机械安全丨你知道如何采用安全继电器实现不同安全等级的紧急停机吗?

发布时间:2017-08-24 阅读人数 1567

小编曰:


      2017年7月28日,国家安监总局召开2017年上半年新闻发布会,通报2017年上半年全国安全生产的总体形势:上半年全国发生生产安全事故2.24万起、死亡1.62万人,减少7637起、3406人,同比分别下降25.4%和17.4%。安全生产面对的形势依然严峻,“安全无小事”,这就要求企业管理者在安全事故发生前,能预先防范事故征兆、事故苗头,预先采取积极有效的防范措施。避免事故的发生,重在防范;要保证安全生产,必须以预防为主。


      2015年7月的第一天,大众汽车位于德国Baunatal工厂发生了一起意外事故,一名工人在工作时被机器人抓起并挤压向一块金属板,最终导致死亡。类似的设备都会放置在安全笼中而避免和工人接触,而根据《金融时报》的报道,发生事故时该名工人正在安全笼之内。


      在制造业领域,对于在机器附近工作的人员,必须采用技术措施对他们进行适当的保护。常用的保护方式主要有两种: 一是在机器危险动作过程中使相关人员无法进入危险区;

另一种是人员一旦进入危险区,机器的危险动作立即停止。为了准确的满足该目的,需要设计大量的安全功能,其中应用最广泛的就是急停功能,例如机器一旦出现异常情况,要求机器上必须设置必要的用于紧急停机的急停控制装置。


【紧急停止控制装置】

      是一种用来防止人员、设备和环境受到潜在危险的伤害,且应用很广泛的组件。该类组件在出现紧急情况是停止启动操作。如急停按钮、拉伸开关等。


      对于需满足SIL3或PLe的紧急停机,在ISO 13849-1 中关于安全控制回路的结构设计,提出必须满足如下设计要求:

            1、采用冗余结构设计;

            2、传感器监测(同步输入监测);

            3、使能回路监测(监测原来类似与采用反馈回路实现的监测);

            4、所有子系统都具备高诊断覆盖率。


      那么具体应如何设计才能满足上述要求呢?这里举例,便于大家进一步的了解,可参考以下设计方案。

此设计方案的工作原理为:

      安全继电器对两个通道上的紧急停止控制装置进行监测。

      当急停装置被激活后,安全继电器采用安全方式断开使能回路(即安全输出回路处于断开状态),并断开所连接的接触器(必要时,某些机器可能还要同时断开安全双联阀和/或电磁阀)。


      这种应用方式,可以达到的等级为:PLe,SIL3,Cat.4

      如果紧急停止控制装置已经断开且反馈回路已经闭合,则可以按下“复位”按钮,重新启动设备。

      重启前必须先进行复位,即只有进行复位后,重启功能才能执行。


      至于何种情况下应采用何种复位方式(自动复位、手动复位、可监控复位),视具体行业的具体工艺要求而定。

需要注意的是:采用自动复位,必须对现场运行环境进行评估,确认自动复位后,并不会产生危险。 


      以上海辰竹仪表有限公司安全继电器CZSR8001-3A1B(M)为例,参考接线方式如下:

     采用这种应用方式,可以达到的等级为:PLe,SIL3,Cat.4

      

      当然,不同的机器根据所处的不同的状况及可能带来的不同危害风险,在安全回路设计时可根据实际需求,选择适当的安全等级目标进行设计。即可达到需求的安全保护目的,又能兼顾经济性。


      下述则是采用安全继电器实现安全等级为SIL1或PLc的紧急停机。

      在ISO 13849-1 中关于SIL1或PLc安全控制回路的结构设计,提出必须满足如下设计要求:

            1、单通道结构设计;

            2、采用测试设备进行监测。

      此方案应用方式可以达到的等级为PLc,SIL1,Cat.2

      上述是对“紧急停止”的安全回路的一些参考案例,实际应用过程中,是否的确达到某一等级,需根据选用的安全部件(经过权威机构认证),及安全部件的能力、安全相关参数,及具体的设计方案,计算评估最终的安全回路等级。


      通常在安全部件的制造厂家提供的《安全手册》中,也会提供相应的满足其最高设计安全等级能力的要求。

      最后,有关“紧急停机”功能,应用时还要提醒注意以下几点:

            1、“紧急停机”并不是降低危险的方法,不能避免或防止危险的发生。

            2、“紧急停机”的作用在于出现危险后,能避免或减小危险所造成的伤害,是一种补充性的安全功能。

            3、当按下“紧急停止”按钮后,电动机的电源必须断开,但不能断开其安全作用的辅助设备或装置。如,运输货物的机器手臂夹紧装置,当因某紧急情况,紧急停止机器手臂的运动,但此时,夹紧装置的电源千万不能断开,否则机器手臂是不动了,但夹持的货物被松开跌落,同样会造成新的损害事件。

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