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机器设备的安全保护标准和技术介绍(三)
作者:CE    文章来源:励奥         更新时间:2009-02-17 18:04:33
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欧洲机器指令可以分为三大类。类型A为基本的安全标准,包括了安全保护的定义和设计原则等内容;类型B又分为B1和B2标准,B1标准在基本标准的基础上对各种专门的安全保护措施进行了定义,而B2标准则是规定了对各种安全保护设备的要求;类型C是对不同类型的机器做出了不同要求的安全保护规定。

为了采取合理有效的安全保护措施,以达到CE认证的标准,首先必须对机器设备的危险性进行分析和评估。按照欧洲机器安全标准EN954-1标准,对机器设备进行“危险性评估”后可以得出其危险等级。危险等级可分为B,1,2,3,4共五级,等级B最低,等级4最高。机器设备的危险等级数是根据事故发生时人身受伤程度、事故发生几率和事故的可预防性来划分的,如下图所示:
S: 受伤程度 S1: 轻度受伤 S2: 重伤至死亡事故
F: 频繁性和滞留时间 F1: 很少至常常 F2: 频繁至总是
P: 事故可预防性 P1: 一定条件下可能 P2: 几乎不可能

根据欧洲机器安全标准EN954-1“安全控制系统”中的要求,按照对故障的承受能力和出现故障后安全功能的作用,对应于危险等级的五个等级,机器设备的控制系统中安全控制部分也可分为五个等级。

等级B要求与安全功能有关的控制电路在设计、选择和组装过程中必须使用符合基本安全准则和有关标准的安全开关电器。安全控制电路要能够承受预期的运行强度,能够承受运行过程中工作介质的影响和相关外部环境的影响。等级B为最基本的等级,其他等级都必须满足等级B的要求。

与等级B相比,等级1要求使用技术成熟的元器件,即在相似的应用领域中有过广泛和成功的使用,或是根据可靠的安全标准制造的元器件,以及使用成熟的技术。

在等级B和等级1中,安全控制系统对故障的承受能力主要是通过采用适当的元器件来实现, 当安全控制电路中出现任何单一故障时,都会导致安全功能失效。由于使用了技术成熟的元器件,等级1对故障的承受能力比等级B更强一些。

等级2除了要符合等级1的要求外,还必须要做到在机器的控制系统中能够对安全控制系统进行测试,在机器启动时和在危险状态出现前,必须对安全功能进行测试。在危险性分析和运行方式显示有必要时,还可在运行中定期进行测试。只有测试正常,才能启动机器或使机器持续运行,测试本身不会导致危险状态,一旦检测到故障,必须输出一个信号使相应的控制系统产生作用,同时必须能维持安全状态直至故障排除。测试装置可以是单独的,也可以是安全系统的一部分。

在满足等级1的要求的基础上,等级3最主要的要求是当安全控制系统中的一个元器件出现故障时,不会导致安全功能失效。在下一次安全功能起作用前或起作用时,必须能够检测到已经存在的一个故障,但这并不意味着所有故障都已检测出来,因此故障的积累会导致安全功能失效。

等级4为最高安全控制等级。在符合等级1要求的同时,还要求安全控制系统中一个元器件的故障不会引起安全功能失效,而且故障能在下一次安全功能起作用时被识别出来,如果无法识别,要求多个故障的积累不会引起安全功能的失效。

在等级2,3和4中,主要是通过电路结构上的设计来达到对安全功能的要求。在设计电路时,应采用工作极其安全可靠的元器件,可以不考虑这种元器件本身故障发生的可能性。同时,为了避免短路,减少故障的发生率,确定故障的类别,准确地检测故障以及避免二次故障的发生,可以采用诸如:隔离电路,充分的承载能力,当遇故障时及时开路断电,良好的接地等措施。

在对机器设备的危险性进行了分析和评估,同时确定了对应的安全控制等级后,就必须对机器设备采用合理有效的安全保护措施和应用符合国际标准的安全保护电器产品。对机器设备实现安全保护有多种方式,如机电式、电子式、液压式、气动式等等,可以根据机器的实际情况进行选择,目前使用最多、技术最成熟的方式是机电式。

在实际应用上,等级2很少使用,因为在等级2中,安全保护功能如果在两次测试之间出现故障,系统将无法检测到,从而有可能在安全保护功能失效时导致机器或人身伤害事故的发生。就目前而言,绝大多数的工业机器都应使用等级3或4的安全保护措施,特别是对一些及其危险的工业机器,如切纸机械、冲压机械、注塑机械等,必须使用等级4的安全保护措施。

评估机器存在的危险等级和相应的安全等级,是选择安全方案的第一步,如结果显示一台机器或者一道工序存在致伤的危险,就一定要加以清除或者遏制,如何清除则取决于机器本身及其危险的性质。最好的保护措施就是,既提供最大限度的保护,又最小限度地干扰设备系统的正常运行。全面考虑机器各个方面的使用非常重要,因为经验表明使用困难的系统最终将被淘汰。

 


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