Elektrická zařízení pracovních strojů

Legislativa pro bezpečnost strojů a strojních zařízení

Lektor:

Ing. Tomáš Mlčák, Ph Ph.. D. Katedra elektrotechniky Fakulta elektrotechniky a informatiky VŠB--TU Ostrava VŠB

Říjen 2013, Ostrava Ostrava--Poruba

Elektrická zařízení a rozvody v budovách

UPOZORNĚNÍ Uvedené textové soubory a jejich obsah jsou určeny výhradně jako učební a studijní pomůcka účastníkům kurzů pořádaných v rámci smlouvy s VŠBVŠB-TU a studentům VŠB– VŠB –TU Ostrava. Jejich použití pro jakékoliv jiné účely bez výslovného svolení autorů bude považováno za porušení autorských práv.

Elektrická zařízení pracovních strojů Stroje a strojní zařízení: • soubor zdrojů nebezpečí • příčiny škod na majetku nebo zranění či poškození zdraví jak u obsluhy tak i u nezúčastněné osoby • jedná se o potencionální zdroj fyzického zranění nebo poškození zdraví

Legislativa pro bezpečnost strojů a strojních zařízení • 1. Skupina – nové výrobky – Bezpečnost strojních zařízení - splnění bezpečnostních požadavků nových výrobků – produktů (zák. 22/1997 Sb. a NV 17/2003, 176/2008 (resp. 24/2003) (Stroje), 18/2003 (EMC) • 2. Skupina - Provozované výrobky – Bezpečnost strojů, technických zařízení, přístrojů a nářadí - minimální požadavky na bezpečný provoz a používání v závislosti na příslušném riziku vytvářeném daným zařízením, zák. 262/2006 Sb. a 309/2006 Sb. (Zdraví při práci), zák. 251/2005 – O inspekci práce – MPSV-SÚIP OIP

Obvody elektrických zařízení strojů Ukončení napájecího vodiče: K jedné svorce lze upevnit více vodičů, je-li na to svorka navržena, s výjimkou PE – jen 1 vodič Svorka PE (připojení k uzemňovací soustavě – označení písmeny PE) Chyba – k jedné PE svorce lze připojit pouze 1 ochranný vodič m.j. trafo pro napájení do plošného spoje chyceno na lištu

Hlavní vypínač Hlavní vypínač (pokud to není jistič) má pouze dvě polohy, pokud neslouží k havarijnímu vypnuti není rukojeť červená, je uzamykatelný ve vypnuté poloze, umístěný 0,6 – 1,9 m nad přístupovou rovinou Doporučená výška nad obslužnou rovinou je 1,7 m, s volnou plochou před vypínačem minimálně 0,7 m Obvody, které nejsou vypínané hlavním vypínačem musí být označeny trvalým štítkem + - označení štítkem v blízkosti každého obvodu nebo - oddělení obvodu od ostatních obvodů - Označení barvou vodičů

Chyba – neoznačený hlavní vypínač

Hlavní vypínač Hlavní vypínač - odpínač s pojistkami nebo bez nich - odpojovač – odpojující i stykače - jistič - spínací přístroj vhodný pro odpojení - zásuvkové spojení – nutné s blokováním, nebo spínacím přístrojem

Umístění výstražné značky na hlavním vypínači

Stroje - krytí Stroje v prostorách laické obsluhy, dětí: IP 4X, resp. IP XX-D Pro ochranu nebezpečných živých částí krytem = krytí min.: IP 2X, IP XXB, resp, IP 4X - svisle Vnitřní prostor stroje: - Otevíratelný jen pomocí klíče, nástroje - Krytí IP 2X , resp. XX-B, vnitřní strana dveří IP X1 - Blokování

Stroje – ochrana před dotykem živých a neživých částí Živé části • izolace (lze odstranit pouze násilím) Pozor – nátěr a smalt není izolace • mezistěny, přepážky- krytí – min. IP 2X (IP 4X svisle) • elektrické blokování dveří • ochrana bezpečným malým napětím • Přístup do místnosti jen pro kvalifikované osoby • Ochrana před zbytkovým napětím – kondenzátory – nutné upozornění

Chyba – absence krytí na signálkách 230 V

Stroje – ochrana před dotykem živých a neživých částí Neživé části automatické odpojení od zdroje (vypínací čas v síti TN nemá přesáhnout 5s) použití zařízení tř. ochrany II. nutná viditelná značka Pozor – PE vodič musí mít stejnou izolaci jako fáze Ochrana elektrickým oddělením Ochrana použitím PELV - bezpečné malé napětí – max. 60 V DC, 25 V AC

4.

Řídící obvody stroje

Napájeny z oddělovacího transformátoru * -obvod musí být jištěn -obvod musí být uzemněn ** -max. napětí je 277 V (230 + 20 %) -Světle modrý vodič nemá v řídících obvodech co dělat

Pozn. Výjimka – jeden spouštěč + 2 řídící přístroje = start, stop U obvodu SELV je nutný hlídač zemního spojení, jistí se na obou stranách napájení

Ochranné vodiče Průřezy PE vodiče:

Průřezy vodiče pospojování: polovina průřezu odpovídajícího ochranného vodiče pro horší vodivost konstrukčních částí Z pospojování mohou být vynechány: předměty 50*50 mm, kabelové úchyty, umístěny tak, že je nepravděpodobný kontakt s živými částmi Pozor: Značka uzemnění

znamená svorku pro připojení vodiče vnějšího pracovního

Hlavní bezpečnostní funkce u strojů a strojního zařízení zajištovány bezpečnostními obvody: • nouzové vypnutí, (zapnutí) • nouzové zastavení NZ (kategorie 0, 1), (spuštění) • blokování pohonu nebezpečných pohybů v závislosti na: - poloze ochranných krytů - signálech od bezpečnostních ochranných zařízení, • kontrola dvouručního ovládacího zařízení, • kontrolu ventilů a doběhů u hydraulických a mechanických lisů apod.

Kategorie funkce STOP (zastavení) • Kategorie 0 - neřízené zastavení bezpečnostním vypnutím,(v činnosti jsou brzdy a mechanické přístroje určené k zastavení).

• Kategorie 1 - řízené zastavení, (výkonové části stroje zůstanou během zastavování pod napětím).

• Kategorie 2 - řízené zastavení, (akční členy řídícího systému zůstávají pod napětím).

Požadavky na přístroje pro BLO • nucené rozpínání kontaktů - pozitivní vypínací funkce kontaktu - označení pozitivní

negativní vypínací funkce

Nouzové zastavení pracovního stroje Povolena jen kategorie 0, nebo I. Tlačítko nouzového zastavení – červené, s aretací, má-li pozadí – žluté Obnovení povelu NZ (reset) nesmí způsobit spuštění stroje Nouzové zastavení je nadřazeno všem funkcím stroje

Další řídící funkce

Dvouruční ovládání Souhlasné ovládání Kombinované ovládání (start – stop) Bezdrátové – při ztrátě signálu stop

Zkoušení pracovních strojů • • • • • •

Shoda s technickou dokumentací Automatické odpojení od zdroje Měření izolačního odporu Zkouška napětím (AC 1kV) Ochrana před zbytkovým napětím Funkční zkoušky

Dotazník pro elektrická zařízení strojů Pozn. Jištění přívodních vodičů určuje výrobce stroje v technické dokumentaci Pozn. Technická dokumentace musí obsahovat návod na údržbu, seřizování, důležité bezpečnostní opatření

Dotazník pro elektrická zařízení strojů

Dotazník pro elektrická zařízení strojů

Riziko Riziko = kombinace pravděpodobnosti vzniku mimořádné události a její závažnosti Cílem analýzy rizik je minimalizovat riziko na tzv. zbytkové riziko nebo jeho úplné odstranění Legislativa – kde všude se řeší rizika: • Zákon 262/2006 (zákoník práce) • EN 62305 – část 2. Řízení rizika • EN 13849, ČSN EN 1050 – Bezpečnost strojních zařízení – zásady pro posouzení rizika • EN 50110 ed. 2 – Obsluha a práce na EZ - Vyhodnocení rizika před započetím prací

Rizika – nebezpečný fenomén Riziko = kombinace pravděpodobnosti vzniku mimořádné události a její závažnosti Rizika spojená s nebezpečími vztahujícími se k elektrickým zařízením musí být posuzována jako součást souhrnných požadavků na hodnocení rizika stroje Tím se určí přiměřené snížení rizika a nutná ochranná opatření pro osoby, které mohou být vystaveny těmto nebezpečím, při zachování přijatelné úrovně výkonnosti stroje a jeho zařízení. Cílem je minimalizovat riziko na tzv. zbytkové riziko nebo jeho úplné odstranění

Poruchy příčiny a důsledky • poruchy nebo poruchové stavy v elektrických zařízeních, = možnost úrazu elektrickým proudem nebo požár elektrického původu • poruchy nebo poruchové stavy v řídicích obvodech = chybná funkce stroje • poruchy nebo přerušení ve zdrojích energie, poruchové stavy v silových obvodech = chybná funkce stroje • ztráta spojitosti obvodů závislých na kluzných nebo valivých kontaktech = porucha bezpečnostní funkce • elektrická rušení, např. elektromagnetické, elektrostatické = chybná funkce stroje • uvolnění akumulované energie (elektrické, mechanické) = úraz elektrickým proudem, neočekávaný pohyb, zranění • povrchové teploty = zranění

Bezpečná funkce Bezpečnost obsahuje dvě hlavní oblasti Bezpečnost osob

Spolehlivost při práci

+

Riziko - nebezpečný fenomén Mechanická rizika

Řezné a tržné rány, amputace končetin...


Řezné a tržné rány, amputace končetin...

Zachycení, smáčknutí


Náraz

Řezné a tržné rány, amputace končetin... Zachycení, smáčknutí


Náraz

Řezné a tržné rány, amputace končetin... Zachycení, smáčknutí Přitlačení

Riziko - nebezpečný fenomén Elektrická rizika Zkrat


Fyzikální a chemická rizika Zasažení nebezpečnou látkou


Fyzikální a chemická rizika Zasažení nebezpečnou látkou

Popálení

Stanovení rizika Identifikace pracovního prostředí stroje

Identifikovat rizikové faktory a stanovit velikost rizika Odstranit rizikové faktory nebo snížit rizika Navrhnout ochranné kryty nebo bezpeč. zařízení proti jakýmkoliv zbylým rizikům Informovat uživatele a varovat je před reziduálními riziky ( ČSN EN 292-1, kap. 5 )

Ocenění rizika Závažnost zranění? Četnosti a doby trvání ,kdy jsou osoby vystaveny nebezpečí? Pravděpodobnost výskytu nebezpečného případu? Technické nebo lidské možnosti jak zabránit nebo omezit zranění? Spolehlivost bezpeč. funkcí? Posuzování rizika je řada logických kroků, které umožňují systematicky přezkoumat nebezpečí.

PŘÍKLAD KARTY POSOUZENÍ RIZIKA Jedná se o strojní zařízení

Bezpečnostní části řídících systémů (RS) – část-součást ŘS reagujícího na vstupní signál mající vztah k bezpečnosti Bezpečnost řídících systémů – schopnost bezpečnostních částí ŘS plnit bezpečnostní funkce ve stanovené době podle jejich určené kategorie Závada – neschopnost vykonávat požadovanou funkci (může být důsledkem poruchy) Porucha – ztráta schopnosti předmětu plnit požadovanou funkci – následuje závada Kategorie – klasifikace bezpečnostních částí ŘS vzhledem k odolnosti proti závadám a následnému chování v podmínkách závady (dosažení konstrukčním uspořádáním částí, nebo jejich spolehlivostí) Bezpečnostní funkce ŘS – funkce iniciovaná vstupním signálem a vykonávaná bezpečnostními částmi ŘS k dosažení bezpečného stavu

Bezpečnostní ovládací obvody • Složení : HW + SW • Rozdělení do 5 kategorií • Informace uvedené v deklaraci o bezpečnostní části: – – – – – – –

Zvolená kategorie Funkční vlastnosti Přesné úkoly v ochranných opatřeních Přesné vymezení bezpečnostní části systému Soupis uvažovaných závad významných pro bezpečnost Soupis významných nevyloučených závad Důležité parametry ovlivňující spolehlivost , popř.podmínky prostředí – Použitou technologii

Ocenění rizika

Parametry pro zhodnocení rizika

S

Závažnost zranění

• •

S1 Lehké zranění ( s přechodnými následky) S2 Vážné zranění nebo s trvalými následky jedné nebo více osob nebo smrt jedné osoby

F

Četnost a/nebo doba vystavení nebezpečí

•

F1 Řídká až málo častá a/nebo doba ohrožení je krátká F2 Častá až nepřetržitá, a/nebo doba ohrožení je dlouhá

•

P

Možnost vyvarování se riziku

• •

P1 P2

Možné za určitých podmínek Sotva možné

Zjištění požadované úrovně vlastností PL

Úroveň vlastností PL (Performance level)

Střední doba do nebezpečné poruchy MTTFd

Diagnostické pokrytí DCavg

Ocenění rizika Bezpečnostní kategorie řídicích systémů dle ČSN EN ISO 1384913849-1 (83 3205) Bezpečnostní části řídicích systémů musí odpovídat požadavkům jedné nebo několika z pěti uvedených kategorií. Kategorie uvádějí požadované chováni bezpečnostních částí řídicího systému s ohledem na odolnost proti závadám na základě všeobecné strategie pro konstrukci

Objasňující tabulka k předchozímu obrázku

V praxi se tedy pro kategorii 1 uvažuje stejná struktura jako pro kategorii B, ovšem použité komponenty mají vyšší MTTFd Pro kategorii 4 se neuvažuje s volbou komponent s krátkou a střední MTTFd Pro kategorii 3 je možné špatnou volbou komponent a nízkým diagnostickým stupněm pokrytí dostat nižší PL než je kategorie 1.

Ocenění rizika Bezpečnostní kategorie řídicích systémů dle ČSN EN ISO 1384913849-1 B, 1, 2, 3, 4 = Kategorie bezpečnostních částí řídicích systémů

Ocenění rizika Ocenění rizika u hydraulického lisu při ručním podávání materiálu

• S Vážnost zranění? – S2 Vážné zranění s následky

• F Frekvence nebo doba vystavení nebezpečí – F2 Často až trvale

• P Možnost vyhnutí se nebezpečí? – P2 Téměř nemožná

Ocenění rizika Tabulka dle ČSN EN ISO 13849--1: 13849

S Vážnost zranění? Počátek posuzování P1

S1

F1 F2 F1

S2

P2 P1 P2 P1 P2

F2

P1 P2

Ocenění rizika S

Tabulka dle ČSN EN ISO 13849--1: 13849

Vážnost zranění? S2 Vážné zranění s následky P1

S1

F1 F2 F1

S2

P2 P1 P2 P1 P2

F2

P1 P2

Ocenění rizika F

Frekvence nebo doba vystavení? F2 Často až trvale P1

S1

F1 F2 F1

S2

P2 P1 P2 P1 P2

F2

P1 P2


Ocenění rizika P Možnost vyhnutí se nebezpečí? P2 Téměř nemožná P1

S1

F1 F2 F1

S2

P2 P1 P2 P1 P2

F2

P1 P2


Bezpečnostní kategorie řídících systémů dle ČSN ISO 1384913849-1 Kategorie

B

1

2

3

4

Souhrn požadavků

Chování systému

Bezp. prvky řídícího systému , nebo ochranných V případě poruchy může dojít zařízení, dle příslušných norem ke ztrátě bezp. fce.

stejné jako u B + použití ověřených principů

Jako v kat. B , ale s vyšší bezpečností

Stejné jako B + ověřené principy + kontrola bezp. Chyba odhalena kontrolou funkcí ve vhodných intervalech (“vhodné “ - dle aplikace a typu stroje) Jako u B + ověřené principy + 1. jedna porucha nezpůsobí ztrátu bezp. fce 2. tam, kde to splní účel bude porucha zjištěna

Nìkteré poruchy zjištěny, bezp. fce zachována, nahromadění poruch-ztráta

Jednotlivá porucha Jako u B + ověř. principy, jednotlivá porucha nezpůsobí ztrátu bezp. fce nezpůsobí ztrátu bezp. fce, porucha bude zjištěna poruchy budou zjištěny před dalším cyklem, akumulace poruch nesmí okamžitě a nedojde ke způsobit ztrátu bezp. fce. ztrátě bezp. fce.

Bezpečnostní kategorie řídících systémů dle ČSN EN 954954-1

Kategorie

B 1

2

3

4

Souhrn požadavků

Chování systému

Bezp. Prvky řídícího systému , nebo ochranných V případě poruchy může dojít zařízení, dle příslušných norem ke ztráěbezp. fce stejné jako u B + použití ověřených principů

Jako v kat. B , ale s vyšší bezpečností

Stejné jako B + ověřené principy + kontrola bezp. Chyba odhalena kontrolou funkcí ve vhodných intervalech (“vhodné “ - dle aplikace a typu stroje) Jako u B + ověřené principy + 1. jedna porucha nezpůsobí ztrátu bezp. fce 2. tam, kde to splní účel bude porucha zjištěna

Nìkteré poruchy zjištěny, bezp. fce zachována, nahromadění poruch-ztráta

Jednotlivá porucha Jako u B + ověř. principy,jednotlivá porucha nezpůsobí ztrátu bezp. fce nezpůsobí ztrátu bezp. fce,porucha bude zjištěna poruchy budou zjištěny před dalším cyklem, akumulace poruch nesmí okamžitě a nedojde ke způsobit ztrátu bezp. fce. ztrátě bezp. fce.

PŘÍKLAD KARTY POSOUZENÍ RIZIKA

Způsob ochrany Individuální ochrana (např. dvouruční ovl.)

Způsob ochrany Individuální ochrana ( dvouruční ovl.)

Kolektivní ochrana (světelná bariéra)

Způsob ochrany Individuální ochrana ( dvouruční ovl.)

Kolektivní ochrana (světelná bariéra)

Proces ohodnocení rizika pomůže při výběru individuálních nebo kolektivních způsobů ochrany. V tom případě jsou vyloučeny všechny osoby z nebezpečného prostoru ( ne pouze obsluha ).

Základní bezpečnostní funkce Bezpečnostní aplikace • Zařízení nouzového zastavení • Řízené nouzové zastavení • Dvouruční ovládání • Ochrana pracovního prostoru • Blokovaný kryt • Blokovaný kryt s jištěním

Nařízení a normy Existují 3 typy norem - A, B, C

1 2

9 8

16 10 19

3

15 23

22

20

11

21

12

7 14

17

18

6

4 13

5

Norma typu A: Základní bezpečnostní normy (zásady projektování, pojmy, obecné aspekty) např. EN 414, EN 292, EN 14121-1) Norma typu B: Skupinové bezpečnostní normy (aplikace u velkého množství strojů) např.EN 60204-1, EN ISO 13849-1) Norma typu C: bezpečnostní normy pro jednotlivé stroje např. EN 201, EN 691, EN 692 (vstřikolisy, obrábění dřeva, mechanické lisy)

Bezpečnostní logické obvody (BLO)

Listopad 2006 Duben 2009

doc.Ing. V. Vrána,CSc. Jan Dudek

Obsah: 1. Obecně 2. Přístroje pro bezpečnostní logické obvody elektrických řídicích systémů 3. Vliv délky propojovacího vedení na funkci bezpečnostních kombinací 4. Splnění požadavků jednotlivých kategorií dle ČSN EN ISO 13849-1 5. Příklady aplikací BLO Literatura

Obecně - definice „Bezpečností logické obvody“ elektrické obvody řídícího systému, určené k zajišťování bezpečnostních funkcí. Hlavní smysl jejich použití v řídícím systému: dosažení vyšší (zvýšené) úrovně ochrany proti možnému ohrožení: osob, zařízení nebo výrobního procesu.

Hlavní bezpečnostní funkce u strojů a strojního zařízení zajištovány bezpečnostními obvody: • nouzové vypnutí, (zapnutí) • nouzové zastavení NZ (kategorie 0, 1), (spuštění) • blokování pohonu nebezpečných pohybů v závislosti na: - poloze ochranných krytů - signálech od bezpečnostních ochranných zařízení, • kontrola dvouručního ovládacího zařízení, • kontrolu ventilů a doběhů u hydraulických a mechanických lisů apod.

Nouzové zastavení (NZ) - požadavky Při NZ musí být, ve srovnání s normálním zastavením, navíc splněny ještě tyto požadavky: • při aktivaci řídicího přístroje obvodu pro NZ (požadavku na funkci), musí být přerušen přívod energie ke všem výkonovým prvkům stroje (např. pohonům), které mohou způsobit nebezpečný stav • funkce NZ musí být nadřazena všem ostatním funkcím a úkonům, (ve všech pracovních režimech stroje ) • vrácení řídicího přístroje obvodu pro NZ do neaktivního stavu (zrušení požadavku na bezpečnostní funkci) nesmí vést ke spuštění stroje. • zpět

Kategorie funkce STOP (zastavení) • Kategorie 0 - neřízené zastavení bezpečnostním vypnutím,(v činnosti jsou brzdy a mechanické přístroje určené k zastavení).

• Kategorie 1 - řízené zastavení, (výkonové cásti stroje zůstanou během zastavování pod napětím).

• Kategorie 2 - řízené zastavení, (akční členy řídícího systému zůstávají pod napětím).

Základní struktura BLO včetně zapojení.

struktůra obvodu

silový obvod

ovládací obvod

Požadavky na přístroje pro BLO • nucené rozpínání kontaktů - pozitivní vypínací funkce kontaktu - označení pozitivní

negativní vypínací funkce

Požadavky na přístroje pro BLO • nucené vedení kontaktů

Nesmí dojít k současnému spojení obou kontaktů (např. při svaření jednoho kontaktu)

Bezpečnostní moduly • logické jednotky určené pro použití v BLO • slouží k zajištování konkrétních bezpečnostních funkcí • závada uvnitř samotného bezpečnostního modulu - musí být detekována automatickou kontrolou a - nesmí být příčinou ztráty bezpečnostní funkce • do doby odstranění závady musí být znemožněno nové uvedení strojního zařízení do provozu

Bezpečnostní kategorie řídících systémů

Struktura BLO pro splnění požadavků kategorie 2 a příklad jeho zapojení

struktůra obvodu

silový obvod

ovládací obvod

Struktura BO pro splnění požadavků kategorie 3 a příklad jeho zapojení

Příklady aplikací BLO Nouzového zastavení (NZ) provedeného pomocí : • přístrojů pro provozní spínání- kategorie 2 • s pomocnými relé – kategorie 3 • s bezpečnostními moduly – kategorie 3, 4

NZ s použitím přístrojů pro provozní spínání Kategorie 1 dle ČSN EN 954-1

NZ s pomocnými relé (se čtyřmi uvolňovacími obvody • Kategorie 2 dle ČSN EN 954-1

)

NZ s bezpečnostním modulem (zapojení s jedním kanálem) • Kategorie 2 dle ČSN EN 954-1

NZ s bezpečnostním modulem (zapojení se dvěma kanály) • Kategorie 3 dle ČSN EN 954-1

NZ s bezpečnostním modulem (zapojení s kontrolou přívodn. vedení) • Kategorie 4 dle ČSN EN 954-1

Elektrická zařízení pracovních strojů

Recommend Documents