发表时间：2018-12-25 次数：800 作者：艾邦高分子
一、概述
随着我国经济的飞速发展，塑料机械这一与人民日常生活息息相关的行业得以迅猛发展。目前，我国注塑机的年产量几乎占全球注塑机产量的三分之二，是当之无愧的注塑机第一生产大国，同时国内的塑机制造商也通过不断的技术创新，更加注重机器的安全性，逐步减小了与发达国家塑机制造的差距。“塑机国标”——《GB 22530-2008 橡胶塑料注射成型机安全要求》（以下简称GB 22530）于2008年底正式发布，并于2009年底正式实施。
GB22530主要参考了欧洲标准EN201：1997《橡胶塑料机械——注射成型机——安全要求》，其中的第5至7章为强制性，具有法律效应，体现了我国塑机行业严格自身要求，在技术上赶超发达国家的决心。
二、危险识别
GB/T 15706-2012《机械安全 设计通则 风险评估与风险减小》的附录B给出了详细的危险的来源和可能发生的结果，对于注塑机而言，我们需要同时参考GB 22530-2008中第4章危险列举的内容。
综合上述的两个标准，我们可以得出注塑机的典型危险，按照危险类型进行分类请见表1。
表1 危险分类
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编号 |
危险类型 |
危险描述 |
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1 |
机械危险
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注塑机的液压系统通常通过可移动式防护门进行保护，防护门的非预期滑动可能夹伤操作人员。 |
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2 |
模具区域的合模动作和驱动机构的动作可能对操作人员造成冲击和挤压的危险。 |
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3 |
合模机构区域中，模板驱动装置的运动可能对操作和维护人员造成挤压和剪切的危险，如果模具区域的防护装置被打开，人体将可以进入开模时模板后方区域，可能造成挤压的危险，抽芯和顶出机构的运动也可能造成相同的危险。 |
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4 |
喷嘴区域在注入熔料时会向前移动，如果没有防护装置，可能对操作人员造成挤压的危险。 |
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5 |
机器在模具区域外加设的移动式防护装置与模具区域之间的距离如果过大，操作人员可能进入防护装置与模具区域之间，造成挤压和剪切的危险。 |
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6 |
液压系统的橡胶软管内部压力较大，如接头未紧固发生松动，软管突然挣脱产生的剧烈扭动可能击伤操作人员。 |
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7 |
热危险
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模具、热板、加热区域和机筒与喷嘴区域接合处可能喷溅出的熔料都带有高温，可能对操作人员造成烫伤和灼伤的危险。 |
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8 |
喷嘴区域在注塑机正常运行时带有高温，同时溢出的熔料均有可能对操作人员造成烫伤或灼伤的危险。 |
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9 |
注射区域的塑化装置和注射装置以及加热圈均带有高温，操作人员触及这些区域可能被烫伤或造成灼伤的危险。 |
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10 |
电危险 |
注塑机的电控系统使用三相380V电源进线，裸露在外或空隙过大的带电部件和不合理的接地可能造成技术人员触电。 |
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11 |
有毒气体 |
原料在塑化过程中、注入模腔以及清理残料时和开模后产生的有害气体和粉尘可能造成操作人员的呼吸道疾病。 |
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12 |
摔倒 |
泄漏的液压油残留在地面可能使操作人员滑倒，未合理设计的工作平台和扶梯可能令维护人员摔伤。 |
三、风险估计
在识别了机器的危险之后，需要评判各个危险源的风险高低，从而决定应使用何种程度的措施降低风险。机械的某一项危险点的风险高低既取决于一旦发生事故时对人员造成的伤害程度，也和发生该事故的概率有直接关联。因此，我们在评判机械的多个危险点的风险时，主要需要考虑的因素如下：
●受伤或健康威胁的严重程度（轻微，严重，致命）；
●伤害涉及的范围（一人或多人）；
●人员暴露在危险之下的程度；
●危险事件发生的概率；
●从技术和人员的角度来看，避免或限制伤害的可能性。
除此之外，人为的因素、暴露在危险之下的人员、防护措施的合理程度、防护措施失败或被规避的可能性以及使用信息的合理性和完善性都是需要考虑的条件。
GB/T 15706-2012中，并未直接给出风险估计的方法，为了通过量化和客观的手段实现风险估计，Pilz（德国皮尔磁有限公司）开发了危险分级技术(PHR)进行预先危险分析。预先危险分析会生成一个重大系统危险的明细表，并在实施相应的对策后对残余的风险进行分析。
该评估方法基于 Pilz 的技术标准和经验，针对各种危险的评估因数，如可能的危害程度（DPH）、危险事件的发生概率（PO）、避免的可能性（PA）以及暴露的频率和/或时长（FE） 进行分析。Pilz 危险级别可根据下述算式计算出：
PHR = DPH x PO x PA x FE（其中，上述参数可采取表2—表6的数值）
表2
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可能的伤害程度（DPH） |
描述 |
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0.25 |
割破/划破/轻度三级健康受损/轻度烧伤 |
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0.5 |
次要骨骼骨折：手指、脚趾 |
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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个手指/脚趾，或严重烧伤 |
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11 |
手/腿截肢，视力或听力部分损伤 |
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15 |
双手/腿截肢，双眼/双耳视力或听力完全丧失 |
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25 |
重度伤害或永久性疾病/健康状态/伤害 |
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40 |
个体死亡 |
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65 |
重大灾难 |
表3
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危险事件发生的概率（PO） |
描述 |
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0.05 |
几乎不可能 |
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1.25 |
不太可能 |
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2.5 |
可能 |
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4 |
很可能 |
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6 |
必定 |
表4
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避免的几率（PA） |
描述 |
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0.75 |
有可能 |
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2.5 |
在特定条件下可能 |
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5 |
不可能 |
表5
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暴露频率（FE） |
描述 |
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0.5 |
每年 |
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1 |
每月 |
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2 |
每周 |
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3 |
每天 |
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4 |
每小时 |
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5 |
一直 |
表6
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PHR |
风险 |
备注 |
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0.005~10 |
可忽略的风险 |
不存在危及健康和安全的风险，无需采取控制措施。 |
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11~20 |
极低的风险 |
存在极少危及健康和安全的风险，无需采取明显的控制措施，可能需要采用个人防护设备和/或接受培训。 |
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21~45 |
低风险 |
存在危及健康和安全的风险，风险系数低。必须采取控制措施。 |
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46~160 |
显著风险 |
危险相关的风险系数足够高，以至需要采取控制措施。此类措施应在随后的一个合适的时机实施。 |
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161~500 |
高风险 |
潜在的危险，需要立即采取控制措施。 |
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501+ |
极高风险 |
应立即采取控制措施，同时应告知公司管理层。 |
根据适用的标准进行完整的机器检查后，即可确定各个因数的数值，从而进行风险评估和 Pilz 危险评级运算。随后，又可将计算所得数值与确定允许的数值进行比照，进而评估危险相关的风险。计算所得的数值介于0至9750之间，其中0为最小数值，表示无风险；而9750则表示最高风险。
四、风险评价
根据之前的PHR方法，我们可以大致得出卧式注塑机的风险等级，确切的等级根据不同设计和工作情况可能有所出入，读者可根据具体情况自行计算得出。
表7
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编号 |
危险类型 |
危险描述 |
风险等级 |
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1 |
机械危险 |
注塑机的液压系统通常通过可移动式防护门进行保护，防护门的非预期滑动可能夹伤操作人员。 |
低风险 |
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2 |
模具区域的合模动作和驱动机构的动作可能对操作人员造成冲击和挤压的危险。 |
高风险 |
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3 |
合模机构区域中，模板驱动装置的运动可能对操作和维护人员造成挤压和剪切的危险，如果模具区域的防护装置被打开，人体将可以进入开模时 模板后方区域，可能造成挤压的危险，抽芯和顶出机构的运动也可能造成相同的危险。 |
高风险 |
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4 |
喷嘴区域在注入熔料时会向前移动，如果没有防护装置，可能对操作人员造成挤压的危险。 |
显著风险 |
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5 |
机器在模具区域外加设的移动式防护装置与模具区域之间的距离如果过大，操作人员可能进入防护装置与模具区域之间，造成挤压和剪切的危险。 |
显著风险 |
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6 |
液压系统的橡胶软管内部压力较大，如接头未紧固发生松动，软管突然挣脱产生的剧烈扭动可能击伤操作人员。 |
显著风险 |
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7 |
热危险
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模具、热板、加热区域和机筒与喷嘴区域接合处可能喷溅出的熔料都带有高温，可能对操作人员造成烫伤和灼伤的危险。 |
高风险 |
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8 |
喷嘴区域在注塑机正常运行时带有高温，同时溢出的熔料均有可能对操作人员造成烫伤或灼伤的危险。 |
高风险 |
|
|
9 |
注射区域的塑化装置和注射装置以及加热圈均带有高温，操作人员触及这些区域可能被烫伤或造成灼伤的危险。 |
高风险 |
|
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10 |
电危险 |
注塑机的电控系统使用三相380V电源进线，裸露在外或空隙过大的带电部件和不合理的接地可能造成技术人员触电。 |
高风险 |
|
11 |
有毒气体 |
原料在塑化过程中、注入模腔以及清理残料时和开模后产生的有害气体和粉尘可能造成操作人员的呼吸道疾病。 |
高风险 |
|
12 |
摔倒 |
泄漏的液压油残留在地面可能使操作人员滑倒，未合理设计的工作平台和扶梯可能令维护人员摔伤。 |
低风险 |
五、风险减小
1.本质安全设计
本质安全设计即通过更改机器的原始设计而避免危险。在上例中，危险编号1和6均可通过改变设计从而彻底避免这些类型危险的发生，如选择合理的移门安装方式和软管接头类型，加设软管固定装置等方式。推荐的风险减小措施表8所示。
表8
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编号 |
危险类型 |
危险描述 |
风险等级 |
风险减小 |
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1 |
机械危险 |
注塑机的液压系统通常通过可移动式防护门进行保护，防护门的非预期滑动可能夹伤操作人员。 |
低风险 |
使用合理的移门安装方式 |
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2 |
模具区域的合模动作和驱动机构的动作可能对操作人员造成冲击和挤压的危险。 |
高风险 |
使用带联锁装置的可移动防护 |
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3 |
合模机构区域中，模板驱动装置的运动可能对操作和维护人员造成挤压和剪切的危险，如果模具区域的防护装置被打开，人体将可以进入开模时 模板后方区域，可能造成挤压的危险，抽芯和顶出机构的运动也可能造成相同的危险。 |
高风险 |
使用带联锁装置的可移动防护 |
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4 |
喷嘴区域在注入熔料时会向前移动，如果没有防护装置，可能对操作人员造成挤压的危险。 |
显著风险 |
使用固定式防护 |
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5 |
机器在模具区域外加设的移动式防护装置与模具区域之间的距离如果过大，操作人员可能进入防护装置与模具区域之间，造成挤压和剪切的危险。 |
显著风险 |
使安全距离符合GB 12265的要求 |
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6 |
液压系统的橡胶软管内部压力较大，如接头未紧固发生松动，软管突然挣脱产生的剧烈扭动可能击伤操作人员。 |
显著风险 |
使用软管附件固定软管 |
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7 |
热危险
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模具、热板、加热区域和机筒与喷嘴区域接合处可能喷溅出的熔料都带有高温，可能对操作人员造成烫伤和灼伤的危险。 |
高风险 |
使用可移动式防护 |
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8 |
喷嘴区域在注塑机正常运行时带有高温，同时溢出的熔料均有可能对操作人员造成烫伤或灼伤的危险。 |
高风险 |
增设隔热护罩，并增加高温警告标识 |
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9 |
注射区域的塑化装置和注射装置以及加热圈均带有高温，操作人员触及这些区域可能被烫伤或造成灼伤的危险。 |
高风险 |
增设隔热护罩，并增加高温警告标识 |
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10 |
电危险 |
注塑机的电控系统使用三相380V电源进线，裸露在外或空隙过大的带电部件和不合理的接地可能造成技术人员触电。 |
高风险 |
使用符合I E C60529 IP2X要求的元器件 |
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11 |
有毒气体 |
原料在塑化过程中、注入模腔以及清理残料时和开模后产生的有害气体和粉尘可能造成操作人员的呼吸道疾病。 |
高风险 |
安装排气扇，并保持车间通风状况良好 |
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12 |
摔倒 |
泄漏的液压油残留在地面可能使操作人员滑倒，未合理设计的工作平台和扶梯可能令维护人员摔伤。 |
低风险 |
定期清理车间地面 |
2.安全防护
安全防护是通过固定式、封闭式防护和/或联锁装置等设施将机械的危险源与操作人员隔离的方法，主要参照的标准包括《GB/T 15706-2012 机械安全 设计通则 风险评估与风险减小》、《GB/T 8196-2003 机械安全 防护装置 固定式和活动时防护装置的设计和制造的一般原则》和《GB 12265-2000 机械安全 防止上下肢触及危险区的安全距离》。对于卧式注塑机，GB 22530-2008《橡胶塑料注射成型机安全要求》的5.1.3注射成型机保护装置中定义了Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型保护装置的控制要求。防护措施示例请见图1所示：
（1）急停按钮
紧急停止按钮用于切断设备和使机器停止，以减少或转移人员面临的危险状况以及机器或材料的损耗。需注意的是，急停装置只能作为其他安全防护的补充，而不能取代其他防护措施。急停按钮的操动头应为红色， 背景色为黄色。
（2）安全开关
常用的安全开关分为两种，机械式安全开关（锁定功能可选）和感应式安全开关。在选择安全开关时，须考虑正常操作时门的开合频率。对于开合频率较高的防护门，如合模区域前门，推荐使用非接触式的安全开关，如感应式安全开关，以方便门的开启，且无须考虑机械式开关存在的机械寿命问题（通常为1000000次）；对于打开频率较低，且正常操作时严禁打开的防护门，如顶盖门，推荐使用带锁定功能的机械式安全开关，需要打开时可通过解锁按钮解除门的锁定状态，无需打开时，防护门通过开关内的弹簧力保持锁定状态，防止意外开启。
（3）安全控制器
卧式注塑机使用的安全元器件包括合模区域前后门的安全开关、急停按钮和可能存在的喷嘴区域安全开关、顶盖安全开关、模式选择开关和安全地毯等。对于安全功能较少的普通卧式注塑机，安全功能往往限于前后防护门和急停按钮，推荐使用三个安全继电器分别对前后门和急停按钮进行监控。为使每个控制系统有关安全部件（SRP/CS）符合PLd以上的性能等级，应选用双输入通道结构的安全继电器，并确认其性能等级满足PLd以上。
对于大型注塑机而言，安全功能较多时，使用普通安全继电器组成的安全回路存在接线工作量大，故障诊断困难和较多安全继电器造成电柜空间紧张等问题，小编推荐使用可编程安全控制器对整台注塑机的安全回路进行逻辑处理和输出。
作者：何勇 孙产刚 陆翔
