EN 60204-1: elektrivead, millest saab tehase tava

„Sellel teisel liinil tuleb väärtus teisiti seadistada.“ Kaks ühesugust liini toodavad sama toodet, kuid vajavad erinevaid temperatuuriseadeid. Kogenud operaator teab, mida muuta. Uuele töötajale tuleb see ette näidata. Kui ta küsib, miks identsed masinad käituvad erinevalt, vastatakse, et iga masinat peab lihtsalt tundma õppima. Nii lakkab häiritud mõõtmine olemast kõrvaldamist vajav rike. Sellest saab praktiline teadmine, mida antakse edasi järgmistele töötajatele. EN 60204-1 puudutab seda olukorda palju otsesemalt kui kaablikanalite kena välimus elektrikilbis.

Tehnoloog parandab parameetreid, operaator jälgib tulemust ja tootmine kinnitab, et töötada ju saab. Elektripaigaldise parandamise asemel tõsteti nõudeid töötajatele. See on üks masinate elektriseadmete vigade vähem silmatorkavaid tagajärgi. Midagi ei pea läbi põlema. Kaitseaparaat ei pea rakenduma. Piisab sellest, et valesti paigaldatud juhtmete tõttu maksab ettevõte iga päev lisareguleerimise, kontrollimise ja protsessi parandamise eest.

Kulu peitub inimeste tööajas, mistõttu on seda lihtne pidada tavaliseks tootmiskuluks. Elektriviga võib aga muuta kogu masina kasutusviisi. Kui viga sunnib inimesi ohualale kavandatust sagedamini sisenema, seab see kahtluse alla ka riskihindamise lähteandmed. Kord kuus kavandatud reguleerimine ja iga tund tehtav reguleerimine on sisuliselt erinevad olukorrad, kuigi dokumentides kannavad mõlemad sama nime.

Sama visa eluga on muud tehaseuskumused. Signaaltulba punane tuli peab tähistama iga seisakut, sest juht tahab kohe näha, kus tootmine ei käi. Sagedusmuunduritega RCD-d ei kasutata, sest kunagi tekitasid need probleeme. Toitesüsteemi ei küsita, kui pinge sobib ja PE on ühendatud. Iga selline selgitus lõpetab ebamugava vestluse kiiresti. Mõne aja pärast peetakse tehnilise aluse küsimist juba küsija kogenematuseks.

Kogemust on siin vaja just selleks, et eristada toimivat lahendust veast, mida kõik on õppinud teenindama. Standardi number dokumentatsioonis seda vaidlust ei lahenda. Tuleb vaadata paigaldist, jälgida kaitse toimimist ja uurida, mida inimesed masina juures tegelikult teevad. Eriti seda, mida masin ei pidanud neilt nõudma.

Kõige raskem on kõrvaldada riket, millest on jõudnud saada ettevõtte oma standard.

1. Tehnoloog reguleerib protsessi, mida paigaldis rikub

Tehnoloog peab teise liini stabiilselt tööle saama. Tal on temperatuurinäidud, tootmistulemused ja võimalus parameetreid muuta. Nende põhjal leiab ta seadistuse, millega õige toode kätte saada. Kui väärtusi tuleb korrigeerida, siis ta korrigeerib.

Tegelik põhjus peitub aga termopaari mõõtejuhtmetes, mis on paigaldatud servomootorite toitejuhtmete kõrvale. Häiring jõuab mõõteahelasse ning ilmub juhtpaneelile temperatuurina. Sama toode vajab teisel liinil teistsuguseid väärtusi mitte materjali uue omaduse tõttu, vaid sellepärast, et ühe liini elektripaigaldis on kehvemini teostatud.

Tehnoloogiaosakond sai lahendada probleemi, mida elektrik ei jätnud skeemile. Ta jättis selle kaablikanalisse.

Regulaator saab vale mõõtetulemuse ja reageerib sellele kohusetundlikult

Termopaariga mõõdetakse väikest pinget, mis teisendatakse temperatuuriks, arvestades anduri karakteristikut ja külmliite temperatuuri. Kui häiring moonutab näitu, töötab regulaator vale teabega. Algoritm võib suurendada või vähendada kuumutamist, kuigi tegelik temperatuur seda ei nõua.

Nii hakkab mõõtmisprobleem protsessi ennast mõjutama. Inimene jälgib tulemust ja parandab seadistust. Tekib täiendav käsitsi reguleerimise ring, mida automaatliini ostmisel ei kavandatud. Automaatika reguleerib vale mõõtetulemuse järgi. Tehnoloog parandab automaatika järel. Seadmete loetelus on mõlemad regulaatorid eraldi: esimene on kontroller, teine palgaline ametikoht.

Ekraanil kuvatav arv ei tõesta veel kuigi palju. Häiritud näit võib jääda mõõtepiirkonda. Termopaari katkestuse häiret ega muud üheselt paigaldisele viitavat teadet ei pruugi tekkida. Ka mõlema liini ühesugune skeem ei välista erinevust. Skeem näitab ühendusi. Juhtmete tegelikku paiknemist, varjestuste teostust ja potentsiaaliühtlustust tuleb kontrollida masinal.

„Standard lubab ju juhtmeid koos paigaldada“

Lubab. Tingimustel. Punkt 13.1.3 lubab eri ahelate juhtmeid paigaldada kõrvuti, ühisesse kanalisse ja teatud juhtudel ühisesse kaablikoostu. Tingimus on, et paigutus ei häiri ühegi ahela nõuetekohast toimimist. Alles seejärel tulevad eri pingetega ahelate eraldamise või isolatsiooni nõuded.

Väide „isolatsioon vastab pingele“ vastab seega ainult ühele osale küsimusest. Juhtmete vahel ei pea tekkima lühist, et paigaldis oleks valesti teostatud. Piisab sellest, kui üks ahel rikub teisele ahelale vajalikku teavet.

EMC nõuded hõlmavad nii häiringute emissiooni kui ka masinate elektriseadmete häiringukindlust ettenähtud töökeskkonnas. Informatiivne lisa H kirjeldab häiringute vähendamise võtteid: toite- ja signaalijuhtmete eraldamist, nõuetekohast varjestamist, potentsiaaliühtlustust ning juhtmete kasutamist tootja juhiste kohaselt.

Varjestatud kaabli ostmisest ei piisa, et EMC oleks lahendatud. Kaabel tuleb ka õigesti paigaldada ja selle varjestus õigesti lõpetada.

Kõigepealt kontrollime, kas temperatuur üldse muutus

Enne retsepti järgmist parandamist tasub kahtluse alla seada seni kindlaks peetud asi: näidu usaldusväärsus. Sellise juhtumi diagnostikas võrdleme näitu sõltumatu etalonmõõtmisega, arvestades mõõtekohta ja andurite reageerimisaega. Samal ajal registreerime ajamite töö.

Otsime seost ajamite töö ja näidu hälbe vahel, mitte lihtsalt ajamite töö ja temperatuurikõvera vahel. Masina liikumine võib protsessi tegelikult mõjutada. Kontrollime sisendi konfiguratsiooni ja kogu mõõteahela teostust. Seejärel hindame kontrollitud katses juhtmete marsruudi, varjestuse või ühenduste parandamise mõju. Retsepti ei muudeta samal ajal, sest siis pole võimalik mõjusid lahutada.

Kui põhjus on häiring, ei tõenda teise liini eraldi seadistus protsessi nõuetekohast väljatöötamist. See näitab ainult, et leiti viis tootmiseks vigase mõõtmise kiuste. Tingimuste järgmine muutus võib nõuda uut sekkumist.

Häiring sai oma tehnoloogilise seadistuse. Nüüd saab seda koos retseptiga usaldusväärselt korrata.

2. Riskihindamises kord kuus, tootmises kord tunnis

„Reguleerimist arvestati riskihindamises.“ Arvestati küll. Kord kuus. Tegelikult teeb operaator seda iga tund, sest ilma järjestikuste parandusteta ei püsi protsess nõutud parameetrites. Tegevusel on sama nimi, mistõttu näib dokumentatsioon korras.

Vaatame varianti, kus sekkumiseks tuleb minna kaitsepiirde taha, kuumade protsessielementide lähedale. Täiendav teenindamine tähendab siis ka täiendavat kokkupuudet ohuga. Probleem puudutab ohutust isegi juhul, kui avatud kaitsepiirdega liikumist ei lubata. Masin pidi vajama harva reguleerimist. Tegelikult vajab see tootmise regulaarset päästmist. Riskihindamises kasutatakse endiselt esimese variandi eeldusi.

„See on ju ainult protsessiandur“

Nii püütakse mõõtmisprobleemi ohutusest eraldada. Andur ei täida ohutusfunktsiooni, ohutusrelee töötab ja kaitsepiirde avamine peatab ajamid. Järelikult olevat rike ainult kvaliteediprobleem.

Ent just vale mõõtetulemus toob inimese masina juurde sagedamini, kui kavandati. Tavaline protsessiandur ei pea juhtima kaitsefunktsiooni, et selle rike muudaks kaitselahenduse lähteandmeid. ISO 12100 seob seadmete töökindluse sekkumiste arvu ja ohuga kokkupuute vähendamisega. See seos hõlmab selgelt ka funktsioone, mis ei ole ohutusfunktsioonid.

Seadmete jagamine dokumentatsioonis „ohutuseks“ ja „protsessiks“ ei vabasta nende tegeliku mõju analüüsimisest. Meie näites jättis elektrik mõõteahelasse häiringu. Tehnoloog leidis tootmist võimaldavad seadistused. Operaator teeb lisatoiminguid. Iga osakond lahendas oma lõigu. Ainult kokkupuute sagedusel ei ole oma osakonda. Seetõttu jääb see nii kergesti omanikuta.

Kui piisavat riski vähendamist põhjendati harva vajaliku ligipääsuga, ei saa pärast iga tunni tagant sekkumisele üleminekut seda põhjendust enam ajakohaseks pidada. Küsimus ei ole uues ülevaatuse kuupäevas. Muutunud on teave, millele järeldus tugines.

Seda ei arvutata lihtsa kordajaga. Sagedasem reguleerimine ei anna automaatselt mingit kindlat riskiskoori kasvu. Tuleb kontrollida, mida inimene teeb, milliste ohtudega ta kokku puutub, kui kaua kokkupuude kestab ja milline kaitse on sel ajal olemas. Vana sageduse allesjätmine tähendab aga teadlikult teiste tingimuste hindamist kui need, mis töökohal tegelikult valitsevad.

Ülevaatuseks valitud kaitsepiire teenindab nüüd tootmist

Oletame, et harva vajaliku ligipääsu tõttu valiti kohtkindel kaitsepiire. Kord kuus tehtava toimingu puhul sobisid piirde eemaldamine, töö tegemine ja piirde tagasipaigaldamine hoolduse korraldusega. Nüüd tuleb sama tegevust korrata kogu vahetuse jooksul. Varem või hiljem jätab keegi kaitsepiirde kinnitamata.

Ettevõte avastab uue probleemi: töötajate vale käitumise. Kaablikanal jääb puutumata. Operaator saadetakse uuele koolitusele.

See ei õigusta kaitseta töötamist. Küll aga näitab, kus põhjusanalüüs katki jäi. ISO 12100 juhib tähelepanu seosele kasvava ligipääsuvajaduse ja kohtkindla kaitsepiirde tagasipanemata jätmise vahel. Sellistes tingimustes tuleb valida teine sobiv kaitselahendus, mitte käsitleda kaitsepiirde regulaarset lahtikeeramist üksnes distsipliiniprobleemina.

Sama mõttetu oleks jätta vigane mõõtmine alles ja tegeleda ainult masina mugavama avamisega. Esmalt tuleb eemaldada tarbetute sekkumiste põhjus ning seejärel valida kaitselahendus toimingute järgi, mis tõepoolest vajalikuks jäävad. Kuni rike eksisteerib, peavad riskihindamine ja kaitsemeetmed arvestama praegusi töötingimusi, mitte lubadust tulevase remondi kohta.

Pärast paigaldise parandamist ei kontrollita ainult näidu stabiilsust. Kontrollida tuleb ka seda, kas pidevate paranduste vajadus tegelikult kadus. Alles siis saab kinnitada, millised teeninduseeldused vastavad taas masina tegelikule kasutusele.

Harva tehtava reguleerimise jaoks koostatud riskihindamine ei anna alibit masinale, mis nõuab sama tegevust terve vahetuse jooksul.

3. Punane, sest juht ei salli seisakuid

„Kui masin seisab, peab punane tuli põlema. Ma tahan kohe näha, kus tootmine ei käi.“ Automaatik sai selge nõude. Piisab signaali sidumisest automaatrežiimi puudumisega. Partii lõppes — punane. Materjal puudub — punane. Tekkis ohtlik seisund — samuti punane.

Signaaltulp näitab laitmatult juhi rahulolematust. Operaatori teavitamisega läks kehvemini.

Üks värv, vastuolulised korraldused

Materjali puudumisel peab inimene lähenema ja tegema ettenähtud teenindustoimingu. Teatud ohtliku seisundi korral võib vaja minna kohest kaitsvat tegevust või hoopis masinast eemale jäämist. Kui mõlemat olukorda näidatakse ühtemoodi, ei aita värv vajalikku reaktsiooni valida.

See ongi probleem. Mitte see, et keegi solvas värvitabelit.

Standard soovitab märgutuled kodeerida masina seisundi järgi. Tabelis 4 tähistab punane ohuga seotud hädaolukorda, kollane ebanormaalset seisundit ja sinine operaatorilt nõutavat tegevust. Roheline tähendab normaalset seisundit ning valge neutraalset teavet.

„Ei tooda“ ei ole ohukategooria. Samamoodi ei kinnita „toodab“ masina ohutust. Partii lõpp, materjali lisamise vajadus ja ohuhoiatus tuleb üksteisest eristada. Neid ei saa kokku suruda ühe tingimuse alla: „automaat ei tööta“.

„Operaatorid teavad, mida punane tähendab.“ Selles näites teavad nad peamiselt seda, et värv üksi ei otsusta midagi. Nad peavad kontrollima, kas seekord tuleb lisada materjali, eemaldada toode või masinale üldse mitte läheneda. Projekteeriti silmatorkav signaal ja võeti sellelt siis eristav tähendus.

Juhil on täielik õigus tootmisseisakuid näha. Selleks ei pea ta kogu hoiatussignalisatsiooni enda kasutusse võtma. Tootmisteabe saab eraldada ja selgelt kirjeldada. Soovituslik värvikood jätab ruumi eri seisunditele ning operaatori eri tegevustele. Vaja on ainult natuke rohkem mõtlemist kui ühe lambi sidumine ühe PLC bitiga.

Punane STOP punase E-STOP kõrval

Juhtpaneelil tekib sarnane probleem teises suunas. Inimene ei võta signaali vastu, vaid peab valima seadise, millega tegutseda. Kõrvuti asuvad tavaline punane STOP ja punane E-STOP.

Paneeli autor teab mõlema otstarvet. Vastuvõtukatsel vajutab ta õiget nuppu ja kinnitab selle toimimise. Projekteerija tõestas, et tema ise ei aja segi nuppe, mille ta ise paigutas. Raske oleks välja mõelda veel soodsamaid katsetingimusi.

Tavalise STOP-nupu puhul on punane lubatud, kuid selle kasutamist hädaseiskamise juhtseadise lähedal soovitatakse vältida. Tavalise seiskamise eelistatud värv on must; soovituse kohaselt sobivad ka hall ja valge. Punane juhtelement kollasel taustal on seevastu ette nähtud ainult hädaolukorras tegutsemiseks.

See ei tähenda, et iga punane STOP oleks automaatselt viga. Küsimus on selles, kas konkreetne paneel lihtsustab õige juhtseadise äratundmist või põhjendatakse tekitatud segadust töötajate harjumusega. Koos loevad värv, kuju, taust, tähistus ja asukoht. Erinevus skeemil ei ole piisav.

Kui tavaline STOP lubab masinal protsessietapi lõpetada, käivitab selle vajutamine E-STOP asemel just sellise reaktsiooni. PLC ei arva ära, et inimene kavatses vajutada kõrval olevat nuppu.

Kontrollime tähendust, mitte ainult tule süttimist

Signalisatsiooni vastuvõtul tasub läbi mängida konkreetsed seisundid: partii lõpp, operaatori sekkumise ootus, protsessi kõrvalekalle ja ohtlik seisund. Iga olukorra puhul tuleb määrata, mida inimene näeb, kuidas ta prioriteedi ära tunneb ja millist tegevust temalt oodatakse. Mitme seisundi samaaegsel tekkimisel kontrollitakse, ega tootmisteave hoiatussignaali varja.

Nuppude puhul tehakse samaväärne kontroll: hinnatakse nende äratuntavust ja kättesaadavust operaatori töökohalt ning seejärel masina tegelikku reaktsiooni. Kasutusjuhend peab selgitama sidusat liidest, mitte lepitama liidesesse jäetud vastuolusid.

PLC väljundite katse kinnitab, et õige lamp süttib. See ei kinnita, et lamp edastab õiget teavet. Juht võib seada tootmise prioriteete. Ohusignaali tähendust ei tohiks vahetuse tootmisplaaniga koos läbi rääkida.

Kui sama punane tuli tähendab „lisa materjali“ ja „hoia eemale“, ei ole probleem operaatori tähelepanelikkuses. Probleem on projekteeritud sõnumis.

4. TT: maandus on olemas. Aga mis lülitab toite välja?

„PE on ühendatud. Kaitsejuhi katkematus on kontrollitud. Kaitseaparaat vastab koormusele.“ Kõlab täieliku lahendusena, kuni küsime, millises toitesüsteemis masin töötab ja mis juhtub isolatsioonirikke korral.

Vaatleme TT-süsteemi ühendatud masinat, kus rikkekaitse on jäetud ainult liigvoolukaitse ülesandeks. Valik kopeeriti varasemast projektist. Uue paigalduskoha väljalülitustingimusi ei kontrollitud, sest pinge sobib ja maandus on ju olemas.

Tarnija kopeeris kaitseaparaadi. Tingimusi, milles aparaat pidi rakenduma, ei õnnestunud kopeerida.

Vool ei kao maandusele

TN-süsteemis on rikkevoolul metalliline tagasitee kaitsejuhtide kaudu allika maandatud punkti. TT-süsteemis on ligipääsetavad juhtivad osad maandatud allika maandusest sõltumatult. Rikkevooluahelas tuleb arvestada ka teed läbi pinnase ning paigaldise ja allika maandureid.

Isolatsioonirikke korral liigub vool faasijuhist korpusele, sealt kaitseühenduse ja maandussüsteemi kaudu tagasi allikasse. Voolu suuruse määrab kogu ahela impedants, mitte ainult korpuse ja PE-klemmi vahelise juhtme takistus.

Maandus ei ole äravoolutoru, kuhu vool kallatakse ja kus arvutus lõpeb. Seetõttu võivad laitmatu kaitsejuhi katkematus ja liigvoolukaitse rakendumiseks ebapiisav rikkevool esineda samal ajal. Vastuolu ei ole. Ühendust kontrolliti, kuid valitud rikkekaitse tõhusust ei ole veel tõendatud.

Kümme amprit ei veena 16 A kaitseaparaati

Võtame lihtsa arvutusnäite: pinge maa suhtes 230 V, kogu maaühendusega rikkeahela impedants 23 Ω ja liigvoolukaitse nimivool 16 A. Eeldame faasijuhi ja korpuse vahel tühise impedantsiga riket ning jätame tarbija töövoolu arvestamata.

Rikkest tulenev vool on ligikaudu:

I = U0 / Zs = 230 V / 23 Ω = 10 A.

See on kaitseaparaadi nimivoolust väiksem. Pole alust eeldada, et aparaat lülitab ahela liigvoolu tõttu välja. Korpusel võib samal ajal püsida maa suhtes ohtlik pinge.

Kaitseaparaat ei ole rikkis. Kümme amprit ei ole kuueteistamprise nimivooluga aparaadi jaoks põhjus sekkuda. Projekteerija pidi probleemi varem märkama.

Lisas A.2 esitatud liigvoolukaitse tingimus on Zs × Ia ≤ U0. Määrav suurus on Ia: vool, mis paneb seadise nõutud aja jooksul rakenduma. See ei ole korpuselt loetud nimivool. Nende väärtuste segiajamine annab väga mugava arvutuse. Kaitseaparaat ei lülitu siiski välja meie eksituse, vaid oma rakendumiskarakteristiku järgi.

RCD on põhilahendus. Erand tuleb tõendada

TT-süsteemi rikkekaitse põhilahendusena nähakse ette RCD koos sobiva liigvoolukaitsega. Ainult liigvoolukaitse kasutamine on samuti lubatud, kuid siis peab piisavalt väike rikkeahela impedants olema pidevalt ja usaldusväärselt tagatud.

„TT võib olla ilma RCD-ta.“ Võib küll. Meie arvutus näitas just, miks selles näites erandit kasutada ei saa. Standardist erandi leidmine ei paranda paigaldise parameetreid.

RCD kasutamisel kontrollitakse muu hulgas tingimust Ra × IΔn ≤ 50 V, kus Ra hõlmab maanduri ja kaitsejuhi takistust ning IΔn on nimi-rakendumisrikkevool. Eraldi tuleb tagada nõutud väljalülitusaeg. Näitliku 16 A lõppahela puhul, kus pinge maa suhtes on 230 V AC, annab tabel A.2 ajaks 0,2 s. Üksnes võrratuse täitmine ei tõenda rakendumisaega.

Samuti ei tõenda RCD paigaldamine iseenesest selle õiget valikut ega ühendamist. RCD-d ei otsita ainult masina elektrikilbist. Kaitse võib tagada toitepaigaldises asuv õigesti valitud seadis. Tuleb kindlaks teha, milline aparaat vaadeldavat ahelat kaitseb ja millistel tingimustel. Tarnepiir ei ole analüüsi piir.

Tootja peab määrama ühendamisnõuded. Lisa A.2 võimaldab kasutada tulevase paigaldise andmeid või määrata seeriatoodetud masinale lubatavad parameetrid. Projektis eeldatud maandustakistuse või rikkeahela impedantsi suurim väärtus peab jõudma paigaldusjuhendisse.

„Ühendada hea tava kohaselt“ ei anna seda teavet. See annab järgmisele elektrikule ülesande ära arvata, mida eelmine elektrik piisavaks pidas.

Korpus võib olla eeskujulikult PE-ga ühendatud ja rikkekaitse ikkagi ebatõhus. Inimest kaitseb õigesti projekteeritud ahel, mitte lihtsalt kollarohelise soone olemasolu.

5. IT-süsteem järelevalveta: tootmine ei tohi seiskuda

„See on IT. Esimese maaühenduse korral välja ei lülitata.“ Süsteemi eelis jäi meelde. Kehvem on vastus küsimusele, kuidas töötajad teada saavad, et esimene isolatsioonirike on juba tekkinud.

Vaatleme paigaldist, kus töö jätkamise võimalus võeti kasutusele, kuid isolatsioonirikke avastamiseks ja sellest teatamiseks vajalik järelevalve jäeti tegemata. Masin toodab, kaitseaparaadid ei rakendu ning hooldusele teateid ei tule. Valiti süsteem, milles rike ei pea seisakuga avalduma, ja seejärel jäeti rikke tuvastamine ära. Vaevalt leidub paremat viisi teatatud rikete statistika parandamiseks.

Mis on tegelikult isoleeritud?

IT-süsteemis on pingestatud osad maast isoleeritud või on allika punkt ühendatud maaga piisavalt suure impedantsi kaudu. See ei tähenda metallkorpuste jätmist kaitseühenduse ja maanduseta.

Esimese isolatsioonirikke korral piiravad rikkevoolu süsteemi omadused: isolatsiooni impedants, mahtuvused maa suhtes ja võimalik allikaga ühendatud impedants. Kui rikkekaitse tingimused on täidetud, ei ole vaja toidet kohe välja lülitada. See võimaldab rikke otsimise ja kõrvaldamise korraldada ilma protsessi järsu katkestamiseta.

See ei luba vigast isolatsiooni uueks vastuvõetavaks paigaldusstandardiks kuulutada. Just seetõttu on vaja järelevalvet.

Isolatsiooniseireseade ehk IMD jälgib kontrollitava süsteemi isolatsioonitakistust maa suhtes ja annab märku selle langemisest alla määratud väärtuse. Vastuvõtul tehtud mõõtmine ei asenda seda funktsiooni kasutuse ajal. Protokoll näitab, mida mõõdeti katsepäeval. Protokoll ei tööta öövahetuses.

Häire vaigistamine ei paranda isolatsiooni

Punkt 6.3.3 suunab IT-süsteemi puhul IEC 60364-4-41 nõuete juurde. Isolatsioonirikke ajal peab säilima akustiline ja optiline signaal. Pärast akustilise signaali kõlamist võib selle käsitsi vaigistada.

See vahe on oluline. Teabe vastuvõtmise võib kinnitada ja heli välja lülitada. Sellest ei saa järeldada, et häire põhjus kadus.

Oletame, et IMD on paigaldatud, kuid operaatorid õppisid teadet kinnitama, sest „masin töötab ju normaalselt“. Häire tuleb tagasi ja mõne aja pärast peetakse seda seireseadme tüütuks omaduseks. Isolatsioon halvenes. Kaebuse sai aparaat, mis seda märkas.

Kui pärast häire kinnitamist näitab ekraan tavalist tööseisundit, kuigi rike püsib ja muud säilivat optilist signaali ei ole, eemaldati teave kasutajaliidesest, mitte paigaldisest. Järgmine vahetus ei pruugi enam teada, et töötab kõrvaldamata rikkega.

Teine rike ei pea tekkima samas masinas

Esimene rike võib ühendada faasi L1 ühe seadme korpusega. Järgmine rike võib ühendada faasi L2 teise, samast IT-süsteemist toidetava seadme korpusega. Ühiste kaitseühenduste korral tekib nende kaudu faasidevahelise lühise tee. Siis tuleb tagada nõutud toite automaatne väljalülitamine.

Selgitus „esimene maaühendus ei lülita välja“ ei kirjelda enam tekkinud olukorda. Isolatsiooniseire ja teise rikke korral väljalülitav kaitse täidavad eri ülesandeid. IMD ei asenda väljalülitavaid kaitseaparaate. Teise rikke ootamine ei asenda esimese rikke tuvastamist ja kõrvaldamist.

Teadaoleva rikke allesjätmine võtab süsteemilt eelise, mille pärast see valiti. Selle asemel et kasutada saadud teavet remondi kavandamiseks, ootab ettevõte, kuni järgmine rike määrab seisaku aja ise.

„Järelevalve on jaotlas.“ Hästi. Kuhu jõuab häire?

IMD puudumine masina elektrikilbis ei tähenda automaatselt järelevalve puudumist. Järelevalve võib tagada sobivat toitesüsteemi hõlmav seade. Tuleb aga kindlaks teha tegelik seireulatus, mitte ainult leida õige nimega aparaat.

Milliseid ahelaid see jälgib? Kas vaadeldav masin jääb seire alla kõigis ettenähtud toitekonfiguratsioonides? Kus häire kuvatakse ja kes peab sellele reageerima?

Vastuvõtul kontrollitakse seadistusi ja kogu signalisatsiooniahela toimimist seadmete juhiste järgi. Tuleb kinnitada, et teave jõuab kohta, kus seda märgatakse, jääb rikke kestel nähtavaks ning viib kokkulepitud tegevuseni.

Suletud jaotlas süttiv valgusdiood võib tõendada aparaadi tööd. Inimestele, kes selle olemasolust midagi ei tea, annab see vähe. Tarnija eeldas, et häiret teenindab ettevõte. Ettevõte eeldas, et tarnija lahendas kõik. Isolatsioon nendes kokkulepetes ei osalenud.

IT-süsteemist võeti võimalus tootmist jätkata. Kohustus rikkest teada saada kuulutati nähtavasti lisavarustuseks.

6. „Sagedusmuunduritega me RCD-sid ei kasuta“

RCD rakendub ajamite sisselülitamisel. Mõne tootmisseisaku järel eemaldab keegi selle. Masin käivitub, töökorraldus suletakse ja selgitamata rakendumisest sünnib järgmiste projektide reegel: sagedusmuunduritega RCD-sid ei paigaldata.

Järeldus tehti kõigi sagedusmuundurite kohta. Isegi seda ei selgitatud, miks üks konkreetne ahel välja lülitus.

Väide „see RCD ei sobi sellesse ahelasse“ võib olla täiesti õige. Järeldus „järelikult ei vaja ahel enam kaitset, mida RCD pidi tagama“ on juba omalooming.

Lekkevool ei oota isolatsiooniriket

Töötavas ajamisüsteemis võivad maa suunas kulgeda voolud ka ilma rikketa. Neid mõjutavad ajami konstruktsioon, EMC filtrid, mootorikaablite mahtuvus ja lülitussagedus. Lisaks tekivad sisselülitamisel siirdeprotsessid.

RCD reageerib rikkevoolule oma omaduste järgi. PLC ei saada talle teadet: „See on ainult mahtuvuse laadimine, palun ärge tootmist katkestage.“ Seetõttu võib rakendumine tuleneda kaitseaparaadi sobimatusest õigesti töötava seadmega. Samas võib see viidata tegelikule rikkele.

Sagedusmuunduri olemasolu skeemil ei ütle, kumb olukord esines. Tuleb mõõta voole käivitamisel ja töö ajal, hinnata nende kuju ning vaadata üle ahela konfiguratsioon. Lühikese mootorikaabliga ajam ja sama ajam pika kaabliga ei pruugi esitada kaitseaparatuurile ühesuguseid nõudeid.

Mitme ajami ühendamisel ühe RCD taha tuleb hinnata kogu rikkevoolu, mitte kopeerida ühe seadme jaoks tehtud valikut. Voolud ei kao sellepärast, et iga ajam eraldi mahtus eeldatud piiridesse. Ühine kaitseaparaat töötab kogu ühendatud rühmaga.

See on projekteerimisel lahendatav küsimus. Aparaadi eemaldamine kõrvaldab selle reaktsiooni, mitte voolu tekkimise põhjuse.

Rakendumise puudumine võib olla halvem uudis

Jõuelektrooniliste ajamite puhul tuleb hinnata ka rikkevoolu kuju isolatsioonirikke ajal. Vool võib sisaldada DC-komponenti, mille tuvastamiseks paigaldatud RCD ei sobi. Piisavalt suur DC-komponent võib halvendada AC- või A-tüüpi RCD võimet rikkeid avastada.

Teatud tingimustes tekib niinimetatud RCD pimestumine: aparaat jääb sisselülitatuks, kuid ei taga enam eeldatud reaktsiooni rikkevoolule. Tootmisstatistika seisukohalt on see suurepärane. Kaitse ei sega enam tootmist, sest see ei kaitse enam õigesti.

Aparaat ei pea olema rikkis. Piisab selle kasutamisest tingimustes, mille jaoks nõutud omadusi ei ole tagatud.

Punkt 7.7 osutab võimalusele, et DC-komponente sisaldavate rikkevoolude korral võib olla vajalik B-tüüpi RCD. Täpne valik tuleb siduda ahela konstruktsiooni ja sagedusmuunduri tootja juhistega. Tellimus „RCD sagedusmuundurile“ ei lahenda seda.

Tüüp kirjeldab võimet reageerida kindlatele voolukujudele. Endiselt tuleb valida nimi-rakendumisrikkevool, sageduskarakteristik, rakendumisaeg ja kasutustingimused.

Vaadata tuleb ka masina elektrikilbist ülesvoolu. B-tüüpi RCD-d läbiv, kuid selle rakendumislävest väiksem DC-komponent võib mõjutada paigaldises eespool asuvat ühist kaitseaparaati. Õige aparaadi paigaldamine ajami juurde ei tõenda automaatselt kogu rikkekaitse korrektset toimimist. Oma tarne klemmidel lõpetatud valik võib jätta probleemi kliendi jaotlasse. Seal ei lahenda seda kinnitus „meie kilbis on tüüp B“.

„Panen suurema rakendumisläve“ vajab samuti arvutust

Suurema nimi-rakendumisrikkevoolu või viite kasutamine võib vähendada soovimatuid rakendumisi. Valik peab siiski täitma selle rikkekaitse tingimused, mille jaoks RCD paigaldati.

Varem kirjeldatud TT-süsteemis mõjutab rakendumisvoolu muutmine maandustakistusega seotud tingimust. Viite muutmine mõjutab väljalülitusaega. Neid väärtusi ei saa suurendada ainult seni, kuni masin enam ei seisku.

Meetodil „ikka rakendub — pane suurem“ valitud lävi vastab tõendatult juhi kannatlikkusele. Elektrilöögivastase kaitsega tuleb see eraldi kooskõlastada.

Õige lahendus võib nõuda teist RCD-d, ahelate jagamist, lekkevoolude vähendamist tootja lubatud võtetega või rikkekaitse kontseptsiooni muutmist. Kaitsejuhi lahtiühendamine ei ole selline kontseptsioon. Ka EMC filtri omavoliline eemaldamine võib probleemi lihtsalt mujale viia — kaitseaparaadi rakendumisest häiritud mõõtmise ja juhtimiseni.

Mitte iga sagedusmuunduriga masin ei vaja RCD-d. Kui nõutav rikkekaitse on muul viisil tõhusalt tagatud, võib RCD puudumine olla põhjendatud. Põhjendus on siiski tõendatud kaitsetõhusus, mitte sagedusmuunduri olemasolu.

Enne lahenduse kinnitamist peab teadma toitesüsteemi, kaitseaparaadi ülesannet, eeldatavaid töö- ja rikkevoole, tootjate nõudeid ning eri aparaatide koostoimet. Alles seejärel valitakse seadmed ja kontrollitakse nende toimimist.

Eemaldatud RCD ei põhjusta tõesti enam seisakuid. Seda on lihtsalt raske lugeda elektrilöögivastase kaitse positiivseks katsetulemuseks.

7. Kas katse läbis masin või selle tööd päästnud meeskond?

Näitliku liini vastuvõtul parandab tehnoloog seadistust, automaatik muudab konfiguratsiooni ja operaator käivitab tsükli uuesti. Mõne katse järel vastab toode nõuetele. Protokolli kirjutatakse positiivne tulemus.

Kõiki sekkumisi käsitleti käivitamise tavapärase abina. Ei selgitatud, millised neist kõrvaldasid põhjuse ja milliseid tuleb tootmise ajal korrata. Masinale anti positiivne tulemus, mille saavutas mitu spetsialisti ühise pingutusega. Kasutusjuhendis on ette nähtud üks operaator.

Katse ajal tehtud parandused on samuti tulemus

Käivitamine nõuab reguleerimist. Probleem ei ole parameetrite muutmine enne vastuvõttu, vaid masina vastuvõtmine ilma tõendita, et pärast tööde lõpetamist käitub see kavandatud viisil.

Kui tegeliku katse ajal on endiselt vaja ettenägematuid parandusi, tuleb need kirja panna. Mida muudeti? Miks? Kas pärast muudatust kontrolliti kogu vaadeldavat töötsüklit või oodati ainult esimest nõuetekohast toodet?

Esimene hea toode lõpetab arutelu sageli kiiremini kui varasemate praaktoodete põhjuse kõrvaldamine. Eriti siis, kui masina transport on juba tellitud.

Häiritud mõõtmise korral ei huvita meid ainult saavutatud kvaliteet. Tuleb kinnitada näidu usaldusväärsus ettenähtud töötingimustes ja kontrollida, kas täiendavate sekkumiste vajadus kadus. Vastasel juhul võib kliendile üle anda katsel saadud õige toote ja igapäevaseks tööks vigase protsessi.

Operaatori kavandatud toimingud ei ole automaatika puudus. Süsteemi ajutine päästmine ei tohi aga hindamisest kaduda ainult sellepärast, et töötaja teeb seda osavalt. Eriti siis, kui see nõuab ohualale sagedamat ligipääsu kui kaitselahenduse projekteerimisel eeldati.

Vastuvõtul tasub jälgida ka inimest. Mitte selleks, et uurida, kas ta väärib seda masinat, vaid selleks, et selgitada, mida masin temalt tegelikult nõuab.

Mõõteriist ei tee ülejäänud vastuvõttu meie eest

„Elektrimõõtmised olid korras.“ Väga hea. Milliseid nõudeid nendega kontrolliti?

Peatükk 18 suunab esmalt erilise tootestandardi määratud kontrollimahu juurde. Kui selline standard puudub, tuleb kontrollida teostuse vastavust dokumentatsioonile, kaitseühenduste süsteemi katkematust, toite automaatse väljalülitamise tingimusi — kui rikkekaitse on nii lahendatud — ja masina funktsioone. Isolatsioonitakistuse mõõtmine ja pingeteim on loetletud eraldi. Need ei asenda ülejäänud kontrolli.

Kõigil peatüki 18 punktidel ei ole ka ühesuguseid kohaldamistingimusi. Kontrollimise maht sõltub seadmetest ja nõuetest. Olemasoleva mõõteriista valikulüliti ei ole standardi sisukord.

Kaitsejuhi katkematuse korrektne mõõtetulemus ei näita, kas kaitseaparaat lülitab õige ahela nõutud aja jooksul välja. Samuti ei kinnita see, et isolatsioonihäire jõuab operaatorini või temperatuurinäit jääb ajamite töötamise ajal usaldusväärseks. Need on erinevad küsimused ja nõuavad eri kontrollimisi.

Ka skeemile vastavusel on piirid. Kui teostus kordab täpselt projekteerimisviga, võib dokumentatsiooni ja masina võrdlus anda suurepärase tulemuse. Tõendati vea hoolikat teostamist, mitte vea lubatavust.

Seetõttu tasub käsitletud juhtumite vastuvõtt korraldada selle järgi, mida tegelikult tõendada tuleb.

Pärast parandust tuleb kontrollida, mille kohta varasemad tulemused veel kehtivad

Käivitamise ajal muudeti kaitseaparaadi seadistust, vahetati aparaat välja või paigutati juhtmed ümber. Dokumentatsioon ja kontrollitulemused peavad käsitlema teostust, mis kasutajale tegelikult üle antakse.

Pärast muudatusi tuleb hinnata korduskontrolli ja uute katsete vajadust. Kontrolli ulatus sõltub muudatuse mõjust masinate elektriseadmetele. Kõike ei pea mõtlematult uuesti tegema, kuid varasem tulemus ei kata parandust pelgalt seetõttu, et parandus tehti samal päeval.

Protokolli kuupäev sobib. Aparaat, mida mõõdeti, jõudis vahepeal elektrikilbist lahkuda.

Kontrollikirjes tasub määrata katsetatud konfiguratsioon, olulised seadistused, katsetingimused ja hindamiskriteerium. Kõrvalekalded ning nende sulgemise viis tuleb samuti dokumenteerida. Nii saab hiljem kindlaks teha, mida tegelikult tõendati, ilma et kogu käivitamist osalejate mälu järgi taastataks.

Probleemi põhjuse kõrvaldanud parandus on inseneritöö tulemus. Parandus, mida tuleb edaspidi iga tund korrata, on uus nõue operaatorile. Vastuvõtt peab neid eristama enne, kui mõlemad peidetakse väljendi „masin on reguleeritud“ alla.

Kui inimesed pidid katse ajal masina tööd pidevalt parandama, kuulub nende sekkumine katsetulemusse. Protokolli allkirjastamisel ei saa seda tulemusest maha arvata.

8. EN 60204-1 ja tehase tava: harjumus ei paranda projekti

Halvasti tehtud paigaldise eest võib maksta masina ostmisel ja seejärel iga päev edasi — operaatorite aja, tehnoloogide töö ning korduvate seisakutega. Mõne aja pärast sulandub arve tootmiskuludesse nii hästi, et põhjuse kõrvaldamise ettepanek hakkab tunduma tarbetu keerutamisena.

Projekti parandamiseks ei raatsita teha üht seisakut. Projekti tagajärgede igapäevaseks parandamiseks leitakse millegipärast alati aega.

Kogenud töötajate teadmised peaksid sellises olukorras projekteerijani tagasi jõudma. Töötajad oskavad näidata, millal mõõtmine muutub ebausaldusväärseks, mida käivitamine tegelikult nõuab ja milliseid toiminguid tuleb korrata, kuigi need pidid olema harvad. Nende leidlikkus on väärtuslik teabeallikas masina kohta. Kirjeldatud juhtudel kasutati seda peamiselt remondi edasilükkamiseks.

Standardi rakendamine nõuab projekti võrdlemist tegelike masinate elektriseadmete ja töötingimustega. Tuleb tõendada rikkekaitse toimimine, kasutatud lahenduste sobivus ning projekteerimiseelduste vastavus masina tegelikule teenindamisele. Aastatepikkune harjumus ei anna puuduvaid arvutusi ega kontrollitulemusi.

Seetõttu tasub järgmise lause „see masin ongi selline“ järel küsida põhjust. Kui vastuseks saadakse selle ainsa operaatori nimi, kes suudab masinal tootmist käigus hoida, saadi midagi teada inimese oskuste kohta. Projekt ootab endiselt kaitsmist.

Töötajad võivad õppida masina veaga toime tulema. Sellest ei muutu viga tehnoloogiliseks nõudeks.

Allikad ja märkused

Artiklis viidatud punktinumbrid lähtuvad väljaandest PN-EN 60204-1:2018-12, mis on standardi EN 60204-1:2018 Poola ülevõtt. Euroopa versioon võtab muudatustega üle IEC 60204-1:2016. Tähiseid ei tohi käsitada kinnitusena, et kõik sätted on eri väljaannetes sõna-sõnalt identsed.

Välislingid viivad ISO, IEC ja Euroopa Komisjoni lehtedele. Kataloogilehed tuvastavad väljaande ja selle käsitlusala, kuid ei asenda standardi täisteksti.

[1] Masinate elektriseadmed kui masinaohutuse osa. PN-EN 60204-1:2018-12 punktid 4.1, 4.2.1 ja 4.4.1 käsitlevad seost masina riskihindamisega, elektriseadmete mittenõuetekohase toimimise tagajärgi ning seadmete valikut ja kasutustingimusi. Aluseks oleva rahvusvahelise väljaande andmed: IEC 60204-1:2016 — IEC kataloog. Artikli üksikasjalikud viited puudutavad nimetatud Poola väljaannet ja selle Euroopa muudatusi.

[2] Juhtmete paigaldamine, EMC ja termopaariga mõõtmine. PN-EN 60204-1:2018-12 punktid 4.4.2 ja 13.1.3 ning informatiivse lisa H punktid H.2–H.4 käsitlevad emissiooni ja häiringukindlust, ahelate koos paigaldamise tingimusi, kaablite eraldamist ning häiringuid vähendavaid ühendusi. Termopaaride karakteristikute alus: IEC 60584-1:2013 — termopaaride elektromotoorjõu spetsifikatsioonid ja tolerantsid. Standard määrab termopaaride referentsfunktsioonid ja tolerantsid. Häiringute mõju ning diagnostikavõtted on insenertehniline selgitus, mitte kahe konkreetse liini katsearuanne.

[3] Sagedasemad sekkumised, töökindlus ja kaitselahenduse valik. ISO 12100:2010 punktid 5.5.2.3.1 ja 5.5.3.2 käsitlevad ülesannete täitmise ajal tekkiva kokkupuute vajadust, sagedust, kestust ja laadi. Punkt 6.2.13 seob seadmete töökindluse sekkumisvajaduse vähendamisega ka funktsioonide puhul, mis ei ole ohutusfunktsioonid. Punkt 6.3.2.1 käsitleb kaitsepiirete valikut vastavalt ligipääsuvajadusele. Järeldus varasema põhjenduse aegumise kohta tuleneb eelduste ja tegeliku töö võrdlusest; see ei tähenda kogu riskihindamise automaatset kehtetuks muutumist.

[4] Värvid ja kasutajaliidese tähendus. PN-EN 60204-1:2018-12 punktid 10.2.1, 10.3.1–10.3.3 ja tabel 4. Tabeli 4 värvikood ning soovitus vältida tavalist punast STOP-nuppu hädaseiskamise juhtseadise lähedal on selles väljaandes soovituslikud. Tavaline punane STOP on lubatud, kuid punase juhtelemendi ja kollase tausta kombinatsioon on ette nähtud hädaolukorras tegutsemiseks.

[5] Rikkekaitse TT-süsteemis ja arvutusnäide. PN-EN 60204-1:2018-12 punkt 6.3.3, lisa A punktid A.2.1–A.2.3, tabel A.2 ja punkt 17.2. Käsitletakse kaitsete koordineerimist, liigvoolukaitse tingimuslikku kasutamist, seoseid Zs × Ia ≤ U0 ja Ra × IΔn ≤ 50 V, väljalülitusaega ning paigaldusandmeid. Väärtused 230 V, 23 Ω ja 16 A on näitlikud. Aeg 0,2 s puudutab kirjeldatud 16 A lõppahelat pingega 230 V AC maa suhtes ega ole kõigi TT-ahelate üldine väljalülitusaeg.

[6] Isolatsiooniseire IT-süsteemis. PN-EN 60204-1:2018-12 punkt 6.3.3 viitab standardile IEC 60364-4-41:2005+AMD1:2017 — kaitse elektrilöögi eest ning käsitleb akustilist ja optilist signalisatsiooni, heli käsitsi vaigistamist ja rikke asukoha tuvastamist. Maa suhtes isolatsioonitakistust pidevalt jälgivate seadmete nõuded annab IEC 61557-8:2014 — IT-süsteemide isolatsiooniseireseadmed. Artikli stsenaariumid selgitavad kaitse toimimist, kuid ei asenda täielikke paigaldusnõudeid ega IMD valikut konkreetsele süsteemile.

[7] RCD ja sagedusmuundurid. PN-EN 60204-1:2018-12 punkt 6.3.3 käsitleb rikkekaitset, punkt 7.7 lisakaitset ja B-tüüpi RCD võimalikku vajadust DC-komponentidega voolude korral ning punktid 4.2.1 ja 18.2.1 tootjate juhiseid ja RCD kontrollimist. Täiendavad viited: IEC 62423:2009, mis käsitleb oma kohaldamisalas F- ja B-tüüpi RCD-de nõudeid ja katseid, ning IEC 60364-5-53:2019+AMD1:2020+AMD2:2024, mis käsitleb madalpingepaigaldiste kaitse-, lahutus-, lülitus-, juhtimis- ja seireseadmete valikut ning paigaldamist. Lekkevoolude ja DC-komponentide kirjeldus on insenertehniline selgitus, mitte täielik valikujuhend igale ajamile.

[8] Kontrollimine ja käivitamise ajal tehtud muudatused. PN-EN 60204-1:2018-12 punktid 18.1, 18.2.1–18.2.3, 18.6 ja 18.7 käsitlevad kontrollimise ulatust, eri kontrollitoimingute eristamist, tulemuste dokumenteerimist, funktsionaalseid katseid ning korduskatsete vajaduse hindamist pärast muudatusi. Punkt 17.2 hõlmab muu hulgas paigaldusandmeid, seadistusi, hooldust ja teavet funktsioonide kontrollimise kohta pärast remonti või muutmist.

[9] Alusväljaanne, hilisemad muudatused ja harmoneerimine. IEC on avaldanud muudatuse IEC 60204-1:2016/AMD1:2021. Artiklis toodud punktid ja nende käsitlus kontrolliti alusväljaande PN-EN 60204-1:2018-12 järgi; artikkel ei ole IEC hilisemate muudatuste ega nende Euroopa ülevõttude ülevaade. Konkreetse projekti puhul tuleb eraldi määrata kohaldatav väljaanne, muudatused, C-tüüpi standard ja paigaldusnõuded. Ametlikku harmoneerimisteavet avaldab Euroopa Komisjon — masinate harmoneeritud standardid. Käesolev artikkel ei määra üksikute väljaannete kehtivat harmoneerimisstaatust.

[10] Näidete ja kontrollivõtete iseloom. Organisatsioonilised olukorrad, ligipääsuvariandid, arvutusandmed ja tabelid selgitavad tehnilisi seoseid. Need ei ole konkreetsete paigaldiste mõõtearuanded ega täielikud vastuvõtuprotseduurid. Esimese osa diagnostika on soovitatud viis põhjuse leidmiseks, mitte standardist sõna-sõnalt võetud kohustuslik katsejärjestus. Seitsmenda osa tabel ei ole täielik kontrolliplaan. Selle eesmärk on leida olukorrad, kus tõest väidet masina kohta kasutatakse põhjendamatult palju laiema järelduse toetamiseks.