LST EN 60204-1: 10 svarbiausių principų

Ar žinai, kiek pavojų gali kilti mašinoje, kurios elektros instaliacija iš pirmo žvilgsnio atrodo paprasta? Netinkamai parinkta apsauga nuo elektros smūgio ar neteisingai sužymėti laidai gali lemti ne tik gedimus, bet ir rimtą grėsmę operatorių sveikatai bei gyvybei. Būtent todėl darnusis standartas LST EN 60204-1 taip tiksliai apibrėžia reikalavimus mašinų elektros įrangai. Taip siekiama užtikrinti saugų, patikimą ir efektyvų mašinų darbą pramoninėje aplinkoje. Toliau pateikiamas išplėstinis dešimties svarbiausių mašinų projektavimo „iš elektros pusės“ principų aptarimas su praktiniais pavyzdžiais ir komentarais, kaip tai atsispindi kasdienėje eksploatacijoje.

Skirtumas tarp defekto būsenos ir gedimo – kodėl reikia apsaugoti defekto būsenoje?

Pramonėje dažnai klaidingai tapatinama defekto būsena su gedimu, nors tai skirtingos sąvokos, turinčios kitokį pobūdį ir reikšmingas pasekmes saugai:

1. Defekto būsena – mašina jau turi tam tikrą paslėptą pažeidimą, pvz., laidą su pažeista izoliacija. Tačiau kasdienėje eksploatacijoje tai gali nepasireikšti jokiais aiškiais požymiais. Mašina ir toliau veikia, o operatorius nebūtinai pastebi nukrypimus. Tai ypač pavojinga situacija, nes turime potencialų elektros smūgio, gaisro ar kitų pavojų šaltinį, tačiau nėra aiškių įspėjamųjų signalų.
2. Gedimas – įrenginys nustoja veikti, sustoja arba pateikia aiškų klaidos pranešimą. Neretai darbuotojui tai atrodo įvykstant „staiga“, nors priežastis buvo anksčiau nepastebėtas sutrikimas (minėta defekto būsena).

Kodėl mašiną reikia apsaugoti jau defekto stadijoje? Nes kai defektas kasdien naudojant nepasireiškia, didėja tikimybė, kad sutrikimas peraugs į rimtesnį gedimą – o dar blogiau, gali baigtis nelaimingu atsitikimu. Laidas su pažeista izoliacija – klasikinis pavyzdys: niekas nepastebi nedidelio įtrūkimo, nes mašina veikia įprastai. Tik tiesioginis kontaktas su laidu gali turėti tragiškų pasekmių – nuo darbuotojo elektros smūgio iki trumpojo jungimo ir gaisro valdymo spintoje. Todėl itin svarbu apsaugos sistemoje numatyti galimas paslėptų defektų būsenas ir reguliariai atlikti patikras, kad defektai būtų aptikti dar prieš jiems virstant negrįžtamų pasekmių turinčiu gedimu.

1. Laidų ir komponentų žymėjimas

Vienas iš pagrindinių elektros instaliacijų projektavimo mašinose elementų – teisingas laidų ir komponentų žymėjimas. Standartas remiasi IEC 60445, kuri apibrėžia spalvinius standartus ir identifikavimo simbolius.

• Apsauginis laidininkas (PE): geltonai žalias.
• Neutralusis laidininkas (N): mėlynas.
• Faziniai laidininkai (L): dažniausiai juodi, rudi arba pilki (priklausomai nuo fazių skaičiaus ir taikomų taisyklių).

Neaiškus žymėjimas gali lemti klaidas atliekant techninę priežiūrą, ypač kai mašiną aptarnauja skirtingi žmonės arba kai mašina yra mašinų kompleksas (pvz., surinkimo linija, sudaryta iš daugelio modulių). Įsivaizduokime situaciją, kai technikas gauna schemą, neatitinkančią realių laidų spalvų – klaidos rizika auga eksponentiškai, o tai gali baigtis pramoninės automatikos elementų pažeidimu ar net operatoriaus elektros smūgiu.

2. Apsauga nuo elektros smūgio

Pagrindinis LST EN 60204-1 standarto tikslas – užtikrinti, kad mašinų naudotojai būtų apsaugoti nuo elektros smūgio. Šiame kontekste svarbų vaidmenį atlieka:

• Pagrindinė izoliacija: laiduose ir komponentuose, kurie gali atsidurti įtampoje.
• Sustiprinta izoliacija: taikoma, pvz., ypač pavojingomis sąlygomis.
• Nuotėkio srovės įtaisai (RCD): rekomenduojami tipai, tinkamai pritaikyti tinklo ir įrenginių pobūdžiui (pvz., B tipo, kai naudojamos pavaros su dažnio keitikliu).

Pavyzdžiui, maisto pakavimo mašinoje dėl intensyvios vibracijos gali nusitrinti laido izoliacija. Jei nuotėkio srovės apsaugos sistema parinkta teisingai, maitinimas bus greitai atjungtas – taip žmogus bus apsaugotas nuo elektros smūgio ir bus išvengta rimtesnių gedimų.

3. Avarinio sustabdymo grandinės

Avarinio sustabdymo mygtukai, dažnai vadinami „avariniais grybais“, turi būti lengvai pasiekiami ir gerai matomi. LST EN 60204-1 standarte pateikiamos nuorodos į ISO 13850, kuri, be kita ko, nustato ergonomikos reikalavimus.

• Spalvinis sprendimas: paprastai raudonas mygtukas geltoname fone.
• Vieta: operatoriaus rankos pasiekiamumo zonoje; mygtukai taip pat gali būti išdėstyti skirtingose mašinos vietose.

Nesugebėjimas greitai sureaguoti gedimo metu gali baigtis rimtais incidentais, ypač gamybos linijose, kur įrenginiai veikia automatizuotai ir dideliu tempu. Tinkamai suprojektuotas dviejų rankų valdymas taip pat dažnai yra esminis ypač pavojingose mašinose (pvz., presuose ar medienos apdirbimo įrenginiuose).

4. Įžeminimas ir potencialų suvienodinimas

Be tinkamo įžeminimo ir potencialų suvienodinimo sunku kalbėti apie mašinų funkcinę saugą. Kiekviena laidžioji mašinos dalis, su kuria žmogus potencialiai gali susiliesti, turi būti prijungta prie įžeminimo sistemos.

• Praktinis pavyzdys: CNC staklėse, kurios sukelia stipdžius elektromagnetinius trikdžius, neteisingas įžeminimas lemia jutiklių rodmenų klaidas, o tai atsispindi prasta apdirbimo kokybe.
• Be to: šie trikdžiai gali persiduoti ir kitiems gamyklos įrenginiams, sukeldami technologinių problemų „domino“ efektą.

Potencialų suvienodinimas svarbus ir elektromagnetinio suderinamumo (EMC) kontekste – tai vienas iš mašinų normos, susijusios su elektros instaliacijos sauga, pamatinių elementų.

5. Apsauga nuo trumpųjų jungimų ir perkrovų

Kiekviena mašinos grandinė turi būti apsaugota tinkamai parinkta viršsrovine apsauga (pvz., saugikliu arba automatiniu jungikliu). Netinkamai parinkta apsauga gali lemti:

• Atsitiktinį instaliacijos atjungimą esant nedidelėms perkrovoms (tai sukelia prastovas).
• Grandinės neatsijungimą trumpojo jungimo atveju, o kraštutiniais atvejais tai gali baigtis gaisru.

Įsivaizduokime hipotetinę spaudos mašiną su keliais pavaros varikliais – jei apsaugos nebus parinktos teisingai, vieno variklio trumpasis jungimas gali sugadinti visą skirstomąjį skydą ir atnešti įmonei didelių nuostolių. Minimalių darbuotojų saugos ir sveikatos reikalavimų mašinoms ir techniniams įrenginiams kontekste reglamentas taip pat numato baudas už tinkamos apsaugos nebuvimą.

6. Išsami elektros dokumentacija

Be patikimos, aktualios techninės dokumentacijos sunku palaikyti mašiną tinkamos techninės būklės. Dokumentacija turėtų apimti:

• Elektros schemas (su laidų ir komponentų žymėjimais).
• Dalių sąrašus (pvz., relių, kontaktorių, saugos jutiklių tipai).
• Naudojimo ir techninės priežiūros instrukcijas (nurodančias, kaip elgtis gedimo atveju ar keičiant mazgus).

Praktikoje pilnos dokumentacijos nebuvimas reiškia ilgas prastovas bandant diagnozuoti problemą, taip pat ir teisės aktų pažeidimo riziką. Įmonėms, kurios užsiima mašinų modernizavimu ar jų saugos auditu, aiškios informacijos apie originalius komponentus trūkumas gali gerokai pailginti visą procesą.

7. Ergonomika ir instaliacijos aiškumas

Standartas LST EN 60204-1 pabrėžia, kad elektros instaliacija turi būti suprojektuota taip, kad būtų užtikrinta patogi prieiga prie komponentų ir sumažinta žmogiškųjų klaidų rizika. Šią ergonomiką, be kita ko, lemia:

• Elementų išdėstymas valdymo spintoje: pakankamai vietos laidams, komponentų vėdinimas, logiškas aparatūros sugrupavimas.
• Aparatūros sužymėjimas: aiškūs mygtukų, kontaktorių, saugos relių ar I/O modulių aprašai.
• Kabelių vedžiojimas: vengimas pinti maitinimo ir signalinius laidus tame pačiame kabelių kanale.

Paskutinis punktas ypač svarbus, jei mašinoje yra didelės galios kabelių (pvz., maitinančių variklius, keitiklius) ir matavimo laidų nuo jutiklių. Stiprūs signalai iš maitinimo ar variklių kabelių gali sukelti trikdžius valdymo ir matavimo kabeliuose, dėl to atsiranda klaidingi rodmenys ir neplanuotos prastovos. Vadovaujantis projektavimo principais ir mašinų saugos nuostatomis:

• Maitinimo ir signalinius laidus reikėtų tiesti atskiruose kabelių kanaluose arba skirtinguose kanalų lygiuose.
• Mažos srovės signalams taikomas tinkamas ekranavimas, o kabelio ekranas turi būti teisingai įžemintas.
• Reikia išlaikyti minimalius atstumus tarp galios kabelių ir signalinių kabelių, ypač esant dideliems dažniams (pvz., sistemose su dažnio keitikliais).

Šių taisyklių nepaisymas gali baigtis „nepaaiškinamais“ aliarmų suveikimais, neteisingu jutiklių darbu ir galiausiai – klaidingais valdymo sprendimais (pvz., mašinos sustabdymu dėl klaidingos indikacijos, o netgi situacijomis, keliančiomis grėsmę operatorių saugai).

8. Mašinų vidaus apšvietimas

Dažnai pamirštama, tačiau itin svarbi sritis – mašinų vidaus apšvietimas (pvz., darbo kameros, aptarnavimo zonos). Standartas nurodo, kad vietose, kur reikia reguliavimo ar techninės priežiūros, turi būti užtikrintas ne mažesnis kaip 300 lx apšvietos lygis.

• Nepakankamas apšvietimas reiškia didesnę klaidų riziką keičiant įrankius, koreguojant parametrus ar vertinant komponentų nusidėvėjimo būklę.
• Pavyzdys: cheminiame reaktoriuje (procesinės įrangos dalyje) prastas apšvietimas gali lemti neteisingą medžiagos lygio įvertinimą, o dėl to – nuotėkį.

Tinkamai suprojektuotas apšvietimas – tai ne tik atitiktis standartams, bet ir dar vienas veiksnys, didinantis saugą bei darbo efektyvumą.

9. Apsauga nuo elektromagnetinių trikdžių (EMC)

Visuotinio automatizavimo ir plačiai naudojamų ryšio tinklų laikais (pvz., pramoninės automatikos ryšio protokolai, tokie kaip PROFIBUS, EtherCAT ar SAFETYNET) tinkamas projektavimas ir apsauga nuo elektromagnetinių trikdžių yra būtini.

• EMC filtrai ir ekranuoti kabeliai padeda sumažinti trukdžius.
• Kabelių trasų segmentavimas (maitinimo laidų atskyrimas nuo signalinių) neleidžia trikdžiams persiduoti.

Praktikoje, mašinose su defektų aptikimo sistema neteisingas kabelių išvedžiojimas gali sukelti klaidingus jutiklių rodmenis, o tai lemia neteisingą galutinių gaminių klasifikavimą. Taip pat reikia prisiminti, kad elektromagnetinio suderinamumo (EMC) direktyva reikalauja, jog kiekviena mašina atitiktų nustatytas emisijos ribas ir atsparumo trikdžiams reikalavimus.

10. Elektros instaliacijos bandymai ir patikra

Paskutinis, bet ne mažiau svarbus žingsnis – nuodugniai išbandyti visą instaliaciją prieš pateikiant mašiną į rinką arba pakartotinai paleidžiant po modifikacijų. Tai apima:

• Izoliacijos varžos matavimą ir apsauginių laidininkų tęstinumo patikrą.
• Apsaugų veikimo patikrinimą (nuotėkio srovės jungikliai, viršsrovės apsaugos, saugos relė ir pan.).
• Avarinių situacijų simuliacijas (pvz., avarinio stabdymo mygtuko paspaudimą ir sistemos reakcijos įvertinimą).

Šių bandymų atsisakymas gali baigtis tuo, kad pirmasis rimtas trumpasis jungimas atskleis paslėptas klaidas ir sukels pavojingą incidentą. Be to, siekiant gauti mašinų CE sertifikavimą arba atlikti mašinų atitikties vertinimo procesą, tinkamai parengti bandymų protokolai yra dokumentacija, patvirtinanti reikalavimų įvykdymą.

Saugus eksploatavimas ir atitiktis teisės aktams

Standarte LST EN 60204-1 nustatytų principų laikymasis – tai ne tik formalus reikalavimas, susijęs su Mašinų direktyva ar naujuoju ES reglamentu dėl mašinų 2023/1230, bet visų pirma operatorių saugos ir mašinų patikimumo garantija. Gerai suprojektuota ir dokumentuota elektros instaliacija:

1. Saugo žmonių sveikatą ir gyvybę – mažindama rizikas, susijusias su elektros smūgiu ar maitinimo sistemos gedimu.
2. Užtikrina efektyvumą – dėl tinkamos kabelių organizacijos, teisingai parinktų apsaugų ir tinkamo įžeminimo mašinos veikia stabiliau ir jas lengviau prižiūrėti.
3. Mažina sąnaudas – mažiau gamybos prastovų ir mažesnė brangių remontų ar pretenzijų rizika.

Šių gairių įgyvendinimą verta sustiprinti mokymais ir konsultacijomis su mašinų projektavimo ir gamybos srities ekspertais, ypač taikant pažangesnes technologijas. Gerai parengta inžinierių komanda jau koncepcijos etape gali numatyti dažniausias „duobes“, o tai reiškia trumpesnį diegimo laiką ir greitesnį verslo tikslų pasiekimą.

Atminkite – LST EN 60204-1 standarto laikymasis yra investicija į saugą, sklandžią gamybą ir teigiamą prekės ženklo įvaizdį. Kilus abejonių, verta apsvarstyti saugos audito atlikimą, pasikonsultuoti su įgaliotuoju gamintojo atstovu (importuojamų mašinų atveju) arba atlikti papildomą rizikos analizę. Taip įgyjame užtikrintumą, kad mūsų mašina yra ne tik teisiškai atitinkanti reikalavimus, bet, svarbiausia, – saugi kasdienėje eksploatacijoje.