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(tǒng)與安全技術
? 帶位置監(jiān)控安全閥
? 其它
1. 機器安全
根據(jù)的國家通用安全標準 GB/T16855.1-2008 《機械安全 控制系統(tǒng)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(jù)傷害的嚴重度、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險參數(shù)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(jù)上述安全標準，
每一種安全水平都有相應的參數(shù)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(shù)），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(yè)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(jù)上述技術參數(shù)，
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(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
不同類型的機器按照各自的安全要求對液壓系統(tǒng)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(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(yè)協(xié)同元件提供方共同確定機器子系統(tǒng)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(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(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
活動防護裝置的每次循環(huán)動作，下列內容應被自動監(jiān)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(tǒng)有關安全部件
JB/T 10051-1999（EN982）
金屬切削機床液壓系統(tǒng)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(guī)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(xiàn)故障時，自動監(jiān)測將起作用，以阻止危險動作進一步發(fā)生。監(jiān)測回路
不應對附加閥產(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(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
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(chǎn)品類
型，現(xiàn)在大部分已經(jīng)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(chǎn)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(xiàn)的功能是一
樣的，但在某些細節(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(huán)/溫漂 + - +
電氣連接 o o + QR 可以同時監(jiān)控兩個閥芯位置
設計復雜性 o - o
價格 + - o
是否優(yōu)選 + + -
注: + 是, - 否, o 中性
感應式開關相對于機械式開關優(yōu)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(tǒng)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(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 等符合橡膠塑料機械行業(yè) EN201
標準，4WREEM 符合壓力機械行業(yè) 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(jiān)測功能液壓安全閥的市場需求將會進一步
擴大，據(jù)博世力士樂公司初步估計，單單注塑機行業(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)品領域的行業(yè)*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
