IEC 60204-32 — грузоподъёмные машины: почему электробезопасность крана требует большего, чем 60204-1

Руководство о NEN-EN-IEC 60204-1 рассматривает общий стандарт для электрооборудования машин и место, где заканчивается NEN 1010 и начинается 60204-1. Грузоподъёмная машина — мостовой кран, тельфер, грузовой лифт, используемый как подъёмное устройство, электрическая система управления мобильного крана — требует больше, чем этот общий стандарт: IEC 60204-32 ("Requirements for hoisting machines") действует в дополнение к 60204-1 и добавляет требования, вытекающие из одной специфической опасности, которой нет у обычных машин: подвешенного груза, который не должен упасть, сместиться или неконтролируемо опуститься при сбое в электрической системе.

Почему подвешенный груз меняет логику безопасности

Для большинства машин стандартная безопасная реакция на неисправность или аварийную остановку проста: снять питание, и машина прекращает движение. Для грузоподъёмной машины этот стандарт не является автоматически безопасным — если нагруженный крюк удерживается наверху исключительно запитанным двигателем без включённого механического тормоза, снятие питания без предварительного зажатия тормоза приведёт к падению груза под действием силы тяжести. Поэтому IEC 60204-32 не просто накладывает общие требования по аварийной остановке на кран; стандарт конкретно определяет, как должны быть согласованы и контролируемы снятие питания и торможение, чтобы подвешенный груз удерживался, а не отпускался, независимо от того, является ли прерывание намеренным (аварийная остановка) или неисправностью (пропадание питания, перегоревший предохранитель, отказавший контактор).

Тормозные цепи: контролируемые, а не просто коммутируемые

Механический тормоз грузоподъёмной машины (почти всегда электрически отпускаемый тормоз с пружинным поджатием — с пружинным поджатием именно для того, чтобы отсутствие питания было безопасным состоянием, при котором тормоз зажимает) должен управляться через цепь, которую IEC 60204-32 требует делать контролируемой, а не просто коммутируемой:

• Команда отпускания тормоза и команда работы двигателя взаимно блокируются, так что тормоз не может быть отпущен, пока двигатель фактически не приводит в движение, а двигатель не приводится в движение, пока тормоз ещё механически зажат.
• Неисправность в самой тормозной цепи (приварившийся контакт, разорванный контрольный контакт) должна быть обнаруживаема, а не молча оставлять тормоз постоянно отпущенным.
• Там, где на одном подъёмном механизме установлено более одного тормоза (например, рабочий тормоз плюс отдельный аварийный/защитный тормоз), каждая тормозная цепь рассматривается и контролируется в значительной степени независимо, чтобы единичный отказ не убирал всё торможение разом.

Защита от переподъёма и ослабления каната/цепи

IEC 60204-32 требует ограничивающих устройств, специфичных для подъёмного движения, которые сам 60204-1 не определяет:

• Концевые выключатели переподъёма останавливают подъёмное движение до того, как грузовой блок достигнет конца своего хода (верхнего или нижнего) таким образом, чтобы это могло вызвать механическое повреждение или ситуацию "two-blocking" (затягивание крюковой обоймы в конструкцию барабана/блока).
• Обнаружение ослабления каната/цепи останавливает подъёмное движение, когда канат или цепь провисает — например, когда груз оказался на препятствии во время опускания — предотвращая дальнейшее разматывание каната или цепи с последующим внезапным повторным натяжением с ударной нагрузкой, что может повредить канат или цепь либо привести к его соскакиванию с блока.

Аварийная остановка: остановить движение, а не уронить груз

Обычная аварийная остановка категории 0 (немедленное снятие питания, см. руководство о категориях аварийной остановки) не является автоматически правильным поведением на подъёмном движении: простое снятие питания с двигателя без управления последовательностью торможения привело бы к падению подвешенного груза. Конкретно для подъёмного движения IEC 60204-32 требует, чтобы функция аварийной остановки останавливала груз, а затем удерживала его — на практике обычно путём зажатия механического тормоза как части последовательности остановки, а не полагаясь только на двигатель, и конкретно избегая конструкции аварийной остановки, которая ведёт себя как неконтролируемая остановка категории 0 на подъёмном двигателе, пока тормозная цепь одновременно не получает команду на замыкание.

Тепловая защита двигателя: сначала предупреждение, а не сразу отключение

Защита от перегрузки двигателя обычной машины может просто отключить двигатель при перегреве — процесс останавливается, и это приемлемый результат. При подъёмном движении с грузом, висящим в воздухе, незапланированное срабатывание защиты от перегрузки, снимающее питание без предварительного зажатия тормоза, имеет такое же опасное последствие, как неконтролируемая аварийная остановка. Поэтому IEC 60204-32 ожидает от решений тепловой защиты подъёмных двигателей, что они этого избегают — например, за счёт этапа предупреждения перед окончательным отключением, либо решения, при котором срабатывание защиты от перегрузки координируется с тормозной цепью так, чтобы подтвердить зажатие тормоза до фактического обесточивания двигателя.

Внимание: эта статья рассматривает принципы, отличающие IEC 60204-32 от общих требований 60204-1. Точная топология цепи (сколько независимых тормозов, как устройства защиты от переподъёма и ослабления каната включены в цепь безопасности, и как тепловая защита согласована с тормозной цепью) специфична для конкретного проекта и производителя; для конкретной установки решающими являются полный текст стандарта и документация производителя крана.

Практическая значимость

При осмотре или вводе в эксплуатацию мостового крана, тельфера или подъёмной платформы в рамках NEN 3140 следует проверить — помимо общих проверок 60204-1, уже применяемых для обычных машин — что: (1) тормозная цепь действительно контролируется, а не просто коммутируется, (2) защита от переподъёма и ослабления каната/цепи присутствует и работоспособна, (3) аварийная остановка на подъёмном движении действительно приводит к удержанию груза, а не к его свободному падению, и (4) тепловая защита двигателя не снимает питание с нагруженного подъёмного двигателя без предварительного подтверждения зажатия тормоза.

Частые ошибки

1. Применение к крану или тельферу только общего контрольного списка IEC 60204-1 без дополнительных проверок IEC 60204-32, вытекающих конкретно из опасности подвешенного груза.
2. Приравнивание аварийной остановки категории 0 на подъёмном движении к остановке на обычной машине — неконтролируемое снятие питания без согласованной последовательности торможения может привести к падению подвешенного груза.
3. Предположение, что тормозная цепь безопасна просто потому, что тормоз установлен — без контроля этой цепи единичная неисправность (приварившийся контакт, разорванный контрольный провод) может оставить тормоз постоянно отпущенным незамеченным.
4. Непроверка защиты от переподъёма и ослабления каната/цепи во время периодического осмотра, рассматривая её как разовую проверку при вводе в эксплуатацию, а не функцию, которая сама может со временем отказать (изношенный концевой выключатель, неправильно отрегулированный датчик ослабления каната).

Связанные материалы

• NEN-EN-IEC 60204-1 — электробезопасность машин
• Категории аварийной остановки (60204)
• Периодическая функциональная проверка аварийной остановки (ISO 13850/60204)
• Функциональная безопасность — SIL против PL