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[摘要]强力马达阀和伺服阀在轧机压下（AGC）得到广发应用，在日本设计的轧机中多采用强力马达阀，在西马克等德国设计单位设计的多采用伺服阀。因此研究强力马达阀和伺服阀在内部结构特点，工作原理，油品要求以及响应特性等性能参数对轧制研究有着重要作用。
[关键词]伺服阀强力马达阀工作原理响应特性
中图分类号：TH137.51 文献标识码：TH 文章编号：1009―914X（2013）31―0286―01
引言
伺服液压系统在轧机压下（AGC）系统中得到广泛应用，它是轧制力的主要来源，也是轧制厚度控制的关键环节。随着近年来用户对带钢质量、品种以及精度的要求越来越高，轧钢系统得到了快速发展并呈现出自动化程度高，精度高和速度快的特点。因此对伺服阀和强力马达阀进行研究有着重要意义。
1.强力马达阀的工作原理及特点
强力马达阀具有寿命长，易于维护，频率响应速度快，精度高，抗污染能力强的特点。其结构图如下：
强力马达阀示意图（一） 强力马达阀示意图（二）
强力马达阀由阀套，阀芯，阀体以及线圈和电磁铁构成。其工作原理：强力马达阀线圈得电后若阀芯受到向右的磁力，进油口P接通（P端液压油流量受到阀芯的位移量限制，而阀芯位移量与电磁铁控制电流直接相关）；反之出油口接通，进油口关闭。其显著特点是强力马达阀只有一个控制油口，它的驱动是通过线圈直接作用于阀芯运动。
2.伺服阀工作原理
对AGC 系统进行调节时，该调节信号首先传输到AGC系统的PLC（可编程控制器），信号经PLC处理后立即送人到穆格阀中间一级的集成控制放大器中控制。接收到的信号通过放大器进行放大，并用由它驱动力矩马达，马达控制喷嘴挡板系统做出相应动作来驱动导阀（D630），从而使主阀芯的两侧形成压力差，而这一压力差将驱动主阀芯移动。
主阀芯与主阀芯右侧的位置传感器芯轴连接成一体的。当主阀芯向左移动时，位置传感器芯轴亦向左移动，反之亦然。这样，位置传感器通过位置电压的数值变化测出主阀芯的位置，并可得出实际值。这一位置电压的实际值被整流检波后再反馈回控制放大器中并与初始接受到的命令调节信号值进行比较。如果两者不等，控制放大器则给出驱动力矩马达信号使之对主阀芯的位置进行再次调节，直到两者值相等为止。这样，主阀芯的位置就完全与输入的电调节信号成一定比例从而实现了由电信号对阀的高压油流量的最终控制。
穆格阀示意图
穆格阀被安装在AGC 系统液压缸的侧面穆格阀的第三级阀块的进回油口与A GC 系统液压缸侧面的对应进回油口相接。AGC 系统液压缸内的活塞下端安装了另外一只位置传感器，该位置传感器的外套筒与液压缸内的活塞相固连，它与传感器芯轴之间的相对位置即为活塞的位置。根据轧制要求在轧制表中输人A G C 系统液压缸的活塞位置之后，再将轧制表送人AGC 系统的PLC，PLC 读取轧制表中活塞位置值，将其换算成对应的电压调节信号值后送人穆格阀的控制放大器中。控制放大器根据接收到的电压调节信号值驱动力矩马达，导致一级喷嘴挡板系统工作，驱动二级导阀，造成主阀芯两侧形成压力差，迫使主阀芯移动对应于电压调节信号值的距离（其内部位置传感器将不断反馈位置信号，进行比较，以满足要求），从而打开相应的进油通道并放人相对应的油量，最终使得液压缸活塞按照轧制表中所设定的值上下移动相应的距离，实现了A G C 系统对轧机辊缝的自动控制。
3.强力马达阀和穆格阀比较
下图F M V 阀（强力马达阀）和M OO G伺服阀（穆格阀）的典型系统响应对比，图中实线为强力马达阀，虚线为伺服阀。从下图中可看出强力马达阀明显优于穆格阀。
FMV 阀和MOOG伺服阀的典型系统相应对比图
伺服阀（强力马达阀）与AGC油缸之间管道长度不同时AGC 系统的实际频率响应，其中A、F、J为MOOG伺服阀的实际频率响应，B、C、O、E、G、H为F M V 阀的实际频率响应，从中可看出F M V 阀的实际频率响应分布均匀，在管道长度2 .5到5米段内，实际频率响应明显优于穆格阀。
MOOG公司的三级电液伺服阀虽然使用最为普遍，但它属于喷嘴挡板阀类型。虽然分辨率和频带较高。但是喷嘴挡板先导阀的一个显著的缺点是抗污染的能力很差，一般要求NAS1638等级中5到6级的油液清洁度，因此要求伺服油源具有完善的过滤系统，包括粗、精滤油器多重过滤，吸油，压油和回路多重过滤，表面型与深度型滤油器复合过滤，空气过滤，磁性过滤和循环过滤系统等。如此众多的过滤环节，不但增加了投资，还增大了维护工作量与故障率。为改善这种情况，日立公司于二十世纪七十年代中后期开发了FM V型抗污染，高响应单级电反馈伺服阀。日立公司设计的液压AGC系统有以下三个历程：第一代压下系统H Y R O P- M开发于二十世纪六十年代，采用的是机械反馈的伺服阀；第二代压下系统H Y R O P一S 开发于七十年代初，采用是3F、4F型喷嘴挡板阀；第三代的高精度，高响应液压压下系统H Y R O P- F 用FMV阀；从以上日立公司的AGC系统的发展可以看出液压A G C 系统伺服阀今后的发展方向，目前很多冷连轧机组选用的高精度，高响应液压压下系统HYROP-F使用FMV阀具有寿命长，可靠性高，响应快，易于维修等三大优点，能够实现辊子位置的精确控制，其稳定性，控制精度和响应速度均能满足A G C 控制系统的要求，较传统的使用MOO G伺服阀的AGC系统具有一定的优越性。
参考文献
[1]吴根茂，等. 新编实用电液比例技术[M].杭州：浙江大学出版社，2006.
[2]张伟，王益群，孙孟辉. 板带轧机自动厚度控制模型的研究[J].中国机械工程，2008：19（1）：95- 98.
作者简介
何宝泉（1981.02—），男，河北唐山人，硕士，首钢京唐钢铁联合有限责任公司冷轧部工程师；
王瑞祥（1981.01—），男，首钢京唐钢铁联合有限责任公司设备部工程师。
[关键词]伺服阀强力马达阀工作原理响应特性
中图分类号：TH137.51 文献标识码：TH 文章编号：1009―914X（2013）31―0286―01
引言
伺服液压系统在轧机压下（AGC）系统中得到广泛应用，它是轧制力的主要来源，也是轧制厚度控制的关键环节。随着近年来用户对带钢质量、品种以及精度的要求越来越高，轧钢系统得到了快速发展并呈现出自动化程度高，精度高和速度快的特点。因此对伺服阀和强力马达阀进行研究有着重要意义。
1.强力马达阀的工作原理及特点
强力马达阀具有寿命长，易于维护，频率响应速度快，精度高，抗污染能力强的特点。其结构图如下：
强力马达阀示意图（一） 强力马达阀示意图（二）
强力马达阀由阀套，阀芯，阀体以及线圈和电磁铁构成。其工作原理：强力马达阀线圈得电后若阀芯受到向右的磁力，进油口P接通（P端液压油流量受到阀芯的位移量限制，而阀芯位移量与电磁铁控制电流直接相关）；反之出油口接通，进油口关闭。其显著特点是强力马达阀只有一个控制油口，它的驱动是通过线圈直接作用于阀芯运动。
2.伺服阀工作原理
对AGC 系统进行调节时，该调节信号首先传输到AGC系统的PLC（可编程控制器），信号经PLC处理后立即送人到穆格阀中间一级的集成控制放大器中控制。接收到的信号通过放大器进行放大，并用由它驱动力矩马达，马达控制喷嘴挡板系统做出相应动作来驱动导阀（D630），从而使主阀芯的两侧形成压力差，而这一压力差将驱动主阀芯移动。
主阀芯与主阀芯右侧的位置传感器芯轴连接成一体的。当主阀芯向左移动时，位置传感器芯轴亦向左移动，反之亦然。这样，位置传感器通过位置电压的数值变化测出主阀芯的位置，并可得出实际值。这一位置电压的实际值被整流检波后再反馈回控制放大器中并与初始接受到的命令调节信号值进行比较。如果两者不等，控制放大器则给出驱动力矩马达信号使之对主阀芯的位置进行再次调节，直到两者值相等为止。这样，主阀芯的位置就完全与输入的电调节信号成一定比例从而实现了由电信号对阀的高压油流量的最终控制。
穆格阀示意图
穆格阀被安装在AGC 系统液压缸的侧面穆格阀的第三级阀块的进回油口与A GC 系统液压缸侧面的对应进回油口相接。AGC 系统液压缸内的活塞下端安装了另外一只位置传感器，该位置传感器的外套筒与液压缸内的活塞相固连，它与传感器芯轴之间的相对位置即为活塞的位置。根据轧制要求在轧制表中输人A G C 系统液压缸的活塞位置之后，再将轧制表送人AGC 系统的PLC，PLC 读取轧制表中活塞位置值，将其换算成对应的电压调节信号值后送人穆格阀的控制放大器中。控制放大器根据接收到的电压调节信号值驱动力矩马达，导致一级喷嘴挡板系统工作，驱动二级导阀，造成主阀芯两侧形成压力差，迫使主阀芯移动对应于电压调节信号值的距离（其内部位置传感器将不断反馈位置信号，进行比较，以满足要求），从而打开相应的进油通道并放人相对应的油量，最终使得液压缸活塞按照轧制表中所设定的值上下移动相应的距离，实现了A G C 系统对轧机辊缝的自动控制。
3.强力马达阀和穆格阀比较
下图F M V 阀（强力马达阀）和M OO G伺服阀（穆格阀）的典型系统响应对比，图中实线为强力马达阀，虚线为伺服阀。从下图中可看出强力马达阀明显优于穆格阀。
FMV 阀和MOOG伺服阀的典型系统相应对比图
伺服阀（强力马达阀）与AGC油缸之间管道长度不同时AGC 系统的实际频率响应，其中A、F、J为MOOG伺服阀的实际频率响应，B、C、O、E、G、H为F M V 阀的实际频率响应，从中可看出F M V 阀的实际频率响应分布均匀，在管道长度2 .5到5米段内，实际频率响应明显优于穆格阀。
MOOG公司的三级电液伺服阀虽然使用最为普遍，但它属于喷嘴挡板阀类型。虽然分辨率和频带较高。但是喷嘴挡板先导阀的一个显著的缺点是抗污染的能力很差，一般要求NAS1638等级中5到6级的油液清洁度，因此要求伺服油源具有完善的过滤系统，包括粗、精滤油器多重过滤，吸油，压油和回路多重过滤，表面型与深度型滤油器复合过滤，空气过滤，磁性过滤和循环过滤系统等。如此众多的过滤环节，不但增加了投资，还增大了维护工作量与故障率。为改善这种情况，日立公司于二十世纪七十年代中后期开发了FM V型抗污染，高响应单级电反馈伺服阀。日立公司设计的液压AGC系统有以下三个历程：第一代压下系统H Y R O P- M开发于二十世纪六十年代，采用的是机械反馈的伺服阀；第二代压下系统H Y R O P一S 开发于七十年代初，采用是3F、4F型喷嘴挡板阀；第三代的高精度，高响应液压压下系统H Y R O P- F 用FMV阀；从以上日立公司的AGC系统的发展可以看出液压A G C 系统伺服阀今后的发展方向，目前很多冷连轧机组选用的高精度，高响应液压压下系统HYROP-F使用FMV阀具有寿命长，可靠性高，响应快，易于维修等三大优点，能够实现辊子位置的精确控制，其稳定性，控制精度和响应速度均能满足A G C 控制系统的要求，较传统的使用MOO G伺服阀的AGC系统具有一定的优越性。
参考文献
[1]吴根茂，等. 新编实用电液比例技术[M].杭州：浙江大学出版社，2006.
[2]张伟，王益群，孙孟辉. 板带轧机自动厚度控制模型的研究[J].中国机械工程，2008：19（1）：95- 98.
作者简介
何宝泉（1981.02—），男，河北唐山人，硕士，首钢京唐钢铁联合有限责任公司冷轧部工程师；
王瑞祥（1981.01—），男，首钢京唐钢铁联合有限责任公司设备部工程师。