關于壓機雙聯閥安全監控器的研究

文/上海盧斯氣動元件有限公司

關于壓機雙聯閥安全監控器的研究

文/上海盧斯氣動元件有限公司

對于機械設備安全，至今為止我們是靠“不發生錯誤和故障”來確保設備安全，而最新的理念是如果發生錯誤和故障將會產生什么后果，并進而考慮當發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備安全風險評估。

用于控制壓力機的電磁閥的安全標準

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

表1 關于控制壓機的電磁閥的安全規定

關于雙聯閥

什么是雙聯閥

雙聯閥是一種主要使用在壓機離合器和制動系統的復式常閉三通電磁閥。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致事故的發生。此外，美國早在1974年就規定壓力機必須使用雙聯閥，而中國是在上世紀80年代末。

圖1 單閥OFF時的故障狀態

關于監控器及雙聯閥有無監控器時的動作區別

監控器是假設雙聯閥發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閥發生故障時，有無監控器的區別。

不含監控器的雙聯閥發生故障時的動作模式

雙聯閥主要的故障是單側閥體動作故障，又分為ON和OFF時兩種情況。

⑴單側閥體故障時的動作。

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

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

⑵再通電。

上文提到的是在沒有監控器的情況下，OFF時發生故障后，只要對電磁線圈再通電，正常側的閥體就會打開，壓機會再啟動，所以雙聯閥故障后不會啟動的說法不適用于不帶監控器的雙聯閥，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故障的發現。

當沒有監控器時，即使OFF時發生了故障，壓機也能夠繼續運轉，如果不及時對這一故障進行維修，如若正常側的閥體也發生復位不良的話，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致事故。

那么，我們怎么才能早期發現單側閥體的復位不良呢？這種故障的現象是：消磁時排氣口處會有連續空氣泄漏發生，從理論上來說是可以發現故障的。也就是說，這種空氣泄漏相當于風險評估中的“事故隱患通知”。只要壓機作業時經常加以注意，若發現漏氣，就要立即更換或修理閥門。但是實際生產中我們無法確保獲取“空氣泄漏=雙聯閥的故障”這方面的信息，本文再次強調這一點。

因為如果是以下情況，空氣泄漏就很難被發現：⑴雙聯閥設置在較高處（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備特定的點檢時是可以發現漏氣現象的，但是實際工作中很難通過漏氣來發現這種雙聯閥的故障。

帶監控器雙聯閥故障時的動作

監控器會檢測雙聯閥的故障狀態，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“雙聯閥故障后不會再啟動”的概念是以帶監控器為前提的。

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

監控器的另一個作用——判斷使用壽命

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

圖2 不帶監控器雙聯閥故障時的動作

圖3 帶EP監控器雙聯閥的動作模式

表2 單閥與雙聯閥的功能比較

反之，如若不帶監控器，一直要到發生閥體復位不良而引起漏氣時才能發現閥門的狀態異常，反應遲緩，根本無法預警。如果等到漏氣，閥門有可能已經無法修復了，只能購買新的閥門。也就是說我們可以通過監控器來盡早發現隱患，盡早修理從而延長閥門的使用壽命，從長遠角度看可以節約維修和保養成本。

雙聯閥的種類

隨著雙聯閥在全球的熱銷，帶監控器的雙聯閥已成為標準產品，然而，在對監控器標準不是很嚴格的中國和亞洲市場，帶傳感器（帶開關）和無監控器的雙聯閥占較大比重。圖4所示是雙聯閥的種類區分。

圖4 雙聯閥的種類

與此相反，對安全標準極為嚴格的歐美來說，就需要動態監控器，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監控器。圖5所示就是帶壓力開關雙聯閥的動作模式。

對無監控器的雙聯閥進行改造

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

圖5 帶壓力開關雙聯閥的動作模式

結束語

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