Novinky

Odeslat stránku emailem

Zašlete tuto stránku svým přátelům, ať se na ní také podívají.

Seriál: Zvyšování bezpečnosti v PNEUMATICE -1. díl

Aby konstruktéři pneumatických systémů vyhověli současným normám, musejí brát v potaz také odvzdušnovací ventily a brzdnou dobu pneumatických pohonů v daném zařízení.

Stejně jako kráčí kupředu vývoj automatizovaných strojů, tak i metody ochrany obsluhujícího personálu si za poslední roky prošly výrazným vývojem. V důsledku toho došlo také k vývoji bezpečnostních předpisů, jejichž hlavním hnacím motorem byla snaha o vypracování účinnějších systémů ochrany osob, která by jim přitom umožňovala vykonávat bez omezení jejich práci.

Kdyby měla bezpečnostní opatření omezovat produktivitu, pak by bylo pravděpodobné, že by docházelo ke snahám takové bezpečnostní systémy obcházet nebo je ignorovat.

 Z hlediska pneumatiky lze říci, že si většina společností v tomto oboru byla dlouho vědoma potřeby dokázat odstranit tlak vzduchu tam, kde docházelo ke kontaktu osob s nebezpečnými částmi strojů. Řešením často byla instalace dodatečného elektromagnetického ventilu, který byl umístěn na přívodu vzduchu do stroje.

Kdybychom měli použít terminologii dnešních norem, popsali bychom tento ventil nejspíš jako jednoduchý vypouštěcí ventil nebo zařízení kategorie 1 dle EN 954 a ISO 13849. Přestože je toto zařízení v oboru stále ještě vcelku běžné, většina uživatelů a OEM (výrobců zařízení) uznává, že v případě použití bezpečnostního ventilu s vyšší bezpečností lze vyhovět všem bezpečnostním požadavkům a zároveň umožnit bezpečný přístup obsluhy v souladu s normami OSHA, ISO, ANSI, a CSA pro činnosti související s výrobou. Požadavky na vyhodnocení rizika pomáhají identifikovat rizika v oblasti pneumatiky s cílem nalézt nejvhodnější způsob jejich eliminace, přičemž musejí být známy druhy výpadků a předvídatelné nesprávné použití konkrétních strojů a zařízení. Z toho důvodu je nezbytně nutné mít o celém systému a použitých zařízeních velice dobrý přehled.

Konstruktéři často požadují, aby systémy byly osazeny ventily, které odpovídají požadavkům na maximální spotřebu vzduchu daného zařízení. Prvky jsou obecně naddimenzovány v zájmu zajištění dostatečného průtoku vzduchu pro případ, že by později došlo k úpravě projekčního návrhu, k čemuž dochází ve snaze zvýšit rychlost zařízení nebo v důsledku vylepšení konstrukčního návrhu. V případě, kdy není známa přesná spotřeba vzduchu, je rozhodnutí o vhodném ventilu učiněno podle velikosti portů ventilu s přihlédnutím k tomu, jaký ventil byl použit v minulosti.

Co se často nezmiňuje – přitom je to pro bezpečnost konstrukčních návrhů zcela zásadní – je reakční doba a odvzdušnovací kapacita použitého ventilu. Odvzdušnovací kapacitou je podmíněna doba, za jakou bude vzduch ze stroje (nebo jeho části) vypuštěn a energetický stav pneumatického systému poklesne na nulovou hodnotu. Čím rychleji bude vzduch odstraněn:

Existují samozřejmě výjimky, kdy je zapotřebí uzavřít tlak vzduchu pro zafixování válců. Toto bude ovšem definováno při procesu hodnocení rizik. Pomineme-li takovéto výjimky, je to odstranění hnací síly, co přímo ovlivňuje brzdnou dobu.

Doba pro vypuštění tlaku bude záviset na několika faktorech, včetně reakční doby ventilu a průtočnosti. Reakční doba ventilu je čas, který uběhne od vydání vstupního signálu do doby, než se dá vnitřní zařízení ventilu do pohybu, dojde k zablokování přívodu vzduchu a stlačený vzduch začne proudit ven. To se liší jak ventil od ventilu, tak podle výrobce. Jakmile začne být tlak vypouštěn, dochází k téměř lineárnímu poklesu tlaku až od hodnoty 10% původního tlaku vzduchu.

Přestože tyto dva faktory – reakční doba a kapacita průtoku – jsou na sobě vzájemně nezávislé, mají oba vliv na celkovou dobu potřebnou pro odvzdušnění. Ventil s dobou odezvy 25 ms bude mnohem rychlejší než ventil s odezvou 50 ms a tlak začne vypouštět o 25 ms dříve. Výsledkem je lineární křivka, která začíná v bodě 25 ms a míří vzhůru. Pokud známe celkový objem vzduchu, dokážeme spočítat, za jak dlouho jej ventil vypustí. Pokud je ovšem průtok vyšší, ale je použit ventil s pomalejší odezvou, i tak může dojít k vypuštění určitého objemu tlaku rychleji. Křivka sice začíná až v bodě 50 ms, stoupá ale strměji. Průsečík těchto dvou křivek je místem, kdy pomalejší ventil vypustí stejný objem tlaku jako ventil s rychlejší odezvou, a sice za předpokladu, že postupem času nedochází u ventilů ke změně jejich době odezvy.

Brzdný čas stroje

Brzdný čas stroje v případě výskytu události ohrožující bezpečný chod, např. otevřená dvířka, průchod bezpečnostní světelnou závorou nebo při vydání elektronického příkazu k zastavení, je podmíněna celkovou dobou odezvy řídícího systému a výstupních zařízení. Pokud jsou pohony řízeny pneumaticky, je klíčovým hlediskem čas nezbytný pro vypuštění celého systému. ANSI B11.19 6.4 vyžaduje "monitorování výkonu při zastavení”, pokud brzdná doba může dosáhnout tak vysokých hodnot, při jakých již neplatí výpočet bezpečné vzdálenosti. V informativní části je výslovně uvedeno, že může dojít k přilepení, zpomalení či opotřebení válců a ventilů, v důsledku čehož dochází k prodloužení brzdné dráhy.

Tento vztah doby nezbytné pro odvzdušnění a doby nezbytné pro zastavení stroje je dalším důvodem, proč jsou dnes pro vypouštění tlaku ze strojů běžně používány vypouštěcí pojistné ventily kategorie 3 nebo 4. Přítomnost redundantní možnosti vypuštění tlaku – a dvou ventilů – pomáhá zajistit, že nedojde k významnému prodloužení doby nezbytné pro odvzdušnění. Pokud by došlo k selhání jednoho z prvků, může jej nahradit prvek druhý. V případě zdvojených bezpečnostních ventilů a funkce vypouštění tlaku existují dvě hlavní obavy . Ty se týkají monitorování ventilů a jakéhokoli prodloužení doby vypouštění z důvodu selhání jednoho z nich.

Zaprvé, monitorování ventilů musí probíhat tak, aby byla v obou případech zajištěna jejich správná funkce. Toto monitorování je nyní měřeným požadavkem v souladu s normou ISO 13849, známé jako diagnostické pokrytí. Jednoduše řečeno, diagnostické pokrytí měří procento potenciálně nebezpečných závad, které dokáže monitorovací systém zjistit. Norma ISO 13849 je velice specifická v tom, že redundantní vypouštěcí systém bez monitoringu má nulové diagnostické pokrytí. U některých redundantních systémů je možné, že jeden prvek zcela selže, aniž by to bylo zjištěno, v důsledku čehož dojde ke snížení bezpečnosti vypouštěcího systému na úroveň zařízení s jednoduchým kanálem kategorie 1. Toto monitorování by mělo také obsahovat funkci měření reakční doby, aby bylo zajištěno, že se oba ventily spínají správně a aby nedocházelo k případnému zpoždění při jejich spínání nebo jejich vypínání.

Pokračování příště