Управление по охране труда и промышленной безопасности (OSHA) предписывает обслуживающему персоналу блокировать, маркировать и контролировать опасные источники энергии. Некоторые не знают, как это сделать, поскольку каждое оборудование отличается. Getty Images
Для тех, кто использует любое промышленное оборудование, блокировка/маркировка (LOTO) не является чем-то новым. Пока не отключено электричество, никто не осмеливается выполнять какие-либо плановые работы по техническому обслуживанию или пытаться ремонтировать машину или систему. Это всего лишь требование здравого смысла и Управления по охране труда (OSHA).
Перед выполнением технического обслуживания или ремонта достаточно просто отключить машину от источника питания (обычно выключив автоматический выключатель) и запереть дверцу панели автоматического выключателя. Также легко можно разместить этикетку с именами специалистов по обслуживанию.
Если питание невозможно заблокировать, можно использовать только этикетку. В любом случае, независимо от наличия или отсутствия замка, этикетка указывает на то, что проводится техническое обслуживание, и устройство отключено.
Однако это ещё не конец лотереи. Главная цель — не просто отключить источник питания. Цель — потреблять или высвобождать всю опасную энергию, то есть, выражаясь терминологией OSHA, контролировать опасную энергию.
Обычная пила иллюстрирует две временные опасности. После выключения пилы полотно продолжает вращаться ещё несколько секунд и остановится только после исчерпания импульса, накопленного в двигателе. Полотно остаётся горячим ещё несколько минут, пока тепло не рассеется.
Подобно тому, как пилы накапливают механическую и тепловую энергию, работа работающих промышленных машин (электрических, гидравлических и пневматических) обычно может накапливать энергию в течение длительного времени. В зависимости от герметичности гидравлической или пневматической системы или емкости контура, энергия может накапливаться в течение поразительно долгого времени.
Различные промышленные машины потребляют много энергии. Типичная сталь марки AISI 1010 выдерживает изгибающие усилия до 45 000 фунтов на кв. дюйм, поэтому такие машины, как листогибочные прессы, штампы, пуансоны и трубогибы, должны передавать усилие в тоннах. Если контур, питающий гидравлическую насосную систему, замкнут и отсоединен, гидравлическая часть системы все еще может обеспечивать давление 45 000 фунтов на кв. дюйм. На машинах, использующих пресс-формы или лезвия, этого достаточно, чтобы раздавить или оторвать конечности.
Закрытый автокран с ковшом, поднятым в воздух, так же опасен, как и незакрытый. Если открыть неправильный клапан, гравитация возьмёт верх. Аналогично, пневматическая система может накапливать много энергии, когда она выключена. Трубогиб среднего размера может поглощать ток силой до 150 ампер. Уже при силе тока 0,040 ампер сердце может остановиться.
Безопасный сброс или истощение энергии — ключевой шаг после отключения питания и LOTO. Безопасный сброс или потребление опасной энергии требует понимания принципов работы системы и деталей оборудования, требующего обслуживания или ремонта.
Существует два типа гидравлических систем: с открытым и закрытым контуром. В промышленной среде наиболее распространёнными типами насосов являются шестеренчатые, лопастные и поршневые. Цилиндр спускового инструмента может быть одностороннего или двустороннего действия. Гидравлические системы могут быть оснащены клапанами трёх типов: управления направлением, регулирования расхода и регулирования давления. Каждый из этих типов представлен в нескольких вариантах. Необходимо учитывать множество факторов, поэтому для устранения рисков, связанных с энергопотреблением, необходимо досконально понимать каждый тип компонента.
Джей Робинсон, владелец и президент RbSA Industrial, сказал: «Гидравлический привод может приводиться в действие полнопроходным запорным клапаном». «Электромагнитный клапан открывает клапан. Когда система работает, гидравлическая жидкость поступает к оборудованию под высоким давлением, а в бак — под низким», — сказал он. «Если система выдаёт давление 2000 фунтов на кв. дюйм (PSI) и питание отключается, электромагнитный клапан переходит в центральное положение и блокирует все порты. Масло не может течь, и машина останавливается, но система может выдерживать давление до 1000 фунтов на кв. дюйм (PSI) с каждой стороны клапана».
В некоторых случаях специалисты, пытающиеся выполнять плановое техническое обслуживание или ремонт, подвергаются прямому риску.
«В некоторых компаниях существуют очень распространённые письменные инструкции, — сказал Робинсон. — Многие из них говорят, что техник должен отключить питание, заблокировать его, пометить, а затем нажать кнопку ПУСК для запуска станка». В этом состоянии станок может ничего не делать — он не будет загружать заготовку, гибать, резать, формовать, выгружать заготовку или что-либо ещё — потому что он не может этого делать. Гидравлический клапан приводится в действие электромагнитным клапаном, которому требуется электричество. Нажатие кнопки ПУСК или использование панели управления для активации любого компонента гидравлической системы не приведёт к активации отключенного электромагнитного клапана.
Во-вторых, если техник понимает, что для сброса гидравлического давления ему нужно вручную управлять клапаном, он может сбросить давление с одной стороны системы и подумать, что сбросил всю энергию. На самом деле, другие части системы всё ещё могут выдерживать давление до 1000 фунтов на кв. дюйм. Если такое давление появится на стороне инструмента, техники будут удивлены, если продолжат выполнять работы по техническому обслуживанию, и даже могут получить травму.
Гидравлическое масло сжимается не слишком сильно — всего около 0,5% на 1000 фунтов на кв. дюйм, — но в данном случае это не имеет значения.
«Если техник высвободит энергию на стороне привода, система может перемещать инструмент на протяжении всего хода», — сказал Робинсон. «В зависимости от системы, ход может составлять 1/16 дюйма (0,6 мм) или 16 футов (4,6 м)».
«Гидравлическая система — это усилитель силы, поэтому система, создающая давление в 1000 фунтов на кв. дюйм, может поднимать более тяжёлые грузы, например, 3000 фунтов», — сказал Робинсон. В данном случае опасность заключается не в случайном запуске. Риск заключается в сбросе давления и случайном опускании груза. Поиск способа снизить нагрузку до начала работы с системой может показаться здравым смыслом, но данные OSHA о смертельных случаях показывают, что здравый смысл не всегда побеждает в подобных ситуациях. В инциденте OSHA 142877.015: «Сотрудник заменяет… наденьте протекающий гидравлический шланг на рулевой механизм, отсоедините гидравлическую линию и сбросьте давление. Стрела резко упала и ударила сотрудника, раздробив ему голову, туловище и руки. Сотрудник погиб».
Помимо масляных баков, насосов, клапанов и приводов, некоторые гидравлические инструменты также оснащены гидроаккумулятором. Как следует из названия, он накапливает гидравлическое масло. Его задача — регулировать давление или объём в системе.
«Гидроаккумулятор состоит из двух основных компонентов: подушки безопасности внутри бака», — сказал Робинсон. «Подушка безопасности заполнена азотом. При нормальной работе гидравлическое масло поступает в бак и выходит из него по мере увеличения и уменьшения давления в системе». Поступление или вытекание жидкости из бака, а также её перемещение, зависит от разницы давлений между системой и подушкой безопасности.
«Существуют два типа гидроаккумуляторов: ударные и объёмные», — сказал Джек Уикс, основатель Fluid Power Learning. «Ударный гидроаккумулятор поглощает пики давления, а объёмный предотвращает падение давления в системе, когда внезапный спрос превышает производительность насоса».
Чтобы работать с такой системой, не получив травм, специалист по техническому обслуживанию должен знать, что в системе имеется гидроаккумулятор и как сбросить из него давление.
Техническим специалистам по обслуживанию амортизаторов следует проявлять особую осторожность. Поскольку подушка безопасности надувается под давлением, превышающим давление в системе, отказ клапана может привести к повышению давления в системе. Кроме того, амортизаторы обычно не оснащены сливным клапаном.
«Эта проблема не имеет надлежащего решения, поскольку 99% систем не позволяют проверить засорение клапанов», — сказал Уикс. Однако программы профилактического обслуживания могут обеспечить профилактические меры. «Можно добавить клапан послепродажного обслуживания для сброса жидкости в местах, где может создаваться давление», — сказал он.
Механик, заметивший низкий уровень давления в аккумуляторах подушек безопасности, может захотеть подкачать воздух, но это запрещено. Проблема в том, что эти подушки безопасности оснащены клапанами американского образца, такими же, как те, что используются в автомобильных шинах.
«На аккумуляторе обычно есть наклейка, предупреждающая о недопустимости добавления воздуха, но после нескольких лет эксплуатации эта наклейка обычно давно исчезает», — сказал Уикс.
Ещё одна проблема — использование уравновешивающих клапанов, сказал Уикс. В большинстве клапанов вращение по часовой стрелке увеличивает давление; в уравновешивающих клапанах ситуация обратная.
Наконец, мобильные устройства требуют особой бдительности. Из-за ограниченного пространства и препятствий проектировщикам приходится проявлять творческий подход к компоновке системы и размещению компонентов. Некоторые компоненты могут быть скрыты и недоступны, что затрудняет плановое обслуживание и ремонт по сравнению со стационарным оборудованием.
Пневматические системы таят в себе почти все потенциальные опасности, присущие гидравлическим. Ключевое отличие заключается в том, что гидравлическая система может привести к утечке, создав струю жидкости с давлением на квадратный дюйм, достаточным для проникновения через одежду и кожу. В промышленной среде под «одеждой» подразумеваются даже подошвы рабочих ботинок. Травмы, связанные с проникновением гидравлического масла, требуют медицинской помощи и, как правило, госпитализации.
Пневматические системы также опасны по своей природе. Многие думают: «Это же просто воздух», и относятся к ним небрежно.
«Люди слышат, как работают насосы пневматической системы, но не учитывают всю энергию, которую насос подаёт в систему», — сказал Уикс. «Вся энергия должна куда-то течь, а гидравлическая система — это умножитель силы. При давлении 50 фунтов на кв. дюйм цилиндр с площадью поверхности 10 квадратных дюймов может генерировать достаточно силы, чтобы переместить груз весом 500 фунтов». Как мы все знаем, рабочие используют эту систему для сдувания мусора с одежды.
«Во многих компаниях это является основанием для немедленного увольнения», — сказал Уикс. Он добавил, что струя воздуха, выходящая из пневматической системы, может сдирать кожу и другие ткани до костей.
«Если в пневматической системе есть утечка, будь то в стыке или через точечное отверстие в шланге, её обычно никто не замечает», — сказал он. «Машина очень шумная, рабочие используют средства защиты органов слуха, и никто не слышит утечку». Даже просто поднять шланг рискованно. Независимо от того, работает система или нет, для работы с пневматическими шлангами требуются кожаные перчатки.
Другая проблема заключается в том, что поскольку воздух обладает высокой сжимаемостью, то при открытии клапана работающей системы закрытая пневматическая система может накопить достаточно энергии для работы в течение длительного периода времени и многократного запуска инструмента.
Хотя электрический ток — движение электронов в проводнике — кажется чем-то совершенно иным, чем физика, на самом деле это не так. Здесь действует первый закон движения Ньютона: «Неподвижный объект остаётся неподвижным, а движущийся объект продолжает двигаться с той же скоростью и в том же направлении, если только на него не действует неуравновешенная сила».
Что касается первого пункта, любая цепь, какой бы простой она ни была, будет сопротивляться току. Сопротивление препятствует прохождению тока, поэтому, когда цепь замкнута (статична), сопротивление поддерживает её в статическом состоянии. При включении цепи ток не протекает по ней мгновенно; требуется как минимум короткое время, чтобы напряжение преодолело сопротивление и ток начал течь.
По той же причине каждая цепь имеет определённую ёмкость, подобно импульсу движущегося объекта. Замыкание переключателя не приводит к немедленному прекращению тока; ток продолжает течь, по крайней мере, некоторое время.
В некоторых схемах для хранения электроэнергии используются конденсаторы; эта функция аналогична функции гидроаккумулятора. Согласно номинальной емкости конденсатора, он может хранить электрическую энергию в течение длительного времени, что представляет опасность. Для схем, используемых в промышленном оборудовании, время разряда 20 минут вполне допустимо, а некоторым может потребоваться большее время.
По оценкам Робинсона, для трубогиба достаточно 15 минут, чтобы энергия, накопленная в системе, рассеялась. Затем выполните простую проверку с помощью вольтметра.
«Подключение вольтметра имеет два важных момента, — сказал Робинсон. — Во-первых, он позволяет техническому специалисту узнать, есть ли в системе оставшееся напряжение. Во-вторых, он создаёт разрядный путь. Ток течёт из одной части цепи через счётчик в другую, истощая всю оставшуюся в ней энергию».
В лучшем случае технические специалисты полностью обучены, имеют опыт и доступ ко всем документам по машине. У них есть замок, бирка и полное понимание выполняемой работы. В идеале они работают с наблюдателями по технике безопасности, чтобы обеспечить дополнительный контроль за опасностями и оказать медицинскую помощь в случае возникновения проблем.
В худшем случае технические специалисты не имеют необходимой подготовки и опыта, работают в сторонней сервисной компании, поэтому не знакомы со спецификой оборудования, запирают офис на выходные или ночные смены, а руководства по эксплуатации оборудования становятся недоступны. Это ситуация идеального шторма, и каждая компания, имеющая промышленное оборудование, должна сделать всё возможное, чтобы её предотвратить.
Компании, которые разрабатывают, производят и продают средства безопасности, как правило, обладают глубокими знаниями в области безопасности в конкретной отрасли, поэтому аудиты безопасности поставщиков оборудования могут помочь сделать рабочие места более безопасными при выполнении плановых задач по техническому обслуживанию и ремонту.
Эрик Лундин присоединился к редакции журнала The Tube & Pipe Journal в 2000 году в качестве заместителя редактора. Его основные обязанности включают редактирование технических статей о производстве труб, а также написание тематических исследований и обзоров компаний. В 2007 году он был повышен до редактора.
До прихода в журнал он 5 лет служил в ВВС США (1985–1990 гг.) и 6 лет работал на заводе по производству труб, патрубков и воздуховодов — сначала представителем службы поддержки клиентов, а затем техническим писателем (1994–2000 гг.).
Он учился в Университете Северного Иллинойса в Декалбе, штат Иллинойс, и получил степень бакалавра по экономике в 1994 году.
Tube & Pipe Journal стал первым журналом, посвященным отрасли производства металлических труб, в 1990 году. На сегодняшний день это единственное издание, посвященное данной отрасли в Северной Америке, и самый надежный источник информации для специалистов по трубам.
Теперь вы можете получить полный доступ к цифровой версии The FABRICATOR и легко получить доступ к ценным отраслевым ресурсам.
Ценные отраслевые ресурсы теперь можно легко получить благодаря полному доступу к цифровой версии журнала The Tube & Pipe Journal.
Получите полный доступ к цифровой версии журнала STAMPING, в котором представлены новейшие технологические достижения, передовой опыт и отраслевые новости для рынка штамповки металлов.
Время публикации: 30 августа 2021 г.