Функции безопасности в современных упаковочных машинах: защита операторов и продукции

Введение

Упаковочное оборудование эксплуатируется в сложных промышленных условиях, где движущиеся детали, высокие температуры и непрерывный режим работы создают потенциальную опасность как для операторов, так и для самой продукции. В ходе нашей работы по сопровождению упаковочных процессов мы на собственном опыте убедились, как правильно организованные системы безопасности предотвращают серьезные травмы и защищают качество продукции. Грамотно спроектированные системы безопасности — это то, что отделяет «почти произошедший несчастный случай» от травмы с потерей рабочего времени, — именно поэтому стандарты уделяют им столь большое внимание.

Современные горизонтальные упаковочные машины и другое упаковочное оборудование оснащены сложными системами безопасности, предназначенными для защиты операторов во время нормальной эксплуатации, проведения технического обслуживания и в чрезвычайных ситуациях. Понимание принципов работы этих систем крайне важно для всех, кто отвечает за эксплуатацию, техническое обслуживание или управление упаковочным оборудованием. Помимо обеспечения соответствия нормативным требованиям, надежные системы безопасности защищают ваши самые ценные активы: операторов, продукцию и непрерывность производства.

Соблюдение Стандарты сертификации CE является обязательным требованием для оборудования, продаваемого на европейском рынке.

В данном руководстве представлен подробный обзор средств безопасности, применяемых в современном упаковочном оборудовании, с особым акцентом на оборудование, сертифицированное по стандарту CE, например, машины Path Pack. Мы рассмотрим системы защиты операторов, вопросы безопасности продукции, механизмы реагирования на чрезвычайные ситуации, а также нормативно-правовую базу, регулирующую безопасность упаковочного оборудования. По завершении вы получите полное представление о том, как оценивать, эксплуатировать и обслуживать системы безопасности для обеспечения оптимальной защиты.

Сертификация по стандарту CE и стандарты безопасности для упаковочного оборудования

Что означает сертификация CE для упаковочного оборудования

Маркировка CE свидетельствует о том, что оборудование соответствует всем применимым директивам Европейского союза в области здравоохранения, безопасности и охраны окружающей среды. В отношении упаковочного оборудования к основным директивам относятся Директива по машиностроению (2006/42/EC), Директива по низковольтному оборудованию (2014/35/EU) для электрических систем и Директива по электромагнитной совместимости (2014/30/EU).

Сертификация CE обязывает производителей проводить тщательную оценку рисков, принимать надлежащие меры безопасности, предоставлять подробную документацию и наносить маркировку CE только после проверки уполномоченным нотифицированным органом, если это требуется. Данный процесс гарантирует, что оборудование, поступающее на рынок, прошло оценку на соответствие строгим стандартам безопасности.

Для покупателей упаковочного оборудования сертификация CE является гарантией того, что оборудование соответствует минимальным требованиям безопасности, действующим во всех странах-членах ЕС. Оборудование Path Pack имеет полную сертификацию CE, что свидетельствует о нашей приверженности обеспечению безопасности операторов и соблюдению нормативных требований. Наши компоненты системы управления, в том числе ПЛК Siemens и системы управления Schneider Electric, дополнительно повышают надежность систем безопасности.

Основные стандарты безопасности для упаковочного оборудования

Безопасность упаковочного оборудования регулируется рядом международных стандартов:

ISO 12100 устанавливает общие принципы безопасности машин, включая методологию оценки рисков и принципы снижения рисков. Данный стандарт служит основой для проектирования безопасности всех машин.

ISO 13849 устанавливает эксплуатационные требования к системам управления, связанным с безопасностью. В ней определены уровни надежности (PL) и предъявляются требования к производителям по подтверждению того, что функции безопасности достигают заданных уровней надежности.

IEC 60204-1 посвящен вопросам безопасности электрооборудования, в том числе требованиям к цепям аварийной остановки, электрической изоляции и защите от поражения электрическим током.

EN 415 Данная серия посвящена требованиям безопасности, предъявляемым к упаковочным машинам, в том числе к машинам для упаковки в пленку, вертикальным машинам для формовки, наполнения и запечатывания, а также вспомогательному оборудованию.

Понимание этих стандартов помогает операторам определить, какие средства безопасности должны быть предусмотрены и как они должны функционировать.

Системы физической защиты

Защита оборудования и ограждения

Физические ограждения представляют собой первую линию защиты от контакта с опасными элементами оборудования. В современных упаковочных машинах используются несколько типов ограждений:

Несъемные ограждения устанавливать постоянные физические ограждения вокруг опасных зон. Они крепятся с помощью крепежных элементов, для снятия которых требуются специальные инструменты, что гарантирует, что ограждения остаются на месте в ходе нормальной эксплуатации. Стационарные ограждения используются в зонах, доступ в которые не требуется на регулярной основе в процессе производства.

Сцепленные ограждения предназначены для обеспечения доступа к внутренним узлам станка с целью настройки, регулировки или технического обслуживания, при этом при их открытии автоматически останавливаются опасные функции. Механизм блокировки предотвращает повторный запуск станка до тех пор, пока защитный кожух не будет надлежащим образом закрыт. Станки Path Pack оснащены защитными кожухами с блокировкой на всех точках доступа оператора.

Защитные световые завесы создают невидимые инфракрасные лучи, пересекающие проемы. При прерывании луча цепь безопасности станка немедленно останавливает движение. Световые завесы обеспечивают быстрый доступ для загрузки материала и смены продукции без необходимости снятия и установки защитных ограждений.

Защитные коврики обнаруживают присутствие персонала с помощью датчиков давления. Как правило, они устанавливаются по периметру станка в тех местах, где операторы могут находиться во время выполнения определённых операций. Их срабатывание приводит к немедленной остановке станка.

Защита точек эксплуатации

Рабочей зоне — месту, где непосредственно происходит упаковка, — необходимо уделять особое внимание в связи с близостью движущихся деталей и обрабатываемой продукции.

Устройства управления двумя руками требуют одновременного нажатия двух органов управления (как правило, кнопок), расположенных на безопасном расстоянии от источника опасности. Это заставляет операторов держать обе руки вдали от опасной зоны во время работы машины. Двуручное управление является одним из вариантов для операций ручной загрузки, при которых возможен контакт продукта с движущимся оборудованием — вопрос о его применении решается на основе оценки рисков, а не в соответствии с общим правилом.

Предохранительные блоки — это механические устройства, которые устанавливаются в механизмы оборудования во время технического обслуживания для предотвращения непреднамеренного запуска. Ни в коем случае не проводите техническое обслуживание без надлежащим образом установленных предохранительных блокировок. Компания Path Pack предлагает специальные предохранительные блокировки, разработанные для каждой точки доступа при техническом обслуживании.

Аварийные остановки должны находиться в пределах досягаемости со всех рабочих мест и обеспечивать немедленное отключение всех функций машины. Цепь аварийной остановки работает независимо от обычных систем управления и построена по принципам отказоустойчивой конструкции.

Системы электробезопасности

Цепи аварийной остановки

Цепи аварийной остановки представляют собой важнейший уровень безопасности, который должен функционировать надлежащим образом независимо от состояния остальных систем. К ключевым требованиям относятся:

Привод с грибовидной головкой: Кнопка аварийной остановки должна быть красного цвета на желтом фоне в соответствии с международными стандартами. Кнопка должна приводиться в действие ладонью или рукой без использования каких-либо дополнительных инструментов.

Прямой механизм открывания: В цепи аварийной остановки используются контакты с принудительным размыканием, которые при срабатывании физически разъединяются, даже если они слиплись. Это обеспечивает надежную работу в любых условиях.

Отказоустойчивая конструкция: Цепи аварийной остановки спроектированы с учетом принципа «безопасности при отказе» — это означает, что при любой потере питания, обрыве провода или выходе из строя какого-либо компонента машина останется в остановленном состоянии.

Сброс требований: После аварийной остановки для повторного запуска машины необходимо выполнить специальную процедуру сброса. Это предотвращает автоматический повторный запуск после восстановления питания.

Электрическая изоляция и блокировка/маркировка

Надлежащая электрическая изоляция предотвращает непреднамеренное включение напряжения во время проведения технического обслуживания. Эффективные процедуры блокировки и маркировки (LOTO) обеспечивают безопасность персонала, занимающегося техническим обслуживанием, за счет надлежащего контроля над источниками электроэнергии.

Главные выключатели Необходимо предусмотреть устройства для отключения источников питания станка. Эти выключатели должны располагаться рядом с входом в станок и быть доступными для операторов. Технические условия Path Pack требуют, чтобы главные выключатели находились в поле зрения оператора или были оснащены устройствами, позволяющими зафиксировать их в открытом положении с помощью навесного замка.

Автоматические выключатели и устройства защиты от перегрузки защищают электрические системы от неисправностей и должны быть правильно рассчитаны и согласованы. Регулярные испытания гарантируют правильную работу защитных устройств.

Положения о LOTO должны быть интегрированы в конструкцию оборудования, включая точки изоляции с замками для каждого источника энергии. Наш опыт работы с клиентами показывает, что на оборудовании с грамотно спроектированными средствами LOTO во время технического обслуживания происходит значительно меньше электротехнических происшествий.

Системы управления движением и датчики

Регулирование скорости с учетом требований безопасности

Современные упаковочные машины с сервоприводом оснащены функциями регулирования скорости с учетом требований безопасности, которые ограничивают скорость перемещения осей при открытых защитных ограждениях или когда операторы работают вблизи оборудования.

Ограничение скорости в целях безопасности (SLS) Эти функции контролируют скорость перемещения осей и предотвращают превышение безопасных значений скорости в режимах настройки или технического обслуживания. При открытых защитных ограждениях операторы могут перемещать оси в режиме шагового перемещения со сниженной, безопасной скоростью.

Функции «Безопасная остановка» обеспечивают контролируемое замедление, а не мгновенное отключение питания. Это позволяет защитить механические компоненты и одновременно обеспечить быстрое прекращение опасного движения. Функция STO (Safe Torque Off) мгновенно отключает крутящий момент двигателя, тогда как функция SS1 (Safe Stop 1) инициирует контролируемое замедление, за которым следует срабатывание функции STO.

Мониторинг траектории проверяет, что движение происходит по ожидаемым траекториям, и немедленно останавливает машину в случае обнаружения непредвиденного движения. Это позволяет предотвратить опасности, связанные с механическими неисправностями или ошибками системы управления.

Определение приближения и давления

Датчики безопасности определяют присутствие оператора и предотвращают работу машины, если персонал находится в опасных зонах:

Системы защитных ковриков Используйте чувствительные к давлению датчики, установленные на полу вокруг оборудования. Система управления отслеживает состояние ковриков и предотвращает запуск оборудования или вызывает его немедленную остановку, если какая-либо часть коврика занята.

Контактные датчики безопасности Установленные на ограждениях оборудования датчики фиксируют контакт с персоналом. При срабатывании датчиков через реле безопасности подается команда немедленной остановки.

Зоны безопасности лазерного сканера проецируют невидимые инфракрасные поля вокруг станков. Path Pack предлагает дополнительные защитные лазерные сканеры, которые создают настраиваемые зоны безопасности. При вторжении в зону станок безопасно останавливает все движения. Это особенно важно для сценариев совместной работы.

Защита продукции и предотвращение загрязнения

Принципы гигиенического проектирования

При использовании оборудования в пищевой, фармацевтической и косметической отраслях его конструкция должна исключать возможность загрязнения продукции:

Конструкция из нержавеющей стали с соответствующей обработкой поверхности (как правило, Ra < 0,8 мкм для поверхностей, контактирующих с пищевыми продуктами) предотвращает коррозию и накопление бактерий. В машинах Path Pack для всех поверхностей, контактирующих с продуктом, используется нержавеющая сталь марки 304 или 316.

Герметичные подшипники и корпуса предотвратить попадание смазочного материала в зоны, где находится продукт. Там, где возможен контакт, используются пищевые смазочные материалы, сертифицированные для случайного контакта с пищевыми продуктами.

Возможность очистки на месте (CIP) позволяет проводить тщательную очистку без разборки. Правильные углы слива и гладкие поверхности способствуют полному сливу моющего раствора.

Изоляция зон продукции обеспечивает отделение механических компонентов от зон контакта с продуктом. Например, ременные приводы часто располагаются ниже плоскости движения продукта и физически отделены от зон контакта с продуктом.

Предотвращение попадания посторонних предметов

Попадание посторонних веществ является одной из самых серьезных проблем, связанных с качеством упаковки пищевых продуктов и фармацевтических препаратов:

Обнаружение и отбраковка металлических предметов Системы обнаруживают металлические включения в упакованной продукции и автоматически отбраковывают бракованные единицы из производственного потока. Компания Path Pack предлагает комплексные решения по обнаружению металла для всестороннего контроля продукции.

Системы рентгеновского контроля обнаруживать неметаллические посторонние предметы, в том числе осколки стекла, камни, пластик и кости. Хотя рентгеновский контроль обходится дороже, чем металлодетекция, он обеспечивает более широкую защиту от загрязнений.

Системы визуального контроля проверяют целостность упаковки, качество пломбы и правильность маркировки. Эти системы отбраковывают упаковки, не соответствующие критериям проверки, предотвращая попадание загрязненной или бракованной продукции к потребителям.

Предотвращение и смягчение последствий пожаров

Управление горючими материалами

В процессе упаковки используются значительные объёмы плёнки, бумаги и других горючих материалов. Для предотвращения пожаров необходимо уделять внимание следующим аспектам:

Управление источниками тепла: Уплотняющие губки, двигатели и электрические компоненты выделяют тепло во время работы. Надлежащие защитные ограждения предотвращают контакт горючих упаковочных материалов с горячими поверхностями. Контроль температуры на критически важных компонентах обеспечивает раннее предупреждение о перегреве.

Борьба с пылью и твердыми частицами: Многие операции по упаковке сопровождаются образованием пленочной пыли и частиц продукта, которые могут накапливаться и создавать угрозу возгорания. Регулярная уборка и эффективные системы пылеудаления позволяют свести риски накопления к минимуму.

Электрическая защита: Автоматические выключатели, реле перегрузки и системы обнаружения дуговых замыканий защищают электрические системы от ситуаций, которые могут привести к возгоранию. Регулярные проверки электрических систем позволяют выявлять потенциальные проблемы до того, как они станут источником опасности.

Обнаружение и тушение пожаров

Детекторы дыма и тепла обеспечивать раннее предупреждение о возникновении пожара, запуская сигнализацию и автоматические меры реагирования. Системы обнаружения должны соответствовать конкретным условиям окружающей среды и имеющимся материалам.

Автоматическая система пожаротушения Системы могут подавать огнетушащие вещества непосредственно в зоны опасности. Системы с чистыми огнетушащими веществами (FM-200, CO₂ или инертный газ) предпочтительны для электрических шкафов, где огнетушение с использованием воды может привести к дополнительным повреждениям.

Огнетушители должна соответствовать типам имеющихся материалов. Классификация включает тип A (обычные горючие материалы), тип B (легковоспламеняющиеся жидкости), тип C (электрооборудование) и тип D (горючие металлы). Большинство операций по упаковке требуют обеспечения защиты от нескольких классов.

Планирование действий в чрезвычайных ситуациях

Требования к подготовке операторов

Для эффективной работы систем безопасности необходимы должным образом обученные операторы:

Начальная подготовка Должно охватывать все меры безопасности при эксплуатации оборудования, порядок действий в чрезвычайных ситуациях, а также протоколы блокировки и маркировки. Проведение обучения должно быть задокументировано и подтверждено до того, как операторам будет разрешено работать с оборудованием.

Курс повышения квалификации должно проводиться на регулярной основе, а также при внесении существенных изменений в оборудование или рабочие процедуры. Наш опыт показывает, что ежегодные курсы повышения квалификации значительно способствуют соблюдению требований безопасности.

Участие в учениях по чрезвычайным ситуациям обеспечивает понимание операторами своих обязанностей в чрезвычайных ситуациях. Учения должны моделировать реалистичные сценарии, включая оказание помощи пострадавшим, эвакуацию при пожаре и неисправность оборудования.

Разработка процедур действий в чрезвычайных ситуациях

Каждая операция по упаковке должна сопровождаться задокументированными аварийными процедурами, охватывающими:

Неотложные медицинские состояния: В том числе оказание первой помощи, порядок действий в чрезвычайных ситуациях и расположение средств первой помощи.

Чрезвычайные ситуации, связанные с пожаром: В том числе включение сигнализации, пути эвакуации, места сбора и порядок проведения переклички.

Аварийные ситуации на оборудовании: В том числе запуск аварийной остановки, предотвращение травм и локализация инцидентов.

Выбросы в окружающую среду: В том числе процедуры на случай утечек химических веществ, загрязнения продукции и требования к уведомлению об экологических инцидентах.

Обеспечение эффективности системы безопасности

Протоколы осмотра и испытаний

Системы безопасности требуют регулярной проверки для обеспечения их постоянной эффективности:

Ежедневные проверки необходимо убедиться, что кнопки аварийной остановки работают исправно, защитные ограждения установлены и не повреждены, устройства безопасности не обойдены, а также отсутствуют какие-либо явные источники опасности.

Еженедельные функциональные испытания необходимо убедиться, что защитные блокировки предотвращают запуск при открытых ограждениях, датчики безопасности реагируют на тестовые объекты, а цепи аварийной остановки работают исправно.

Ежемесячные комплексные проверки необходимо проверить все компоненты системы безопасности, убедиться в исправности электрических соединений, проверить работу цепей безопасности с помощью соответствующего испытательного оборудования, а также ознакомиться с документацией по техническому обслуживанию.

Ежегодные проверки систем безопасности Проверка, проводимая квалифицированным персоналом, должна обеспечить подтверждение общей исправности системы безопасности, выявление любых признаков износа или повреждений, а также подтверждение соответствия применимым стандартам.

Модификации системы безопасности

Любые изменения в системах безопасности требуют тщательного анализа:

Несанкционированные изменения может нарушить целостность системы безопасности и потенциально создать новые источники опасности. Все изменения в системе безопасности должны проверяться квалифицированным персоналом.

Вопросы, связанные с модернизацией: При добавлении средств безопасности или модификации существующих систем необходимо обеспечить совместимость с существующей архитектурой управления и сохранить требуемые уровни безопасности.

Обновления документации: Любые изменения в системах безопасности требуют соответствующих обновлений руководств, процедур и предупредительных надписей.

Заключение

Современные упаковочные машины оснащены комплексными системами безопасности, предназначенными для защиты операторов, продукции и обеспечения непрерывности производства. Понимание принципов работы этих систем — их функций, требований и потребностей в техническом обслуживании — имеет решающее значение для всех, кто работает с упаковочным оборудованием.

К ключевым принципам безопасности упаковочных машин относятся: наличие нескольких дублирующих уровней защиты, обеспечивающих многоуровневую защиту от опасностей; необходимость регулярного осмотра и технического обслуживания систем безопасности для обеспечения их надежности; обучение операторов, которое имеет такое же важное значение для общей безопасности, как и инженерные меры контроля; а также соблюдение стандартов, таких как требования CE, обеспечивающее базовую защиту, при этом для конкретных случаев применения могут потребоваться дополнительные меры.

Компания Path Pack производит горизонтальные упаковочные машины в Ханчжоу (Китай). Перед отправкой каждая машина проходит испытания с использованием продукции и пленки заказчика. Если вы выбираете упаковочную машину или устраняете неисправности на линии, уже находящейся в эксплуатации, обратитесь к нашей инженерной службе — мы ответим в течение одного рабочего дня.

Правила техники безопасности различаются в зависимости от отрасли — ознакомьтесь с нашим Руководство по нормативным требованиям к фармацевтической упаковке в отношении отраслевых требований.

Инвестиции в надлежащие меры безопасности и поддержание эффективности систем безопасности позволяют защитить ваши самые ценные активы: сотрудников, продукцию и производственный потенциал. Безопасность — это не просто требование законодательства, а один из основных компонентов успешной работы упаковочного производства.

Автор: Техническая команда Path Pack