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一、概述
隨著我國經濟的飛速發展，塑料機械這一與人民日常生活息息相關的行業得以迅猛發展。目前，我國注塑機的年產量幾乎占全球注塑機產量的三分之二，是當之無愧的注塑機第一生產大國，同時國內的塑機制造商也通過不斷的技術創新，更加注重機器的安全性，逐步減小了與發達國家塑機制造的差距。“塑機國標”——《GB 22530-2008 橡膠塑料注射成型機安全要求》（以下簡稱GB 22530）于2008年底正式發布，并于2009年底正式實施。
GB22530主要參考了歐洲標準EN201：1997《橡膠塑料機械——注射成型機——安全要求》，其中的第5至7章為強制性，具有法律效應，體現了我國塑機行業嚴格自身要求，在技術上趕超發達國家的決心。
二、危險識別
GB/T 15706-2012《機械安全 設計通則 風險評估與風險減小》的附錄B給出了詳細的危險的來源和可能發生的結果，對于注塑機而言，我們需要同時參考GB 22530-2008中第4章危險列舉的內容。
綜合上述的兩個標準，我們可以得出注塑機的典型危險，按照危險類型進行分類請見表1。
表1 危險分類
|
編號 |
危險類型 |
危險描述 |
|
1 |
機械危險
|
注塑機的液壓系統通常通過可移動式防護門進行保護，防護門的非預期滑動可能夾傷操作人員。 |
|
2 |
模具區域的合模動作和驅動機構的動作可能對操作人員造成沖擊和擠壓的危險。 |
|
|
3 |
合模機構區域中，模板驅動裝置的運動可能對操作和維護人員造成擠壓和剪切的危險，如果模具區域的防護裝置被打開，人體將可以進入開模時模板后方區域，可能造成擠壓的危險，抽芯和頂出機構的運動也可能造成相同的危險。 |
|
|
4 |
噴嘴區域在注入熔料時會向前移動，如果沒有防護裝置，可能對操作人員造成擠壓的危險。 |
|
|
5 |
機器在模具區域外加設的移動式防護裝置與模具區域之間的距離如果過大，操作人員可能進入防護裝置與模具區域之間，造成擠壓和剪切的危險。 |
|
|
6 |
液壓系統的橡膠軟管內部壓力較大，如接頭未緊固發生松動，軟管突然掙脫產生的劇烈扭動可能擊傷操作人員。 |
|
|
7 |
熱危險
|
模具、熱板、加熱區域和機筒與噴嘴區域接合處可能噴濺出的熔料都帶有高溫，可能對操作人員造成燙傷和灼傷的危險。 |
|
8 |
噴嘴區域在注塑機正常運行時帶有高溫，同時溢出的熔料均有可能對操作人員造成燙傷或灼傷的危險。 |
|
|
9 |
注射區域的塑化裝置和注射裝置以及加熱圈均帶有高溫，操作人員觸及這些區域可能被燙傷或造成灼傷的危險。 |
|
|
10 |
電危險 |
注塑機的電控系統使用三相380V電源進線，裸露在外或空隙過大的帶電部件和不合理的接地可能造成技術人員觸電。 |
|
11 |
有毒氣體 |
原料在塑化過程中、注入模腔以及清理殘料時和開模后產生的有害氣體和粉塵可能造成操作人員的呼吸道疾病。 |
|
12 |
摔倒 |
泄漏的液壓油殘留在地面可能使操作人員滑倒，未合理設計的工作平臺和扶梯可能令維護人員摔傷。 |
三、風險估計
在識別了機器的危險之后，需要評判各個危險源的風險高低，從而決定應使用何種程度的措施降低風險。機械的某一項危險點的風險高低既取決于一旦發生事故時對人員造成的傷害程度，也和發生該事故的概率有直接關聯。因此，我們在評判機械的多個危險點的風險時，主要需要考慮的因素如下：
●受傷或健康威脅的嚴重程度（輕微，嚴重，致命）；
●傷害涉及的范圍（一人或多人）；
●人員暴露在危險之下的程度；
●危險事件發生的概率；
●從技術和人員的角度來看，避免或限制傷害的可能性。
除此之外，人為的因素、暴露在危險之下的人員、防護措施的合理程度、防護措施失敗或被規避的可能性以及使用信息的合理性和完善性都是需要考慮的條件。
GB/T 15706-2012中，并未直接給出風險估計的方法，為了通過量化和客觀的手段實現風險估計，Pilz（德國皮爾磁有限公司）開發了危險分級技術(PHR)進行預先危險分析。預先危險分析會生成一個重大系統危險的明細表，并在實施相應的對策后對殘余的風險進行分析。
該評估方法基于 Pilz 的技術標準和經驗，針對各種危險的評估因數，如可能的危害程度（DPH）、危險事件的發生概率（PO）、避免的可能性（PA）以及暴露的頻率和/或時長（FE） 進行分析。Pilz 危險級別可根據下述算式計算出：
PHR = DPH x PO x PA x FE（其中，上述參數可采取表2—表6的數值）
表2
|
可能的傷害程度（DPH） |
描述 |
|
0.25 |
割破/劃破/輕度三級健康受損/輕度燒傷 |
|
0.5 |
次要骨骼骨折：手指、腳趾 |
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3 |
主要骨骼骨折：手、上肢、下肢 |
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8 |
缺失 1到 2個手指/腳趾，或嚴重燒傷 |
|
11 |
手/腿截肢，視力或聽力部分損傷 |
|
15 |
雙手/腿截肢，雙眼/雙耳視力或聽力完全喪失 |
|
25 |
重度傷害或永久性疾病/健康狀態/傷害 |
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40 |
個體死亡 |
|
65 |
重大災難 |
表3
|
危險事件發生的概率（PO） |
描述 |
|
0.05 |
幾乎不可能 |
|
1.25 |
不太可能 |
|
2.5 |
可能 |
|
4 |
很可能 |
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6 |
必定 |
表4
|
避免的幾率（PA） |
描述 |
|
0.75 |
有可能 |
|
2.5 |
在特定條件下可能 |
|
5 |
不可能 |
表5
|
暴露頻率（FE） |
描述 |
|
0.5 |
每年 |
|
1 |
每月 |
|
2 |
每周 |
|
3 |
每天 |
|
4 |
每小時 |
|
5 |
一直 |
表6
|
PHR |
風險 |
備注 |
|
0.005~10 |
可忽略的風險 |
不存在危及健康和安全的風險，無需采取控制措施。 |
|
11~20 |
極低的風險 |
存在極少危及健康和安全的風險，無需采取明顯的控制措施，可能需要采用個人防護設備和/或接受培訓。 |
|
21~45 |
低風險 |
存在危及健康和安全的風險，風險系數低。必須采取控制措施。 |
|
46~160 |
顯著風險 |
危險相關的風險系數足夠高，以至需要采取控制措施。此類措施應在隨后的一個合適的時機實施。 |
|
161~500 |
高風險 |
潛在的危險，需要立即采取控制措施。 |
|
501+ |
極高風險 |
應立即采取控制措施，同時應告知公司管理層。 |
根據適用的標準進行完整的機器檢查后，即可確定各個因數的數值，從而進行風險評估和 Pilz 危險評級運算。隨后，又可將計算所得數值與確定允許的數值進行比照，進而評估危險相關的風險。計算所得的數值介于0至9750之間，其中0為最小數值，表示無風險；而9750則表示最高風險。
四、風險評價
根據之前的PHR方法，我們可以大致得出臥式注塑機的風險等級，確切的等級根據不同設計和工作情況可能有所出入，讀者可根據具體情況自行計算得出。
表7
|
編號 |
危險類型 |
危險描述 |
風險等級 |
|
1 |
機械危險 |
注塑機的液壓系統通常通過可移動式防護門進行保護，防護門的非預期滑動可能夾傷操作人員。 |
低風險 |
|
2 |
模具區域的合模動作和驅動機構的動作可能對操作人員造成沖擊和擠壓的危險。 |
高風險 |
|
|
3 |
合模機構區域中，模板驅動裝置的運動可能對操作和維護人員造成擠壓和剪切的危險，如果模具區域的防護裝置被打開，人體將可以進入開模時 模板后方區域，可能造成擠壓的危險，抽芯和頂出機構的運動也可能造成相同的危險。 |
高風險 |
|
|
4 |
噴嘴區域在注入熔料時會向前移動，如果沒有防護裝置，可能對操作人員造成擠壓的危險。 |
顯著風險 |
|
|
5 |
機器在模具區域外加設的移動式防護裝置與模具區域之間的距離如果過大，操作人員可能進入防護裝置與模具區域之間，造成擠壓和剪切的危險。 |
顯著風險 |
|
|
6 |
液壓系統的橡膠軟管內部壓力較大，如接頭未緊固發生松動，軟管突然掙脫產生的劇烈扭動可能擊傷操作人員。 |
顯著風險 |
|
|
7 |
熱危險
|
模具、熱板、加熱區域和機筒與噴嘴區域接合處可能噴濺出的熔料都帶有高溫，可能對操作人員造成燙傷和灼傷的危險。 |
高風險 |
|
8 |
噴嘴區域在注塑機正常運行時帶有高溫，同時溢出的熔料均有可能對操作人員造成燙傷或灼傷的危險。 |
高風險 |
|
|
9 |
注射區域的塑化裝置和注射裝置以及加熱圈均帶有高溫，操作人員觸及這些區域可能被燙傷或造成灼傷的危險。 |
高風險 |
|
|
10 |
電危險 |
注塑機的電控系統使用三相380V電源進線，裸露在外或空隙過大的帶電部件和不合理的接地可能造成技術人員觸電。 |
高風險 |
|
11 |
有毒氣體 |
原料在塑化過程中、注入模腔以及清理殘料時和開模后產生的有害氣體和粉塵可能造成操作人員的呼吸道疾病。 |
高風險 |
|
12 |
摔倒 |
泄漏的液壓油殘留在地面可能使操作人員滑倒，未合理設計的工作平臺和扶梯可能令維護人員摔傷。 |
低風險 |
五、風險減小
1.本質安全設計
本質安全設計即通過更改機器的原始設計而避免危險。在上例中，危險編號1和6均可通過改變設計從而徹底避免這些類型危險的發生，如選擇合理的移門安裝方式和軟管接頭類型，加設軟管固定裝置等方式。推薦的風險減小措施表8所示。
表8
|
編號 |
危險類型 |
危險描述 |
風險等級 |
風險減小 |
|
1 |
機械危險 |
注塑機的液壓系統通常通過可移動式防護門進行保護，防護門的非預期滑動可能夾傷操作人員。 |
低風險 |
使用合理的移門安裝方式 |
|
2 |
模具區域的合模動作和驅動機構的動作可能對操作人員造成沖擊和擠壓的危險。 |
高風險 |
使用帶聯鎖裝置的可移動防護 |
|
|
3 |
合模機構區域中，模板驅動裝置的運動可能對操作和維護人員造成擠壓和剪切的危險，如果模具區域的防護裝置被打開，人體將可以進入開模時 模板后方區域，可能造成擠壓的危險，抽芯和頂出機構的運動也可能造成相同的危險。 |
高風險 |
使用帶聯鎖裝置的可移動防護 |
|
|
4 |
噴嘴區域在注入熔料時會向前移動，如果沒有防護裝置，可能對操作人員造成擠壓的危險。 |
顯著風險 |
使用固定式防護 |
|
|
5 |
機器在模具區域外加設的移動式防護裝置與模具區域之間的距離如果過大，操作人員可能進入防護裝置與模具區域之間，造成擠壓和剪切的危險。 |
顯著風險 |
使安全距離符合GB 12265的要求 |
|
|
6 |
液壓系統的橡膠軟管內部壓力較大，如接頭未緊固發生松動，軟管突然掙脫產生的劇烈扭動可能擊傷操作人員。 |
顯著風險 |
使用軟管附件固定軟管 |
|
|
7 |
熱危險
|
模具、熱板、加熱區域和機筒與噴嘴區域接合處可能噴濺出的熔料都帶有高溫，可能對操作人員造成燙傷和灼傷的危險。 |
高風險 |
使用可移動式防護 |
|
8 |
噴嘴區域在注塑機正常運行時帶有高溫，同時溢出的熔料均有可能對操作人員造成燙傷或灼傷的危險。 |
高風險 |
增設隔熱護罩，并增加高溫警告標識 |
|
|
9 |
注射區域的塑化裝置和注射裝置以及加熱圈均帶有高溫，操作人員觸及這些區域可能被燙傷或造成灼傷的危險。 |
高風險 |
增設隔熱護罩，并增加高溫警告標識 |
|
|
10 |
電危險 |
注塑機的電控系統使用三相380V電源進線，裸露在外或空隙過大的帶電部件和不合理的接地可能造成技術人員觸電。 |
高風險 |
使用符合I E C60529 IP2X要求的元器件 |
|
11 |
有毒氣體 |
原料在塑化過程中、注入模腔以及清理殘料時和開模后產生的有害氣體和粉塵可能造成操作人員的呼吸道疾病。 |
高風險 |
安裝排氣扇，并保持車間通風狀況良好 |
|
12 |
摔倒 |
泄漏的液壓油殘留在地面可能使操作人員滑倒，未合理設計的工作平臺和扶梯可能令維護人員摔傷。 |
低風險 |
定期清理車間地面 |
2.安全防護
安全防護是通過固定式、封閉式防護和/或聯鎖裝置等設施將機械的危險源與操作人員隔離的方法，主要參照的標準包括《GB/T 15706-2012 機械安全 設計通則 風險評估與風險減小》、《GB/T 8196-2003 機械安全 防護裝置 固定式和活動時防護裝置的設計和制造的一般原則》和《GB 12265-2000 機械安全 防止上下肢觸及危險區的安全距離》。對于臥式注塑機，GB 22530-2008《橡膠塑料注射成型機安全要求》的5.1.3注射成型機保護裝置中定義了Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型保護裝置的控制要求。防護措施示例請見圖1所示：
（1）急停按鈕
緊急停止按鈕用于切斷設備和使機器停止，以減少或轉移人員面臨的危險狀況以及機器或材料的損耗。需注意的是，急停裝置只能作為其他安全防護的補充，而不能取代其他防護措施。急停按鈕的操動頭應為紅色， 背景色為黃色。
（2）安全開關
常用的安全開關分為兩種，機械式安全開關（鎖定功能可選）和感應式安全開關。在選擇安全開關時，須考慮正常操作時門的開合頻率。對于開合頻率較高的防護門，如合模區域前門，推薦使用非接觸式的安全開關，如感應式安全開關，以方便門的開啟，且無須考慮機械式開關存在的機械壽命問題（通常為1000000次）；對于打開頻率較低，且正常操作時嚴禁打開的防護門，如頂蓋門，推薦使用帶鎖定功能的機械式安全開關，需要打開時可通過解鎖按鈕解除門的鎖定狀態，無需打開時，防護門通過開關內的彈簧力保持鎖定狀態，防止意外開啟。
（3）安全控制器
臥式注塑機使用的安全元器件包括合模區域前后門的安全開關、急停按鈕和可能存在的噴嘴區域安全開關、頂蓋安全開關、模式選擇開關和安全地毯等。對于安全功能較少的普通臥式注塑機，安全功能往往限于前后防護門和急停按鈕，推薦使用三個安全繼電器分別對前后門和急停按鈕進行監控。為使每個控制系統有關安全部件（SRP/CS）符合PLd以上的性能等級，應選用雙輸入通道結構的安全繼電器，并確認其性能等級滿足PLd以上。
對于大型注塑機而言，安全功能較多時，使用普通安全繼電器組成的安全回路存在接線工作量大，故障診斷困難和較多安全繼電器造成電柜空間緊張等問題，小編推薦使用可編程安全控制器對整臺注塑機的安全回路進行邏輯處理和輸出。
作者：何勇 孫產剛 陸翔
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