OSHA instruerar underhållspersonal att låsa, märka och kontrollera farlig energi. Vissa människor vet inte hur man gör detta, varje maskin är unik. Getty Images
Bland människor som använder någon typ av industriell utrustning är lockout/tagout (LOTO) inget nytt. Om inte strömmen är bortkopplad vågar ingen utföra någon form av rutinmässigt underhåll eller försöka reparera maskinen eller systemet. Detta är helt enkelt ett krav från sunt förnuft och Arbetarskyddsmyndigheten (OSHA).
Innan underhållsarbeten eller reparationer utförs är det enkelt att koppla bort maskinen från strömkällan – vanligtvis genom att stänga av strömbrytaren – och låsa luckan till strömbrytarpanelen. Det är också enkelt att lägga till en etikett som identifierar underhållsteknikerns namn.
Om strömmen inte kan låsas kan endast etiketten användas. I båda fallen, oavsett om det är med eller utan lås, indikerar etiketten att underhåll pågår och att enheten inte är strömförsörjd.
Detta är dock inte slutet på lotteriet. Det övergripande målet är inte bara att koppla bort strömkällan. Målet är att förbruka eller släppa ut all farlig energi – för att använda OSHA:s ord, att kontrollera farlig energi.
En vanlig såg illustrerar två tillfälliga faror. Efter att sågen stängts av fortsätter sågbladet att gå i några sekunder och stannar bara när momentumet som lagrats i motorn är slut. Bladet förblir varmt i några minuter tills värmen avtagit.
Precis som sågar lagrar mekanisk och termisk energi, kan arbetet med att driva industrimaskiner (elektriska, hydrauliska och pneumatiska) vanligtvis lagra energi under lång tid. Beroende på det hydrauliska eller pneumatiska systemets tätningsförmåga, eller kretsens kapacitans, kan energi lagras under en otroligt lång tid.
Olika industrimaskiner behöver förbruka mycket energi. Typiskt stål AISI 1010 kan motstå böjkrafter på upp till 45 000 PSI, så maskiner som kantpressar, stansar, stansar och rörbockningsmaskiner måste överföra kraft i enheter av ton. Om kretsen som driver det hydrauliska pumpsystemet är stängd och frånkopplad kan den hydrauliska delen av systemet fortfarande kunna leverera 45 000 PSI. På maskiner som använder formar eller blad är detta tillräckligt för att krossa eller kapa lemmar.
En sluten skopa med hink i luften är lika farlig som en osluten skopa. Öppna fel ventil så tar gravitationen över. På samma sätt kan det pneumatiska systemet behålla mycket energi när det är avstängt. En medelstor rörbockare kan absorbera upp till 150 ampere ström. Så lågt som 0,040 ampere kan hjärtat sluta slå.
Att säkert frigöra eller förbruka energi är ett viktigt steg efter att strömmen och LOTO har stängts av. Säker frigöring eller förbrukning av farlig energi kräver förståelse för systemets principer och detaljerna i den maskin som behöver underhållas eller repareras.
Det finns två typer av hydraulsystem: öppna och slutna. I en industriell miljö är vanliga pumptyper kugghjul, skovlar och kolvar. Cylindern på det roterande verktyget kan vara enkelverkande eller dubbelverkande. Hydraulsystem kan ha någon av tre ventiltyper – riktningsreglering, flödesreglering och tryckreglering – var och en av dessa typer har flera typer. Det finns många saker att vara uppmärksam på, så det är nödvändigt att noggrant förstå varje komponenttyp för att eliminera energirelaterade risker.
Jay Robinson, ägare och VD för RbSA Industrial, sa: ”Det hydrauliska ställdonet kan drivas av en fullportsavstängningsventil.” ”Magnetventilen öppnar ventilen. När systemet är igång flödar hydraulvätskan till utrustningen vid högt tryck och till tanken vid lågt tryck”, sa han. . ”Om systemet producerar 2 000 PSI och strömmen stängs av, kommer solenoiden att gå till mittläget och blockera alla portar. Oljan kan inte flöda och maskinen stannar, men systemet kan ha upp till 1 000 PSI på varje sida av ventilen.”
I vissa fall löper tekniker som försöker utföra rutinmässigt underhåll eller reparationer direkt risk.
”Vissa företag har mycket vanliga skriftliga procedurer”, sa Robinson. ”Många av dem sa att teknikern skulle koppla bort strömförsörjningen, låsa den, markera den och sedan trycka på START-knappen för att starta maskinen.” I det här läget kanske maskinen inte gör någonting – den belastar inte arbetsstycket, böjer, skär, formar, lossar arbetsstycket eller gör något annat – eftersom den inte kan det. Hydraulventilen drivs av en magnetventil, som kräver elektricitet. Att trycka på START-knappen eller använda kontrollpanelen för att aktivera någon aspekt av hydraulsystemet aktiverar inte den strömlösa magnetventilen.
För det andra, om teknikern förstår att hen behöver manövrera ventilen manuellt för att frigöra det hydrauliska trycket, kan hen frigöra trycket på ena sidan av systemet och tro att hen har frigjort all energi. Faktum är att andra delar av systemet fortfarande kan motstå tryck upp till 1 000 PSI. Om detta tryck uppstår på verktygssidan av systemet kommer teknikerna att bli förvånade om de fortsätter att utföra underhållsaktiviteter och kan till och med skadas.
Hydraulolja komprimeras inte för mycket – bara cirka 0,5 % per 1 000 PSI – men i det här fallet spelar det ingen roll.
”Om teknikern släpper ut energi på ställdonsidan kan systemet flytta verktyget genom hela slaget”, sa Robinson. ”Beroende på systemet kan slaget vara 1/16 tum eller 16 fot.”
”Hydraulsystemet är en kraftmultiplikator, så ett system som producerar 1 000 PSI kan lyfta tyngre laster, såsom 3 000 pund”, sa Robinson. I det här fallet är faran inte en oavsiktlig start. Risken är att släppa trycket och oavsiktligt sänka lasten. Att hitta ett sätt att minska lasten innan man tar itu med systemet kan låta sunt förnuft, men OSHA:s dödsfallsregister visar att sunt förnuft inte alltid råder i dessa situationer. I OSHA-incident 142877.015, ”En anställd byter ut…skjut den läckande hydraulslangen på styrväxeln och kopplar bort hydraulledningen och släpper ut trycket. Bommen föll snabbt och träffade den anställde och krossade hans huvud, överkropp och armar. Den anställde dödades.”
Förutom oljetankar, pumpar, ventiler och ställdon har vissa hydrauliska verktyg även en ackumulator. Som namnet antyder ackumulerar den hydraulolja. Dess uppgift är att justera systemets tryck eller volym.
”Ackumulatorn består av två huvudkomponenter: krockkudden inuti tanken”, sa Robinson. ”Krockkudden är fylld med kväve. Under normal drift kommer hydraulolja in i och ut ur tanken allt eftersom systemtrycket ökar och minskar.” Huruvida vätska kommer in i eller ut ur tanken, eller om den överförs, beror på tryckskillnaden mellan systemet och krockkudden.
”De två typerna är stötackumulatorer och volymackumulatorer”, säger Jack Weeks, grundare av Fluid Power Learning. ”Stötackumulatorn absorberar trycktoppar, medan volymackumulatorn förhindrar att systemtrycket sjunker när det plötsliga trycket överstiger pumpkapaciteten.”
För att kunna arbeta på ett sådant system utan att skadas måste underhållsteknikern veta att systemet har en ackumulator och hur man släpper ut trycket.
För stötdämpare måste underhållstekniker vara särskilt försiktiga. Eftersom krockkudden blåses upp vid ett tryck som är högre än systemtrycket, innebär ett ventilfel att det kan öka trycket i systemet. Dessutom är de vanligtvis inte utrustade med en dräneringsventil.
”Det finns ingen bra lösning på det här problemet, eftersom 99 % av systemen inte har något sätt att verifiera ventilstopp”, sa Weeks. Proaktiva underhållsprogram kan dock ge förebyggande åtgärder. ”Man kan lägga till en eftermarknadsventil för att tömma ut vätska varhelst tryck kan genereras”, sa han.
En servicetekniker som märker att ackumulatorkrockkuddarna är låga kan vilja fylla på luft, men det är förbjudet. Problemet är att dessa krockkuddar är utrustade med amerikanska ventiler, vilka är samma som de som används på bildäck.
"Ackumulatorn har vanligtvis en dekal som varnar för att tillsätta luft, men efter flera års drift försvinner dekalen vanligtvis för länge sedan", sa Wicks.
Ett annat problem är användningen av motviktsventiler, sa Weeks. På de flesta ventiler ökar medurs rotation trycket; på balansventiler är situationen den motsatta.
Slutligen måste mobila enheter vara extra vaksamma. På grund av utrymmesbegränsningar och hinder måste konstruktörer vara kreativa i hur systemet ska arrangeras och var komponenterna ska placeras. Vissa komponenter kan vara dolda och oåtkomliga, vilket gör rutinmässigt underhåll och reparationer mer utmanande än fast utrustning.
Pneumatiska system har nästan alla potentiella faror som hydrauliska system har. En viktig skillnad är att ett hydrauliskt system kan orsaka läckage, vilket producerar en vätskestråle med tillräckligt tryck per kvadrattum för att penetrera kläder och hud. I en industriell miljö inkluderar "kläder" sulorna på arbetsskor. Skador på grund av penetration av hydraulolja kräver medicinsk vård och kräver vanligtvis sjukhusvistelse.
Pneumatiska system är också i sig farliga. Många tänker "det är ju bara luft" och hanterar det slarvigt.
”Folk hör pumparna i det pneumatiska systemet gå, men de tänker inte på all energi som pumpen kommer in i systemet”, sa Weeks. ”All energi måste flöda någonstans, och ett fluidkraftsystem är en kraftmultiplikator. Vid 50 PSI kan en cylinder med en yta på 10 kvadrattum generera tillräckligt med kraft för att flytta 500 pund. Last.” Som vi alla vet använder arbetare detta system för att blåsa bort skräp från kläderna.
”I många företag är detta en anledning till omedelbar uppsägning”, sa Weeks. Han sa att luftstrålen som släpps ut från det pneumatiska systemet kan lossa hud och andra vävnader in mot benen.
”Om det finns en läcka i det pneumatiska systemet, oavsett om det är vid skarven eller genom ett hål i slangen, märker vanligtvis ingen det”, sa han. ”Maskinen är väldigt högljudd, arbetarna har hörselskydd och ingen hör läckan.” Att bara plocka upp slangen är riskabelt. Oavsett om systemet är igång eller inte krävs läderhandskar för att hantera pneumatiska slangar.
Ett annat problem är att eftersom luft är mycket kompressibel, kan det slutna pneumatiska systemet, om man öppnar ventilen på ett spänningssatt system, lagra tillräckligt med energi för att köras under en längre tid och starta verktyget upprepade gånger.
Även om elektrisk ström – elektronernas rörelse när de rör sig i en ledare – verkar vara en annan värld än fysiken, så är den inte det. Newtons första rörelselag gäller: ”Ett stillastående föremål förblir stillastående, och ett rörligt föremål fortsätter att röra sig med samma hastighet och i samma riktning, såvida det inte utsätts för en obalanserad kraft.”
För den första punkten kommer varje krets, oavsett hur enkel den är, att motstå strömflödet. Resistans hindrar strömflödet, så när kretsen är sluten (statisk) håller resistansen kretsen i ett statiskt tillstånd. När kretsen är påslagen flyter inte ström genom kretsen omedelbart; det tar åtminstone en kort tid för spänningen att övervinna resistansen och strömmen att flyta.
Av samma anledning har varje krets en viss kapacitansmätning, liknande rörelsemängden hos ett rörligt objekt. Att stänga strömbrytaren stoppar inte strömmen omedelbart; strömmen fortsätter att röra sig, åtminstone kortvarigt.
Vissa kretsar använder kondensatorer för att lagra elektricitet; denna funktion liknar den hos en hydraulisk ackumulator. Beroende på kondensatorns nominella värde kan den lagra elektrisk energi under lång tid – farlig elektrisk energi. För kretsar som används i industrimaskiner är en urladdningstid på 20 minuter inte omöjlig, och vissa kan kräva längre tid.
För rörbockningsmaskinen uppskattar Robinson att en tid på 15 minuter kan vara tillräcklig för att den energi som lagrats i systemet ska försvinna. Gör sedan en enkel kontroll med en voltmeter.
”Det finns två saker med att ansluta en voltmeter”, sa Robinson. ”För det första låter den teknikern veta om systemet har ström kvar. För det andra skapar den en urladdningsväg. Ström flyter från en del av kretsen genom mätaren till en annan, vilket utarmar all energi som fortfarande finns lagrad i den.”
I bästa fall är teknikerna fullt utbildade, erfarna och har tillgång till alla maskinens dokument. Han har ett lås, en etikett och en grundlig förståelse för den aktuella uppgiften. Helst arbetar han med säkerhetsobservatörer för att ge ytterligare en uppsättning ögon för att observera faror och ge medicinsk hjälp när problem fortfarande uppstår.
Det värsta tänkbara scenariot är att teknikerna saknar utbildning och erfarenhet, arbetar på ett externt underhållsföretag, därför inte känner till specifik utrustning, låser kontoret på helger eller nattskift, och att utrustningens manualer inte längre är tillgängliga. Detta är en perfekt stormsituation, och alla företag med industriell utrustning bör göra allt för att förhindra det.
Företag som utvecklar, producerar och säljer säkerhetsutrustning har vanligtvis djupgående branschspecifik säkerhetsexpertis, så säkerhetsrevisioner av utrustningsleverantörer kan bidra till att göra arbetsplatsen säkrare för rutinmässiga underhållsuppgifter och reparationer.
Eric Lundin började på redaktionen på The Tube & Pipe Journal år 2000 som biträdande redaktör. Hans huvudsakliga ansvarsområden inkluderar redigering av tekniska artiklar om rörproduktion och tillverkning, samt att skriva fallstudier och företagsprofiler. Befordrades till redaktör 2007.
Innan han började på tidningen tjänstgjorde han i det amerikanska flygvapnet i fem år (1985–1990) och arbetade för en tillverkare av rör, rör- och kanalböjar i sex år, först som kundtjänstrepresentant och senare som teknisk skribent (1994–2000).
Han studerade vid Northern Illinois University i DeKalb, Illinois, och tog en kandidatexamen i ekonomi 1994.
Tube & Pipe Journal blev den första tidskriften som ägnades åt metallrörsindustrin år 1990. Idag är det fortfarande den enda publikationen som ägnas åt branschen i Nordamerika och har blivit den mest betrodda informationskällan för rörproffs.
Nu har du full tillgång till den digitala versionen av The FABRICATOR och enkelt tillgång till värdefulla branschresurser.
Värdefulla branschresurser kan nu enkelt nås genom fullständig åtkomst till den digitala versionen av The Tube & Pipe Journal.
Få fullständig tillgång till den digitala utgåvan av STAMPING Journal, som ger de senaste tekniska framstegen, bästa praxis och branschnyheter för metallstämplingsmarknaden.
Publiceringstid: 30 augusti 2021