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设计预防(PtD)——电气风险的第一道防线

来源:控制工程网2020.10.16阅读 8902

  为工业设备控制面板提供更智能的电气设计,有助于降低风险和提高安全性。 1979年,美国消防协会(NFPA)发布了《 NFPA 70E工作场所电气安全标准》的第一版。如今,美国职业安全与健康管理局(OSHA)的统计数据表明,电气接触风险仍然是造成工作场所死亡的第六大常见原因,也是建筑行业中的第三大常见原因。同样,国际电气安全基金会(ESFI)发现,从2003年至2017年,非致命性电气伤害的最高人数是建筑业和制造业。
  尽管人们努力提高对电气风险的认识,并实施了建立培训和工作程序的电气安全计划,但电气事故仍时有发生,工人正在承受后果。通过设计预防(PtD)可以帮助工人提高意识和提高安全性。设计预防的目标,是尽可能在设计中限制人体暴露以及人与风险的相互作用,来预防工作场所伤害。
  最佳实践是在执行工作之前,建立并确认当前工作条件是否是电气安全的。正确断电、验证电压是否存在以及遵守锁定/标记(LOTO)要求,这一切都需要适当的培训、资格认证和工作程序。
  随着工厂运营的发展,在操作设备时,除合格的电工外,其他人员也会与电气设备进行交互。任务包括更新固件或编程、执行热扫描、监视传感器以及执行非电气维护任务。所有人员都必须意识到电气风险,并且在设计阶段就要考虑这些因素,然后就可以采取措施,减轻潜在的电气风险。
  使用便携式测试仪器执行无电压验证,取决于人工输入、交互作用和解释。即使是经验丰富的人员,也可能会发生人因错误。
  在具有潜在电气风险的工作环境中,工人如何安全地执行这些任务?对工厂网络进行维护、监视和故障排除的需求正在增加。这意味着,使用现有的最佳技术来最大程度地减少直接接触潜在电气风险的机会至关重要。
  了解风险控制的层次结构
  控制工程师和设备设计师是预防电气风险的重要防线。在设计工作区以及选择和安装设备及安全技术时,首先要规划整个设备生命周期的安全性。
  一个常见的挑战是:工程师如何开发一种标准化的解决方案,以使授权人员免受电气机壳电压的伤害?
  设计预防取决于对风险控制层次结构的理解。层次结构将风险控制措施按照有效性从高到低进行排序:
  ●从物理上消除危害。
  ●用非危险品代替危险品,或将风险最小化。
  ●工程控制措施可防止人员进入和充当人员与风险之间的屏障。
  ●行政管理控制措施通过培训、程序、政策和指示来改变人们的工作方式。
  ●个人防护装备可以与行政管理配合使用,但不能消除风险。
  在很多企业中,验证无电压的过程主要依赖于层次结构的最低两层,管理控制(包括LOTO程序、培训和设备)和个人防护设备。因为不需要更改现有设备,这些方法通常实施起来最快,但容易受到人因错误的影响,因此作为一种长期方法来控制暴露于危险,它不是最有效的。
  从长远来看,在培训、个人防护设备更换成本以及事件的潜在可能性之间,单独实施这两个层次的控制,相较于从一开始就设计具有先进安全技术的工作空间,可能成本更为昂贵。
  例如,个人防护设备不能防止发生电气事故。它只能限制暴露于危险之中。管理控制的有效性,取决于危害的类型以及对控制措施的遵循程度。两者都留下了很大的人因错误的空间。
  不幸的是,最有效的风险控制方法可能在现实中无法实施。消除电气外壳的电源不是一种可实现的选项。但是,工程师可以选择替代方法,将120 V控制电路替换为24 V,以减少触电风险。暴露端子也可以用IP20等级的“手指安全”端子替代,以防止意外接触通电导体。
  工程控制措施虽然不能彻底消除风险,但可以将人员与风险隔离开,并将风险降低到“合理的最低水平”。数据访问端口安装在控制面板的外部,可用于访问电源插座和控制面板,而无需人员打开机箱本身。在进行网络故障排除时,通过数据访问端口(也称为编程端口或服务端口)或远程网络访问,使工作人员能够检查或更改程序参数,而不必打开电气外壳的门。

通过自动执行无电压验证并在10秒内完成整个验证过程,Panduit的VeriSafe无电压测试仪使工厂能够更快、更安全、更高效地工作。图片来源:Panduit

  设计预防技术的进步
  当涉及到电气风险时,工程控制措施比单独的行政管理措施和个人防护设备更有效和可靠。主动的工程控制,可能仍然需要人为干预,但是它们不太容易受到人因错误的影响。
  数据访问端口、固定安装的电压指示器、电压测试端口和自动断电的电压测试器,可通过设计方法与预防结合使用的工具或技术,来避免将工作场所暴露于电气风险中。
  当需要断电工作时,自动无电压测试仪(AVT)可以使建立电气安全工作条件的验证步骤更加安全、高效。通过在断开电气设备之前就验证是否有电压,自动测试仪可以减少潜在的电气风险,其自动化的测试过程还使其不易受到人因错误的影响。
  实施设计预防的好处
  诸如数据访问端口和自动无电压测试仪之类的创新,使其能够补充现有的控制程序或替代效率较低的程序。这些技术证明,精心设计的工程控制措施可以保护工人,而不会影响生产率。实际上,设计预防通常可以提高生产率,通过使流程更高效来节省成本,并最大程度地降低流程对于人工输入的依赖,从而可以减少因人因故障导致的意外事件所产生的直接和间接成本。
  安全创新需要与制造业保持同步的快速发展。行政管理控制和个人防护设备只能在降低电气危害风险方面发挥作用。如果安全专家希望看到电气危害从OSHA的最高风险清单中消失,那么设计预防和工程控制措施将是实现这一目标的关键因素。(作者:Martin Kronz)