LVS EN 60204-1: 10 svarīgākie principi

Vai zināji, cik daudz apdraudējumu var rasties iekārtā ar šķietami vienkāršu elektroinstalāciju? Nepareizi izvēlēta aizsardzība pret elektriskās strāvas triecienu vai kļūdaini marķēti vadi var novest ne tikai pie bojājumiem, bet arī pie nopietna apdraudējuma operatoru veselībai un dzīvībai. Tieši tāpēc harmonizētais standarts LVS EN 60204-1 tik precīzi nosaka prasības mašīnu elektroaprīkojuma jomā. Tā mērķis ir nodrošināt drošu, uzticamu un efektīvu iekārtu darbību industriālā vidē. Zemāk atradīsi izvērstu skaidrojumu par desmit svarīgākajiem mašīnu projektēšanas principiem “no elektriskās puses”, ar praktiskiem piemēriem un komentāru, kā tas izpaužas ikdienas ekspluatācijā.

Atšķirība starp defekta stāvokli un atteici – kāpēc jānodrošina aizsardzība defekta stāvoklī?

Rūpniecībā bieži kļūdaini pielīdzina defekta stāvokli atteicei, lai gan tie ir atšķirīgi jēdzieni ar būtiskām sekām drošībai:

1. Defekta stāvoklis – iekārtai jau ir kāds slēpts bojājums, piemēram, vadam ir bojāta izolācija. Tomēr ikdienas darbā tas var neizpausties ar skaidri pamanāmiem simptomiem. Iekārta turpina darboties, un operators ne vienmēr pamana novirzes. Tā ir īpaši bīstama situācija, jo pastāv potenciāls elektriskās strāvas trieciena, ugunsgrēka vai citu apdraudējumu avots, vienlaikus nav izteiktu brīdinājuma signālu.
2. Atteice – ierīce pārstāj darboties, apstājas vai parāda skaidru kļūdas paziņojumu. Nereti no darbinieka skatpunkta tas notiek “pēkšņi”, lai gan iemesls bija iepriekš nepamanīts bojājums (minētais defekta stāvoklis).

Kāpēc iekārta jāaizsargā jau defekta stadijā? Tāpēc, ka, ja defekts ikdienas lietošanā neizpaužas, pieaug iespēja, ka bojājums pāraugs nopietnākā atteicē — un, kas vēl sliktāk, var izraisīt nelaimes gadījumu. Kabelis ar bojātu izolāciju ir klasisks piemērs: neviens nepamana nelielu plaisu, jo iekārta darbojas normāli. Tikai tiešs kontakts ar vadu var radīt traģiskas sekas — no darbinieka elektriskās strāvas trieciena līdz īssavienojumam un ugunsgrēkam vadības skapī. Tāpēc ir tik svarīgi aizsardzības sistēmā ņemt vērā iespējamos slēpto defektu stāvokļus un veikt regulāras pārbaudes, lai defektus atklātu, pirms tie pārvēršas par atteici ar neatgriezeniskām sekām.

1. Vadu un komponentu marķēšana

Viens no pamatprincipiem elektroinstalāciju projektēšanā mašīnās ir pareiza vadu un komponentu marķēšana. Standarts atsaucas uz IEC 60445, kas nosaka krāsu standartus un identifikācijas simbolus.

• Aizsargvads (PE): dzelteni zaļš.
• Neitrālvads (N): zils.
• Fāzes vadi (L): visbiežāk melni, brūni vai pelēki (atkarībā no fāžu skaita un pieņemtajiem principiem).

Skaidras marķēšanas trūkums var radīt kļūdas apkopē, īpaši, ja iekārtu apkalpo dažādi cilvēki vai ja iekārta ir mašīnu kopums (piem., montāžas līnija, kas sastāv no vairākiem moduļiem). Iedomāsimies situāciju, kurā servisa speciālists saņem shēmu, kas neatbilst faktiskajām vadu krāsām — kļūdas risks pieaug eksponenciāli, un tas var beigties ar rūpnieciskās automatizācijas elementu bojājumiem vai pat operatora elektriskās strāvas triecienu.

2. Aizsardzība pret elektriskās strāvas triecienu

Standarta LVS EN 60204-1 pamatmērķis ir garantēt, ka mašīnu lietotāji būs pasargāti no elektriskās strāvas trieciena. Šajā kontekstā svarīga loma ir:

• Pamata izolācijai: vados un komponentos, kas var atrasties zem sprieguma.
• Pastiprinātai izolācijai: piemēram, īpaši bīstamos apstākļos.
• Diferenciālās strāvas slēdžiem (RCD): ieteicams izvēlēties tipus, kas atbilstoši pielāgoti tīkla un iekārtu raksturam (piem., B tipa pie piedziņām ar frekvences pārveidotāju).

Piemēram, pārtikas iepakošanas iekārtā intensīvu vibrāciju dēļ var noberzties vada izolācija. Ja diferenciālās aizsardzības sistēma ir pareizi izvēlēta, barošana tiks ātri atslēgta, pasargājot cilvēku no elektriskās strāvas trieciena un novēršot nopietnākus bojājumus.

3. Avārijas apturēšanas ķēdes

Avārijas apturēšanas pogām, ko bieži dēvē par “avārijas sēnēm”, jābūt viegli sasniedzamām un labi pamanāmām. Standartā LVS EN 60204-1 ir atsauces uz ISO 13850, kas nosaka, cita starpā, prasības ergonomikai.

• Krāsojums: parasti sarkana poga uz dzeltena fona.
• Novietojums: operatora rokas stiepiena attālumā; pogas var izvietot arī dažādās iekārtas daļās.

Nespēja ātri reaģēt avārijas situācijā var novest pie nopietniem incidentiem, īpaši ražošanas līnijās, kur iekārtas darbojas automatizēti un lielā tempā. Pareizi izstrādāta divroku vadība nereti ir izšķiroša arī īpaši bīstamās iekārtās (piem., presēs vai kokapstrādes iekārtās).

4. Zemēšana un potenciālu izlīdzināšana

Bez pareizas zemēšanas un potenciālu izlīdzināšanas ir grūti runāt par iekārtu funkcionālo drošību. Katrai iekārtas vadītspējīgai daļai, ar kuru cilvēks potenciāli var nonākt saskarē, jābūt pieslēgtai zemēšanas sistēmai.

• Praktisks piemērs: CNC darbgalda gadījumā, kas rada spēcīgus elektromagnētiskos traucējumus, nepareiza zemēšana izraisa kļūdas sensoru nolasījumos, kas rezultējas nekvalitatīvā apstrādē.
• Turklāt: šie traucējumi var izplatīties arī uz citām rūpnīcas iekārtām, radot tehnoloģisku problēmu “domino efektu”.

Potenciālu izlīdzināšanai ir nozīme arī elektromagnētiskās saderības (EMC) kontekstā, jo tā ir viens no pamatprincipiem mašīnu standartā, kas attiecas uz elektroinstalācijas drošību.

5. Aizsardzība pret īsslēgumiem un pārslodzēm

Katram iekārtas elektriskajam ķēdes posmam jābūt aizsargātam ar atbilstoši izvēlētu virsstrāvas aizsardzību (piem., drošinātāju vai automātslēdzi). Nepareiza aizsardzības ierīču izvēle var izraisīt:

• Nejaušu instalācijas atslēgšanos pie nelielām pārslodzēm (kas rada dīkstāves).
• Ķēdes neatvienošanos īsslēguma gadījumā, kas galējos gadījumos var novest līdz ugunsgrēkam.

Pieņemsim hipotētisku tipogrāfijas iekārtu ar vairākiem piedziņas motoriem – ja aizsardzības ierīces netiks pareizi izvēlētas, īsslēgums vienā motorā var sabojāt visu sadalni un radīt uzņēmumam lielus zaudējumus. minimālo darba aizsardzības prasību iekārtām un tehniskajām ierīcēm kontekstā noteikumi paredz arī sodus par atbilstošas aizsardzības neesamību.

6. Pilnīga elektroinstalācijas dokumentācija

Bez uzticamas, aktuālas tehniskās dokumentācijas ir grūti uzturēt iekārtu pienācīgā tehniskā stāvoklī. Dokumentācijā jāietver:

• Elektroshēmas (ar vadu un komponentu apzīmējumiem).
• Detaļu saraksti (piem., releju, kontaktoru, drošības sensoru tipi).
• Lietošanas un apkopes instrukcijas (norādot, kā rīkoties avārijas gadījumā vai nomainot mezglus).

Praksē pilnīgas dokumentācijas trūkums nozīmē ilgstošas dīkstāves, mēģinot diagnosticēt problēmu, kā arī risku pārkāpt prasības. Uzņēmumiem, kas nodarbojas ar iekārtu modernizāciju vai to drošības auditu, skaidras informācijas trūkums par oriģinālajiem mezgliem var būtiski paildzināt visu procesu.

7. Ergonomika un instalācijas pārskatāmība

Standarts LVS EN 60204-1 uzsver, ka elektroinstalācijai jābūt projektētai tā, lai nodrošinātu ērtu piekļuvi komponentiem un mazinātu cilvēka kļūdu risku. Šo ergonomiku ietekmē, cita starpā:

• Elementu izvietojums vadības skapī: pietiekama vieta vadiem, komponentu ventilācija, loģiska aparatūras grupēšana.
• Aparatūras marķēšana: skaidri apzīmējumi pie pogām, kontaktoriem, drošības relejiem vai I/O moduļiem.
• Kabeļu izvietošana: izvairīšanās no barošanas un signāla vadu savīšanas vienā kabeļu kanālā.

Pēdējais punkts ir īpaši svarīgs, ja iekārtā ir lielas jaudas kabeļi (piem., motoru, pārveidotāju barošanai) un mērījumu vadi no sensoriem. Spēcīgi signāli no barošanas vai motoru kabeļiem var radīt traucējumus vadības un mērījumu kabeļos, izraisot kļūdainus nolasījumus un neplānotas dīkstāves. Saskaņā ar projektēšanas principiem un iekārtu drošības prasībām:

• Barošanas un signāla vadus ieteicams vilkt atsevišķos kabeļu kanālos vai dažādos kanālu līmeņos.
• Zemstrāvas signāliem izmanto atbilstošu ekranējumu, un kabeļa ekrānam jābūt pareizi iezemētam.
• Jāievēro minimālie attālumi starp jaudas kabeļiem un signāla kabeļiem, īpaši pie augstām frekvencēm (piem., sistēmās ar frekvenču pārveidotājiem).

Šo principu ignorēšana var izraisīt “neizskaidrojamus” trauksmes signālus, nepareizu sensoru darbību un galu galā novest pie kļūdainiem vadības lēmumiem (piem., iekārtas apturēšanas pie nepareiza rādījuma, kā arī pat situācijām, kas apdraud operatoru drošību).

8. Iekārtu iekšējais apgaismojums

Bieži vien tiek aizmirsta, taču ārkārtīgi svarīga joma ir mašīnu iekšējais apgaismojums (piem., darba kamera, apkalpošanas zonas). Standarts norāda, ka vietās, kur nepieciešama regulēšana vai apkope, jānodrošina apgaismojuma līmenis vismaz 300 lx.

• Nepietiekams apgaismojums nozīmē lielāku kļūdu risku instrumentu nomaiņas laikā, iestatījumu maiņā vai komponentu nodiluma stāvokļa novērtēšanā.
• Piemērs: ķīmiskajā reaktorā (procesa iekārtas daļa) vājš apgaismojums var novest pie nepareiza vielas līmeņa novērtējuma un rezultātā — noplūdes.

Pareizi izstrādāts apgaismojums nav tikai normatīvo prasību izpilde — tas ir arī vēl viens elements, kas uzlabo darba drošību un efektivitāti.

9. Aizsardzība pret elektromagnētiskajiem traucējumiem (EMC)

Visaptverošas automatizācijas un plaši izmantotu sakaru tīklu laikmetā (piem., rūpnieciskās automatizācijas sakaru protokoli, piemēram, PROFIBUS, EtherCAT vai SAFETYNET) pareiza projektēšana un aizsardzība pret elektromagnētiskajiem traucējumiem ir būtiska.

• EMC filtri un ekranēti kabeļi palīdz samazināt traucējumus.
• Kabeļu trašu segmentēšana (barošanas kabeļu atdalīšana no signālkabeļiem) novērš traucējumu savstarpēju ietekmi.

Praksē mašīnās ar defektu noteikšanas sistēmu nepareiza kabeļu maršrutēšana var izraisīt kļūdainus sensoru nolasījumus, kas savukārt noved pie nepareizas gatavās produkcijas klasificēšanas. Jāatceras arī, ka elektromagnētiskās saderības (EMC) direktīva prasa, lai katra mašīna atbilstu noteiktiem emisijas un noturības pret traucējumiem limitiem.

10. Elektroinstalācijas testēšana un verifikācija

Pēdējais, taču ne mazāk svarīgs solis ir rūpīga visas elektroinstalācijas pārbaude pirms mašīnas laišanas tirgū vai atkārtotas iedarbināšanas pēc izmaiņām. Tas ietver:

• Izolācijas pretestības mērījumu un aizsargvadītāju nepārtrauktības pārbaudi.
• Aizsardzības ierīču darbības pārbaudi (noplūdes strāvas slēdži, pārstrāvas aizsardzība, drošības relejs u. c.).
• Avārijas situāciju simulācijas (piem., avārijas apturēšanas pogas nospiešana un sistēmas reakcijas novērtēšana).

Šo pārbaužu neizpilde var novest pie situācijas, kurā pirmais nopietnais īsslēgums atklāj slēptas kļūdas, kas beidzas ar bīstamu incidentu. Turklāt, ja ir iecere iegūt mašīnu CE sertifikāciju vai veikt mašīnu atbilstības novērtēšanas procesu, korekti testu protokoli kalpo kā dokumentācija, kas apliecina prasību izpildi.

Droša ekspluatācija un atbilstība normatīvajām prasībām

Standartā LVS EN 60204-1 ietverto principu ievērošana nav tikai formāla prasība, kas saistīta ar Mašīnu direktīvu vai jauno ES Regulu par mašīnām 2023/1230, bet galvenokārt — operatoru droša darba un mašīnu uzticamības garantija. Labi izprojektēta un dokumentēta elektroinstalācija:

1. Aizsargā cilvēku veselību un dzīvību – samazinot riskus, kas saistīti ar elektrotraumu vai barošanas sistēmas atteici.
2. Nodrošina efektivitāti – pateicoties pārdomātai kabeļu organizācijai, pareizi izvēlētai aizsardzībai un korektam zemējumam, mašīnas darbojas stabilāk un tās ir vieglāk apkalpot.
3. Samazina izmaksas – mazāk ražošanas dīkstāvju un zemāks dārgu remontu vai prasību risks.

Iepriekš minēto vadlīniju ieviešanu ir vērts papildināt ar apmācībām un konsultācijām ar ekspertiem mašīnu projektēšanas un būves jomā, īpaši sarežģītāku tehnoloģiju gadījumā. Labi apmācīta inženieru komanda jau koncepcijas posmā spēj paredzēt biežākos klupšanas akmeņus, kas nozīmē īsāku ieviešanas laiku un ātrāku biznesa mērķu sasniegšanu.

Atceries — rūpes par LVS EN 60204-1 standarta prasībām ir ieguldījums drošībā, raitā ražošanā un pozitīvā zīmola tēlā. Ja rodas šaubas, ir vērts apsvērt drošības audita veikšanu, konsultēties ar ražotāja pilnvaroto pārstāvi (importētu mašīnu gadījumā) vai veikt papildu riska analīzi. Tādējādi iegūstam pārliecību, ka mūsu mašīna ir ne tikai juridiski atbilstoša, bet, pats galvenais, — droša ikdienas ekspluatācijā.