概述

电液伺服阀、电液比例阀、传统三大类阀相对关系

表1　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　电液控制技术发展

电液伺服阀技术

第二次世界大战期间由于武器和飞行器自动控制需要而出现，至20世纪60年代日臻成熟

其特点见表2；但由于对流体介质的清洁度要求十分苛刻，制造成本和维修费用比较高，系统能耗也比较大，难以为各工业用户所接受

电

液

比

例

阀

技

术

20世纪60年代后期，各类民用工程对电液控制技术的需求显得迫切与广泛，因此，人们希望开发一种可靠、价廉，控制精度和响应特性均能满足工业控制系统实际需要的电液控制系统，60年代出现了工业伺服技术(在伺服阀基础上)与电液比例技术(在传统开关阀基础上)

工业伺服阀

20世纪60年代后期出现

在伺服阀基础上，增大电-机械转换器功率，适当简化伺服阀结构，降低制造成本

早期比例阀

20世纪60年代后期出现

仅将比例电磁铁用于控制阀，控制阀原理未变，性能较差，频响1~5Hz，滞环4%~7%，用于开环控制

比例阀

20世纪80年代初期出现

完善控制阀设计原理，采用各种内外反馈、电校正，耐高压比例电磁铁、电控器，特性大为提高，稳态特性接近伺服阀，频响5~30Hz，但有零位死区；既用于开环，也用于闭环控制

伺服比例阀

20世纪90年代中期出现

制造精度、过滤精度矛盾淡化，首级阀口零遮盖，无零位死区，用比例电磁铁作电-机械转换器，二级阀主级阀口小压差，频响30~100Hz，用于闭环控制

传统的电液开关控制技术

不能满足高质量控制系统的要求

表2　　　　　　　　　　开关控制、电液比例控制、电液伺服控制基本特点的对比

电液控制阀

电子或

继电控制

电-机械转换器

动态响应/Hz

零位

死区

加工精

度要求

过滤

精度要求

阀口压降

伺服阀

电子控制

力马达

力矩马达

高，＞100

无

1μm

3~10μm

1/3油源总压力

比

例

阀

伺服比例阀

电子控制

比例电磁铁

中，30~100

无

1μm

3~10μm

单级或首级：1/3油源总压力

主级：0.3~1MPa

一般比例阀

电子控制

比例电磁铁

一般，1~50

有

10μm

25μm

0.3~1MPa

传统开关阀

继电控制

开关电磁铁

有

10μm

25μm

0.3~1MPa

一般比例阀的特点

① 过滤精度要求、阀口压降、价格接近开关阀

② 滞环、重复精度等稳态特性低于或接近伺服阀

③ 频宽(动态特性)比伺服阀低一个档次，但已可满足70%工业部门的需要

④ 有中位死区(零位死区)，与开关阀相同

对

伺

服

比

例

阀

的

说

明

(1)伺服比例阀是基于上述的历史变迁，并弥补一般比例阀用于要求无零位死区的闭环控制存在的一定缺陷而出现：原来伺服阀加工精度高的缺陷，由于制造技术的发展而淡化；原来伺服阀要求过滤精度高的矛盾由于过滤技术的进步也淡化；以及对电控器而言，处理大电流的技术水平已大为提高

(2)伺服比例阀的结构特点：利用(大电流的)比例电磁铁(不采用伺服阀常用的力马达或力矩马达)为电-机械转换器，加上首级采用伺服阀机械结构(首级用伺服阀的阀芯阀套)，以及(首级、主级)阀口零遮盖

(3)根据其动态频响比一般比例阀高，伺服比例阀被称为高频响比例阀；根据其更适合于像速度控制、位置控制、压力控制等要求无零位死区的闭环系统，伺服比例阀又被称为闭环比例阀。这两种叫法都有一定道理，但也都有其片面性

表3　　　　　　　　开关控制、电液比例控制、电液伺服控制适应性的基本情况对比

控制阀

开环控制系统

速度闭环控制系统

位置、压力闭环控制系统

伺服阀

伺服阀一般只用于闭环系统，且工作在零点附近

伺服比例阀(高频响比例阀、闭环比例阀，比例伺服阀)

无零位死区，可用于各类闭环系统，频响比一般比例阀高；可靠性比伺服阀高

比例(方向)阀

用于开环系统，也用于闭环系统；工作于阀口开度变化很大的区域，也工作于零位附近

采用阶跃信号发生器等特殊措施，快速通过零位死区，可用于要求无零位死区的闭环控制；但特性不如无零位死区的伺服阀或伺服比例阀

传统开关式方向阀

仅用于开环系统