Опасные зоны оборудования

По назначению тормоза  делятся на стопорные, спускные и  регуляторы скорости; по конструкции  — на ленточные, колодочные, дисковые, конические, грузоупорные, центробежные и электрические; по характеру действия — на управляемые и автоматические.

Стопорные тормоза служат для остановки оборудования либо для удержания подъемно-транспортной машиной груза в данном положении  или на данной высоте. Они широко используются в станкостроении.

Спускные тормоза служат для торможения либо останова груза. Применяются они в основном при  работе подъемно-транспортных машин.

Регуляторы скорости регулируют скорость вращения валов двигателей внутреннего сгорания и турбин, а  также скорость спуска грузов.

К управляемым относятся тормоза колодочные, ленточные, дисковые, конические, а к автоматическим — грузоупорные и центробежные.

В управляемых тормозах торможение осуществляется при приложении к  тормозному элементу внешнего усилия от рукоятки, рычага, штока, педали и  т. д. В автоматических грузоупорных тормозах торможение возникает под действием поднятого груза, а в центробежных — под действием центробежных сил, величина которых зависит от числа оборотов вала.

Остановы и ловители применяют  на подъемно-транспортных машинах для  удержания поднятого груза, а  также в некоторых механизмах для исключения обратного движения вращающихся элементов.

Введение слабого звена  заключается во внесении в конструкцию  технологического оборудования деталей  и узлов, рассчитанных на разрушение (или несрабатывание) при перегрузках. К слабым звеньям относятся: срезные  штифты и шпонки, соединяющие вал  с маховиком, шестерней или шкивом, фрикционные муфты, не передающие движения при чрезмерных крутящих моментах, плавкие предохранители в электроустановках, разрывные мембраны в установках с повышенным давлением и т. п.

Слабые звенья делятся  на две основные группы: системы  с автоматическим восстановлением  кинематической цепи после того, как  контролируемый параметр пришел в норму (например, муфты трения), и системы  с восстановлением кинематической цепи путем замены слабого звена (например, предохранители электроустановок).

Срабатывание слабого  звена приводит к останову машины на аварийных режимах, что позволяет  исключить поломку разрушения и, следовательно, травматизм.

Блокировочные устройства исключают  возможность проникновения человека в опасную зону либо устраняют  опасный фактор на время пребывания человека в этой зоне.

Особенно большое значение этот вид средств защиты имеет  там, где необходимо обеспечить ограждение опасной зоны, а также там, где  работу можно выполнять при снятом или открытом ограждении.

По принципу действия блокировки делятся на механические, электрические, фотоэлектрические, радиационные, гидравлические, пневматические, комбинированные.

Механическая блокировка представляет собой систему, обеспечивающую связь между ограждением и  тормозным (пусковым) устройством. Например, для снятия ограждения 1 кривошипно-шатунного  механизма (рис. 97) необходимо затормозить  и полностью остановить привод механизма. Это осуществляется отключением  электродвигателя или переводом  ремня с рабчего на холостой шкив. При этом рычаг 2 дает возможность запорной планке 3 выйти из направляющего канала 4. При снятом ограждении агрегат невозможно растормозить, а следовательно, и пустить его ход.

Рис. 97. Схема механической блокировки: 1 — ограждение; 2 — рычаг  тормоза; 3 — запорная планка; 4 —  направляющая запорной планки; 5 — рычаг  ограждения; 6 — палец; 7 — соединительная планка; 8 — поводок задвижки

По такому принципу блокируют  двери в помещениях испытательных  стендов, а также в других, особо  опасных помещениях, в которых  пребывание людей во время работы оборудования запрещено. Электрическую  блокировку применяют на электроустановках  с напряжением от 500 В и выше, а также на различных видах технологического оборудования с электроприводом. Она обеспечивает возможность выключения оборудования только при наличии ограждения. При осуществлении электрической блокировки в ограждение встраивают концевой выключатель, контакты которого при закрытом ограждении включаются в электрическую схему управления оборудованием и допускают включение электродвигателя. При снятом или неправильно установленном ограждении контакты размыкаются и электрическая цепь системы привода оказывается разорванной (рис. 98).

Рис. 98. Схема электрической блокировки магнитного пускателя (ограждении): 1 — трехполюсный рубильник; 2 — легкоплавкие предохранители; 3 — концевой выключатель; 4 — кнопка «Стоп», 5 — кнопка «Пуск»; 6 — катушка контактора (при возбуждении которой замыкаются контакты 8 и 9); 7 — нормально замкнутые контакты теплового реле, 8 — блок-контакты, шунтирующие кнопку «Пуск», 9 — линейные контакты; 10 — нагревательные элементы теплового реле

Электрическую (радиочастотную) блокировку применяют также для  предотвращения попадания человека в опасную зону (рис. 99). Принцип  работы блокировки в этом случае основан  на применении электромагнитных нолей  высокой частоты, излучаемых в пространство транзисторным генератором. В момент попадания человека в опасную  зону высокочастотный генератор 1 подает импульс тока к электромагнитному  усилителю и поляризованному  реле 2. Контакты электромагнитного  реле обесточивают схему магнитного пускателя 3. Следящее устройство 5 включает промежуточное реле, при этом срабатывает  магнитный пускатель 6', обеспечивающий электродинамическое торможение двигателя 4 за десятые доли секунды. Регулирование  времени торможения осуществляется при помощи переменного сопротивления.

Рис. 99. Схема радиочастотной блокировки: 1 — генератор высокой  частоты; 2 — электромагнитный усилитель  и поляризованное реле; 3 — магнитный  пускатель электрического двигателя; 4 — электрический двигатель; 5 —  следящее устройство; б — магнитный  пускатель тормоза двигателя; 7 —  тормоз

В электромеханической блокировке роль электромагнита выполняет рука человека, поворачивающая рукоятку 1 (см. рис. 100). Рукоятка 1 через валик 6 соединена  с рубильником 7 и замком 2, запирающим дверь 4. При открытой двери рубильник  не может быть включен, Так как  засов 3 замка упирается в палец 5, который выходит под действием  пружины при открывании двери. Для  включения установки следует  вначале закрыть дверь и повернуть  рукоятку. При этом скоба на двери  нажмет на палец 5, утопит его и даст возможность засову 3 войти в отверстие  скобы, которая укреплена на двери. Дальнейшим поворотом рубильник  замыкает электрическую цепь.

Рис. 100. Схема электромеханической блокировки: а — дверь открыта; б — дверь закрыта; 1 — рукоятка; 2 — замок; 3 — засов; 4 — дверь; 5 — палец; 6 — валик; 7 — рубильник

Фотоэлектрическая блокировка основана на принципе ограждения опасной  зоны световыми лучами. Изменение  светового потока, падающего на фотоэлемент (фотосопротивление), преобразовывается  в электрический сигнал, который  после усиления (если это требуется), подается на измерительно-командное  устройство. Последнее, в свою очередь, приводит в действие исполнительные механизмы защитного устройства. Фотоэлектрическая блокировка находит  в настоящее время применение в кузнечно-прессовых и механических цехах машиностроительных заводов.

На рис. 101 дана монтажная  и электрическая схемы фотоэлектрической  блокировки одностоечного пресса. Как следует из рис. 101, на тяге педали 4 устанавливается блокировочный электромагнит 1. Справа и слева от рабочего стола пресса располагается фотоэлемент 3 и осветитель фотореле 2. Световой луч, падающий на фотоэлемент, обеспечивает постоянное протекание тока в обмотке блокировочного электромагнита. В этом случае возможно включение пресса путем нажатия педали. Если же в момент нажатия педали в рабочей (опасной) зоне штампа окажется рука рабочего, падение светового потока на фотоэлемент прекращается, обмотки блокировочного магнита обесточиваются, его якорь под действием пружины выдвигается и включение пресса педалью становится невозможным (рис. 101). Такая блокировка не требует никаких механических конструкций, малогабаритна, надежна, удобна в эксплуатации, позволяет обеспечить защиту весьма протяженных в пространстве зон.

Рис. 101. Фотоэлектрическая блокировка: а — монтажная схема; 1 — блокировочный электромагнит; 2 — осветитель фотореле; 3 — фотоэлемент; 4 — тяга педали; б: 1 — источник питания фотоэлектрического устройства; 2 — источник света; 3 — фотоэлемент; 4 — реле слабого тока; 5 — магнитный пускатель; 6 — электродвигатель; 7 — питающая сеть (сеть питания)

Радиационная блокировка применяется для защиты опасных  зон на прессах, гильотинных ножницах и других видах технологического оборудования в машиностроении. Она  состоит (рис. 102) из трубки Гейгера 1, тиратронной лампы 2, контрольного реле 5, аварийного реле 4 и радиоактивного источника 5. В качестве последнего используются радиоактивные изотопы, помещенные в алюминиевый цилиндр, покрытый изнутри слоем свинца, играющим роль защиты от радиоактивного излучения.

Рис. 102. Схема радиационной блокировки: 1 — трубка Гейгера; 2 —  тиратронная лампа; 3 — контрольное реле; 4 — аварийное реле; 5 — радиоактивный источник

Сущность защиты состоит  в том, что радиоактивные излучения, направленные от источника 5, улавливаются трубками Гейгера 1, воздействующими  на тиратронную лампу 2, от которой приводится в действие контрольное реле 3. Контакты реле либо включают, либо разрывают цепь управления, либо воздействуют на пусковое устройство. Контрольное реле 4 работает при нарушении системы блокировки, когда трубки Гейгера не работают в пределах 20 с. Преимуществом блокировки радиационными датчиками является то, что они позволяют производить бесконтактные измерения, не требующие непосредственного контакта между измерительными датчиками и контролируемой средой. В ряде случаев при работе с агрессивными или взрывоопасными средами в оборудовании, находящемся под большим давлением или имеющим высокую температуру, блокировка с применением радиационных датчиков является единственным средством для обеспечения требуемых условий безопасности. Не менее важны большая стабильность и большой срок службы источников излучения. В качестве источников излучения применяют изотопы, способные работать без замены десятки лет. Кроме того, изотопы не требуют никакого ухода и не меняют своих свойств при изменении внешних условий.

Пневматическую систему  блокировки широко используют в агрегатах, в которых рабочие тела находятся  под повышенным давлением: турбинах, компрессорах, насосах и т. п. Ее основным преимуществом является малая инерционность. На рис. 103 дана принципиальная схема  такого рода блокировки.

Рис. 103. Схема пневматической блокировки: 1 — реле давления; 2 —  запорное устройство; 3 — электромагнит

Сигнализирующие устройства — это средства информации о работе технологического оборудования, а также  об опасных и вредных факторах, которые при этом возникают. По назначению системы сигнализации делятся на три группы: оперативная, предупредительная  и опознавательная. По способу информации различают сигнализацию: звуковую, визуальную, комбинированную (свето-звуковую) и одоризационную (по запаху); последнюю широко используют в газовом хозяйстве.

Для визуальной сигнализации используют источники света, световые табло, подсветку шкал измерительных  приборов, подсветку на мнемонических  схемах, цветовую окраску, ручную сигнализацию. Для звуковой сигнализации применяют  сирены или звонки.

Оперативная сигнализация находит  применение при проведении самых  разнообразных технологических  процессов, а также на испытательных  стендах.

Чаще всего подача сигналов производится автоматически. Для этого  используют различные измерительные  приборы, снабженные контактами, замыкание  которых происходит при определенных значениях контролируемых параметров (вольтметры, гальванометры, манометры, термометры и т. д.). Применяют также  реле, срабатывающие на отклонение рабочих параметров данного технологического процесса (давления, температуры, числа  оборотов, расхода и т. п.).

Красные сигнальные лампы  устанавливают на оборудовании, которое  не контролируется обслуживающим персоналом (поточные механизированные и автоматизированные линии, транспортеры). Зеленые сигнальные лампы должны включаться на временно не работающем оборудовании.

Оперативную сигнализацию используют также для согласования действий работающих, в частности крановщиков  и стропальщиков. Двусторонняя сигнализация устраивается между насосной станцией и гидромониторами.

Предупредительная сигнализация предназначена для предупреждения о возникновении опасности. Для  этого используют световые и звуковые сигналы, одоризаторы, приводимые в действие от различных приборов, регистрирующих ход технологического процесса.

Широкое распространение  получили стационарные автоматические сигнализаторы для непрерывного определения и сигнализации о  присутствии в воздухе производственных помещений опасных концентраций горючих газов, паров и их смесей. Сигнализатор выдает сигнал «концентрация» при достижении в анализируемой  смеси предельно допустимого (довзрывного) значения концентрации. Принцип устройства данного прибора широко используется в газоанализаторах.

Большое применение находит  сигнализация, опережающая включение  оборудования или подачу высокого напряжения. Она предусматривается в производствах, где перед началом работы в  опасной зоне могут находиться люди (участки испытания двигателей, автоматические линии сборочных цехов, литейные цеха и т. д.).