Блокировочные устройства

Ограждения, предохранительные тормозные устройства и сигнализация не всегда обеспечивают надежную безопасность. Например, повышенная опасность может возникнуть при эксплуатации и обслуживании установок, работающих при высоком давлении или вакууме (когда проникновение воздуха в сосуд может вызвать взрыв или пожар), с высокой температурой, опасными параметрами электрического тока, с ядовитыми, взрыво- и пожароопасными средствами.

Для обеспечения безопасности работы в оборудовании, машинах, механизмах и установках применяют специальные устройства и системы, автоматически сигнализирующие об опасности и останавливающие оборудование, машину, механизм, установку при снятии или открывании ограждения на ходу и не допускающие включения оборудования, машины, механизма и установки в случае, когда ограждение снято, открыто или неправильно установлено на место.

Если по технологическим соображениям невозможно оградить опасную зону, применяют устройства, автоматически останавливающие машину при проникновении человека в опасную зону оборудования, машины, механизма, установки. Большое значение имеет своевременная сигнализация о пребывании человека в опасных окружающих средах (токсических или взрывоопасных), которая одновременно с сигналом опасности подает импульс соответствующему исполнительному механизму на ликвидацию опасного режима (например, включение аварийной вентиляции, отключение всей установки или насосов, подающих токсические материалы, перекрытие трубопроводов и отключение емкостей).

По конструкции блокировки подразделяются на механические, электрические, фотоэлектрические, радиационные, пневматические, гидравлические, комбинированные, а по исполнению - на открытые, закрытые, взрывозащищенные. Исполнение выбирают исходя из особенностей окружающей среды.

Механическая блокировка основана на конструктивных элементах, обеспечивающих безопасную работу станка, агрегата, установки. Механической связью можно блокировать ограждение с тормозным или пусковым устройством или с тормозным и Пусковым устройствами вместе, а также с органами управления. На рисунке показана механическая блокировка дверцы ограждения кривошипно-ползунного механизма с тормозным устройством лесопильной рамы РД-75-6. Для открывания дверцы необходимо сначала затормозить лесопильную раму, т.е. остановить кривошипно-ползунный механизм отключением электродвигателя и тормозом. Только после этого можно открыть дверь. При этом рычаг дает возможность выйти запорной планке. При открытой дверце ограждения невозможно растормозить раму, а следовательно, и пустить ее в ход, так как движение рычага тормоза ограничивается запорной планкой. При закрытой дверце рычаг тормоза установится против запорной планки и дверцу будет невозможно открыть.

Электрическая блокировка обеспечивает требуемые блокировочные связи с помощью электрических цепей управления, контроля и сигнализации блокируемых агрегатов. Электрическая взаимосвязь применяется для блокирования неправильного включения отдельных механизмов или частей оборудования, автоматических и полуавтоматических линий, что позволяет предотвратить аварию. Примером такого решения может служить электрическая блокировка многосекционного сортировочного конвейера. При эксплуатации поточно-транспортных систем, в частности сортировочных конвейеров, должна обеспечиваться последовательность пуска каждой секции в направлении, обратном потоку движения бревен. Если это требование не соблюдается, при внезапной остановке одной из секций конвейера, кроме первой, возникнут завалы бревен, которые в свою очередь могут привести к повреждению оборудования и травматизму находящихся в непосредственной близости людей. Электрическая блокировка в этом случае выполняется таким образом, чтобы пуск каждой секции конвейера был возможен только после пуска следующей по ходу движения бревен секции. Электрическая блокировка на деревообрабатывающих станках с автоподачей не позволяет включить подающий механизм при неработающем режущем инструменте, этим предотвращается авария.

Электрические блокировочные устройства состоят из следующих основных элементов:

• датчика, преобразующего контролируемую величину в выходной сигнал, удобный для передачи и дальнейшей обработки;
• измерительно-командного устройства, определяющего величину и характер сигнала и выдающего команду на ликвидацию опасного режима;
• исполнительного механизма.

Датчики, применяемые в блокировочных устройствах, могут быть различных типов в зависимости от условий работы и требований, предъявляемых к защитному устройству. Наибольшее распространение получили датчики, преобразующие измеряемую величину в электрический сигнал. Это объясняется тем, что электрический сигнал, полученный от датчика, может быть передан на значительное расстояние, а при необходимости усилен до величины, достаточной для приведения в действие исполнительного механизма.

Электромеханическую блокировку используют на метало- и деревообрабатывающих станках, лесопильных рамах, где снимаемые и открываемые ограждения с помощью концевых выключателей сблокированы с пусковыми устройствами, что исключает работу станка и его пуск при снятом или открытом ограждении. Такую блокировку применяют на дверцах шкафов, закрывающих конструкции электрораспределительных устройств, дверях и люках, ведущих в опасные зоны (загрузочные люки), кабинах, полах и шахтах лифтов, дверцах кабин мостовых кранов, в кабинетах рентгеновских установок.

При фотоэлектрической блокировке применяют фотоэлектрические реле или фотоэлементы. Работа такого блокировочного устройства основана на принципе пересечения светового луча, направленного на фотоэлемент или фотосопротивление. Изменение светового потока, падающего на фотоэлемент (фотосопротивление), изменяет в электрической цепи величину тока, который подается на измерительно-командное устройство, дающее в свою очередь импульс на включение исполнительного механизма защитного устройства. Фотоэлектрическая блокировка находит широкое применение благодаря ряду преимуществ, отсутствующих у описанных выше блокировок безопасности:

• она не занимает много места,
• не мешает зрению,
• не требует каких-либо сложных и громоздких конструкций.

Фотоэлектрическая блокировка создает перед опасной зоной невидимую световую завесу (световой поток), при пересечении которой ток в цепи фотоэлемента прекращается, разомкнутые контакты смыкаются, включаются электромагнит исполнительного механизма и сигнальная лампочка, питаемые от трансформатора и выпрямителя. От этого же трансформатора питается источник света.

В таком оборудовании, как прессы, штампы, гильотинные ножницы и т.п., фотоэлектрическая блокировка - одно из оптимальных решений, способных обеспечить защиту обслуживающего персонала от травм. С помощью фотореле можно оградить опасные зоны длиной в несколько десятков метров, не применяя при этом никаких дополнительных устройств.

Во избежание перехода большого напряжения в электросварочную цепь в сварочных установках предусмотрены отключающие автоматы, срабатывающие в течение не более 0,2 с.

Для предупреждения поражения электротоком при переходе его на металлические конструкции электроустановок и электроинструментов применяют автоматические отключающие устройства. Такие же устройства используют для защиты при переходе электротока из сети напряжением выше 1000 В в сеть напряжением до 1000 В.

Разновидность электроблокировки - турникеты, устанавливаемые в ограждениях и препятствующие подходу к оборудованию во время его работы. Стопорное устройство турникета связано с пусковым устройством и включается двумя кнопками или рычажками. При выполнении операций руки оператора находятся на пусковых кнопках или рычажках вдали от опасной зоны, их включение возможно только при одновременном нажатии на обе кнопки. Конструкции оборудования с двуручным включением делают с расчетом минимального утомления и максимальной производительности.

Для контроля концентрации загрязнений воздуха на рабочих местах применяют предупредительную сигнализацию, подающую исполнительным механизмам соответствующий импульс на ликвидацию аварийного режима (например, включение аварийной вентиляции).