週一,4月04 2011 17:53

用於控制、隔離和轉換能量的設備

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用於隔離和開關的控制設備和設備必須始終與 技術系統,本文中使用的一個術語,包括機器、裝置和設備。 每個技術系統都完成特定的和分配的實際任務。 如果要在安全條件下執行或什至可能執行此實際任務,則需要適當的安全控制和開關設備。 這些裝置用於啟動控制、中斷或延遲電流和/或電、液壓、氣動以及勢能的脈衝。

隔離和節能

隔離裝置用於通過斷開能源和技術系統之間的供電線路來隔離能源。 隔離裝置通常必須產生明確可確定的實際能量供應斷開。 能源供應的斷開也應始終與技術系統所有部分中存儲的能量減少相結合。 如果技術系統由多個能源供電,則所有這些供電線路都必須能夠可靠地隔離。 受過處理相關類型能源培訓的人員以及在技術系統的能源端工作的人員使用隔離裝置來保護自己免受能源的危害。 出於安全原因,這些人員將始終檢查以確保技術系統中沒有存在潛在危險的能量——例如,在電能的情況下確定不存在電勢。 只有經過培訓的專家才能無風險地操作某些隔離裝置; 在這種情況下,必須使未經授權的人員無法接觸隔離裝置。 (見圖 1。)

圖 1 電動和氣動隔離裝置的原理

SAF064F1

主開關

主開關裝置將技術系統與能源供應斷開。 與隔離裝置不同,即使“非能源專家”也可以毫無危險地操作它。 總開關設備用於在給定時刻斷開未使用的技術系統,例如,它們的操作被未經授權的第三方阻礙。 它還用於實現斷開連接,用於維護、故障維修、清潔、重置和改裝等目的,前提是這些工作可以在系統中沒有能量的情況下完成。 自然地,當主開關裝置也具有隔離裝置的特性時,它也可以承擔和/或分擔其功能。 (見圖 2。)

圖 2. 電動和氣動主開關設備的示例圖

SAF064F2

安全斷開裝置

安全斷開裝置不會斷開整個技術系統與能源的連接; 相反,它從對特定操作子系統至關重要的系統部分中移除能量。 可以為操作子系統指定短期干預——例如,用於系統的設置或重置/改裝、故障維修、定期清潔以及課程期間所需的必要和指定的動作和功能序列設置、重置/改裝或試運行。 在這些情況下,複雜的生產設備和工廠不能簡單地用主開關裝置關閉,因為在故障修復後,整個技術系統無法從停止的地方再次啟動。 此外,在更廣泛的技術系統中,主開關設備很少位於必須進行干預的地方。 因此,安全斷開裝置必須滿足多項要求,例如:

  • 它可靠地中斷能量流,從而使危險的運動或過程不會被錯誤輸入或錯誤生成的控制信號觸發。
  • 它精確地安裝在技術系統運行子系統的危險區域中必須中斷的位置。 如有必要,可以在多個地方安裝(例如,在不同的樓層、不同的房間或機器或設備的不同接入點)。
  • 它的控制裝置有一個清晰標記的“關閉”位置,在能量流被可靠地切斷後僅記錄一次。
  • 一旦處於“關閉”位置,其控制裝置可以防止未經授權重新啟動(a)如果無法從控制區域可靠地監督相關危險區域,以及(b)如果位於危險區域的人員自己無法看到隨時隨時控制設備,或 (c) 如果法規或組織程序要求上鎖/掛牌。
  • 如果其他功能單元能夠繼續獨立工作而不會對乾預人員造成危險,則應該僅斷開擴展技術系統的單個功能單元。

 

在給定技術系統中使用的主開關裝置能夠滿足安全斷開裝置的所有要求的情況下,它也可以承擔此功能。 但這當然只有在非常簡單的技術系統中才是可靠的權宜之計。 (見圖 3。)

圖 3. 安全斷開裝置的基本原理圖示

SAF064F3

操作子系統的控制裝置

控制裝置允許安全地實施和控制技術系統的操作子系統所需的運動和功能序列。 設置可能需要操作子系統的控制裝置(當要執行試運行時); 用於調節(當系統運行中的故障需要修理或必須清除堵塞時); 或培訓目的(示範操作)。 在這種情況下,系統的正常運行不能簡單地重新啟動,因為乾預人員會因錯誤輸入或錯誤生成的控制信號觸發的動作和過程而受到威脅。 操作子系統的控制裝置必須符合以下要求:

  • 它應該允許安全執行技術系統的操作子系統所需的運動和過程。 例如,某些動作將以降低的速度、逐漸或以較低的功率水平(取決於適當的情況)執行,並且如果不再有人看管控制面板,通常會立即中斷過程。
  • 其控制面板應位於其操作不會危及操作員的區域,並且從中可以完全看到所控制的過程。
  • 如果控制各種過程的多個控制面板出現在一個位置,則必須清楚地標記並以獨特且易於理解的方式排列。
  • 運行子系統的控制裝置只有在正常運行可靠地脫離時才有效; 也就是說,必須保證沒有控制命令可以從正常操作中有效地發出並越過控制裝置。
  • 應該可以防止未經授權使用操作子系統的控制裝置,例如,通過要求使用特殊密鑰或代碼來釋放相關功能。 (見圖 4。)

 

圖 4. 可移動和固定操作子系統的控制裝置中的執行裝置

SAF064F4

緊急開關

如果技術系統的正常運行可能導致危險,而適當的系統設計或採取適當的安全預防措施都無法避免,則需要緊急開關。 在操作子系統中,緊急開關通常是操作子系統控制裝置的一部分。 當在危險情況下操作時,緊急開關執行使技術系統盡快返回到安全操作狀態的過程。 關於安全優先事項,人身保護是首要問題; 防止材料損壞是次要的,除非後者也可能危及人身安全。 緊急開關必須滿足以下要求:

  • 它必須盡快帶來技術系統的安全運行條件。
  • 其控制面板必須易於識別、放置和設計,以便受到威脅的人員可以毫無困難地操作,也可以讓其他響應緊急情況的人夠到。
  • 其觸發的應急過程不得帶來新的危害; 例如,他們不得鬆開夾緊裝置或斷開磁性固定裝置或阻擋安全裝置。
  • 在觸發緊急開關過程後,技術系統不得通過緊急開關控制面板的複位自動重啟。 相反,必須要求有意識地輸入新的功能控制命令。 (見圖 5。)

 

圖 5. 緊急開關中控制面板的原理圖示

SAF064F5

功能開關控制裝置

功能開關控制裝置用於打開技術系統以進行正常操作,並啟動、執行和中斷指定用於正常操作的動作和過程。 功能開關控制裝置僅在技術系統的正常運行過程中使用,即在不受干擾地執行所有指定功能期間使用。 它由運行技術系統的人員相應地使用。 功能開關控制設備必須滿足以下要求:

  • 他們的控制面板必須易於訪問且易於使用,不會造成危險。
  • 他們的控制面板必須清晰合理地佈置; 例如,控制旋鈕在上下左右的受控運動方面應該“合理”地操作。 (“理性的”控制運動和相應的效果可能會因地區而異,有時會由規定定義。)
  • 他們的控制面板應清晰易懂地標記,並帶有易於理解的符號。
  • 需要用戶全神貫注才能安全執行的過程必須不能由錯誤生成的控制信號或管理它們的控制設備的無意操作觸發。 控制面板信號處理必須適當可靠,並且必須通過控制裝置的適當設計來防止意外操作。 (見圖 6)。

 

圖 6. 操作控制面板的示意圖

SAF064F6

監控開關

只要監控的安全條件不滿足,監控開關就會阻止技術系統啟動,一旦安全條件不再滿足,它們就會中斷運行。 例如,它們用於監控保護室的門、檢查安全防護裝置的正確位置或確保不超過速度或路徑限制。 監控開關必須相應地滿足以下安全和可靠性要求:

  • 用於監控目的的開關設備必須以特別可靠的方式發出保護信號; 例如,機械監控開關可能被設計為自動中斷信號流,並且具有特別的可靠性。
  • 當不滿足安全條件時(例如,當帶有自動中斷功能的監控開關的柱塞被機械地自動強制進入中斷位置時),用於監控目的的開關工具應以特別可靠的方式運行。
  • 監控開關一定不能被不當關閉,至少不能無意或不費吹灰之力; 例如,當開關和操作元件牢固安裝時,可以通過具有自動中斷功能的機械自動控制開關來滿足此條件。 (見圖 7)。

 

圖 7. 具有正向機械操作和正向斷開的開關示意圖

SAF064F7

安全控制電路

上述幾種安全開關裝置並不直接執行安全功能,而是通過發出信號,然後由安全控制電路傳輸和處理,最終到達技術系統中執行實際安全功能的那些部分。 例如,安全斷路裝置經常會間接導致關鍵點的能量斷開,而主開關通常會直接斷開技術系統的電流供應。

由於安全控制電路必須可靠地傳輸安全信號,因此必須考慮以下原則:

  • 即使在外部能量缺乏或不足時,例如在斷開或洩漏期間,也應保證安全。
  • 通過中斷信號流,保護信號功能更可靠; 例如,帶開啟器觸點或開放式繼電器觸點的安全開關。
  • 放大器、變壓器等的保護功能無需外界能量即可更可靠地實現; 這種機制包括,例如,電磁開關裝置或在靜止時關閉的通風口。
  • 安全控制電路中錯誤和洩漏的連接不得導致錯誤啟動或阻礙停止; 特別是在進線和出線之間的短路、漏電或接地的情況下。
  • 在不超過用戶預期的情況下影響系統的外部影響不應干擾安全控制電路的安全功能。

 

安全控制電路中使用的組件必須以特別可靠的方式執行安全功能。 不滿足此要求的部件的功能應通過安排盡可能多樣化的冗餘來實現,並應受到監視。

 

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