博世力士乐（Bosch Rexroth）安全阀安全技术讲解
博世力士乐（Bosch Rexroth）安全阀安全技术讲解
博世力士乐安全阀
机器安全
液压系统与安全技术
带位置监控安全阀
其它
1. 机器安全
根据的国家通用安全标准 GB/T16855.1-2008 《机械安全 控制系统有关安
全部件》和标准 EN13849-2006，机器安全等级（category）是决定机器安
全性能水平（PL：performance level）的重要因素。根据伤害的严重度、暴露于
危险的频率或持续时间和避免危险或限制危害的可能性三个风险参数以及轻微
和严重两个程度级别，机器安全等级划分为 a，b，c，d，e 五个级别。每个安
全等级对应相应的机器安全水平要求（PL），如图 1 所示。根据上述安全标准，
每一种安全水平都有相应的参数化的技术要求，如 MTTFd（平均严重失效时
间）， B10d（10%的元件严重失效时机器工作周期数），DC（故障可诊断率），
CCF（共因失效）等等。机器设备制造商（OEM）和职业健康安全管理部门一起定
义某机器的安全等级及相应的安全水平要求。设计机器时根据上述技术参数，
可以计算出该机器具备的安全水平，从而可知该机器是否符合行业的安全要
求。
图 1 安全等级和安全水平的划分
2. 液压系统与安全技术
不同类型的机器按照各自的安全要求对液压系统也有着不同的技术要求，图 2
列出了具体的技术标准。
P2
P2
a
b
c
d
e
S1
S2
F2
F1
F1
F2
P1
P2
P1
P1
P2
P1
风险高
风险低
伤害程度 S（Severity）：
S1：轻微 S2：严重
暴露于危害的频率或持续时间
F（Frequency）：
F1： 很少或者时间很短
F2：经常或者持续的时间很长
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 图 2 安全技术标准
对于既定的某机器类型，整机安全水平要求确定后，由机器设备制造商（OEM）
或者行业协同元件提供方共同确定机器子系统和元件所需要具备的安全技术方
案（液压或非液压）。
在这些机器液压系统中对安全性能有重要影响的液压阀我们称之为安全阀。根
据具体液压系统方案的差异，它有多种功能形式，如开关压力阀，开关方向阀
和比例阀等等。目前在国内市场影响力比较大，贯彻比较*的标准是关于橡
胶塑料注塑成型机的 GB22530-2008，它是国家强制性标准，此标准中规定了
3 种安全控制回路，其中第三种回路可以实现安全等级 d 和 e，如图 3 所示，
回路中有两个独立的断路装置。此回路对液压阀有如下要求
1） 对二级断路装置的要求
…二级断路装置中断流向油缸的液压油以防止危险动作…
2） 对于监控系统的要求
活动防护装置的每次循环动作，下列内容应被自动监测：
…附加阀的位置切换…
……先导阀…位置切换…
GB/T 15706-2007（EN12100）
机械安全 基本概念与设计通则
GB/T 16855-2008（ISO13849）
机械安全 控制系统有关安全部件
JB/T 10051-1999（EN982）
金属切削机床液压系统通用技术条件
GB22530-2008（EN201）
橡胶塑料注射成型机安全要求
GB/T 20956-2007（EN1010）
印刷机械切纸机设计及结构安全规则
JB 10148-1999
博世力士乐（Bosch Rexroth）安全阀安全技术讲解
板料折弯机安全技术要求
A类标准
B类标准
C类标准 出现故障时，自动监测将起作用，以阻止危险动作进一步发生。监测回路
不应对附加阀产生直接控制信号。
图 4 和图 5 是根据安全回路Ⅲ的原理设计的液压系统示例。在这两个示例中采
用了博世力士乐公司带位置检测的方向阀和二通逻辑单元。这种系统特点在
于：
两个独立的液压阀控制着潜在的危险油缸动作，任何一个方向阀的失效不
会必然造成机器安全性能的损失，液压阀的失效能被系统自动识别，系统
自动阻止危险动作的发生。
当电磁阀没有控制电压时，弹簧力会将阀芯推至安全位。同时液压阀有足
够的阀芯遮盖率以降低内泄漏量。位置检测元件可以将阀芯实际位置通过
24V 电压的形式反馈到安全监控单元。
图 4 液压系统示例 1
1 动力源
2 控制单元
3 移动门关
4 移动门开
5 主断路装置
6 监控单元
7 二级断路装置，直接
8 二级断路装置，间接
图 3 安全控制回路Ⅲ图 5 液压系统示例 2
3. 带位置监控安全阀
图 6 带阀芯位置监控功能液压阀
按照功能分，带位置监控液压阀可分为方向阀、二通逻辑单元、压力阀、单向
阀等等。图 6 是比较典型的几种安全液压阀。按照位置检测元件类型可以分为
机械式位置开关，感应式位置开关和 Reed 开关。Reed 开关是早期的产品类
型，现在大部分已经淘汰。机械式位置开关主要通过推杆使触点断开或连通。
感应式位置开关通过阀芯感应涡流磁场同励磁磁场叠加原理产生电压信号。按
照感应方式不同又可以分为 QS（Q6），QR 和 QM 类型。他们实现的功能是一
样的，但在某些细节又有稍微不同，具体见表 1，具体安全阀的选择可以同博
世力士乐。表 1 三种位置开关比较
说明 QM QS QR 备注
可用于三位阀 - + +
手动应急操作功能 + + -
无弹簧复位，带或者不带机械限位 - + - OF 或 O 型号
防爆类型 - （+） - 可选，目前无订单
滞环/温漂 + - +
电气连接 o o + QR 可以同时监控两个阀芯位置
设计复杂性 o - o
价格 + - o
是否优选 + + -
注: + 是, - 否, o 中性
感应式开关相对于机械式开关优点在于：
不需要机械触点
短的响应时间
高切换频率
高重复精度
使用寿命长
目前，就世界范围内讲，感应式位置开关将取代机械式位置开关。
液压阀作为机器的组成元件，不具备*的独立机器功能，未列入 ISO13849-
2006 强制性认证的范围。尽管如此，对于某种专门机器类型，如注塑机、印
刷机、液压压机等，对于液压阀，液压系统有专门的技术要求，如位置检测，
内泄漏量等等。针对此种情况，博世力士乐开发了符合特别行业要求的液压产
品如 WE6/10..QM..，LFA..QM，LC2A..Q7 等符合橡胶塑料机械行业 EN201
标准，4WREEM 符合压力机械行业 EN12622 标准。
4. 其它
随着国家强制标准 GB22530-2008 的逐步深入贯彻实施以及整个社会对机器安
全和人身健康的重视，带阀芯位置监测功能液压安全阀的市场需求将会进一步
扩大，据博世力士乐公司初步估计，单单注塑机行业年需求量在 5 万只以上，
并且会有很快的发展速度。博世力士乐作为安全阀产品领域的行业*和领
导者，会一如既往分享安全阀应用技术特点以及它所蕴含的安全理念。
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