乔小东
长江三峡通航管理局 湖北宜昌 443302
摘要：该文通过阐述力乐士FD平衡阀工作原理以及常见故障处理，明确了FD平衡阀适应于液压启闭机液压系统。通过详细阐FD平衡阀的特性及控制功能，研究了液压启闭机液压系统中平衡阀的设计理念及设计特点，提出并解决了一些常见的平衡阀处理故障。
关键词：平衡阀；阻尼孔；液压系统
0 引言
液压系统中的平衡回路，即在液压系统回路中设计一些阀件用以平衡液压系统执行元件所承受的负载，以防止执行元件带载超速下降或飞速转动，还可使执行机构不受负载变化影响而保持平稳可靠运行。平衡回路中用以平衡负载的液压阀常称为平衡阀[1]。近30多年来，随着我国水利水电行业的飞跃发展，液压启闭机广泛应用在大型水利水电工程上。液压启闭机是一种由机、电、液联合控制的自动化启闭设备，由液压系统、启闭油缸及电控系统等组成。在液压系统的控制下，启闭油缸带动连接在活塞杆上的反弧门做往复运动，以达到平稳开启、关闭反弧门的目的。
1 FD型平衡阀的结构和工作原理
FD型平衡阀的结构如图一所示，主要由阀体1、主阀芯2、先导阀芯3、控制阀芯4、阻尼阀芯5、阻尼孔6和控制腔7、8、9组成。接入系统时，油口A和压力源（泵）连接，油口B和负载连接，X口和控制油路连接。
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当液压油从A流向B时，液压力克服主阀芯2、先导阀芯3的弹簧力和负载将主阀芯2打开，实现液体从A流向B的过程。若FD型平衡阀紧靠执行机构安装，在A侧失压（例如系统失压或方向阀至油口A的连接管路爆裂）时，由于控制腔8通负载压力，则主阀芯2在负载压力和弹簧力的作用下复位，A-B通道关闭且无泄漏，执行机构定位。此时，FD型平衡阀起到单向截止功能。
当液流从B至A时为反向流动，此时先导阀芯3由于弹簧的作用力紧贴于主阀芯2内，先导阀芯上3的第二排小孔和主阀芯上的小孔相通，油液从B口流入通过阀套上的小孔进入密闭容腔8内。要使主阀芯2打开，实现液流B至A的真正反向流动，油口X中必须有足够的先导控制压力。FD型平衡阀先导比一般为20:1，当X口压力达到负载压力的二十分之一时，控制阀芯4首先推动先导阀芯3离开主阀芯2，此时，出现两种情况：其一，先导阀芯3的第一排小孔离开主阀芯2后，容腔8中的油液通过两阀芯之间的缝隙和A口相连；其二，由于先导阀芯3向右移动，之前先导阀芯3上的第二排小孔和主阀芯2上的小孔相通通道关闭，容腔8与油口B的负载压力腔断开，主阀芯处于完全卸载状态。此时，控制阀芯4的位置刚好使其右端面紧顶住主阀芯2，左端面紧靠着活塞组件5的凹面。所以，为打开B到A通道而在X油口中所需的控制压力则完全由控制弹簧的弹簧力所决定。随着主阀芯2的右移开启，调节流量的开口面积逐渐增大(开口面积是由阀套中的径向孔和主阀芯2开启时形成的)，开口面积、X口控制压力和开口压差之间形成动态平衡关系，决定了通过B到A的流量基本不变[2]。
当遇到负载的时候，B口压力升高，A口压力降低，使主阀芯2左移，遮住阀套上的部分小孔，抑制流量的增加趋势，保持流量的基本恒定。主阀芯2继续左移，A口压力瞬间上升，又使主阀芯2右移，因此主阀芯2是随动的，从而实现平衡调速功能，以保证执行器恒速运动。通过控制阀芯4的阻尼孔6和阻尼阀芯5的两端，实现开启缓冲。X口控制压力与B口负载压力之比是由控制阀芯4两端的面积决定的，所以控制压力只需B口负载压力的几分之一或几十分之一。
2 FD平衡阀常见故障处理
平衡阀在应用中常见的故障及排除：以某船闸反弧门提升装置作为实例，对平衡阀在实际应用中常见的故障进行分析，并给出相应的排除方法。反弧门提升装置是典型的平衡阀在单杆缸液压平衡回路中的应用，在反弧门提升过程中，平衡阀只起单向阀的作用:在反弧门下降的过程中，为了避免由于重达22000kg的反弧门突然下坠造成事故，在下降的油路系统中加装了平衡阀。在整个平衡阀安装调试，使用过程中共发生过如下一 些故障。
2.1油缸不降落或下降缓慢
平衡阀还经常出现的故障有:油缸不降落或下降速度缓慢，这个故障的成因主要是平衡阀中节流或顺序功能的实现存在困难。造成这种情况的具体原因首先可能是控制油压太低或是主阀弹簧调整过硬，使顺序阀无法开启或是节流阀打开不足。这种情况一般出现在油缸(或马达)的换向阀上带安全保护阀的系统中。例如有一次一台导套出现了提起正常而不能完全下降的故障，诊断故障时我们甩开平衡阀直接向油缸送油，结果提升吊臂起落切正常， 检查平衡阀也未发现异常。 后经检查在主换向阀给油缸上腔供油路上发现有安全保扩阀，打开这个阀发现里面的0形密封圈已断裂，更换新的密封圈后故障就解除了。究其根源就是因为安全阀的密封圈断裂后降导套时上腔压力偏低，造成平衡阀无法打开(平衡阀的控制油取自油缸上腔油道)，至使油缸下腔回油被锁止，所以吊臂就无法降落了[3]。 第二种可能就是平衡阀控制油路中的阻尼孔被杂质堵上了，控制油无法到达并推压阀芯造成阀芯未能开启，油缸无法正常回油所以不能动作。这种情况只需要把平衡阀拆卸下来清洗干净，检测液压油源污染度是否需要更换后即可解决。
2.2油缸卸压，有爬行动作
对于由平衡阀造成的油缸卸压、重物下沉的故障，现在许多平衡阀的应用以插装阀形式安装在油缸或活塞杆尾端出现，这种阀总成在外形上多最带有一定锥度的，外部有若干道0形密封圈，在插装后依靠0形圈隔离油缸两腔的油道，这种阀若中间的0形圈损坏，油缸的两腔油道就会串通，也会产生油缸泄压、爬行的问题。另外，平衡阀木身泄压爬行的情况，一般是由于油液含较大颗粒杂质，导致平衡阀内单向阀关闭不严或是顺序阀、节流阀泄压造成的。由于平衡阀对导套提升系统的安全至关重要，而且其结构精密，所以不建议对其部进行较大动作的修复，这种情况下更换新的平衡阀，更换新的清洁液压油就应是最经济又安全的做法了[4]。
3 结论
本文主要论述了力乐士FD平衡阀工作原理，并基于原理对一些常见故障进行分析处理，对FD型平衡阀的实际工程应用具有一定的理论和实用价值。
参考文献
[1] 雷天觉.新编液压工程手册[M].北京: 北京理工大学出版社，1998．
[2] 路甬祥.液压气动技术手册[M].北京: 机械工业出版社，2002．
[3] 官忠范.液压传动系统[M].北京: 机械工业出版社，1981．
[4] 张海平.螺纹插装阀介绍之二-平衡阀[J].流体传动与 控制，2006（5）：37-38.
作者简介：乔小东（1994.12），男，湖北荆门人，长江三峡通航管理局助理工程师。