Аварийни прекъсвачи

ЕлектроапаратурaСп. Инженеринг ревю - брой 1/2021 • 05.03.2021

Устройствата за аварийно спиране, познати още като авариен прекъсвач и авариен стоп бутон, заемат важно място в групата на електромеханичните устройства за безопасност. Те имат функцията да осигурят безопасността на хората и оборудването, както и последователна, предсказуема и сигурна реакция на управление при аварийна ситуация. В електрическото оборудване електромеханичните устройства за аварийно прекъсване намират много широко приложение, за да отговарят на изискванията за безопасност на работното място при работа с машини на захранване. Поради разликите в приложенията налице е разнообразие от конструкции, например в случаите когато оборудването е разположено по протежение на голямо разстояние, функцията за безопасно аварийно спиране се изпълнява посредством механизъм за аварийно спиране с въже.

Аварийните изключващи устройства са критична част от HMI. Те се различават от обикновените разединители, които просто изключват оборудването, с това, че осигуряват прекъсване на захранването, елиминирайки риска от човешка грешка. За да се осъществи това, производителите на оборудване усъвършенстват конструкцията на аварийните прекъсвачи така, че освобождаването на изключващия механизъм и възстановяването на захранването в машината да изисква комбинация от действия като завъртане, дърпане или отключване.

Конструкцията на механизмите за аварийно спиране постоянно се усъвършенства, за да гарантира безотказно опериране, така че командата за спиране да бъде с приоритет над поддържащите функции. Това е довело до разработване на механизми в конструкцията на прекъсвачите, които предотвратяват “блокиране” (умишлено или случайно чрез чужд предмет) или каквато и да е възможност за случайно, преждевременно или нежелано действие.

Фирмите производители също така усилено търсят решения на проблеми, произтичащи от неправилен монтаж на контактния блок и активиращия бутон или нарушаване на връзката между тях вследствие на вибрации или неизправност от друго естество.

 

Принцип на безопасното аварийно спиране

Бутонът или устройството за аварийно спиране е критичен компонент на системата за управление, който защитава безопасността както на операторите, така и на машините в различни аварийни ситуации. Той е последователно свързан към веригата за управление на машината. При натискане веригата се прекъсва и захранването спира. Освобождаването на бутона за аварийно спиране изисква стриктно определена последователност от механични действия, за да се гарантира безопасността на хората и оборудването и за да се избегне нараняване. Защитата на устройството за аварийно спиране най-често е IP54, но според необходимостта се предлагат и водоустойчиви варианти – IP65 или IP67.

Според международните стандарти функцията за аварийно спиране трябва да бъде задействана с еднократно действие от едно лице чрез механизъм/сензор за управление, който се активира ръчно. Функцията трябва винаги да е в изправност и да предвижда спиране на машината, без да създава допълнителни опасности. Възобновяване на захранването може да се извърши единствено след като първо се освободи механизмът за аварийно спиране, който е бил задействан. Ако са задействани аварийни прекъсвачи на няколко местоположения, трябва всички те да бъдат освободени, преди машината да може да заработи.

Важно е да се отбележи, че рестартирането на устройството за аварийно спиране само по себе си не рестартира оборудването. То само разрешава повторното му включване според реда на нормалната процедура за стартиране на даденото оборудване.

Изискванията за ергономия, електрическите и механичните характеристики и цветовото обозначение на аварийните прекъсвачи са доста специфични и съблюдаването им е задължително. Задействането на аварийното прекъсване в най-честия случай представлява отличаващ се бутон, който активира спирането чрез натискане. Друга популярна разновидност е бутон с формата на “гъба”. Съобразно спецификата на оборудването, което се обезопасява с авариен прекъсвач, активиращото устройство може да бъде изпълнено под формата на въже, лост, ръкохватка, педал, както и други видове изключватели. Във всички случаи задължително условие е активирането да се осъществява чрез пряко механично действие и механично блокиране. Когато аварийният стоп бутон бъде активиран, той разединява електрическата верига и я заключва в разединено положение. За да се затвори електрическата верига и да се разреши рестартиране на оборудването, задействащото устройство, т.е. бутонът, трябва да бъде ръчно отключен. Това действие обикновено изисква натиск, завъртане или освобождаване чрез ключ. Други аварийни прекъсвачи просто трябва да бъдат издърпани навън, за да се затвори веригата. От гледна точка на безопасност това е най-малко предпочитаният метод, тъй като в сравнение с останалите той изисква по-малко преднамерени и осъзнати действия от страна на оператора, за да се възобнови захранването.

 

Избор на подходящо устройство за аварийно спиране

Съществуват различни разновидности на устройства, но при всички тях присъстват задължителните характеристики, които са от съществено значение за качеството, ергономията и надеждността на механизма. Водещите производители на компоненти и системи в областта предлагат разнообразие от иновативни, надеждни и икономически ефективни аварийни прекъсвачи, пригодени за тежки условия на работа, които отговарят на международните стандарти и норми за изпълнение.

Една от първите стъпки, които трябва да се изпълнят при внедряване на ново оборудване в дадено производство, е да се определи точното място, където трябва да се включи аварийният прекъсвач в системата за управление на машината, както и да се уточни дали конкретното приложение изисква аварийно спиране от категория 0 или от категория 1.

С категория 0 се обозначава незабавно прекъсване на захранването към машината или механично разединяване на елементи, представляващи опасност. При спиране категория 1 се осъществява контролирано плавно спиране, като захранването е включено до пълното спиране на машината, след което то се преустановява. В общия случай предназначението определя позицията, размера, електрическите спецификации, механичните характеристики, ергономията, цвета и броя на аварийните прекъсвачи. За да бъде направен най-правилният избор, се изисква много добро познаване на машината и на свързаната с нея система за управление.

Втората и също толкова важна стъпка е да се определи кои стандарти, норми за ефективност и кодове са приложими за конкретния случай. Изискванията се различават в зависимост от промишления сектор. Например стандартите за аварийни прекъсвачи при транспортните средства се различават значително от тези, предназначени за преработващи машини или медицинско оборудване, и инсталирането и използването им се контролират от различни регулаторни органи според конкретния сектор. Регулаторните органи може да са тези, които задават спецификациите за размери, цвят, легенда, свързване и др.

От голяма полза при избора може да бъде справка с таблица, сравняваща характеристиките на различни модели устройства (обикновено доставчикът на оборудване предоставя такава). В нея присъстват ключовите конструктивни особености, възможните размери на панели, тип задействащи устройства, тип и брой контактни блокове, конектори, цветове, максимален товар др.

Към устройството много от производителите предлагат спомагателни принадлежности, като например рамки и кутии, предпазващи от случайно активиране, персонализирани обозначения и други допълнителни средства, които да отговорят на всяко приложение. Някои допълнителни принадлежности са определени в индустриалните стандарти и добрите практики, като например стандартите SEMI, отнасящи се до производството на полупроводникови елементи. Съгласно SEMI се изисква използване на предпазители за длани при работа с производствените машини. Изборът на подходящо устройство за аварийно спиране се явява неразделна част от проектирането и създаването на цялостната HMI система за дадено оборудване.

Съвременните приложения също така често изискват по-компактни по размер устройства, а тенденциите се стремят към форма и размер, които да елиминират риска от блокиране от чужд предмет. Естествено, особеностите на машината, която трябва да се обезопаси, диктуват какви трябва да са характеристиките на аварийните прекъсвачи.

Въжените изключватели например се прилагат като защитни устройства при транспортни и конвейерни системи, където те се монтират по протежение на транспортьора и се задействат чрез издърпване на въжето, от всяко местоположение по неговата дължина. Дължината на въжето се определя от разрешения максимален ход за активиране на изключвателя и от промените в дължината вследствие на влиянието на околната температура. Първото условие изисква ниска еластичност на системата, а второто – висока. За компенсиране на температурните влияния върху дължината на въжето се използват допълнителни компенсиращи пружини. В зависимост от разположението им спрямо защитаваното съоръжение аварийните въжени изключватели са едностранни, когато са разположени в единия край, или двустранни, когато са разположени по средата.

 

Бъдещо развитие на технологията

Промяната в технологиите за устройства за аварийно спиране се случва по-скоро с устойчив темп, отколкото с революционен, въпреки че могат да бъдат посочени някои доста забележителни пробиви в областта на интеграцията на аварийно спиране с устройства за електрическа защита.

Едно изключително иновативно и компактно решение съчетава характеристиките на устройство за аварийно спиране в блок за диференциалнотокова защита, без да е необходимо допълнително оборудване. Преимущество на този тип обезопасяване е и опростеното свързване с веригата.

Принципът на действие се базира на схема, в която трансформаторът на остатъчния ток интегрира две първични вериги с еднакво напрежение и съпротивление. Следователно при нормални условия протича равен ток, но тъй като те имат равен брой намотки в противоположни посоки на навиване, магнитните потоци, създавани от токовете, взаимно си противодействат и не се индуцира напрежение. Едната намотка също така е свързана към веригата за дистанционно управление, като аварийното спиране се задейства чрез прекъсване на протичащия ток в тази верига. При това изпълнение изключването на прекъсвача е равносилно на натискането на авариен стоп бутон.

Установените стандарти, функции и практики диктуват определена полезна инерция в новите разработки на аварийни прекъсвачи. Повечето изследвания и разработки са насочени към подобряване на безопасността и надеждността на самите превключватели и разширяване на техните роли като блокиращи устройства в някои приложения за безопасност на служителите.

 

ЕКСКЛУЗИВНО

Top