博世力士樂(lè)（Bosch Rexroth）安全閥安全技術(shù)講解

博世力士樂(lè)安全閥
? 機(jī)器安全
? 液壓系統(tǒng)與安全技術(shù)
? 帶位置監(jiān)控安全閥
? 其它
1. 機(jī)器安全
根據(jù)的國(guó)家通用安全標(biāo)準(zhǔn) GB/T16855.1-2008 《機(jī)械安全 控制系統(tǒng)有關(guān)安
全部件》和標(biāo)準(zhǔn) EN13849-2006，機(jī)器安全等級(jí)（category）是決定機(jī)器安
全性能水平（PL：performance level）的重要因素。根據(jù)傷害的嚴(yán)重度、暴露于
危險(xiǎn)的頻率或持續(xù)時(shí)間和避免危險(xiǎn)或限制危害的可能性三個(gè)風(fēng)險(xiǎn)參數(shù)以及輕微
和嚴(yán)重兩個(gè)程度級(jí)別，機(jī)器安全等級(jí)劃分為 a，b，c，d，e 五個(gè)級(jí)別。每個(gè)安
全等級(jí)對(duì)應(yīng)相應(yīng)的機(jī)器安全水平要求（PL），如圖 1 所示。根據(jù)上述安全標(biāo)準(zhǔn)，
每一種安全水平都有相應(yīng)的參數(shù)化的技術(shù)要求，如 MTTFd（平均嚴(yán)重失效時(shí)
間），   B10d（10%的元件嚴(yán)重失效時(shí)機(jī)器工作周期數(shù)），DC（故障可診斷率），
CCF（共因失效）等等。機(jī)器設(shè)備制造商（OEM）和職業(yè)健康安全管理部門(mén)一起定
義某機(jī)器的安全等級(jí)及相應(yīng)的安全水平要求。設(shè)計(jì)機(jī)器時(shí)根據(jù)上述技術(shù)參數(shù)，
可以計(jì)算出該機(jī)器具備的安全水平，從而可知該機(jī)器是否符合行業(yè)的安全要
求。
圖 1 安全等級(jí)和安全水平的劃分
2. 液壓系統(tǒng)與安全技術(shù)
不同類(lèi)型的機(jī)器按照各自的安全要求對(duì)液壓系統(tǒng)也有著不同的技術(shù)要求，圖 2
列出了具體的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。
P2 
P2 
a
b
c
d
e
S1 
S2 
F2 
F1 
F1 
F2 
P1 
P2 
P1 
P1 
P2 
P1 
風(fēng)險(xiǎn)高
風(fēng)險(xiǎn)低
傷害程度 S（Severity）：
S1：輕微 S2：嚴(yán)重
暴露于危害的頻率或持續(xù)時(shí)間
F（Frequency）：
F1： 很少或者時(shí)間很短
F2：經(jīng)常或者持續(xù)的時(shí)間很長(zhǎng)
避免或限制危害的可能性 P（possibility）：
P1：可能性很大 P2:可能性很小
PL:  
Performance 
Level 圖 2 安全技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)
對(duì)于既定的某機(jī)器類(lèi)型，整機(jī)安全水平要求確定后，由機(jī)器設(shè)備制造商（OEM）
或者行業(yè)協(xié)同元件提供方共同確定機(jī)器子系統(tǒng)和元件所需要具備的安全技術(shù)方
案（液壓或非液壓）。
在這些機(jī)器液壓系統(tǒng)中對(duì)安全性能有重要影響的液壓閥我們稱(chēng)之為安全閥。根
據(jù)具體液壓系統(tǒng)方案的差異，它有多種功能形式，如開(kāi)關(guān)壓力閥，開(kāi)關(guān)方向閥
和比例閥等等。目前在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)影響力比較大，貫徹比較*的標(biāo)準(zhǔn)是關(guān)于橡
膠塑料注塑成型機(jī)的 GB22530-2008，它是國(guó)家強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)，此標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了
3 種安全控制回路，其中第三種回路可以實(shí)現(xiàn)安全等級(jí) d 和 e，如圖 3 所示，
回路中有兩個(gè)獨(dú)立的斷路裝置。此回路對(duì)液壓閥有如下要求
1） 對(duì)二級(jí)斷路裝置的要求
…二級(jí)斷路裝置中斷流向油缸的液壓油以防止危險(xiǎn)動(dòng)作…
2） 對(duì)于監(jiān)控系統(tǒng)的要求
活動(dòng)防護(hù)裝置的每次循環(huán)動(dòng)作，下列內(nèi)容應(yīng)被自動(dòng)監(jiān)測(cè)：
? …附加閥的位置切換…
? ……先導(dǎo)閥…位置切換…
GB/T 15706-2007（EN12100） 
機(jī)械安全 基本概念與設(shè)計(jì)通則
GB/T 16855-2008（ISO13849） 
機(jī)械安全 控制系統(tǒng)有關(guān)安全部件
JB/T 10051-1999（EN982）  
   金屬切削機(jī)床液壓系統(tǒng)通用技術(shù)條件
GB22530-2008（EN201）
橡膠塑料注射成型機(jī)安全要求
GB/T 20956-2007（EN1010）
印刷機(jī)械切紙機(jī)設(shè)計(jì)及結(jié)構(gòu)安全規(guī)則
JB 10148-1999 
博世力士樂(lè)（Bosch Rexroth）安全閥安全技術(shù)講解

板料折彎?rùn)C(jī)安全技術(shù)要求
A類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)
B類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)
C類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)? 出現(xiàn)故障時(shí)，自動(dòng)監(jiān)測(cè)將起作用，以阻止危險(xiǎn)動(dòng)作進(jìn)一步發(fā)生。監(jiān)測(cè)回路
不應(yīng)對(duì)附加閥產(chǎn)生直接控制信號(hào)。
圖 4 和圖 5 是根據(jù)安全回路Ⅲ的原理設(shè)計(jì)的液壓系統(tǒng)示例。在這兩個(gè)示例中采
用了博世力士樂(lè)公司帶位置檢測(cè)的方向閥和二通邏輯單元。這種系統(tǒng)特點(diǎn)在
于：
? 兩個(gè)獨(dú)立的液壓閥控制著潛在的危險(xiǎn)油缸動(dòng)作，任何一個(gè)方向閥的失效不
會(huì)必然造成機(jī)器安全性能的損失，液壓閥的失效能被系統(tǒng)自動(dòng)識(shí)別，系統(tǒng)
自動(dòng)阻止危險(xiǎn)動(dòng)作的發(fā)生。
? 當(dāng)電磁閥沒(méi)有控制電壓時(shí)，彈簧力會(huì)將閥芯推至安全位。同時(shí)液壓閥有足
夠的閥芯遮蓋率以降低內(nèi)泄漏量。位置檢測(cè)元件可以將閥芯實(shí)際位置通過(guò)
24V 電壓的形式反饋到安全監(jiān)控單元。
圖 4 液壓系統(tǒng)示例 1 
1 動(dòng)力源
2 控制單元
3 移動(dòng)門(mén)關(guān)
4 移動(dòng)門(mén)開(kāi)
5 主斷路裝置
6 監(jiān)控單元
7 二級(jí)斷路裝置，直接
8 二級(jí)斷路裝置，間接  
圖 3 安全控制回路Ⅲ圖 5 液壓系統(tǒng)示例 2 
3. 帶位置監(jiān)控安全閥
圖 6 帶閥芯位置監(jiān)控功能液壓閥
按照功能分，帶位置監(jiān)控液壓閥可分為方向閥、二通邏輯單元、壓力閥、單向
閥等等。圖 6 是比較典型的幾種安全液壓閥。按照位置檢測(cè)元件類(lèi)型可以分為
機(jī)械式位置開(kāi)關(guān)，感應(yīng)式位置開(kāi)關(guān)和 Reed 開(kāi)關(guān)。Reed 開(kāi)關(guān)是早期的產(chǎn)品類(lèi)
型，現(xiàn)在大部分已經(jīng)淘汰。機(jī)械式位置開(kāi)關(guān)主要通過(guò)推桿使觸點(diǎn)斷開(kāi)或連通。
感應(yīng)式位置開(kāi)關(guān)通過(guò)閥芯感應(yīng)渦流磁場(chǎng)同勵(lì)磁磁場(chǎng)疊加原理產(chǎn)生電壓信號(hào)。按
照感應(yīng)方式不同又可以分為 QS（Q6），QR 和 QM 類(lèi)型。他們實(shí)現(xiàn)的功能是一
樣的，但在某些細(xì)節(jié)又有稍微不同，具體見(jiàn)表 1，具體安全閥的選擇可以同博
世力士樂(lè)。表 1 三種位置開(kāi)關(guān)比較
說(shuō)明  QM QS QR  備注 
可用于三位閥  - + + 
手動(dòng)應(yīng)急操作功能  + + - 
無(wú)彈簧復(fù)位，帶或者不帶機(jī)械限位  - + -  OF 或 O 型號(hào)
防爆類(lèi)型  - （+） -  可選，目前無(wú)訂單 
滯環(huán)/溫漂  + - + 
電氣連接 o o +  QR 可以同時(shí)監(jiān)控兩個(gè)閥芯位置
設(shè)計(jì)復(fù)雜性  o - o 
價(jià)格  + - o 
是否優(yōu)選  + + - 
注: + 是, - 否, o 中性     
感應(yīng)式開(kāi)關(guān)相對(duì)于機(jī)械式開(kāi)關(guān)優(yōu)點(diǎn)在于：
? 不需要機(jī)械觸點(diǎn)
? 短的響應(yīng)時(shí)間
? 高切換頻率
? 高重復(fù)精度
? 使用壽命長(zhǎng)
目前，就世界范圍內(nèi)講，感應(yīng)式位置開(kāi)關(guān)將取代機(jī)械式位置開(kāi)關(guān)。
液壓閥作為機(jī)器的組成元件，不具備*的獨(dú)立機(jī)器功能，未列入 ISO13849-
2006 強(qiáng)制性認(rèn)證的范圍。盡管如此，對(duì)于某種專(zhuān)門(mén)機(jī)器類(lèi)型，如注塑機(jī)、印
刷機(jī)、液壓壓機(jī)等，對(duì)于液壓閥，液壓系統(tǒng)有專(zhuān)門(mén)的技術(shù)要求，如位置檢測(cè)，
內(nèi)泄漏量等等。針對(duì)此種情況，博世力士樂(lè)開(kāi)發(fā)了符合特別行業(yè)要求的液壓產(chǎn)
品如 WE6/10..QM..，LFA..QM，LC2A..Q7 等符合橡膠塑料機(jī)械行業(yè) EN201
標(biāo)準(zhǔn)，4WREEM 符合壓力機(jī)械行業(yè) EN12622 標(biāo)準(zhǔn)。
4. 其它
隨著國(guó)家強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn) GB22530-2008 的逐步深入貫徹實(shí)施以及整個(gè)社會(huì)對(duì)機(jī)器安
全和人身健康的重視，帶閥芯位置監(jiān)測(cè)功能液壓安全閥的市場(chǎng)需求將會(huì)進(jìn)一步
擴(kuò)大，據(jù)博世力士樂(lè)公司初步估計(jì)，單單注塑機(jī)行業(yè)年需求量在 5 萬(wàn)只以上，
并且會(huì)有很快的發(fā)展速度。博世力士樂(lè)作為安全閥產(chǎn)品領(lǐng)域的行業(yè)*和領(lǐng)
導(dǎo)者，會(huì)一如既往分享安全閥應(yīng)用技術(shù)特點(diǎn)以及它所蘊(yùn)含的安全理念。

博世力士樂(lè)（Bosch Rexroth）安全閥安全技術(shù)講解