Технические средства обеспечения безопасности

Технические средства обеспечения безопасности можно подразделить на следующие защитные устройства: оградительные, предохранительные, улавливающие, тормозные, сигнализационные, блокировочные, устройства дистанционного управления.

Оградительные устройства.Устройство оградительное - это устройство защиты, устанавливаемое между опасным производственным фактором и работающим. Оградительные устройства могут быть выполнены в виде кожуха, дверцы, щита, планки. В оборудовании защитные ограждения предназначены, в первую очередь, для исключения случайного проникновения человека в зону движения деталей и механизмов.

Согласно ГОСТ 12.2.062 оградительные устройства могут быть сплошными без отверстий и иметь смотровые окна, закрытые допускаемым к применению прозрачным материалом, или иметь отверстия, несущие функциональную нагрузку (для смазки, вентиляции и т.д.), а также не сплошными (перфорированными, сетчатыми, решетчатыми). Они могут быть стационарными и передвижными.

Расстояние между ограждением, изготовленным из перфорированного материала или сетки, и опасным элементом приведены в таблице 4.22.

Таблица 4.22.

Расстояние между ограждением и опасным элементом

Конструкция ограждения должна соответствовать функциональному назначению и конструктивному исполнению оборудования, на котором оно будет установлено, а также условиям, в которых оборудование будет эксплуатироваться.

Для ограждения передач привода (клиноременных, цепных, зубчатых) используются сплошные, сетчатые, перфорированные кожухи, выполненные в виде шкафа с дверцами, снабженные блокировочным устройством или запором под специальный ключ. Такие оградительные устройства обеспечивают эффективную изоляцию передач, особенно в тех случаях, когда по техническим причинам невозможно их полное укрытие. Доступ к опасным узлам (сушильные камеры, элементы привода, опасные рабочие органы, расположенные в корпусе машины) осуществляется через дверцы, сблокированные с приводом машины.

Шнеки, как травмоопасное производственное оборудование, закрываются со всех сторон стационарным сплошным кожухом. Дверцы (щиты) кожухов шнеков выполняются стационарными или откидными, запираются специальным ключом и имеют блокировку. Загрузочные воронки выполняются так, чтобы через них невозможно было проникнуть к опасному органу.

Ограждения муфт выполняются в виде стационарного сплошного (сетчатого, перфорированного, решетчатого) кожуха. Если габариты двигателя и редуктора различаются, ограждение должно быть оснащено боковыми стенками.

Рис.4.36. Неподвижные защитные ограждения:

а) - соединительных муфт; б) - клиноременных передач; в) - зубчатых передач; г) – концов вращающихся валов; д) – цепных передач; е) – барабанов ленточных или пластинчатых конвейеров, где 1 - муфта; 2 - ограждение; 3 - кожух; 4 - зубчатая передача; 5 - линия натяжения ремня; 6 - шкивы; 7 - вал; 8 - ограждение; 9 - барабан; 10 - контур ограждения; 11 - металлическая сетка.

В других случаях, когда требуется доступ оператора в опасную зону (для наладки, поиска неисправностей и др.) могут быть применены съемные защитные ограждения, защитные ограждения с блокировкой, автоматически закрываемые защитные устройства, защитные устройства с реакцией на приближение.

Съемные огражденияустанавливают при необходимости перио­дического доступа к движущимся частям — для настройки и регули­ровки оборудования; установки, перестановки, заточки или правки режущего инструмента; установки заготовки, выполнения контроль­ных измерений и других работ. Эти ограждения должны иметь уста­новочную базу для надежного крепления к оборудованию или не­сущим конструкциям.

Защитное ограждение с блокировкой исключает опасные функции машины. Такие ограждения могут быть исполнены с функцией фиксации закрытия, т.е. они остаются закрытыми и заблокированными до тех пор, пока не будет исключена опасность травмирования. Схема такого устройства представлена на рис. 4.37. С помощью специальных датчиков 1,2 передается информация о вращении рабочего органа машины 3 на систему управления 8,9 и исполнительное устройство 5,6. Защитное ограждение 4, таким образом, будет находиться в состоянии «закрыто» до полного останова рабочего органа. Безопасный доступ в рабочую зону подтверждается сигнальным устройством 7.

Автоматические закрываемые ограждения приводятся в действие с помощью специальных устройств, например, после прохождения обрабатываемого материала к режущему инструменту автоматически закрывается открытая (рабочая) часть инструмента. Такое ограждение не допускает попадания рук станочника в опасную зону.

Устройства ограждения могут одновременно выполнять роль стружко- и пылеприемников, предотвращать запыленность и загазо­ванность рабочих мест, исключать воздействие тепловых и электро­магнитных излучений на рабочих местах, в отдельных случаях сни­жать шум и т. д. Такие ограждения называют комбинированными или совмещенными (например, ограждения фрез, круглых пил, ноже­вых валов, головок, сверл, заточных и шлифовальных кругов).

Рис.4.37. Защитное ограждение с блокировкой: 1- герметизированный контакт; 2 - постоянный магнит; 3 - рабочий орган машины; 4 - ограждение опасной зоны; 5 - контакт разрыва цепи питания; 6 - исполнительное устройство; 7 - сигнальной устройство; 8 - электронный блок управления; 9 - блок питания.

Устройства ограждения должны удовлетворять следующим технологическим и конструктивным требованиям: не разрушаться при разрыве или поломке закрываемых или движущихся деталей или режущих инструментов, не сдвигаться с места и не деформироваться под воздействием определенных усилий; не уменьшать производительности труда; не снижать качества обработки; не ухудшать условий наблю­дения за работой, максимально изолировать работающих от опасных зон и вредных выделений (паров, газов, пыли) и др. Кроме того, ограждения не должны вызывать дополни­тельного шума и вибрации, а также отвечать требованиям технической эстетики. Ограждения окраши­вают в соответствии с ГОСТ 12.4.026 "Цвета сигнальные и знаки безопасности промышленных предприятий".

Предохранительные устройства.Предохранительные устройства предназначены для автоматического отключения оборудования при выходе какого-либо параметра за пределы допустимых значений. К ним можно отнести: предохранительные клапаны; электрические предо­хранители; срезаемые штифты и др.

Предохранительные клапаныустанавливают на котлах, сосудах и резервуарах, работающих под давлением, на гидро- и га­зопроводах, работающих под давлением. Они предотвращают аварии при повышении давления выше допустимого.

Электрические предохранители, устанавливаемые в элек­троустановках, сгорают при аварийном состоянии установки или при ее перегрузке и прекращают подачу электротока.

Рис. 4.38. Ограничитель высоты подъема: 1- концевой выключатель; 2 -пружина; 3 - рычаг; 4 - трос; 5,6 - положения контактов 7, 8, 9 - крюковая обойма; 10, 11 - груз, уравновешивающий рычаг выключателя.

Тормозные устройства.Для обеспечения безопасной эксплуатации производственного оборудования их оснащают надежно работающими тормозными устройствами, гарантирующими в нужный момент остановку машины. Согласно ГОСТ 12.2.125 тормозные устройства могут быть механическими, электромагнитными, пневматическими, гидравлическими и комбинированными.

Тормозные устройства механического торможения - это, в основном, колодочные тормоза. Колодочные тормоза проектируются и изготовляются в двух вариантах: автоматического действия и управляемые вручную.

К механическим тормозам относятся также ленточные, дисковые и конусные. Ленточные тормоза, как правило, должны применяться в строительных лебедках, экскаваторах, металлорежущих станках, подъемно - транспортном оборудовании.

Дисковые тормозные устройства применяются там, где необходима поверхность трения большая, чем у колодочных тормозов, и возможна защита от пыли, грязи, влаги. В механизмах с машинным приводом, там, где необходимы компактные конструкции, применимы дисковые и конусные тормозные устройства.

В оборудовании, где предъявляются повышенные требования к надежности работы тормозных устройств, могут быть применены колодочные тормоза с короткоходовыми электромагнитами клапанного типа, работающие на постоянном токе.

Тормозные устройства предназначены для относительно кратковременного удержания движущихся частей или поднятого груза или для ограничения скорости движения машин, механизмов, спус­ка груза, а также поглощения энергии поступательно движущихся и вращающихся масс оборудования, машин, механизмов и груза.

Кроме рассмо­тренных тормозных устройств, применяют реверсирование и элек­трическое торможение двигателей.

Сигнализационные устройства.Согласно ГОСТ 12.2.062 сигнализация звуковая, цветовая, световая и знаковая является одним из звеньев непосредственной связи между машиной и человеком. Она способствует облегчению труда, рациональной организации рабочего места и безопасности работы. Сигнализация на стационарном, передвижном обо­рудовании предупреждает обслуживающий персонал о режимах работы машин и механизмов или наступающей или насту­пившей опасности, что очень важно для своевременного принятия необходимых мер.

Устройства автоматического контроля и сигнализации предназначены для контроля передачи и воспроизведения информации (цветовой, звуковой, световой и т.д.) с целью привлечь внимание работающих при появлении или возможном возникновении опасного производственного фактора.

Для оценки эффективности устройств автоматического контроля и сигнализации используются понятия: продолжительность, информативность, расположение, надежность и многофункциональность.

Схема устройства автоматического контроля сопряженного с сигнализационным устройством представлена на рис.4.39.

Рис.4.39. Схема ультразвукового сигнализатора уровня контролируемой жидкости: 1- контролируемая жидкость; 2 - излучающий преобразователь; 3 - приемник преобразователь; 4 - корпус датчика; 5 - генератор импульсов; 6 - усилитель; 7 - генератор задержанных импульсов; 8 - ключевое устройство;9 - индикаторное устройство.

При запуске поточных, автоматических, полуавтоматиче­ских линий, состоящих из нескольких машин, а также установок, обслуживаемых двумя и более рабочими (опе­раторами), их оборудуют сигнализацией, предупреждающей о пуске. Пуск та­ких установок в соответствии с требованиями безопасности без пред­варительного сигнала, а в отдельных случаях — без ответного сиг­нала недопустим.

Для световой сигнализации используют мигающие лампочки; мигающий свет; подсветку табло с надписью, указывающей характер опасности. Сигналы звукового оповещения должны быть на 10 дБ выше уровней шума в цехе.

Блокировочные устройства безопасности.Блокировочные устройства не являются физическим препятствием для проникновения работника в опасную зону оборудования. Блокировочные устройства срабатывают при ошибочных действиях работника или опасных изменениях режима работы машин, при поступлении информации о наличии опасности травмирования через имеющиеся чувствительные элементы контактным и бесконтактным способом.

Отсутствие блокировочных устройств является причиной большинства несчастных случаев, связанных с обслуживанием передач привода. Работники открывают ограждение передач привода на ходу машины и травмируются открытыми передачами.

В технологических процессах применяют ограничительное блокировочное устройство, срабатывающее при нарушении параметров технологического процесса или режима работы производственного оборудования, установки или аппарата. Блокировки безопасности подразделяются по назначению, по конструкции, по исполнению. По назначению можно выделить следующие виды блокировок:

- блокировки ограждений опасных зон (барьеров, экранов, кожухов и др.);

- блокировки дверей опасных зон (распределительных устройств, электрошкафов, шахт лифтов, кабин кранов, помещений опасных и взрывоопасных и др.);

- блокировки органов включения (механизмов резания и по­дачи станков, механизмов многосекционных транспортеров (конвей­еров), вытяжной и приточной систем вентиляций, аварийной и рабо­чей вентиляции, дверей и воздушных тепловых завес, аварийного и рабочего освещения и др.);

- блокировки опасных зон, которые по условиям работы невоз­можно закрыть ограждением полностью или частично. Например, при работе на прессах, гильотинных ножницах, бумагорезательных машинах и т.п. опасное пространство от проникновения рук в опасную зону защищают параллельно направленным опасной зоне световым потоком или устраивают включение двумя руками, во время рабочей операций обе руки заняты, освобождение одной ру­ки приводит к остановке пресса.

По конструкции блокировки подразделяются на: механические, электрические, фотоэлектрические, радиационные, пневматические, гидравлические и комбинированные. По исполнению — на откры­тые, закрытые и взрывозащищенные. Исполнение выбирают по осо­бенностям окружающей производственной среды.

Механические блокировочные устройства устанавливаются в узлах с любой массой и скоростью рабочих органов. Они основаны на принципе разрыва кинематической цепи. Имеется ряд механических блокировочных устройств, предназначенных для предотвращения опасности при нахождении рук оператора в рабочей зоне, которые могут использоваться в различных производствах. Могут быть использованы электромеханические блокировочные устройства, в которых используется взаимодействие механического элемента с электрическим, в результате чего отключается система управления машиной.

Электрические блокировочные устройства используются в узлах, где отключение электрической цепи приводит практически к мгновенной остановке рабочих органов, т.е. имеющих невысокую скорость, малую массу или снабженных совершенной тормозной системой.

В пожаро- и взрывоопасных производствах могут быть применены струйные устройства для защиты рук от попадания в опасную зону оборудования. Принцип их работы в следующем: при пересечении рукой работающего струи воздуха, истекающей из управляющего сопла, восстанавливается ламинарная струя между другими соплами, переключающими логический элемент, который подает сигнал на остановку рабочего органа, предотвращая травмирование руки рабочего. Такие устройства невосприимчивы к запыленности, сотрясениям и вибрациям.

Работа бесконтактных блокировочных устройств основана на фотоэлектрическом эффекте, ультразвуке, изменении амплитуды колебаний, температуры, скорости истечения воздушных струй и т.д. Датчики, передающие сигнал на исполнительные элементы при пересечении работающими границы опасной зоны оборудования, контролируют и преобразуют параметры, являющиеся, как правило, величинами неэлектрическими (например, индуктивное реле близости).

К этим устройствам относится зашита опасной зоны свето­вым невидимым потоком, направленным на фотоэлемент или фото­сопротивление перед опасной зоной. Пересечение светового потока в случае проникновения в опасную зону вызывает отключение — остановку оборудования. Такие устройства могут монтироваться вместе с оборудованием разработчиком, а также могут быть установлены потребителем. Схема светолокационных блокирующих устройств показана на рис.4.40.

Рис. 4.40. Схема фотоэлектрической блокировки: 1- фотоэлемент; 2 - световая завеса; 3 - линза; 4 - источник света; 5 - сеть источника питания; 6 - понижающий трансформатор; 7 - выпрямитель; 8 - электромагнит и сигнальная лампочка.

Блокировочные устройства могут работать вместе с сигнализацией о состоянии опасной среды (токсичной или взры­воопасной), где одновременно с сигналом опасности подается им­пульс соответствующему исполнительному механизму на ликвида­цию опасного режима (например — включение аварийной вентиля­ции, отключение всей установки или насосов, подающих токсические материалы; перекрытие трубопроводов и отключение емкостей и др.).

Устройства дистанционного управления. Следует использовать дистанционную систему управления, в основу которой заложен дистанционный способ предоставления информации оператору и передачи управляющих сигналов. Управление осуществляется с пульта, расположенного в защищенном командном пункте.

Командные устройства системы управления должны быть сконструированы и размещены так, чтобы исключалось непроизвольное их перемещение и обеспечивалось надежное, уверенное и однозначное манипулирование, в том числе при использовании работающих средств защиты.

Командные устройства системы управления выполняются так, чтобы их форма, размеры и поверхность контакта с работающим соответствовали способу захвата или нажатия.

Система управления должна включает средства сигнализации и другие средства информации, предупреждающие о нарушениях функционирования производственного оборудования, приводящих к возникновению опасных ситуаций.

Командные устройства системы управления располагаются вне опасной зоны, за исключением органов управления, функциональное назначение которых (например, органов управления движением робота в процессе его наладки) требует нахождения работающего в опасной зоне; при этом должны быть приняты дополнительные меры по обеспечению безопасности (например, снижение скорости движущихся частей робота).

Вопросы к 4.5.

1. Дайте определение опасной зоны.

2. Перечислите технические средства обеспечения безопасности.

3. Объясните принцип работы предохранительных устройств.

4. Объясните устройство блокировочных систем безопасности.

5. Обоснуйте необходимость предупреждения об остаточном риске.

6. Назовите основные принципы безопасного размещения производственного оборудования.