Verhinderung des unerwarteten Maschinenanlaufs

In der Epoche der Automatisierung ist die Verhinderung des unerwarteten Maschinenanlaufs schwieriger als früher geworden. Dank der Norm PN-EN 1037, die nach Anforderungen der Maschinenrichtlinie 2006/42/EG erstellt wurde, wissen wir, wie Maschinen zu konstruieren sind, dass solche Vorfälle so selten wie möglich und vorzugsweise überhaupt nicht eintreten.

Maschine laufend, gestoppt oder aber in Ruhezustand versetzt?

Vor der Zeit der Automatisierung war es einfach, den Betriebszustand einer Maschine zu bestimmen:
„gestartet“ oder „gestoppt“.
Mit der Entwicklung der Lösungen im Bereich der Industrieautomatisierung sind weitere Zustände dazu gekommen:
„gestartet, in Bewegung“ „eingeschaltet, im Ruhezustand“, „stillgesetzt, angehalten“ und „stillgesetzt, von Energiezufuhr abgeschaltet“.
Dies hat die Bemühungen zur Vorbeugung der unerwarteten Maschinenanlauf erheblich kompliziert.

 „Gestern …”

In der Vergangenheit waren das Abschalten von Energiezufuhr und Energieabbau oder -rückhaltungssysteme ausreichend, damit alle Arbeiten an einer stillgesetzten Anlage keine Gefahr darstellen. Das bedeutet aber nicht, dass es keine Unfälle passierten.

„… und heute”

Die Lösungen von der Vergangenheit wurden jetzt um automatische PLC-Steuerungssysteme und damit um zwei mögliche Maschinenzustände ergänzt. Im Zusammenhang damit sollte insbesondere vor der Aufnahme der diagnostischen und korrigierenden Arbeiten auf die Absicherungen vor einem unerwarteten Maschinenanlauf geachtet werden. Bei den Arbeiten dieser Art kommt es am häufigsten zu Unfällen infolge eines unbeabsichtigten Maschinenanlaufs.

Gefährdungsarten

Alle möglichen Gründe für einen unerwarteten Maschinenanlauf sollten in der Konstruktionsphase berücksichtigt werden, um eine möglichst sichere Maschine zu entwickeln. Sonstige mögliche Ursachen sollten in die Risikoanalyse und -beurteilung (Risikoanalyse und -beurteilung in der Konstruktionsphase) des Maschinenpasses einbezogen werden. Mögliche Gefährdungen sind:

– Gefährdungen infolge des unerwarteten Anlaufs eines mechanischen, pneumatischen oder hydraulischen Antriebs,

– Gefährdungen durch Außenfaktoren wie Wind, Selbstentzündung, Schwerkraft,

– Gefährdungen infolge der Ansammlung von mechanischer Energie z.B. in einem Sprungfeder, Materialspannungen,

– Gefährdungen infolge der Ansammlung von elektrischer Energie z.B. in einem Kondensator oder magnetischer Energie in einer Magnetspule.

Abschaltung und Energieabbau oder -rückhaltung

Laut der Norm PN-EN 1037 sollten die Vorrichtungen zum Abschalten der Maschine von Energiequellen folgende Anforderungen erfüllen:

– sie müssen eine zuverlässige Abtrennung gewährleisten (Isolierung bei Stromversorgung, Abtrennung bei mechanischen Systemen)

– sie müssen zwischen den Stell- und Abschaltungsteilen mechanisch zuverlässig sind

– sie müssen eine klare und eindeutige Identifizierung des Zustands der zu abschaltenden Anlage ermöglichen. Er muss von jeder Lage des Stellteils(Drucktaste, Drehknopf u.a.) beispielsweise in Form eines Lichtsignals abhängig sein.

Nach jeder Abschaltung sollte sich das Energie- und Rückhaltungssystem aktivieren. Der Maschinenpass mu ein Verzeichnis aller Vorfälle enthalten, vor denen nicht erlaubt ist, auf die Maschine zu steigen oder diagnostische, korrigierende, Wartungsarbeiten usw. aufzunehmen. Kurz gefasst, solle die Abschaltung einen sicheren Ablauf für Energieabbau oder Rückhaltung gewährleisten.

Wenn die Einschaltung solcher Maschine gefährlich ist, sollten die Einschalteinrichtungen unter Verschluss gehalten werden!

Prüfung der Sicherheit von Energieabbau oder Energierückhaltungssystemen

Die Maschinen sollten so entwickelt werden, damit die Sicherheit der Systeme von Energieabbau oder Rückhaltung einfach zu erzielen ist. Die Methode und die Instrumentierung wird so ausgewählt, um die Wirksamkeit der betroffenen Systeme keineswegs zu vermindern. Das Messverfahren wird genau im Maschinenpass beschrieben.

Andere Vorbeugungsmaßnahmen neben der Abschaltung und Energieabbau

Um den unerwarteten Maschinenanlauf zu vorbeugen, können andere Methoden als die Abschaltung oder Energieabbau verwendet werden:

1. Verfolgung einer Strategie, die in der Planungsphase angenommen wurde
2. Handbetätigte Drehknöpfe, Tasten
3. Vorbeugung der zufälligen Startsignale

1. Konstruktionsstrategie

Sie kann in drei verschiedenen Kategorien der Maßnahmen unterteilt werden:

– Bauteile so konstruieren, dass sie einen zufälligen Anlauf und die Auslösung des Startsignals unter dem Einfluss der Außen- oder Innenfaktoren verhindern.

– Maßnahmen zur Konfiguration der Systemstruktur, die das Auslösen eines Startsignals für den Anlauf der Maschine verhindern.

–  Maßnahmen zur automatischen Stillsetzung eines gefährdenden Maschinenteil, bevor eine Notsituation infolge der unerwarteten Energieentladung durch diesen Bauteil entsteht.

Es sei daran erinnert, dass in den meisten Fällen, richtig ausgewählte Maßnahmen eine Kombination des in diesem Beitrag beschriebenen Maßnahmen darstellen.
 

2. Physische Schalter

Die Tasten, Druckknöpfe sollten so positioniert werden, dass die Maschine nicht zufällig gestartet werden kann. Darüber hinaus sollte ihre Einbaustelle sie vor Außenfaktoren schützen und vor Eingriff der unbefugten Personen gut abgesichert sein. Zusätzlich sollten sie korrekt mit Piktogrammen in entsprechenden Farben gekennzeichnet sein.

Im Fall, wenn die Daten zur unerwünschten Einschaltung der Maschine führen können, sollte die Wahrscheinlichkeit dieses Ereignisses in der Risikobeurteilung nach EN 1050 als niedrig bestimmt werden.

Die Schütze oder Ventile sollten so ausgewählt werden, dass sie unter den Außenauswirkungen wie Schwingungen, Stöße, Einspeisung- oder Spannungsstörungen ihren Zustand von „Off“ zu „On“ oder umkehrt nicht wechseln konnten. Falls der Machinenanlauf für die Umgebung gefährlich ist, sollten sich alle Schalter im geschlossenen Bereichen befinden, damit die Maschine bei einer unbefugten Person nicht in Betrieb gesetzt wird.

3. Vorbeugungsmaßnahmen gegen die zufälligen Startsignale

Das sind:

-Verriegelung oder Schlüsselschaltung einer stillsetzenden Vorrichtung, die ein permanentes Stoppsignal aufrechterhält bis sie manuell umgesteuert wird,

-abschließbarer Wahlschalter mit sicherer und eindeutiger Angabe der Position, die verwendet wird, um das Stoppsignal bis zur manueller Umsteuerung aufrechtzuerhalten,

– abschließbare, verriegelbare Abdeckung, die – wenn verriegelt – auf dem manuellen Stellteil den Zustand der Stillsetzung AUS/STOP erzwingt.

– bewegliche Abschirmung, die nach ihrer Öffnung von Anfang an auf dem manuellen Stellteil den Zustand der Stillsetzung AUS/STOP erzwingt.

Kriterien für den Einsatz der Vorbeugungsmaßnahmen gegen einen unerwarteten Anlauf

Bei der Entwicklung der Anlagen sind zwei Kriterien für die Vorbeugung gegen einen unerwarteten Anlauf zu beachten:

– Eindeutigkeit, d.i. klare und eindeutige Indikation, wann die Anlage im Zustand AUS/STOP ist

– Zuverlässigkeit, einschließlich der Fähigkeit der stillsetzenden Vorrichtung im Zustand AUS/STOP sicher zu bleiben.