衔铁上，使其偏离中心位置。挡板连接着衔铁，由此可在喷嘴之间形成不相等的间距。高压油流通过节流孔从喷嘴喷出供油。由于衔铁偏离了中心位置而带动主阀芯移动，使得液压油流进或流出油缸。油缸的动作被传递到控制部件， 也通过反馈杆和连接装置传递给伺服阀。反馈弹簧因此被拉紧或放松，从而作用一个与输入信号产生效果相反的力在衔铁上。当阀杆到达新的位置时，作用在衔铁上的力平衡了，挡板回到喷嘴中间，活塞杆和阀杆便停止运动。执行机构的直线输出位移与输入信号成比例关系。

    由于受到结构的限制，紧凑型直行程液压伺服执行器的推力一般为1500～200000N，行程为20～120mm，速度为2～40mm/s。紧凑型直行程液压伺服执行器适合于各类控制阀门。

    3 紧凑型角行程液压伺服执行器

图2 紧凑型角行程液压伺服执行器工作原理

    紧凑型角行程液压伺服执行器的工作原理如图2所示。由电机驱动油泵经过过滤器和自带反馈装置的伺服阀把液压油送到铰接式油缸， 实现活塞杆的伸出或收回动作。当达到所需的控制位置时，多余的液压油将通过可调节的溢流阀流回油箱。从控制器来的电输入信号（可以是电流信号，也可以是电压信号）作用在电液伺服阀的电磁线圈上，此时系统作用一个力在衔铁上，使其偏离中心位置。挡板连接着衔铁，由此可在喷嘴之间形成不相等的间距。高压油流通过节流孔从喷嘴喷出供油。由于衔铁偏离了中心位置而带动主阀芯移动，使得液压油流进或流出铰接式油缸，从而带动输出轴旋转。油缸的动作被传递到控制部件，也通过反馈条和连接装置传递给伺服阀。反馈弹簧因此被拉紧或放松，从而作用一个与输入信号产生效果相反的力在衔铁上。当阀杆到达新的位置时，作用在衔铁上的力平衡了，挡板回到喷嘴中间，活塞杆和阀杆便停止运动。执行机构的
角度输出位移与输入信号成比例关系。

    由于受到结构的限制，紧凑型角行程液压伺服执行器的力矩一般为40～4500N•m ，角度行程为70°～90°，速度为4°～35°/s。紧凑型角行程液压伺服执行器适合于各类蝶阀。

    4 标准型液压伺服执行器

图3 标准型液压伺服执行器工作原理

    标准型液压伺服执行器的工作原理如图3所示。由电机驱动双泵经过过滤器和伺服阀把液压油送入油缸中，实现活塞杆的伸出或收回动作。在要求大范围动作的情况下，液压系统需要较大的流量，低压大流量泵和高压小流量泵同时供油到油缸，此时系统压力低一些。在要求小范围动作或高压力动作的情况下，液控换向阀阀芯左移，低压大流量泵处于循环状态（即直接回油箱），系统仅由高压小流量泵供油到伺服阀。系统的压力由溢流阀来调定。这样可确保在低压大范围动作的情况下有
足够的油量使活塞以所需的速度运行，又可以避免执行器高压运行时过多的发热。测压点监测液压泵的压力，压力表监测蓄能器的压力。溢流阀是经TüV检测的安全阀，用于控制蓄能器的压力。油缸的运行速度是由伺服阀来控制，但其的运行速度是由单向节流阀控制。在油泵不供油或系统失去油压的情况下， 液控换向阀组动作，使得蓄能器直接把压力油
供给油缸，以实现阀门紧急打开或关闭的动作。在断电时，油缸也可以通过手泵和手动换向阀进行手动双向运行。在电机断电时，液控单向阀锁住，中断了伺服阀和油缸之间的液压通路，将油缸活塞锁定在故障发生时的位置。配备了蓄能器的执行器，可将活塞移动到预先设定的位置。执行机构的直线输出位移与输入信号成比例关系。

    标准型液压伺服执行器的推力可以到1000kN，行程没有限制，速度为2～40mm/s。标准型液压伺服执行器适合于各类控制阀门， 尤其是大型阀门。

    5 结语

    阀门液压伺服执行器由于采用了高性能的伺服阀其灵敏度高（小于满行程的012 %），回差小（小于满行程的014%），力量大（推力可以到1000kN），速度快（40mm/s或35°/s）， 控制平稳精确，结构紧凑，安装方便，现广泛应用于高负荷控制阀（直行程）、大口径蝶阀（角行程）、汽轮机入口控制阀和燃气轮机分向器挡板控制阀等。

原创作者：浙江金锋自动化仪表有限公司