전자제어 유압(EH) 시스템 캘리브레이션 기초

증상 (현장에서 어떻게 나타나는가)

• 지령전류(mA)와 실제 실린더 속도·위치가 어긋남(선형성 불일치)
• 저속 구간에서 스틱-슬립, 방향 전환 시 순간 정지(데드존)
• 목표압력 도달 지연 또는 오버슈트, 압력 유지 중 서서히 드리프트
• 온도 변화 후 동일 지령에도 응답이 달라짐

원인 (빈도 순)

1. 스풀 널(Null) 위치 오프셋 — LVDT 센터링이 틀어지면 위치 신호가 드리프트하며, LVDT 액세스 커버를 열고 센터링을 서서히 돌려 드리프트가 멈추는 지점을 찾아야 함 "linear positioner가 drifting되면 LVDT가 적정 위치에 있지 않을 수 있으며, valve를 null하려면 LVDT access cover를 제거해야 한다" [1]
2. I-MIN(데드밴드) 미보정 — 스풀이 리턴스프링 장력을 이기지 못해 최소 전류에서도 무반응인 구간을 트림으로 제거해야 함 최소 설정은 밸브의 기계적 데드밴드를 반영해 원하는 오프셋을 부여하며, I-Min 트림포트 공장초기값은 0(CCW)이다 [2]
3. 히스테리시스·마찰 보상 미설정 — 방향 전환 시 즉시 반응하도록 "Friction Jump" 전류 스텝을 주지 않으면 반전 지연 발생[3]
4. 스풀-부시 데드밴드 스펙 자체 특성 — PVBS 선형 스풀은 데드밴드가 작지만, PVEM 액추에이터의 히스테리시스(약 20%)와 겹치면 LS 압력 불안정 유발 가능 "PVBS main spools with linear characteristic have less dead band than standard spools, and 히스테리시스 20%의 PVEM 액추에이터와 조합 시 LS 신호가 불안정해질 위험이 있다" [4]
5. 오일 오염 — 스풀-하우징 공차가 0.0001~0.0003inch로 극히 좁아 ISO 4406 청정도 기준 미달 시 고착 발생[3]
6. 서보앰프 널 바이어스 오차 — 일부 서보(예: 발전용 서보밸브) 정격 널 바이어스는 -0.8mA(±0.4mA) 범위로 알려짐(제조사·기종별 상이, 참고용)[5]

5공식 진단 (Step 방식)

• Step1 (P=F/A, ΣF=0 — 쉬움): 감압/파일럿 후단 압력 P2 실측 → "Zero" vs 정상치 비교. 당사 엔지니어링 방법론대로 P1이 감소하려면 ΣF=0 관계상 P2가 함께 감소해야 하므로, P2가 0이면 감압밸브·파일럿 계통 이상으로 즉시 판별 가능(당사 기술 라이브러리 p168, p164)
• Step2 (V=Q/A, Qo=Cd·Ao·√(2ΔP/ρ)): 지령전류-실유량 곡선을 스텝응답으로 측정 → 최소전류 인가 후 오일 흐름 개시 여부로 I-MIN 데드밴드를 판별[2]. 양호 시스템은 1mm 스텝지령 후 90% 도달을 45ms 이내(NG10 기준)로 달성[1]
• Step3 (ΣF=0): 정지·유지 상태에서 위치 드리프트 유무 확인 → 드리프트 있으면 스풀 널 오프셋(LVDT 센터링) 문제로 판별[1]
• Step4 (ṗ=(β/Vo)·ΣQ): 목표압력 도달 후 압력 상승/하강 기울기 측정 → 기울기 이상 시 Leak 또는 응답 지연(제어 게인)으로 구분

📈 직접 움직여 보기 — 아래 그래프의 슬라이더로 공식의 관계를 확인하세요.

진단 절차 (연결)

1. P2 등 파일럿/감압 압력 확인(Step1) — 가장 쉬움
2. 최소전류 인가 후 유량 개시점 확인(Step2, I-MIN)
3. 정지 유지 중 위치 드리프트 확인(Step3, Null)
4. 압력 응답 기울기로 Leak/게인 구분(Step4)
5. 위 모두 정상이면 오염도(ISO 4406) 측정으로 스풀 고착 여부 확인[3]

조치 / 대처

• LVDT 커버 개방 후 센터링 조정으로 널 재설정[1]
• I-MIN/I-MAX 트림포트 재조정으로 데드밴드·풀스케일 재매칭[2]
• 방향 전환 시 Friction Jump 전류 스텝 파라미터 활성화[1]
• 오일 교환·필터 점검 후 ISO 4406 재측정[3]
• 서보 교체 시 널 바이어스는 제조사 기본값(예: 발전용 사례 -0.8mA)으로 우선 세팅 후 미세조정[5]

예방 (관리 포인트)

• 정기 오토캘리브레이션(스텝응답 45ms 등 기준치 관리)[1]
• 오일 청정도 ISO 4406 기준 준수, 정기 오염도 측정[3]
• 밸브 교체 시 표준 널/데드밴드 세팅 절차 문서화[2][5]

출처

[1] ADH Machine Tool — Comprehensive Guide to Proportional Valve Operation on Hydraulic Press Brakes — https://shop.adhmt.com/comprehensive-guide-to-proportional-valve-operation-on-hydraulic-press-brakes/ [2] HydraForce — Proportional Valve Controllers Set-up Instructions — https://www.hydraforce.com/resources/technical-reference/proportional-valve-controllersset-up-instructions/ [3] Machinery Lubrication — Troubleshooting Hydraulic Proportional Valves — https://www.machinerylubrication.com/Read/30832/hydraulic-proportional-valves [4] Sauer-Danfoss(현 Danfoss) — PVG 32 Proportional Valves Technical Information — https://imdl.gatech.edu/jfrankel/docs/Sauer-Danfoss/520L0344_PVG32.pdf [5] Control.com Forum / InstrumentExpert — SERVO VALVE NULL Bias Current(발전용 서보 사례, 일반화 주의) — https://control.com/forums/threads/servo-valve-null-bias-current.31601/ , https://instrumentexpert.blogspot.com/2022/12/servo-valve-calibration-null-bias.html