Pozární ochrana

Ochrana obrábecích stroju pred výbuchem pri obrábení kovu

16.05.2002 | ZDROJ: 150 Horí | AUTOR: PIETON M., STROCH P.

Príciny a moznosti vzniku pozáru, vznícení nebo výbuchu pri práci na kovoobrábecích strojích. Jaká prijmout bezpecnostní opatrení.

KLÍCOVÁ SLOVA: výbuchy, stroje, obrábení

Zpracovatelská centra nebo obrábecí stroje, pracující v kovoobrábecím prumyslu s horlavými chladicími nebo mazacími látkami, s vysokými otáckami a s oddelováním stepin, bývají casto vystaveny nebezpecí pozáru. Díky rychle rotujícím cástem ve stroji dochází ke znacné tvorbe drobných kapek provozního média. Vysoká rychlost opracovávání bývá prícinou vysoké teploty nástroje, popr. vlastního obrábeného dílu. Preruseni proudu chladicí smesi nebo porucha nástroje mohou pak tyto kapky zapálit.

Platné imisní predpisy vedly ke kompletnímu zapouzdreni zpracovatelských center. Rychle probíhající pozár nebo vznet vedou k vzestupu tlaku ve stroji, coz má za následek deformaci nekteré steny stroje nebo její odtrzení. Postupující celo plamenu muze sekundárne vyvolat pozár nebo i výbuch v okolí stroje.

Bezpecné vyuzití takových stroju je mozné jen pri dodrzeni bezpecnostních pravidel a pri pouzití technických opatreni. Vznikající ohen v obrábecích NC, CNC centrech, strojích, frézách, vícevretenových soustruznických automatech, elekteroerozivních hloubickách, bruskách apod. Ize bezpecne uhasit pomocí integrovaného automatického systému haseni nasazením inertního plynu. Po hasebním zásahu muze stroj pokracovat v práci ihned po výmene náplne hasicí láhve.

Príciny pozáru a vznícení

Problémem statistického vyhodnoceni prícin vzniku pozáru je subjektivní hodnocení jeho prubehu. Ve skutecnosti je velmi tezké od sebe odlisit pozár a vznícení, pokud se nikdo nenacházel v blízkosti horícího stroje. Krome toho chybí pri vyhodnoceni statistiky pozáry, u kterých nebylo mozno rekonstruovat vznik pozáru. Nejcastejsí príciny jsou: - porucha stroje- chyba pri obsluze stroje- zachycení obrábeného predmetu- zastavení prívodu chladícího maziva-   jiskry nebo stepiny.

Problémy existují zásadne v urceni reálného potencionálu ohrozeni. Úcinky výbuchu jsou casto spojeny s ublízením na zdraví nebo i se ztrátami na zivotech a skoda u nich vzniká vetsinou rychle. U pozáru naopak dochází vetsinou pouze k materiálním skodám. Existující pojistení krytí skod ve vetsine prípadu hradí jen prímé poskození na zarízeni, skutecna ztráta nebývá nahrazena. Stejná skoda na stejném stroji je u velkého výrobce napr. v automobilovém prumyslu akceptovatelná, u malého podniku vsak dochází k existencnímu ohrození, pokud nemuze plnit své závazky.

Stanoveni stupne ohrozeni pozárem Pri analýze rizika je nutné vymezit, jak velký je potenciál nebezpecí, vznikajícího u obrábecího stroje a presne jej definovat.

Nabízejí se tyto otázky: 1. Je ve stroji horlavý materiál? 2. Kolik je v nem horlavého materiálu? 3. Vzniká v dusledku prítomnosti horlavého materiálu riziko?4. Muze dojít ke vznícení nebo explozi? 5. Muze být ve stroji prítomen zápalný zdroj?

Cím rychleji a razantneji probíhá spalovací reakce, tím spolehlivejsí a rychlejsí musí být i bezpecnostní opatrení. Pro prubeh horeni jsou rozhodující následující tri parametry:        

prítomnost horlavé látky

oxidacní prostredek

zápalná energie.

Je-li pomer techto trí parametru nevýhodný nebo pokud jeden z nich chybí, nemuze proces horeni probíhat.

Zvýsení nebo snízení faktoru rizika vzniku pozáru a rychlost jeho sírení závisí na mnoha ruznorodých okolnostech. Jmenujme jen nekteré z nich:

kovové bloky horí jen ztezí, kovové stepiny horí lehce prívod kyslíku, napr. ofukem stlaceného vzduchu, násobí kazdý ohen

dostatecné teplo nebo prívod energie z vnejsku usnadnuji spalovací reakci

plyny, vznikající pri samovolném tepelném rozkladu spatné horících látek, hori naopak velmi dobre, dosáhneme-li na daném pracovisti optimálních teplot

pozár probíhá rychleji, je-li horlavá látka rozmístena po velké plose.

Technologické koncepce obrábecích stroju pri vysokorychlostním obrábeni bývají také zamereny na snízeni mnozství pouzité chladicí a mazací látky. To má vliv na bezpecnostní pozadavky v prípade, ze je nutno pocítat se zvýsenou tvorbou smesí vzduchu s olejem. Z techto duvodu jsou vyvíjena zarízení, jez mají za cíl zamezeni vzniku pozáru nebo výbuchu. Pri nich je nutné vzít do úvahy teplotní bilanci jak obrábeného výrobku, tak i stroje, které Ize povazovat za potencionální zápalné zdroje. Napríklad pri zpracovávání kovu se velká cást energie odvádí na vznikající stepiny, coz má za následek jejich horeni a spad do spodních nádrzi. Moznost rychlého vzniku pozáru je pak evidentní. Také odpady, vznikající pri opracováváni lehkých kovu (hliník, magnesium), predstavuji vzhledem ke své nízké zápalné teplote vysoký potenciál nebezpecí.

Celková koncepce bezpecnosti má za úkol ochránit nejen obsluhu strojního zarízení, ale eliminovat i ztráty zpusobené poskozením ci znicením stroje. Pri pokusných zkouskách bylo zjisteno, ze pri vzniceni horlavé látky v obrábecích strojích dochází k náhlému vzestupu tlaku, který má za následek rozbití tabulí, deformaci telesa prístroje, rozbiti krytu a vyrazeni dverí. Plamen si ze stroje hledá cestu nejmensího odporu. Zejména místa, kterými dochází k výmene výrobku, jsou predurcena k pruniku plamene. Osoby tak mohou být zasazeny v míste, kudy si tlaková vlna výbuchu hledá cestu ven. Výbuch s horkým mrakem plynu muze za dobu cca 50 milisekund (!) vést ke znacnému popálení obsluhujícího personálu. Casto jsou navíc pracovní odevy nasáknuty olejem. Umelé pracovní odevy nebo kosile s podílem umelých vláken jeste zhorsují úcinky popálení.

Zápalná aerosolová smes se ve strojích vyskytuje zpravidla jen v oblasti obrábecí hlavy a v zónách se silnou cirkulaci vzduchu. Vzniku výbusné atmosféry v pracovním míste Ize zamezit vhodnou ventilací. Presto se mohou na jiných místech odsávaní koncentrovat horlavé látky. To se deje zejména v oblasti filtru, kde v nekterých prípadech muze v dusledku odsátých produktu nebo jejich samovolnému rozkladu dojit k výbuchu.

Parametry ovlivnující prubeh vzníceni:

koncentrace smesi

·                 forma stroje a velikost pracovního prostoru

·                 turbulence smesi

·                 zápalná energie

velikost kapek.

Stanoveni bezpecnostních opatrení a platná legislativa

Dne 1. zárí 1997 nabyl na úcinnosti zákon c. 22/1997 Sb., o technických pozadavcích na výrobky a o zmene a doplneni nekterých zákonu (novelizován zákonem c. 71/2000 Sb.), který upravuje zpusob stanovováni technických pozadavku na výrobky, práva a povinnosti osob uvádejících výrobky na trh, a také podmínky tvorby a uplatnování ceských technických norem tak, aby byly upraveny stejným zpusobem jako je tomu i v zemích Evropské unie. Narízením vlády c. 170/1997 Sb., kterým se stanoví technické pozadavky na strojní zarízení, ve znení pozdejsích predpisu, se k otázce vzniku pozáru narizuje, ze „strojní zarízení musí být navrzeno tak, aby se zabránilo nebezpecí vzniku pozáru nebo prehrátí zpusobenému samotným strojním zarízením nebo plyny, kapalinami, prachem, parami nebo jinými látkami vznikajícími nebo pouzívanými ve strojním zarízeni" a k otázce vzniku výbuchu narizuje, ze „strojní zarízení musí být navrzeno a vyrobeno tak, aby se zabránilo nebezpecí výbuchu zpusobeného samotným strojním zarízením nebo plyny, kapalinami, prachy, parami nebo jinými látkami vznikajícími nebo pouzívanými ve strojním zarízení". Musí být ucinena nezbytná opatrení, aby se:

a) zamezilo nebezpecné koncentraci látekb) zabránilo vznícení potencionální výbusné smesi se vzduchemc) omezily na minimum úcinky kazdého výbuchu tak, aby v prípade vzniku neohrozoval okolí.

Existuje-li tedy riziko vzniku pozáru (výbuchu), je treba odborne resit takové bezpecnostní opatrení, jez jej omezí na únosnou míru. Cílem moderní protipozární ochrany je ochrana osob, zivotního prostredí a strojního vybavení. Vývojoví konstruktéri mají k dispozici moznosti, jak eliminovat nebezpecí vzniku pozáru nebo výbuchu (napr. pouzitím nehorlavých nebo nesnadno horlavých látek atd.). Nejsou-li tedy podmínky pro vznik procesu horeni beze zbytku naplneny, chybí základní predpoklad pro vznik pozáru. V opacném prípade je nutno s daným nebezpecim pocítat a nasadit odpovídající bezpecnostní prvky.

Je treba si uvedomit, ze výbuch a vznícení probíhají velmi rychle. Pri realizaci protivýbuchové ochrany, jako je napríklad systém na potlaceni výbuchu, ubehnou od vzniku výbuchu po samotné spustení haseni pouze jednotky milisekund. V prípade pozáru jsou casovými jednotkami automatického hasicího zásahu sekundy az minuty, coz je doba postacující k aktivaci protipozárního systému a uhaseni pozáru s omezeným rozsahem skod.

Jinou moznosti eliminace vzniku pozáru (výbuchu) jsou kontrolní systémy, jez zajistují, aby se ve stroji nevyskytovaly nebezpecné provozní stavy (napr. dostatecná odsávací zarízení  zajistují, aby se ve stroji nedosáhlo nebezpecné koncentrace, teplotní senzory zabranuji prehrátí aj.). I samotný výbuch Ize zvládnout, pokud probehne v uzavreném prostoru, dostatecne odolném proti tlaku. Vzhledem k tomu, ze strojní výrobce vetsinou neví, v jakém prostoru bude stroj provozován, je dulezité definovat akceptovatelné zbytkové riziko a jaká nebezpecí pri zacházení se strojem jeste existuji.

Obrábení za sucha vede ke vzniku velmi horkých stepin. Tim vzniká vysoké nebezpecí pozáru. Diky nasátému jemnému prachu navíc existuje reálné riziko výbuchu ve filtru, takze z bezpecnostního hlediska se riziko presouvá ze stroje na filtr.

Pii obrábeni s pouzitím vodní emulze Ize sice vznikající teplo snadneji odvést, presto vsak muze vzniknout vodík. Vodík je tekavý plyn, u kterého je nutno zabránit vzniku výbusné koncentrace, protoze jeho zápalná energie je velice nízká. Pii horení kovu za prítomnosti vody vzniká vzdy výbusný plyn ve velkém mnozství a napr. magnesium horí i ve vode. Likvidace pozáru je tedy mozná jen vhodnými hasicími prostredky, které musí byt k dispozici v dostatecném mnozství.

V sériové výrobe je znacne rozsíreno obrábeni s olejem jako chladicim mazivem. Nejvyssí potenciál ohrozeni pozárem vykazuji horlavé chladicí mazací látky jako minerální nebo prírodní olej. Predevsím málo viskozní oleje mívají bod vzplanuti i pod 150 °C a moznost zahorení je zde vysoká. Procesem zpracováváni dochází k opotrebení pouzitého maziva, které muze mít za následek i pokles hodnoty bodu vzplanutí. Horeni oleje se spolehlive rozezná a uhasí. Trvalé a dlouhodobejsí horeni oleje muze mít za následek i zahorení stepin. 

Volba vhodného bezpecnostního systému

Vetsinou je jednodussí pouzít predem jednoduché bezpecnostní opatrení pro zamezení vzniku pozáru nebo výbuchu, nez následné omezeni jejich úcinku. Z hlediska protipozární techniky není stejné vyhodnoceni rizika pozáru a provedeného opatrení u stejných stroju od ruzných výrobcu. Pokud jde pouze o technické riziko, je mozné existující nebezpecí akceptovat. Teprve pokud jde o ohrozeni osob a predpisy o bezpecnosti práce stanovují urcitá opatreni, je nutné splnit alespon minimální bezpecnostne-technické pozadavky. Koordinace mezi odborníky na pozární (protivýbuchovou) prevenci a projektanty se predpokládá jiz v raném stádiu hodnoceni rizika, nebot kompatibilita ochranných systému musí vyhovovat nárokum existující bezpecnostní koncepce stroje. Protipozární normy a normy na ochranu proti výbuchu koncipované pro bezpecnost stroju musí být konstruktéry co nejlépe prevedeny do praxe a zároven musí být provedena analýza rizika.Bezpecnostní opatrení na obrábecím stroji

Zejména je treba eliminovat potenciální zápalné zdroje, jako jsou prílis horké stepiny nebo výkovky, a to vhodným odvedením teploty. Kryty dverí a zámky dverí musí být dimenzovány tak, aby nejen poskytovaly dostatecnou mechanickou pevnost, ale také musí bránit proniknuti plamenu. Nesmí se zapomenout na to, aby bylo mozné stroj snadno odstavit v prípade nouze nebo z bezpecnostních duvodu. Samotné prvky protipozární ochrany, pocínaje zaclenením jednoduchých konstrukcních pojistek proti pozáru nebo výbuchu, vedou az k vyssím bezpecnostním systémum, jako jsou automatické systémy hasení.

Odsáváni

Za úcelem minimalizace nebezpecí vzníceni je nutné redukovat aerosoly a páry, které vznikají pri stoupající rychlosti obrábení. Je nutné zabránit zvýseným koncentracím aerosolu ve stroji aplikaci odsávacích zarízení. Ta musejí být umístena do pracovní roviny, aby se aerosoly zbytecne netransportovaly. Pouzitím lehce vznetlivých umelohmotných hadic zvysujeme riziko pozáru.

U obrábecích stroju zpracovávajících hliník nebo magnézium je nutné filtr pokazdé chránit také pred nebezpecím výbuchu. Zpusob ochrany závisí na konstrukci a umístení filtru. Uvolneni výbuchu nemuze probehnout v provozní hale a je nutno pouzit systému na potlacení výbuchu.

Zarízení na uvolnení tlaku

Zapouzdrené stroje, které splnuji ekologické pozadavky, naopak zvysuji nebezpecí vznícení. V nekterých prípadech je nutné stroje dimenzovat natolik odolné tlaku, aby byly schopné vzdorovat rostoucímu tlaku pri vznícení. Temto následkum rostoucího tlaku Ize zabránit napr. instalací odlehcovací klapky, která reaguje jiz pri vzrustu tlaku o milibary. Zároven se vsak musí zabránit i následkum postupující plamenné fronty.

Uvolnovací plochy musí být správne dimenzovány. Pri stanoveni uvolnovacích ploch musí být známy charakteristické hodnoty výbuchu. Velkou roli zde hraje geometrie a velikost prostoru, ze kterého je tlak uvolnován. Funkcnost zarízení na uvolneni tlaku musí být prokázána zkouskami a schválena príslusnými státními orgány.

Zarízení zamezující prenosu pozáru a výbuchu dopravními trasami

Pozár nebo výbuch se mohou snadno premístit do odsávacího zarízení. Zejména u centrálních odsávacích systému musí být instalovány zarízení zamezující prenos pozáru nebo i výbuchu potrubními trasami. Zároven se nesmí prehlédnout fakt, ze dopravníky stepin a oblasti cirkulace oleje jsou místa s velkým potenciálem nebezpecí pozáru. V techto místech je nutné provést konstrukcní opatreni tak, aby se zabránilo nekontrolovatelnému síreni pozáru.

Automatické systémy haseni Stupen nebezpecí vzniku pozáru se urcuje podle seznamu pouzívaných horlavých látek. Pravdepodobnost vzniku pozáru a jeho následky se stanoví spolu s predpokládanými zápalnými zdroji. Existuje-li tedy riziko vzniku pozáru, je nutné omezit rozsah mozných skod. Vzniku a síreni pozáru je mozno celit zabezpecením obrábecího stroje pouzitím spolehlivých protipozárních prvku. Nejvyssím stupnem této ochrany je automatický systém technologického hasení integrovaný prímo do obrábecího stroje. Jeho pouzitím eliminujeme chybu lidského cinitele a zároven spolehlive chráníme strojní zarízení jiz pri výskytu primární iniciace. Automatický systém haseni obrábecího stroje se skládá z následujících prvku: 1. Detekce teploty 2. Detekce výskytu jisker a plamene 3. Vyhodnocovací elektroústredna 4. Optická signalizace pozáru 5. Akustická signalizace pozáru 6. Tlacítko rucního spusteni systému 7. — 8. Láhev s hasicím prostredkem, opatrená speciálním ventilem9. — 10. Rozvod hasicího prostredku na instalované hubice pro jeho uvolneni do chráneného prostoru.

Zdroj:
PIETON, M. – STROCH, P.: Ochrana obrábecích stroju pred výbuchem pri obrábení kovu. 150 Horí c. 2 (2002), s. 8-10.

TISKNOUT | POSLAT MAILEM