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设计SRP/CS - 您是否考虑过使用气动元件?

2017-02-15

几乎所有的机器都具有控制电路而且大多数机器的安全防护将与控制系统的安全相关部件SRP/CS相连。虽然我们投入了大量关注和资源,旨在确保SRP/CS的电气部件、组件以及结构和设计的安全性通常能够满足相关机器的安全要求,但气动系统则并未获得这种关注。因此气动系统在一些情况下并不符合相关标准或指令,以至于由于设计不充分而在某些情况下导致机器进入不安全状态。本文将介绍SRP/CS的气动部件并探讨常见的缺陷和故障。

 

在提出请求后,SRP/CS通常断开致动器的供电,使机器进入安全状态。ISO 13849-1标准《机械安全 - 控制系统安全相关部件》要求:在风险评估过程中,确定SRP/CS的性能等级(PL)。PL表示SRP/CS降低危险发生几率(风险)的能力。它共分为5级(PLaPLe),PLa表示风险降低能力最低,PLe表示风险降低能力最高。SRP/CSPL通过系统结构(类别)以及组件的集成度、配置和执行情况综合确定。但是,在通常情况下,所用气动组件没有经过安全性评估或者其集成方式无法达到所需集成度。


许多机器设计者在SRP/CS中使用标准气动组件。当SRP/CSPL较低时,这种方法比较适合机器的多数部件;但是,当PL较高(PLdPLe)时,这种方法并不适合。为了实现较高的PL,在大多数情况下都需要采用冗余结构(34类系统)。举例来说,某个系统具有两个串联的阀门,以便在SRP/CS提出请求时去除气动能。两个压力传感器用于向逻辑控制器反馈情况。这两个阀门将实现冗余。然而,在检测故障或诊断故障时,将出现问题。如果SRP/CS提出请求且第一个阀门工作,系统的气压将会释放。两个压力传感器都将没有气压读数。如果第二个阀门出现故障,系统不会检测出故障。ISO 13849-1要求:在合理可行的情况下,3类系统能够检测出单一故障;4类系统应能检测出所有故障。综上可以看出,阀门的故障检测合理且可行;因此,无需满足任一类系统的要求。

此外,气动控制系统可能还存在以下危险:

·           由于气体出现泄漏或倾泻情况,部件或机器本身的部件将会掉落。

·           阀门可能中断机器的气体供应。如果此阀门没有排气口,在SRP/CS提出请求后,机器的致动器将始终承受压力。

·           如果SRP/CS已经倾泻气体,重新送电可能造成人员损伤。致动器没有反压力,它的移动速度很高且无法预测,所以可能导致上述情况。为了克服这种问题,应使用软启动阀门。这种阀门将在启动时逐渐增加压力,防止气动致动器突然移动。

 

在另一种情况下,机器处于锁定和标记状态(LoTo),人们通常很少考虑采用气动元件。电能通常最先隔绝,我们可以假设机器已经完全隔绝。电动倾泻阀等装置可能用于隔绝气体。系统不会验证倾泻阀是否工作;因此,如果倾泻阀出现故障,将无法隔绝机器的气体供应。这并不符合相关标准,在突然启动时,也可能导致人员伤亡。


上述情况说明:如果没有综合考虑机械安全性,我们可能忽略某些机械安全性相关方面或危险。机器可能符合某一机械安全领域的标准和指令,但是,如果机器不符合所有适用标准,整台机器更可能不安全,而且将不会符合相关标准。确保机械安全性的一种方法就是参加培训,这种培训采用360°的全方位方法,主题涵盖了机械安全性的所有方面和方法。Certified MachinerySafety Expert培训(CMSE®)等国际认证培训课程均采用这种方法,涵盖从标准、法规、机器安全防护、电子控制系统、流体控制系统、用电安全、安全组件到PPE和组织措施的机械安全性各个方面。