博世力士樂（Bosch Rexroth）安全閥安全技術講解

博世力士樂（Bosch Rexroth）安全閥安全技術講解

博世力士樂安全閥
? 機器安全
? 液壓系統與安全技術
? 帶位置監控安全閥
? 其它
1. 機器安全
根據的國家通用安全標準 GB/T16855.1-2008 《機械安全 控制系統有關安
全部件》和標準 EN13849-2006，機器安全等級（category）是決定機器安
全性能水平（PL：performance level）的重要因素。根據傷害的嚴重度、暴露于
危險的頻率或持續時間和避免危險或限制危害的可能性三個風險參數以及輕微
和嚴重兩個程度級別，機器安全等級劃分為 a，b，c，d，e 五個級別。每個安
全等級對應相應的機器安全水平要求（PL），如圖 1 所示。根據上述安全標準，
每一種安全水平都有相應的參數化的技術要求，如 MTTFd（平均嚴重失效時
間），   B10d（10%的元件嚴重失效時機器工作周期數），DC（故障可診斷率），
CCF（共因失效）等等。機器設備制造商（OEM）和職業健康安全管理部門一起定
義某機器的安全等級及相應的安全水平要求。設計機器時根據上述技術參數，
可以計算出該機器具備的安全水平，從而可知該機器是否符合行業的安全要
求。
圖 1 安全等級和安全水平的劃分
2. 液壓系統與安全技術
不同類型的機器按照各自的安全要求對液壓系統也有著不同的技術要求，圖 2
列出了具體的技術標準。
P2 
P2 
a
b
c
d
e
S1 
S2 
F2 
F1 
F1 
F2 
P1 
P2 
P1 
P1 
P2 
P1 
風險高
風險低
傷害程度 S（Severity）：
S1：輕微 S2：嚴重
暴露于危害的頻率或持續時間
F（Frequency）：
F1： 很少或者時間很短
F2：經常或者持續的時間很長
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 安全技術標準
對于既定的某機器類型，整機安全水平要求確定后，由機器設備制造商（OEM）
或者行業協同元件提供方共同確定機器子系統和元件所需要具備的安全技術方
案（液壓或非液壓）。
在這些機器液壓系統中對安全性能有重要影響的液壓閥我們稱之為安全閥。根
據具體液壓系統方案的差異，它有多種功能形式，如開關壓力閥，開關方向閥
和比例閥等等。目前在國內市場影響力比較大，貫徹比較*的標準是關于橡
膠塑料注塑成型機的 GB22530-2008，它是國家強制性標準，此標準中規定了
3 種安全控制回路，其中第三種回路可以實現安全等級 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） 對于監控系統的要求
活動防護裝置的每次循環動作，下列內容應被自動監測：
? …附加閥的位置切換…
? ……先導閥…位置切換…
GB/T 15706-2007（EN12100） 
機械安全 基本概念與設計通則
GB/T 16855-2008（ISO13849） 
機械安全 控制系統有關安全部件
JB/T 10051-1999（EN982）  
   金屬切削機床液壓系統通用技術條件
GB22530-2008（EN201）
橡膠塑料注射成型機安全要求
GB/T 20956-2007（EN1010）
印刷機械切紙機設計及結構安全規則
JB 10148-1999 
博世力士樂（Bosch Rexroth）安全閥安全技術講解

板料折彎機安全技術要求
A類標準
B類標準
C類標準? 出現故障時，自動監測將起作用，以阻止危險動作進一步發生。監測回路
不應對附加閥產生直接控制信號。
圖 4 和圖 5 是根據安全回路Ⅲ的原理設計的液壓系統示例。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
會必然造成機器安全性能的損失，液壓閥的失效能被系統自動識別，系統
自動阻止危險動作的發生。
? 當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控單元。
圖 4 液壓系統示例 1 
1 動力源
2 控制單元
3 移動門關
4 移動門開
5 主斷路裝置
6 監控單元
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 液壓系統示例 2 
3. 帶位置監控安全閥
圖 6 帶閥芯位置監控功能液壓閥
按照功能分，帶位置監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
機械式位置開關，感應式位置開關和 Reed 開關。Reed 開關是早期的產品類
型，現在大部分已經淘汰。機械式位置開關主要通過推桿使觸點斷開或連通。
感應式位置開關通過閥芯感應渦流磁場同勵磁磁場疊加原理產生電壓信號。按
照感應方式不同又可以分為 QS（Q6），QR 和 QM 類型。他們實現的功能是一
樣的，但在某些細節又有稍微不同，具體見表 1，具體安全閥的選擇可以同博
世力士樂。表 1 三種位置開關比較
說明  QM QS QR  備注 
可用于三位閥  - + + 
手動應急操作功能  + + - 
無彈簧復位，帶或者不帶機械限位  - + -  OF 或 O 型號
防爆類型  - （+） -  可選，目前無訂單 
滯環/溫漂  + - + 
電氣連接 o o +  QR 可以同時監控兩個閥芯位置
設計復雜性  o - o 
價格  + - o 
是否優選  + + - 
注: + 是, - 否, o 中性     
感應式開關相對于機械式開關優點在于：
? 不需要機械觸點
? 短的響應時間
? 高切換頻率
? 高重復精度
? 使用壽命長
目前，就世界范圍內講，感應式位置開關將取代機械式位置開關。
液壓閥作為機器的組成元件，不具備*的獨立機器功能，未列入 ISO13849-
2006 強制性認證的范圍。盡管如此，對于某種專門機器類型，如注塑機、印
刷機、液壓壓機等，對于液壓閥，液壓系統有專門的技術要求，如位置檢測，
內泄漏量等等。針對此種情況，博世力士樂開發了符合特別行業要求的液壓產
品如 WE6/10..QM..，LFA..QM，LC2A..Q7 等符合橡膠塑料機械行業 EN201
標準，4WREEM 符合壓力機械行業 EN12622 標準。
4. 其它
隨著國家強制標準 GB22530-2008 的逐步深入貫徹實施以及整個社會對機器安
全和人身健康的重視，帶閥芯位置監測功能液壓安全閥的市場需求將會進一步
擴大，據博世力士樂公司初步估計，單單注塑機行業年需求量在 5 萬只以上，
并且會有很快的發展速度。博世力士樂作為安全閥產品領域的行業*和領
導者，會一如既往分享安全閥應用技術特點以及它所蘊含的安全理念。

博世力士樂（Bosch Rexroth）安全閥安全技術講解