Средства за машинна безопасност

ЕлектроапаратурaСтатииСп. Инженеринг ревю - брой 8, 2009

Средства за машинна безопасностСредства за машинна безопасностСредства за машинна безопасност

Видове превключватели и възможности за използването им в различни индустриални приложения

 

   Експлоатацията на индустриалните машини и съоръжения е свързана с редица рискове за здравето, дори живота на обслужващия ги персонал. Именно, с цел изключване или поне свеждане до минимум на тези рискове е приета необходимостта от разработване и внедряване на различни блокиращи апарати, които да не позволяват работата на машините в опасни режими. В статията можете да прочетете за видове превключватели и приложната им област. Ще продължим темата в следващи броеве на сп. Инженеринг ревю.

Съществуват стандарти в областта на машинната безопасност
Ако погледнем назад във времето, едновремешните асансьори, например, са представлявали подвижна клетка, която е тръгвала и спирала при подаване на ръчен сигнал. На много места дори е назначаван специален „шофьор” на асансьора, който да осигурява точното му спиране. И не нещо друго, а именно множеството инциденти, свързани с използването на асансьора, са довели до въвеждане на първите блокировки. В онези години като превантивна мярка инженерите въвели следната блокировка - двигателят на асансьора да не може да бъде пуснат, ако вратата му не е затворена. В момента изискванията за безопасност са още по-големи и наред с останалите решения за безопасност стандартите не позволяват инсталирането на нов пътнически асансьор, който да не е снабден с две врати - вътрешна и външна.
В сферата на промишлеността, експлоатацията на огромното многообразие от автоматизирани машини би могла да бъде много опасна. Затова са разработени много различни системи за блокиране и защитно изключване. Приети са специални стандарти, които дефинират правила, както за конструирането на отделните елементи, така и за изграждането на цялостните системи за защитно изключване.

Застрахователните компании като фактор за налагане на стандартите
Един от основните фактори, определящи както посоката на развитие на стандартите, така и масовото разпространение на системите за защита, са застрахователните компании. В силно развитите индустриални държави е масова практика да се застрахова всичко – персоналът, машините, материалите, готовата продукция и т.н. Застрахователите плащат големи суми за обезщетяване на пострадали при злополуки хора или повредени машини и пропаднали договори, поради непроизведена продукция. Освен стандартите, които определят изискванията, на които трябва да отговарят елементите от системите за защита, са разработени и процедури за тяхното тестване. Те съдържат подробно видовете тестове, специфики в прилагането им, критерии за оценка на резултатите. Тестването може да бъде извършено само от ограничен брой лицензирани лаборатории. В Западна Европа, много застрахователни компании изискват системите за сигурност да са изградени само от елементи, които притежават сертификати от лицензирани лаборатории.

Стандартите за машинна безопасност и българската действителност
За съжаление, всеки специалист от българската индустрия е наясно, че в не едно или две предприятие у нас изискванията за осигуряване на машинна безопасност не се прилагат. Сертифицираните системи за сигурност са много скъпи, често неоправдано скъпи, по мнението на специалисти. Съществува и един друг, типично български фактор, който следва да се отчете. Дори високо надеждни и сигурни решения за машинна безопасност се превръщат в неработещи, ако се „шунтират”. В заключение би могло да се каже, че съществуват две основни причини, които правят системите за сигурност трудно приложими и нискоефективни в наши условия – високата цена и ниската дисциплина.
Много български компании работят като подизпълнители на водещи международни компании, произвеждайки изделия с тяхната търговска марка. Добре известно е, че чуждестранните компании имат практика да правят регулярни проверки на производството. Според мнението на специалисти от бранша, основните забележки, присъстващи в техните доклади, са свързани именно с лошата дисциплина. Преодоляването на проблема е от особена важност предвид острата необходимост от повишаване на конкурентността на произвежданите у нас стоки.

Превключвателите, изграждащи системите за безопасност, могат условно да се разделят в няколко групи:
l Управляващи ключове и бутони;
l Сензори, блокировки за врати, капаци и т.н.;
l Преградни превключватели;
l Други.
Описаната класификация е напълно условна. Редица производствени компании класифицират произвежданите от тях превключватели на основата на други признаци.

Управляващите ключове и бутони
са най-често срещаните превключватели. Те присъстват - почти винаги, в панелите за управление, в машинните табла и на много други места, като винаги се разполагат в непосредствена близост до оператора. В групата се включват аварийните бутони за изключване, наричани разговорно „гъби” (фиг. 1). Използват се за аварийно спиране на съоръжението, като най-честото им изпълнение е без самовъзстановяване на работата на машината при отпускане. Възстановяването обикновено се извършва с допълнително завъртане на бутона. Съществуват и специални изпълнения, при които възстановяването става със специален ключ (фиг. 2).
Пускането на особено опасни или особено отговорни съоръжения понякога се осъществява чрез използване на ключ или ключове (фиг. 3 и 4) Обикновено всички съвременни автоматизирани машини имат поне един такъв превключвател, посредством който се отблокира цялата машина. Във включено състояние, ключът не може да се извади от устройството. Използването на кодове, въвеждани от клавиатурата на командния пулт на машината не отменят, а допълват използването на ключове. Като правило, застрахователите отказват обезщетение, ако аварията е настъпила след използването на подправен ключ. Затова е препоръчително съответните производствени звена, които разполагат с подобни машини да обърнат специално внимание на съхраняването на ключа.
Кога се използват въжени изключватели?
В редица приложения, машините или частите от производствените помещения не могат да бъдат защитени с преградни врати или бариери. При големи дължини на опасната зона, разполагането на отделни аварийни бутони също не е практично. В тези случаи се използват въжени изключватели. Метална тел (въже) се опъва по протежение на защитната зона, като в края й стои въжен изключвател (фиг. 5). Когато човек дръпне коя да е част от въжето, превключвателят изключва опасното съоръжение. След задействане, превключвателят запазва състоянието си и изисква натискане на специален бутон върху него с цел възстановяване на работата на машината или съоръжението. Подобни превключватели винаги се монтират с предварително натегнато въже. По такъв начин скъсването на въжето е равносилно на задействане на превключвателя, така че опасното съоръжение се изключва, а превключвателят може да се възстанови само след поправяне на скъсаното въже.

Сензорите за защитни приложения
се използват за следене позицията на подвижни преградни съоръжения, като врати, капаци, бариери, екрани и др. Те най-често се състоят от две части и функционират на основата на магнитен принцип на работа (фиг. 6 и фиг. 7). Подвижната част представлява постоянен магнит, а неподвижната - магнитен сензор, т.е. датчик на Хол, магнито-резистивен датчик, рид ампула или сензорна бобина. Между сензорите за защитни приложения и датчиците за положение, например, съществуват редица съществени различия. Такива са: повишените стандартни изисквания към тяхната конструкция и начина им на производство. В каталозите задължително се дава максималната категория на сигурност, при която датчикът би могъл да се използва.
Използването на безконтактни сензори се приема за много удобно в приложения, в които по конструктивни причини не може да се осигури голяма точност на монтажа. Също така безконтактни сензори намират приложение в силно замърсени среди, които могат да блокират контактните ключове с подвижни части. Те се използват и в среди с повишени хигиенни изисквания, тъй като обикновено са с правилна геометрична форма и могат лесно да бъдат почиствани. Освен това могат да се монтират скрити под немагнитни повърхности, като по този начин не задържат прах.

Сензори във вид на ръкохватка за врата
Съществуват и специални изпълнения, при които сензорите се произвеждат във вид на ръкохватка на врата (фиг. 8). В ръкохватката, монтирана върху вратата се вграждат постоянни магнити, а в сензорната част, поставена върху неподвижната каса или рамката на вратата има набор от рид ампули. Разположението на постоянните магнити в ръкохватката отговаря на разположението на ридампулите, свързани по схема „и”. По този начин, действието на машината се разрешава само при затворена врата и се затруднява шунтирането на сензора, чрез “лепване” на магнит върху него. Магнитите в ръкохватката действат и като брава, тъй като осигуряват сила на задържане на вратата, която трябва да бъде преодоляна с цел нейното отваряне. Описаното техническо решение също е доста разпространено в практиката.

Контактни превключватели
За отчитане на затворено или отворено състояние на защитни врати, капаци, екрани и др. са разработени и контактни превключватели (фиг. 9 и фиг. 10). Много голямо е разнообразието от превключватели, разработени специално за монтаж в близост до пантите на наблюдаваното подвижно преградно съоръжение. Съществуват различни размери, подходящи както за леки преградни екрани, така и за тежки стоманени врати на големи промишлени съоръжения. При интегрираните изпълнения, задвижващия палец е вграден в превключвателя и се монтира директно в пантата. По този начин се изпълняват изискванията на стандарта за защита от „шунтиране”, както и за „положителна” връзка между палеца и превключвателя.
Към много опасни съоръжения съществува изискването преградните съоръжения – врати, капаци и т.н., да се заключват по време на работа на машината. За целта се използват електрически ключалки, които задействат механично резе при подаване на сигнал. По правило такива устройства имат нужда от захранване, за да освободят резето, което в състояние на покой заключва вратата. Произвеждат се комбинирани ключалки, които едновременно заключват вратата, разполагат с датчик, отчитащ нейното състояние – отворена или затворена, и притежават вграден бутон за управление на резето.

Преградните превключватели
се разполагат по границата на охраняваната зона. Те се задействат от физически контакт, по който се съди, че човек или обект се е доближил твърде много до зоната на задействане. Приложната им област е сходна с тази на светлинните бариери. На фиг. 11 е показано механично устройство от този тип, а на фиг. 12 – оптично. Разликата със светлинните бариери при оптичното устройство е, че инфрачервения лъч е затворен в еластична гумена обложка. При настъпване на гумата от човек или колело на количка, например, тя се деформира и прекъсва инфрачервения лъч. Предимството на оптичните преградни превключватели е, че системата е защитена от прах и може да се използва в силно замърсени среди. Освен това се задейства само от физически контакт, което намалява броя на фалшивите сработвания.
При високи изисквания за сигурност в специфични приложения е възможно използването на т.нар.
заграждащи постелки (фиг. 13). Те работят на контактен принцип. Изработват се от две метални еластични пластини, които в нормално състояние не контактуват помежду си. При наличие на обект върху постелката, горната пластина се деформира и опира в долната. От този тип се произвеждат изключително устойчиви изделия, които могат да се разполагат дори на пътя на електрокари и мотокари. Освен за заграждане на опасните зони (б.ред. в подобни приложения изключват при наличие на обект върху тях), тези постелки могат да се използват и за гарантиране на местоположението на оператора. Например, ако дадено съоръжение изисква навлизането на оператора в работната зона за зареждане, той напуска постелката и извършва необходимото действие. След това, по време на работния цикъл, операторът трябва да застане върху постелката, за да се гарантира, че е заел безопасна позиция.
Съществуват приложения, в които е необходимо да се гарантира, че и двете ръце на оператора са извън опасната зона. По тази причина са създадени контролни елементи за управление с две ръце - фиг. 14. За да стартира съоръжението, операторът трябва да натисне и двата бутона, които се разполагат така, че да не могат да бъдат задействани с една ръка.
Най- разпространеният интерфейс на защитни превключватели са нормално отворени и нормално затворени контакти, нормирани за постоянно напрежение 24V или променливо 230V, и ток от 5 до 8 А. Това позволява те да бъдат свързвани в цялостна система за сигурност или да управляват директно контактор и индикация – светлинна или звукова. Някои от електронните устройства се конструират с транзисторен изход, който обикновено не е достатъчно мощен за директно управление на външен елемент, а трябва да се включи в управляващ контролер.




ЕКСКЛУЗИВНО

Top