博世力士樂（Bosch Rexroth）安全閥安全技術(shù)講解
博世力士樂（Bosch Rexroth）安全閥安全技術(shù)講解
博世力士樂安全閥
? 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（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
危險的頻率或持續(xù)時間和避免危險或限制危害的可能性三個風(fēng)險參數(shù)以及輕微
和嚴(yán)重兩個程度級別，機(jī)器安全等級劃分為 a，b，c，d，e 五個級別。每個安
全等級對應(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
間）， B10d（10%的元件嚴(yán)重失效時機(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)健康安全管理部門一起定
義某機(jī)器的安全等級及相應(yīng)的安全水平要求。設(shè)計機(jī)器時根據(jù)上述技術(shù)參數(shù)，
可以計算出該機(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 安全等級和安全水平的劃分
2. 液壓系統(tǒng)與安全技術(shù)
不同類型的機(jī)器按照各自的安全要求對液壓系統(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)險高
風(fēng)險低
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)時間
F（Frequency）：
F1： 很少或者時間很短
F2：經(jīng)常或者持續(xù)的時間很長
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)
對于既定的某機(jī)器類型，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)中對安全性能有重要影響的液壓閥我們稱之為安全閥。根
據(jù)具體液壓系統(tǒng)方案的差異，它有多種功能形式，如開關(guān)壓力閥，開關(guān)方向閥
和比例閥等等。目前在國內(nèi)市場影響力比較大，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現(xiàn)安全等級 d 和 e，如圖 3 所示，
回路中有兩個獨立的斷路裝置。此回路對液壓閥有如下要求
1） 對二級斷路裝置的要求
…二級斷路裝置中斷流向油缸的液壓油以防止危險動作…
2） 對于監(jiān)控系統(tǒng)的要求
活動防護(hù)裝置的每次循環(huán)動作，下列內(nèi)容應(yīng)被自動監(jiān)測：
? …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)計及結(jié)構(gòu)安全規(guī)則
JB 10148-1999
博世力士樂（Bosch Rexroth）安全閥安全技術(shù)講解
板料折彎機(jī)安全技術(shù)要求
A類標(biāo)準(zhǔn)
B類標(biāo)準(zhǔn)
C類標(biāo)準(zhǔn)? 出現(xiàn)故障時，自動監(jiān)測將起作用，以阻止危險動作進(jìn)一步發(fā)生。監(jiān)測回路
不應(yīng)對附加閥產(chǎn)生直接控制信號。
圖 4 和圖 5 是根據(jù)安全回路Ⅲ的原理設(shè)計的液壓系統(tǒng)示例。在這兩個示例中采
用了博世力士樂公司帶位置檢測的方向閥和二通邏輯單元。這種系統(tǒng)特點在
于：
? 兩個獨立的液壓閥控制著潛在的危險油缸動作，任何一個方向閥的失效不
會必然造成機(jī)器安全性能的損失，液壓閥的失效能被系統(tǒng)自動識別，系統(tǒng)
自動阻止危險動作的發(fā)生。
? 當(dāng)電磁閥沒有控制電壓時，彈簧力會將閥芯推至安全位。同時液壓閥有足
夠的閥芯遮蓋率以降低內(nèi)泄漏量。位置檢測元件可以將閥芯實際位置通過
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 動力源
2 控制單元
3 移動門關(guān)
4 移動門開
5 主斷路裝置
6 監(jiān)控單元
7 二級斷路裝置，直接
8 二級斷路裝置，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。按照位置檢測元件類型可以分為
機(jī)械式位置開關(guān)，感應(yīng)式位置開關(guān)和 Reed 開關(guān)。Reed 開關(guān)是早期的產(chǎn)品類
型，現(xiàn)在大部分已經(jīng)淘汰。機(jī)械式位置開關(guān)主要通過推桿使觸點斷開或連通。
感應(yīng)式位置開關(guān)通過閥芯感應(yīng)渦流磁場同勵磁磁場疊加原理產(chǎn)生電壓信號。按
照感應(yīng)方式不同又可以分為 QS（Q6），QR 和 QM 類型。他們實現(xiàn)的功能是一
樣的，但在某些細(xì)節(jié)又有稍微不同，具體見表 1，具體安全閥的選擇可以同博
世力士樂。表 1 三種位置開關(guān)比較
說明 QM QS QR 備注
可用于三位閥 - + +
手動應(yīng)急操作功能 + + -
無彈簧復(fù)位，帶或者不帶機(jī)械限位 - + - OF 或 O 型號
防爆類型 - （+） - 可選，目前無訂單
滯環(huán)/溫漂 + - +
電氣連接 o o + QR 可以同時監(jiān)控兩個閥芯位置
設(shè)計復(fù)雜性 o - o
價格 + - o
是否優(yōu)選 + + -
注: + 是, - 否, o 中性
感應(yīng)式開關(guān)相對于機(jī)械式開關(guān)優(yōu)點在于：
? 不需要機(jī)械觸點
? 短的響應(yīng)時間
? 高切換頻率
? 高重復(fù)精度
? 使用壽命長
目前，就世界范圍內(nèi)講，感應(yīng)式位置開關(guān)將取代機(jī)械式位置開關(guān)。
液壓閥作為機(jī)器的組成元件，不具備*的獨立機(jī)器功能，未列入 ISO13849-
2006 強(qiáng)制性認(rèn)證的范圍。盡管如此，對于某種專門機(jī)器類型，如注塑機(jī)、印
刷機(jī)、液壓壓機(jī)等，對于液壓閥，液壓系統(tǒng)有專門的技術(shù)要求，如位置檢測，
內(nèi)泄漏量等等。針對此種情況，博世力士樂開發(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
隨著國家強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn) GB22530-2008 的逐步深入貫徹實施以及整個社會對機(jī)器安
全和人身健康的重視，帶閥芯位置監(jiān)測功能液壓安全閥的市場需求將會進(jìn)一步
擴(kuò)大，據(jù)博世力士樂公司初步估計，單單注塑機(jī)行業(yè)年需求量在 5 萬只以上，
并且會有很快的發(fā)展速度。博世力士樂作為安全閥產(chǎn)品領(lǐng)域的行業(yè)*和領(lǐng)
導(dǎo)者，會一如既往分享安全閥應(yīng)用技術(shù)特點以及它所蘊含的安全理念。
博世力士樂（Bosch Rexroth）安全閥安全技術(shù)講解
