EVS EN 60204-1: 10 kõige olulisemat põhimõtet

Kas teadsid, kui palju ohte võib tekkida masinas, millel näib olevat lihtne elektripaigaldis? Valesti valitud kaitse elektrilöögi eest või ebaõigesti märgistatud juhtmed võivad viia mitte ainult riketeni, vaid ka tõsise ohuni operaatorite tervisele ja elule. Just seetõttu sõnastab harmoniseeritud standard EVS EN 60204-1 nii täpselt nõuded masinate elektriseadmete valdkonnas. Selle eesmärk on tagada masinate ohutu, töökindel ja tõhus toimimine tööstuskeskkonnas. Allpool leiad põhjalikuma käsitluse kümnest olulisemast põhimõttest masinate „elektripoole” projekteerimisel koos praktiliste näidete ja kommentaariga, kuidas see kandub üle igapäevasesse kasutusse.

Erinevus defektiseisundi ja rikke vahel – miks tuleb kaitsta juba defektiseisundis?

Tööstuses samastatakse sageli ekslikult defektiseisund ja rike, kuigi need on erineva iseloomuga mõisted ning neil on ohutuse seisukohalt olulised tagajärjed:

1. Defektiseisund – masinal on juba mingi varjatud kahjustus, nt vigastatud isolatsiooniga juhe. See ei pruugi aga igapäevatöös anda mingeid selgeid sümptomeid. Masin töötab edasi ja operaator ei pruugi kõrvalekaldeid märgata. See olukord on eriti ohtlik, sest tegemist on võimaliku elektrilöögi, tulekahju või muude ohtude allikaga, samal ajal kui selged hoiatussignaalid puuduvad.
2. Rike – seade lakkab töötamast, peatub või kuvab selge veateate. Töötaja vaatenurgast juhtub see sageli „äkki”, kuigi põhjuseks oli varem märkamata jäänud tõrge (eelmainitud defektiseisund).

Miks tuleb masinat kaitsta juba defektiseisundi faasis? Sest kui defekt ei avaldu igapäevases kasutuses, suureneb tõenäosus, et tõrge areneb tõsisemaks rikkeks – ja mis veel hullem, võib viia õnnetuseni. Kahjustatud isolatsiooniga kaabel on klassikaline näide: keegi ei märka väikest pragu, sest masin töötab normaalselt. Alles otsene kokkupuude juhtmega võib tuua traagilised tagajärjed – alates töötaja elektrilöögist kuni lühise ja tulekahjuni juhtimiskapis. Seetõttu on nii oluline arvestada kaitsesüsteemis võimalike varjatud veaseisunditega ning teha regulaarseid kontrolle, et defektid avastada enne, kui neist saab pöördumatute tagajärgedega rike.

1. Juhtmete ja komponentide märgistamine

Masinate elektripaigaldiste projekteerimise üks põhielemente on juhtmete ja komponentide korrektne märgistamine. Standard viitab IEC 60445-le, mis määratleb värvikoodid ja identifitseerimissümbolid.

• Kaitsejuht (PE): kollakasroheline.
• Neutraaljuht (N): sinine.
• Faasijuhid (L): enamasti mustad, pruunid või hallid (olenevalt faaside arvust ja kokkulepitud põhimõtetest).

Selge märgistuse puudumine võib hoolduse käigus põhjustada eksimusi, eriti kui masinat teenindavad erinevad inimesed või kui masin on masinate kompleksi osa (nt montaažiliin, mis koosneb paljudest moodulitest). Kujutame ette olukorda, kus hooldustehnik saab skeemi, mis ei vasta juhtmete tegelikele värvidele – vea risk kasvab hüppeliselt, mis võib lõppeda tööstusautomaatika komponentide kahjustamisega või isegi operaatori elektrilöögiga.

2. Kaitse elektrilöögi eest

Standardi EVS EN 60204-1 põhieesmärk on tagada, et masinate kasutajad oleksid kaitstud elektrilöögi eest. Selles kontekstis on olulisel kohal:

• Põhiisolatsioon: juhtmetes ja komponentides, mis võivad sattuda pinge alla.
• Tugevdatud isolatsioon: kasutatakse nt eriti ohtlikes tingimustes.
• Rikkevoolukaitselülitid (RCD): soovitatakse tüüpe, mis on sobitatud võrgu ja seadmete iseloomuga (nt B-tüüpi sagedusmuunduriga ajamite korral).

Näiteks toidupakendamismasinas võib intensiivse vibratsiooni tõttu juhtme isolatsioon kuluda. Kui rikkevoolukaitse on õigesti valitud, lülitatakse toide kiiresti välja, kaitstes inimest elektrilöögi eest ja ennetades tõsisemaid rikkeid.

3. Hädaolukorra seiskamissüsteemid

Hädaseiskamise nupud, mida sageli nimetatakse „häda-seenteks”, peavad olema kergesti ligipääsetavad ja hästi nähtavad. Standardis EVS EN 60204-1 leidub viiteid standardile ISO 13850, mis määrab muu hulgas ergonoomikanõuded.

• Värvilahendus: tavaliselt punane nupp kollasel taustal.
• Paigutus: operaatori käeulatuses; nuppe võib paigutada ka masina eri osadesse.

Võimetus rikke korral kiiresti reageerida võib viia tõsiste intsidentideni, eriti tootmisliinidel, kus masinad töötavad automatiseeritult ja suurel kiirusel. Korrektselt projekteeritud kahekäejuhtimine on sageli võtmetähtsusega ka eriti ohtlikes masinates (nt pressid või puidutöötlemismasinad).

4. Maandus ja potentsiaalide ühtlustamine

Ilma nõuetekohase maanduse ja potentsiaalide ühtlustamiseta on keeruline rääkida masinate funktsionaalsest ohutusest. Iga masina juhtiv osa, millega inimene võib potentsiaalselt kokku puutuda, peab olema ühendatud maandussüsteemiga.

• Praktiline näide: CNC-tööpink, mis tekitab tugevaid elektromagnetilisi häireid – ebaõige maandus põhjustab andurite näitude vigu, mis omakorda halvendab töötlemiskvaliteeti.
• Lisaks: need häired võivad kanduda üle ka teistele tehase seadmetele, tekitades tehnoloogiliste probleemide doominoefekti.

Potentsiaalide ühtlustamine on oluline ka elektromagnetilise ühilduvuse (EMC) kontekstis, olles üks masinanormi alustalasid, mis käsitleb elektripaigaldise ohutust.

5. Kaitse lühiste ja ülekoormuste eest

Iga masina vooluahel peab olema kaitstud sobivalt valitud ülekoormus-/lühisekaitsega (nt kaitsme või automaatkaitselülitiga). Kaitsete vale valik võib põhjustada:

• Juhuslikku väljalülitumist väikeste ülekoormuste korral (mis tekitab seisakuid).
• Vooluahela mitteväljalülitumist lühise korral, mis äärmuslikel juhtudel võib viia tulekahjuni.

Oletame hüpoteetilist trükimasinat mitme ajamimootoriga – kui kaitsmed ei ole õigesti valitud, võib ühe mootori lühis kahjustada kogu jaotuskilpi ja tuua ettevõttele suuri kahjusid. Masinate ja tehniliste seadmete minimaalsete tööohutuse nõuete kontekstis näeb määrus ette ka sanktsioonid nõuetekohase kaitse puudumise eest.

6. Täielik elektridokumentatsioon

Ilma usaldusväärse ja ajakohase tehnilise dokumentatsioonita on keeruline hoida masinat nõuetekohases tehnilises seisukorras. Dokumentatsioon peab sisaldama:

• Elektriskeeme (sh juhtmete ja komponentide tähistused).
• Osade loetelusid (nt releede, kontaktorite, ohutusandurite tüübid).
• Kasutus- ja hooldusjuhendeid (mis kirjeldavad, kuidas toimida rikke korral või sõlmede vahetamisel).

Praktikas tähendab täieliku dokumentatsiooni puudumine pikki seisakuid probleemi diagnoosimisel ning ka õigusnõuete rikkumise riski. Ettevõtete jaoks, kes tegelevad masinate moderniseerimisega või nende ohutusauditiga, võib selge info puudumine algsete komponentide kohta kogu protsessi märgatavalt pikendada.

7. Ergonomika ja paigalduse selgus

Standard EVS EN 60204-1 rõhutab, et elektripaigaldis peab olema projekteeritud nii, et tagatud oleks lihtne ligipääs komponentidele ning minimeeritud inimlike vigade risk. Seda ergonoomikat mõjutavad muu hulgas:

• Elementide paigutus juhtimiskapis: piisav ruum juhtmetele, komponentide ventilatsioon, aparatuuri loogiline rühmitamine.
• Aparatuuri märgistus: selged tähised nuppudel, kontaktoritel, ohutusreleedel või I/O-moodulitel.
• Kaablite vedu: toite- ja signaaljuhtmete läbisegi vedamise vältimine samas kaablikanalis.

Viimane punkt on eriti oluline, kui masinas on suure võimsusega kaableid (nt mootorite või muundurite toitekaablid) ning anduritest tulevad mõõtejuhtmed. Toite- või mootorikaablite tugevad signaalid võivad tekitada häireid juhtimis- ja mõõtekaablites, põhjustades valenäite ja planeerimata seisakuid. Projekteerimise ja masinaohutuse põhimõtete kohaselt:

• Toite- ja signaaljuhtmed tuleks vedada eraldi kaablikanalites või kaablikanalite eri tasanditel.
• Väikese vooluga signaalide jaoks kasutatakse sobivat varjestust ning kaabli varjestus peab olema korrektselt maandatud.
• Tuleb hoida minimaalset vahemaad jõukaablite ja signaalkaablite vahel, eriti suurte sageduste korral (nt sagedusmuunduritega süsteemides).

Nende põhimõtete eiramine võib põhjustada „seletamatuid” häireteateid, andurite ebaõiget tööd ning lõpuks viia valede juhtimisotsusteni (nt masina seiskamine vale näidu tõttu, või isegi olukordadeni, mis ohustavad operaatorite turvalisust).

8. Masinate sisemine valgustus

Sageli jäetakse tähelepanuta, kuid äärmiselt oluline valdkond on masinate sisemine valgustus (nt tööruum, teenindus- ja hooldustsoonid). Standardi järgi tuleb kohtades, kus tehakse seadistusi või hooldust, tagada valgustustugevus vähemalt 300 lx.

• Ebapiisav valgustus tähendab suuremat eksimisriski tööriistade vahetamisel, parameetrite seadistamisel või komponentide kulumise hindamisel.
• Näide: keemilises reaktoris (protsessiseadme osa) võib kehv valgustus viia aine taseme valesti hindamiseni ja selle tagajärjel lekkimiseni.

Hästi kavandatud valgustus ei ole ainult norminõuete täitmise küsimus, vaid ka oluline tegur tööohutuse ja töö tõhususe suurendamisel.

9. Kaitse elektromagnetiliste häirete eest (EMC)

Laialdase automatiseerimise ja levinud sidevõrkude ajastul (nt tööstusautomaatika sideprotokollid nagu PROFIBUS, EtherCAT või SAFETYNET) on korrektne projekteerimine ja kaitse elektromagnetiliste häirete eest hädavajalik.

• EMC-filtrid ja varjestatud kaablid aitavad häiringuid minimeerida.
• Kaabliteede segmenteerimine (toite- ja signaalikaablite eraldi paigutus) hoiab ära häirete ülekandumise.

Praktikas võib defektituvastussüsteemiga masinates vale kaablipaigaldus põhjustada andurite valesid näite, mis omakorda toob kaasa lõpptoodete ebaõige klassifitseerimise. Samuti tuleb meeles pidada, et elektromagnetilise ühilduvuse (EMC) direktiiv nõuab, et iga masin vastaks kindlaksmääratud emissiooni- ja häirekindluse piirväärtustele.

10. Elektripaigaldise testimine ja verifitseerimine

Viimane, kuid mitte vähem oluline samm on kogu paigaldise põhjalik testimine enne masina turule laskmist või pärast muudatusi uuesti käivitamist. See hõlmab:

• Isolatsioonitakistuse mõõtmist ning kaitsejuhtide pidevuse kontrolli.
• Kaitseaparaatide toimimise kontrolli (rikkevoolukaitselülitid, liigvoolukaitsed, ohutusrelee jne).
• Avariisimulatsioone (nt hädaseiskamisnupu vajutamine ja süsteemi reaktsiooni hindamine).

Nende testide tegemata jätmine võib viia olukorrani, kus esimene tõsine lühis paljastab varjatud vead ja lõpeb ohtliku intsidendiga. Lisaks on masinate CE-sertifitseerimise taotlemisel või masinate vastavushindamise protsessi läbiviimisel korrektsed testiprotokollid dokumentatsioon, mis kinnitab nõuete täitmist.

Ohutu kasutamine ja vastavus nõuetele

Standardis EVS EN 60204-1 sätestatud põhimõtete järgimine ei ole üksnes formaalne nõue, mis on seotud masinadirektiiviga või uue ELi masinamäärusega 2023/1230, vaid eelkõige garantii operaatorite ohutule tööle ja masinate töökindlusele. Hästi projekteeritud ja dokumenteeritud elektripaigaldis:

1. Kaitseb inimeste tervist ja elu – minimeerides elektrilöögi või toitesüsteemi rikkega seotud ohte.
2. Tagab tõhususe – tänu kaablite läbimõeldud korraldusele, kaitseaparaatide õigele valikule ja korrektsele maandusele töötavad masinad stabiilsemalt ning neid on lihtsam hooldada.
3. Vähendab kulusid – vähem tootmisseisakuid ning väiksem risk kulukate remonditööde või nõuete tekkeks.

Eeltoodud juhiste rakendamist tasub toetada koolituste ja konsultatsioonidega ekspertidelt masinate projekteerimise ja ehituse valdkonnas, eriti keerukamate tehnoloogiate puhul. Hästi koolitatud insenerimeeskond suudab juba kontseptsiooni etapis ette näha kõige levinumad lõksud, mis tähendab lühemat juurutusaega ja ärieesmärkide kiiremat saavutamist.

Pea meeles – EVS EN 60204-1 standardi järgimine on investeering ohutusse, sujuvasse tootmisse ja brändi heasse mainesse. Kahtluste korral tasub kaaluda ohutusauditi tegemist, konsulteerida tootja volitatud esindajaga (imporditud masinate puhul) või viia läbi täiendav riskianalüüs. Nii saame kindluse, et meie masin ei ole mitte ainult seadusega kooskõlas, vaid eelkõige – igapäevases kasutuses ohutu.