电液伺服阀技术及产品的创新与应用

材料应用及测试系统完善等方面。

（1）利用冗余技术工艺，对控制系统性能进行结构优化。当伺服阀受到外界干扰，控制失效时，需基于前期结构优化推出抗干扰性能更好的伺服阀，如偏导流管式伺服阀等。近年，MOOG公司推出了航空领域的四余度伺服阀，而国内大多以三余度为主。通过配置多套部件，利用传感器进行检测，实现紧急状况下的有效切换，可提升运行可靠性。

（2）利用新型设备与检测技术等新产品、新工艺，提高伺服阀加工精度。目前，国内在配磨工艺上推出了新型智能化配磨系统。测量介质采用液压油，较传统气动配磨能够更好地模拟伺服阀运动情况[2]。通过国内外合作交流，优化了力矩马达焊接工艺，并提出了智能化力矩马达弹性元件测量装置，进一步提高了精度。

（3）利用高性能新材料，保证零部件具有优良机械性能。为避免气蚀引发喷嘴及挡板等部件的损坏，在这些关键部位选用红宝石材料，保证良好的重复性。同时，优化密封圈材料，提升伺服阀的耐高压和耐腐蚀性能。

（4）利用高速发展的计算机、网络通信等技术，对伺服阀静态、动态性能进行仿真及优化。重点在于降低运行振动、热噪声及抗干扰性能等方面深入。测试方法涵盖小波消噪法、正弦输入法及测频法等[3]。

2 电液伺服阀创新产品

电液伺服阀涌现出四种技术的创新成果，在相关领域得到了广泛应用。

2.1 直动式电液伺服阀

直动式电液伺服阀（DDV）动态指标较高，主要由直线力马达、液压阀及放大器模块等组成，具有优良的抗干扰性能。控制集成模块接收来自系统的电信号指令，在电信号的传输过程中，直线力马达产生调制电流，继而在振荡器的作用下，伺服阀位置传感器发生励磁现象，通过指令信号与解调后信号的对比，由控制器电流控制力马达，使得阀芯产生指令位移。

直动式电液伺服主要应用在冶金行业的纠偏控制、张力控制以及功率控制等环节；轻工机械行业的注塑包装等环节；工程机械的挖掘、推土以及清洁等环节；电力行业的水轮及气轮调速机构；火炮控制以及航天航空行业等。新型直动式电液伺服阀的问世，极大地提升了电液伺服机构的运行可靠性差的问题，提升了抗污染性能，面临着较好的发展机遇期。

2.2 电液比例伺服阀

伴随着技术的进步，逐渐产生了应用范围较广的比例及伺服技术相结合的电液比例伺服阀。该伺服阀主要包括比例阀衍生件及伺服阀衍生件。前者的机械转换器为比例电磁铁，适用于各类闭环控制系统；后者从伺服阀结构的简化入手，进一步提升了其控制精度及抗干扰性能。电液比例伺服阀可靠性较普通比例阀高，且价格便宜、无零位死区。

2.3 旋转式电液伺服阀

由于传统伺服阀尚存在结构及生产工艺复杂、生产成本高、应用条件苛刻及抗污抗干扰性能差等缺陷，因此对伺服阀进行了进一步的结构优化，诞生了由电动机直接驱动的、基于转动阀芯结构原理的旋转电液伺服机构[4]。

由于设计上的优化，使得旋转式伺服阀具有结构紧凑性强的优势，且其加速度飘移、抗污染性能均有较大改观，已成为电液伺服阀发展的一个重要方向，有望广泛应用于电力、工业、水利行业。

2.4 余度电液伺服阀

航天工业领域对伺服阀的安全及精度等性能提出了更高要求。在性能优化的基础上提出的余度电液伺服阀通过配置多套主要部件完成紧急情况下伺服阀系统的功能性切换，以满足系统正常控制性能。

3 电液伺服阀应用

3.1 测试系统组成

测试系统组成如图1所示。其中，数字式信号发生器与工业PC间通过扫描信号参数RS232建立信息交互；功率放大器与液压缸间和电荷放大器间分别建立电流交互、速度交互控制。系统由嵌入式CPU的数字式信号发生器提供被测试伺服阀的正弦、方波等随机信号。信号发生器可同时实现本地及远程操作[5]，频率范围0.01～1 000 Hz。测试输出信号为流量信号，利用无载液压缸作为测试装置，将速度信号作为测试伺服阀的输出信号。为避免系统不稳定性的影响，配置低增益位置闭环定中系统。

3.2 测试结果

在21 MPa额定压力及40 mA电流工况下，对流量为20 L/min的电液伺服阀进行仿真测试，动态测试结果如图2所示，频率特性测试结果如图3所示。在计算机中对这些测试结果加以分析，即可得出图2和图3底部所示的重要参数，表明仿真结果符合电液伺服阀基本参数。

因此，电液伺服阀具有控制精度高、响应迅速、可靠性好等优势，可在工业领域中加以推广。

4 结束语

本文分析了电液伺服阀的四大创新趋势，介绍了四大创新成果各自的优势及应用领域，可为电液伺服阀的深度研发指明方向。最后，通过一组动态性能测试案例，表明电液伺服阀具有控制精度高、响应迅速、可靠性好等应用特点，值得在相关工业领域中加以推广。

参考文献

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