THIẾT KẾ HỆ THỐNG KHÍ NÉN AN TOÀN

THIẾT KẾ HỆ THỐNG KHÍ AN TOÀN

Thiết kế hệ thống khí nén an toàn bắt đầu từ kết nối với phần cứng chuẩn bị không khí của máy và tiếp tục ghép nối chính xác van với xi lanh. Bài viết này chỉ ra các khái niệm cơ bản về tiêu chuẩn an toàn khí nén và chỉ ra cách tốt nhất để thiết kế hệ thống khí nén của máy để đảm bảo vận hành an toàn trong trường hợp ngừng khẩn cấp hoặc mất nguồn cung cấp khí cho máy.

Yêu cầu an toàn khí nén

Một trong những chỉ thị chính cho các nhà chế tạo máy là đảm bảo an toàn cho người vận hành. Bảo vệ máy khỏi hư hỏng và tuân thủ các quy định cũng được yêu cầu. An toàn máy móc phải bắt đầu từ giai đoạn thiết kế và được xem xét trong tất cả các giai đoạn phát triển bao gồm khái niệm, thiết kế, sản xuất, xây dựng, tích hợp, khởi động, thử nghiệm, vận hành và bảo trì.

Thiết kế hệ thống khí nén không chỉ an toàn cho người vận hành mà còn bảo vệ máy khỏi hư hỏng. Việc giảm áp suất không khí, mất áp suất không khí hoặc giảm áp suất không khí trong trường hợp dừng khẩn cấp có thể gây ra nhiều vấn đề khác nhau. Xylanh thẳng đứng bị rơi là một vấn đề phổ biến. Mất quyền kiểm soát một bộ phận là chuyện khác. Khi không khí trở lại một hệ thống, chuyển động bất ngờ khi xi lanh nạp đầy không khí cũng có thể gây ra hư hỏng. Các sự kiện này phải được xem xét và tính toán trong giai đoạn thiết kế.

Có nhiều tiêu chuẩn liên quan để đảm bảo máy hợp pháp, hiệu quả và an toàn. Danh sách một phần bao gồm quy trình đánh giá rủi ro được mô tả chung trong ISO 12100. Thông tin chi tiết về các yêu cầu dừng khẩn cấp có trong ISO 13850 và NFPA 79. Hai tiêu chuẩn phân loại các mức độ an toàn cần thiết là Mức hiệu suất (PL) trong tiêu chuẩn ISO 13849-1 và Tính toàn vẹn về an toàn Cấp (SIL) trong tiêu chuẩn IEC 62061. Và cuối cùng, một điểm khởi đầu tốt cho sự an toàn của máy móc có thể được tìm thấy trong IEC 60204-1.

Chức năng nén khí nén dừng lại an toàn tạm dừng chuyển động nguy hiểm và ngăn chặn kích hoạt bất ngờ từ trạng thái nghỉ. Kiểm soát nén toàn bộ khí nén cũng bao gồm giải phóng năng lượng, giảm áp suất và hiệu lực, hạn chế tốc độ, dừng hoặc chặn chuyển động và chỉ chuyển hướng theo an toàn.

Phần lớn những gì trong tiêu chuẩn nằm ngoài phạm vi của bài viết. Tuy nhiên, kiểm tra toàn bộ máy tính bao gồm sử dụng các sự kiện linh kiện đã được kiểm tra với tuổi thọ cao. Có một số cơ bản an toàn tiêu chuẩn cần sử dụng trong quá trình nén khí của thiết kế, đặc biệt là khi áp dụng các bộ nén khí thành phần.

khí nén được kết nối với khớp nối khí của máy móc.Nguồn cung cấp khí nén cho nhà máy được giới hạn ở áp suất tối đa 130 psi là phù hợp và an toàn cho hầu hết các bộ phận khí nén. Bộ chuẩn bị không khí bắt đầu với kết nối không khí một điểm với van xả đóng ngắt bằng tay, được sử dụng để loại bỏ tất cả áp suất của máy hoặc hệ thống. Van khóa này giúp loại bỏ sự nhầm lẫn và đảm bảo an toàn khi ngắt và khóa không khí để bảo trì.

Khớp nối  khí cũng nên bao gồm một bộ lọc không khí với các phần tử lọc 5 đến 40 micron, một bát chống vỡ, một nắp kim loại và thoát nước thủ công, bán tự động hoặc tự động. Bộ lọc sẽ tự động loại bỏ độ ẩm và bảo vệ khỏi ô nhiễm hạt, một nguyên nhân phổ biến gây ra hỏng hóc. Bộ điều chỉnh nên được sử dụng, tích hợp hoặc tách rời khỏi bộ lọc, và nó phải tự giảm áp và bao gồm một đồng hồ đo. Nếu không có tính năng tự ngắt, việc xoay núm điều chỉnh để giảm áp suất không khí của máy sẽ không có tác dụng cho đến khi không khí được sử dụng ở hạ lưu, có khả năng gây ra tình trạng áp suất không khí thấp bất ngờ và không an toàn.

Ở phía dưới của bộ lọc và bộ điều chỉnh, tất cả các máy phải bao gồm một van xả / khởi động mềm hoạt động bằng điện. Van điện từ này loại bỏ áp suất cho tất cả các thiết bị máy khi nhấn dừng khẩn cấp hoặc tắt nguồn máy. Các điều kiện này phải loại bỏ tất cả nguồn điện và mọi năng lượng tích trữ vào máy và ngăn cản chuyển động của máy. Không giống như nhiều máy khác, các ứng dụng báo chí làm phức tạp mọi thứ và yêu cầu mức độ tin cậy điều khiển cao nhất. Trong các loại ứng dụng rủi ro cao này – các van dự phòng, được giám sát phải được sử dụng, theo tiêu chuẩn, để bảo vệ người vận hành.

Cả van ngắt bằng tay và van đổ đều có thể thải một lượng không khí đáng kể, gây ra tiếng ồn quá mức. Việc sử dụng bộ giảm thanh là bắt buộc để bảo vệ thính giác của người điều hành. Những bộ giảm thanh này không được kiểm soát dòng chảy và phải được giảm áp để xả không khí ra khỏi khu vực làm việc của người vận hành. Ngoài ra, nếu không khí được bôi trơn, khí thải phải được lọc và cung cấp phương pháp tự động phân loại lại chất lỏng hàng không vào các thùng chứa phù hợp để hơi dầu không bị thải ra ngoài khí quyển.

Cả van ngắt bằng tay và van đổ đều có thể thải một lượng không khí đáng kể, gây ra tiếng ồn quá mức. Việc sử dụng bộ giảm thanh là bắt buộc để bảo vệ thính giác của người vận hành. Những bộ giảm thanh này không được kiểm soát dòng chảy phải được giảm áp để xả không khí ra khỏi khu vực làm việc của người vận hành. Ngoài ra, nếu không khí được bôi trơn, khí thải phải được lọc và cung cấp phương pháp tự động phân loại lại chất lỏng  vào các thùng chứa phù hợp để hơi dầu không bị thoát ra ngoài không khí.

Việc mất áp suất không khí có thể gây ra chuyển động không kiểm soát được khi sử dụng van xả trung tâm trong điều kiện dừng khẩn cấp hoặc tắt nguồn, và chuyển động có thể làm hỏng máy này cần được xem xét trong quá trình thiết kế. Tương tự, thiết bị khí nén có thể trôi khi tắt nguồn hoặc thiết bị được điều khiển bằng van hai vị trí có thể di chuyển bất ngờ khi không khí được cấp lại và các điều kiện này cũng phải được xem xét. Van khởi động mềm trên bộ phận chuẩn bị không khí giúp thổi mềm trong những trường hợp này, nhưng chuyển động do áp dụng lại áp suất không khí vẫn có thể gây hư hỏng máy. Do đó, van phải được giữ cố định bằng thiết bị an toàn dự phòng, chẳng hạn như lò xo và / hoặc được khóa liên động thích hợp

Điều khiển xi lanh và thiết bị truyền động

Xi lanh và bộ truyền động giữ dụng cụ di chuyển theo hướng thẳng đứng có thể gây nguy hiểm chèn ép người vận hành và có thể làm hỏng máy công cụ nếu chúng rơi khi không khí thoát ra. Để giảm hoặc loại bỏ nguy cơ này, nên sử dụng thiết bị khóa như van một chiều có thí điểm hoặc tính năng chặn cơ học để giữ dụng cụ ở vị trí trong điều kiện dừng khẩn cấp hoặc mất điện.

Van một chiều có thí điểm, khi được sử dụng để giữ dụng cụ thẳng đứng ở vị trí, sẽ giữ không khí luôn là mối quan tâm về an toàn. Do đó, van một chiều phải bao gồm một thiết bị xả bằng tay để xả không khí được lưu trữ cho mục đích bảo trì. Điều quan trọng là phải ghi rõ ràng và làm nổi bật những trường hợp đặc biệt này trong hướng dẫn sử dụng của người vận hành và trên nhãn cảnh báo máy.

Để cung cấp khả năng kiểm soát tốc độ an toàn của xi lanh hoặc cơ cấu truyền động, nên bổ sung các điều khiển lưu lượng vào các thiết bị này nếu hành trình lớn hơn hai inch. Các điều khiển lưu lượng này phải được đo. Nên sử dụng đệm có thể điều chỉnh, hoặc thậm chí là các chấn động bên ngoài, để giảm chấn động khi kết thúc hành trình. Các đệm này có thể giúp giảm nguy cơ làm hỏng xi lanh, và giảm chấn có thể giảm tiếng ồn xuống mức an toàn.

Các mối nguy hiểm thường bị bỏ qua đối với người vận hành khi đường ống khí nén bị hỏng,. Chuyển động nhanh và mạnh của một ống áp suất bị vỡ có thể gây ra thương tích nghiêm trọng, đặc biệt là đối với mắt. Kỹ thuật tích hợp tốt có thể giúp loại bỏ nguy cơ. Ống mềm nên được   hạn chế. Sử dụng ống ngoại quan khi thích hợp, hoặc bó và buộc các ống bọc lại với nhau thành một nhóm. Việc bổ sung bảo vệ ở những nơi thích hợp cũng có thể làm giảm nguy cơ.

Có nhiều tiêu chuẩn cần quan tâm khi thiết kế và lắp đặt các bộ phận khí nén trên máy. Chuẩn bị khí, van và xi lanh đều đóng vai trò quan trọng trong điều khiển khí nén an toàn. Thiết kế và ứng dụng thích hợp của các bộ phận này và các thành phần khác của hệ thống khí nén cùng với việc tuân thủ các yêu cầu cơ bản về thiết kế khí nén sẽ dẫn đến một chiếc máy an toàn hơn.