• Dla inżyniera
  • 29.07.2022

Środowisko rzeczywiste i warunki pracy- wybrane parametry

Polska Norma PN-EN 60204-1 dotyczy elektronicznego, elektrycznego oraz programowalnego wyposażenia i układów maszyn, które nie są trzymane w dłoniach w czasie ich pracy oraz grup maszyn pracujących razem w sposób skoordynowany.

Jej znajomość oraz respektowanie są absolutnie nieodzowne dla pracowników tak z biura projektowego, jak i z produkcji. W IMI-Polska Sp. z o.o. przywiązujemy do kwestii bezpieczeństwa szczególną uwagę. Poniżej postaramy się przybliżyć wybrane wytyczne.

 

Środowisko rzeczywiste i warunki pracy- wybrane parametry

W poprzednim artykule  poruszyliśmy temat ryzyka towarzyszącego zagrożeniom związanym z wyposażeniem elektrycznym, ale także napomknęliśmy na temat środowiska rzeczywistego oraz warunków pracy. Tym razem postaramy się przybliżyć niektóre wybrane parametry.

Kluczowym zadaniem wyposażenia elektrycznego jest możliwość wykorzystania go
w środowisku rzeczywistym oraz warunkach pracy, które wynikają z przewidzianego zastosowania. Bardzo często jest ono diametralnie odmienne od warunków laboratoryjnych i jednym z obowiązków osób mających za zadanie dostarczyć daną maszynę lub wyposażenie elektryczne jest zweryfikowanie poprawności działania w warunkach deklarowanych przez zamawiającego w Formularzu ankietowym dotyczącym wyposażenia elektrycznego maszyn.

Zastosowane materiały i sposób ochrony przed oddziaływaniem środowiska muszą być odpowiednie do spodziewanej intensywności zjawisk negatywnie oddziaływających na urządzenie oraz powinny skutecznie chronić je przed tymi czynnikami.

Kompatybilność elektromagnetyczna (EMC)

Jednym z niezwykle istotnych parametrów wyposażenia jest emisja zakłóceń elektromagnetycznych. Jej poziom nie powinien przekraczać wartości dopuszczalnych dla ich środowiska pracy. Jednocześnie konieczne jest, by rzeczone wyposażenie miało odporność na zaburzenia elektromagnetyczne na tyle wystarczającą, by pracowało poprawnie w przewidzianym otoczeniu.

Dysponujemy licznymi środkami do ograniczenia generowania zaburzeń elektromagnetycznych, czyli emisji przewodzonej i promieniowania. Wśród nich warto wymienić:

 

  • Filtrowanie zasilania realizowane często poprzez włączenie kondensatorów pomiędzy linię zasilającą, a masę. Znakomicie sprawdzają się one w tej roli, gdyż nie przepuszczają prądu stałego, lecz przewodzą prąd zmienny. Dzięki takiemu działaniu zakłócenia w postaci zmiennego napięcia zwierane są do masy.
  • Ekranowanie kabli, którego skuteczność jest wynikiem grubości ekranu, gęstości krycia, ale przede wszystkim przewodności materiału, z którego wykonano ekran. Aby zapobiec powstawaniu napięcia na zewnątrz kabla najczęściej wykorzystuje się ekran uziemiony.
  • Obudowy zaprojektowane do zminimalizowania promieniowania RF, które dzięki właściwym kształtom oraz zastosowanym materiałom umożliwiają ograniczenie wpływu fal radiowych na działanie danej maszyny lub urządzenia.

 

 

Techniki tłumienia RF

Środki używane w celu zwiększenia odporności danego wyposażenia na zaburzenia przewodzone oraz promieniowanie RF obejmują:

  • Właściwe zaprojektowanie układu połączenia wyrównawczego roboczego z uwzględnieniem połączenia czułych obwodów elektrycznych z płaszczyzną masy (chassis), a także połączenia samego chassis z ziemią, używając do tego przewodu o małej impedancji w paśmie fal radiowych, jednocześnie dbając by był jak najkrótszy.
  • Połączenie czułego wyposażenia elektrycznego lub obwodów bezpośrednio do obwodu PE lub do przewodu odpowiadającego za uziemienie robocze. Działania te mają zminimalizować zaburzenia wspólne.
  • Separację obwodów czułych od źródeł zaburzeń, o ile konstrukcja dopuszcza wprowadzenie takiego rozwiązania.
  • Prowadzenie przewodów równolegle do płaszczyzn masy, jednocześnie dbając by przebiegały one tak blisko siebie, jak to tylko możliwe.
  • Stosowanie krzyżowania kabli pod kątem możliwie zbliżonym do kąta prostego, jeśli tylko jest to wykonalne.

Temperatura otaczającego powietrza

Jednym z minimalnych wymagań stawianych przed całym wyposażeniem elektrycznym jest możliwość poprawnej pracy w zakresie temperatury otaczającego powietrza od 5 °C do 40 °C, jednak często konieczne są środki dodatkowe. Realizuje się je na dwa sposoby- można odizolować wyposażenie od nieodpowiednich temperatur lub wpływać na nie bezpośrednio- chłodząc albo grzejąc otaczające powietrze lub ośrodek chłodzący, który się używa. Jest to kwestia niezwykle istotna w przypadku środowiska o szczególnie wysokich temperaturach, jak przykładowo huty czy stalownie, gdyż skutkuje to zmniejszeniem przewodności elektrycznej przewodów, a w konsekwencji pogorszeniem jakości dostarczanej energii elektrycznej objawiającej się spadkiem napięcia oraz pogorszeniem warunków ochrony przeciwpożarowej tych urządzeń. Dodatkowo często elementy izolacyjne mogą ulec deformacjom, a nawet stopieniu, co przełożyć się może na dalsze defekty.

Wilgotność

                Jeśli wilgotność względna nie przekracza 50% w 40 °C wyposażenie elektryczne powinno działać poprawnie. Jednak wyższe wilgotności mogą być dopuszczalne w niższych temperaturach np. 90% w 20 °C. Do wyładowań elektrostatycznych zazwyczaj dochodzi, gdy wilgotność spadnie poniżej określonego poziomu krytycznego. Kontrolowanie właściwej wilgotności powietrza pozwala zminimalizować ryzyko wystąpienia wyładowań elektrostatycznych, tym samym chroniąc urządzenia i personel. Niezależnie od tego konieczne jest również przeciwdziałanie szkodliwym skutkom kondensacji pary wodnej. Niekiedy wystarczy prawidłowa konstrukcja, lecz w razie potrzeby stosuje się dodatkowe środki zaradcze, takie jak wbudowane grzejniki, klimatyzatory lub otwory spustowe.

Wysokość nad poziomem morza oraz zanieczyszczenia

Przyjmuje się, że wyposażenie powinno gwarantować bezproblemową eksploatację do 1000m nad poziomem morza. Jeśli wśród rzeczywistych warunków pracy znajduje się użytkowanie powyżej tych wartości trzeba uwzględnić to w założeniach projektowych. Należy tu pamiętać, że na większych wysokościach rozrzedzone powietrze będzie gorzej odbierało temperaturę maszyn lub urządzeń.

Należy chronić wyposażenie elektryczne przed wnikaniem ciał stałych oraz cieczy np. kurzem czy kwasami, gazami korozyjnymi, solami. Oprócz potencjalnych uszkodzeń związanych z reaktywnością danych czynników należy mieć tu na uwadze możliwość powstawania porażeń, oparzeń łukiem elektrycznym, pożarów, a nawet wybuchów w atmosferze łatwopalnej. Oczywiście metody zabezpieczeń powinno się dostosować do zanieczyszczeń występujących w docelowym środowisku rzeczywistym dla danego wyposażenia.

Promieniowanie jonizujące i niejonizujące

Jednym ze skutków oddziaływania promieniowania jonizującego z materią jest wytworzenie ładunku elektrycznego. Dodatkowo energia pochłonięta przez urządzenie na skutek ekspozycji na promieniowanie powoduje wiele negatywnych efektów w izolatorach. Te pogarszają parametry urządzenia, a w dłuższej perspektywie potencjalnie i jego funkcjonalność. Jeśli przewiduje się narażenie wyposażenia na promieniowanie przykładowo mikrofalowe, laserowe czy rentgenowskie, które mogłoby mieć negatywny wpływ na jego działanie, bądź przyspieszoną degradację izolacji wymagane jest zastosowanie stosownych, dodatkowych środków zaradczych. Korzysta się z barier z metalowych, ceramicznych płyt albo obudów. Szczegóły materiałowe i konstrukcyjne zależą od typu promieniowania i jego energii.

Wibracje, wstrząsy i udary

Wibracje i uderzenia występują w czasie normalnej pracy i zatrzymywania urządzeń i maszyn. Jednak nie można dopuszczać do sytuacji, w której wibracje wstrząsy lub udary doprowadzą do niepożądanych skutków. Dotyczy to zarówno tych generowanych przez środowisko rzeczywiste, jak i samą maszynę i towarzyszące jej wyposażenie. Realizuje się to poprzez wybór odpowiedniego wyposażenia, umieszczenie go w optymalnej odległości od maszyny lub stosując właściwie dobrane zwieszenia antywibracyjne. W tej kwestii zaleca się szczegółowe, specjalne uzgodnienia między użytkownikiem, a dostawcą.

Jak widać parametry środowiska rzeczywistego są liczne i bardzo różnorodne. Niedopuszczalne jest ich bagatelizowanie, gdyż niedopasowanie parametrów pracy maszyny
i wyposażenia do realnych warunków pracy może skutkować zarówno przyspieszonym zużyciem
jak i nieodwracalnymi uszkodzeniami. Z uwagi na potencjalne zagrożenia wszystkie urządzenia pracujące w danej maszynie powinny być dobrane z uwzględnieniem wpływu warunków zewnętrznych. Wymaga to doboru urządzeń posiadających obudowy oraz konstrukcję charakteryzującą się odpowiednim stopniem ochrony do warunków środowiskowych, w jakich urządzenia te będą pracować

W świetle tego tym istotniejsze się wydaje rzetelne wypełnienie Załącznika B Polskiej Normy 60204-1 oraz szczegółowe ustalenia pomiędzy użytkownikiem, a dostawcą.

 

Udostępnij artykuł: