文/上海盧斯氣動元件有限公司

關(guān)于壓機雙聯(lián)閥安全監(jiān)控器的研究

文/上海盧斯氣動元件有限公司

對于機械設(shè)備安全，至今為止我們是靠“不發(fā)生錯誤和故障”來確保設(shè)備安全，而最新的理念是如果發(fā)生錯誤和故障將會產(chǎn)生什么后果，并進而考慮當(dāng)發(fā)生錯誤和故障時我們怎樣才能確保安全。這就是我們所說的機械設(shè)備安全風(fēng)險評估。

用于控制壓力機的電磁閥的安全標(biāo)準(zhǔn)

縱覽壓機行業(yè)的安全課題，在離合器/制動器的電磁閥規(guī)格方面，國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)有所不同，這引起了我們的興趣，本文就這一點來展開討論。表1是世界各國標(biāo)準(zhǔn)的比較。關(guān)于監(jiān)控器方面，歐美和中國有著較大的差異，歐美的標(biāo)準(zhǔn)走在最前端，而中國雖然有標(biāo)準(zhǔn)，但是對最終用戶卻沒有提供足夠的關(guān)于安全監(jiān)控器的信息，雖然監(jiān)控器對最終用戶來說非常重要。

表1 關(guān)于控制壓機的電磁閥的安全規(guī)定

關(guān)于雙聯(lián)閥

什么是雙聯(lián)閥

雙聯(lián)閥是一種主要使用在壓機離合器和制動系統(tǒng)的復(fù)式常閉三通電磁閥。在一個閥體上有2個電磁線圈和2個工作閥體。工作時2個閥體同時動作，以此來提高安全性和可靠性。

單閥的危險性

通常三通的電磁閥（單閥），會因為閥體的復(fù)位不良而引起故障，即使切斷對電磁線圈的供電，由于無法排氣，壓機仍然不會停止（圖1）。所以閥門的故障會直接導(dǎo)致事故的發(fā)生。此外，美國早在1974年就規(guī)定壓力機必須使用雙聯(lián)閥，而中國是在上世紀(jì)80年代末。

圖1 單閥OFF時的故障狀態(tài)

關(guān)于監(jiān)控器及雙聯(lián)閥有無監(jiān)控器時的動作區(qū)別

監(jiān)控器是假設(shè)雙聯(lián)閥發(fā)生故障的一種安全裝置，具有以下功能：⑴閥門故障檢測功能；⑵閥門故障后阻止重啟的功能；⑶輸出故障信號的功能。

那么，讓我們來比較一下雙聯(lián)閥發(fā)生故障時，有無監(jiān)控器的區(qū)別。

不含監(jiān)控器的雙聯(lián)閥發(fā)生故障時的動作模式

雙聯(lián)閥主要的故障是單側(cè)閥體動作故障，又分為ON和OFF時兩種情況。

⑴單側(cè)閥體故障時的動作。

ON時的故障：即使對電磁線圈通電，單側(cè)閥體也不會打開，閥門的出氣口側(cè)由于沒有足夠的壓力，所以壓機無法啟動。雖然會對生產(chǎn)產(chǎn)生影響，但是沒有安全隱患。（注：其實在ON的情況下發(fā)生故障即使是單閥也不會啟動，所以這并不是雙聯(lián)閥的特性。）

OFF時的故障：如果切斷對電磁線圈的供電，單側(cè)閥體不復(fù)位，而正常側(cè)的閥體可以排氣，那么壓機就會停止從而確保了安全。這正是雙聯(lián)閥的作用。

⑵再通電。

上文提到的是在沒有監(jiān)控器的情況下，OFF時發(fā)生故障后，只要對電磁線圈再通電，正常側(cè)的閥體就會打開，壓機會再啟動，所以雙聯(lián)閥故障后不會啟動的說法不適用于不帶監(jiān)控器的雙聯(lián)閥，這需要引起我們足夠的注意，這種故障就等同于使用一個單閥在工作，非常危險。

⑶故障的發(fā)現(xiàn)。

當(dāng)沒有監(jiān)控器時，即使OFF時發(fā)生了故障，壓機也能夠繼續(xù)運轉(zhuǎn)，如果不及時對這一故障進行維修，如若正常側(cè)的閥體也發(fā)生復(fù)位不良的話，那么即使切斷對電磁線圈的供電也無法排氣，壓機就不會停止（圖2），這時就有可能直接導(dǎo)致事故。

那么，我們怎么才能早期發(fā)現(xiàn)單側(cè)閥體的復(fù)位不良呢？這種故障的現(xiàn)象是：消磁時排氣口處會有連續(xù)空氣泄漏發(fā)生，從理論上來說是可以發(fā)現(xiàn)故障的。也就是說，這種空氣泄漏相當(dāng)于風(fēng)險評估中的“事故隱患通知”。只要壓機作業(yè)時經(jīng)常加以注意，若發(fā)現(xiàn)漏氣，就要立即更換或修理閥門。但是實際生產(chǎn)中我們無法確保獲取“空氣泄漏=雙聯(lián)閥的故障”這方面的信息，本文再次強調(diào)這一點。

因為如果是以下情況，空氣泄漏就很難被發(fā)現(xiàn)：⑴雙聯(lián)閥設(shè)置在較高處（如大中型壓機）；⑵周圍噪聲大（如：有多臺壓機同時工作）。因此，如果是定期檢查或設(shè)備特定的點檢時是可以發(fā)現(xiàn)漏氣現(xiàn)象的，但是實際工作中很難通過漏氣來發(fā)現(xiàn)這種雙聯(lián)閥的故障。

帶監(jiān)控器雙聯(lián)閥故障時的動作

監(jiān)控器會檢測雙聯(lián)閥的故障狀態(tài)，并啟動其防止壓機再啟動功能，所以故障后閥門不會動作。剛才談到的“雙聯(lián)閥故障后不會再啟動”的概念是以帶監(jiān)控器為前提的。

圖3是具有代表性的EP監(jiān)控器動作原理圖，其檢測故障的方法比依靠人工憑感覺（主要是聽覺）發(fā)現(xiàn)氣體是否泄漏更為可靠。多年的實踐證實了EP監(jiān)控器是可靠性非常高的一種結(jié)構(gòu)，我們可以不必分心去關(guān)注是否有氣體泄漏，而放心地專注于壓機作業(yè)。并且它能夠輸出故障信號，所以只要監(jiān)控器在工作而壓機處于停止?fàn)顟B(tài)，也可以檢測到故障發(fā)生的部位。表2是對單閥帶監(jiān)控器和不帶監(jiān)控器動作和功能的匯總。

監(jiān)控器的另一個作用——判斷使用壽命

判斷閥門的使用壽命只是監(jiān)控器的一個附帶功能，即到監(jiān)控器動作為止，雙聯(lián)閥都處于正常狀態(tài)，一旦監(jiān)控器發(fā)生動作，就說明發(fā)生了異常。監(jiān)控器還會關(guān)注兩個閥體的非同步性，會對閥體動作遲緩做出反應(yīng)。也就是說閥體內(nèi)部滑動部分的墊圈如果發(fā)生磨損，那么單側(cè)閥體的響應(yīng)就會遲緩，此時監(jiān)控器也會動作，以此告知工作人員閥門發(fā)生了異常。

圖2 不帶監(jiān)控器雙聯(lián)閥故障時的動作

圖3 帶EP監(jiān)控器雙聯(lián)閥的動作模式

表2 單閥與雙聯(lián)閥的功能比較

反之，如若不帶監(jiān)控器，一直要到發(fā)生閥體復(fù)位不良而引起漏氣時才能發(fā)現(xiàn)閥門的狀態(tài)異常，反應(yīng)遲緩，根本無法預(yù)警。如果等到漏氣，閥門有可能已經(jīng)無法修復(fù)了，只能購買新的閥門。也就是說我們可以通過監(jiān)控器來盡早發(fā)現(xiàn)隱患，盡早修理從而延長閥門的使用壽命，從長遠(yuǎn)角度看可以節(jié)約維修和保養(yǎng)成本。

雙聯(lián)閥的種類

隨著雙聯(lián)閥在全球的熱銷，帶監(jiān)控器的雙聯(lián)閥已成為標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品，然而，在對監(jiān)控器標(biāo)準(zhǔn)不是很嚴(yán)格的中國和亞洲市場，帶傳感器（帶開關(guān)）和無監(jiān)控器的雙聯(lián)閥占較大比重。圖4所示是雙聯(lián)閥的種類區(qū)分。

圖4 雙聯(lián)閥的種類

與此相反，對安全標(biāo)準(zhǔn)極為嚴(yán)格的歐美來說，就需要動態(tài)監(jiān)控器，即需要檢測到閥門的每次動作。DM2系列就是在每個閥門上裝配了動態(tài)監(jiān)控器。圖5所示就是帶壓力開關(guān)雙聯(lián)閥的動作模式。

對無監(jiān)控器的雙聯(lián)閥進行改造

由于各國標(biāo)準(zhǔn)不同，在中國有很多不帶監(jiān)控器的閥門也在使用。但監(jiān)控器其實與標(biāo)準(zhǔn)無關(guān)，它是保障壓機安全工作的有效措施。在現(xiàn)有的閥門上增設(shè)監(jiān)控器，實際操作的難度也不大，因為監(jiān)控器自成一個回路，所以不會因為安裝監(jiān)控器而對控制線路帶來負(fù)擔(dān)。對于不帶監(jiān)控器的雙聯(lián)閥，根據(jù)各國的標(biāo)準(zhǔn)都有相應(yīng)的相匹配的轉(zhuǎn)接器，只要增加監(jiān)控器轉(zhuǎn)接器就可以很方便地安裝監(jiān)控器。這些雙聯(lián)閥都是由先導(dǎo)閥、閥體和監(jiān)控器三部分組成。因為閥體是一樣的，所以是否帶監(jiān)控器對其安裝尺寸來說是不變的。所以，現(xiàn)在的用戶在原有設(shè)備上增設(shè)監(jiān)控器不僅是必要的，而且也會得到對安全關(guān)注度高的客戶的好評。

圖5 帶壓力開關(guān)雙聯(lián)閥的動作模式

結(jié)束語

雖然制造業(yè)在中國是支柱產(chǎn)業(yè)，但是在安全標(biāo)準(zhǔn)方面，我們卻是在追隨著歐美。不過，隨著價值觀的變革和行業(yè)安全觀念的增強，安心和放心不斷引起關(guān)注。帶監(jiān)控器的雙聯(lián)閥一定能夠為壓力行業(yè)提高安全性而助一臂之力。積極推廣帶監(jiān)控器的雙聯(lián)閥，不僅僅可以使客戶實現(xiàn)雙聯(lián)閥的監(jiān)控器化，而且還可以有力地推動雙聯(lián)閥安全性能的提高。