一、概述

定义：
安全防护验收是对机械设备的安全防护装置（如联锁装置、急停按钮、光栅、防护罩等）进行系统性检测与验证的过程，确保其符合安全标准要求，防止人身伤害或设备损坏。其核心是评估防护装置的功能性（触发响应）、可靠性（误动作率）及合规性（国际/地区安全法规）。

核心目标：

1. 人身安全：确保操作人员、维护人员及周边人员免受机械伤害（如挤压、剪切、卷入）。

2. 设备保护：防止因误操作或防护失效导致的设备损坏。

3. 法规合规：满足强制性安全认证要求（如CE、GB、OSHA）。

分类：

· 机械防护：固定式/可调式防护罩、安全门联锁装置。

· 电气防护：安全光幕、急停回路、双手控制装置。

· 功能安全防护：安全PLC（如SIL 2/3）、安全继电器、安全传感器。

二、检测标准

1. 国际标准：

· ISO 13849-1（机械安全-控制系统安全相关部件）：PL（性能等级）与MTTFd（平均危险故障间隔时间）要求。

· IEC 62061（功能安全标准）：SIL（安全完整性等级）认证（如SIL 2需满足≥90%诊断覆盖率）。

· ISO 12100（机械安全-风险评价与风险减小的设计原则）。

2. 地区标准：

· 中国：GB 5226.1（机械电气安全）、GB 23821（机械安全防止上下肢触及危险区的安全距离）。

· 欧盟：EN 954-1（安全控制系统分类）、EN 1088（联锁装置安全要求）。

· 美国：ANSI B11.19（机械安全防护装置性能标准）、OSHA 1910.212（通用机械防护要求）。

3. 行业专用标准：

· 汽车制造：ISO 10218（工业机器人安全防护要求）。

· 注塑机：EN 201（注塑机安全防护规范）。

· 医疗设备：IEC 60601-1（医用电气设备安全通用要求）。

三、检测设备

1. 核心设备：

· 安全激光扫描仪/光幕测试仪：

o 功能：验证光幕响应时间（≤20 ms）、分辨率（如14 mm光束间距）。

o 型号：SICK microScan3、OMRON F3SG-SR。

· 安全继电器测试仪：

o 功能：模拟安全回路故障（如触点粘连），验证强制断开机制。

o 型号：Phoenix Contact TEST-SAFE、Pilz PMD 5。

· 机械力测试装置：

o 功能：施加规定力（如EN 1088要求联锁装置耐≥200 N静力），检测防护罩抗变形能力。

o 型号：Zwick/Roell AllroundLine。

· 急停按钮测试仪：

o 功能：测试急停按钮触发力（30-70 N）、行程（≥3 mm）及回路切断时间（≤0.1 s）。

o 型号：Festo MS6-SV。

2. 辅助工具：

· 测距仪：Leica DISTO（测量防护罩与危险区域的安全距离，符合GB 23821）。

· 红外热像仪：FLIR T540（检测安全回路端子温升，ΔT≤40 K）。

· EMC测试仪：验证安全光幕抗干扰能力（如EN 61000-6-2）。

四、检测流程

1. 验收前准备：

· 文件审查：核对安全防护设计文件（如风险评价报告、安全回路图纸）、CE符合性声明。

· 设备状态确认：设备断电并锁定（LOTO），清除测试区域无关人员。

2. 静态测试：

· 机械防护检查：

1. 测量防护罩与危险区域的距离（如旋转部件：≥120 mm，GB 23821）。

2. 施加200 N静力于防护罩，检测变形量（≤2 mm，EN 1088）。

· 联锁装置验证：

3. 打开安全门触发联锁，验证主电源切断时间（≤0.1 s，ISO 13849-1）。

4. 模拟联锁失效（如短接触点），测试冗余回路是否强制断开。

3. 动态测试：

· 急停功能测试：

1. 在设备全速运行中触发急停按钮，记录停机时间（如液压机冲压周期内停机≤0.5 s）。

2. 多急停按钮并联测试，验证任一点触发均能切断所有动力源。

· 光幕/安全扫描仪测试：

3. 使用测试棒遮挡光幕，验证设备立即停机（响应时间≤20 ms）。

4. 模拟最小检测物体（如直径14 mm），确认光幕分辨率达标。

4. 功能安全测试：

· 安全PLC/SIL验证：

1. 注入故障（如传感器信号丢失），验证系统进入安全状态（如EN 62061 SIL 2要求故障检测率≥90%）。

2. 测试安全回路诊断功能（如通道差异监测、周期性自检）。

5. 环境与抗干扰测试：

· EMC测试：施加30 V/m射频干扰，验证安全光幕误触发率≤0.01%。

· 温湿度测试：在-20℃~+55℃环境中运行，确认防护装置功能正常。

6. 验收报告与整改：

· 数据记录：汇总测试结果（如急停响应时间、联锁装置耐受力）。

· 不合格项整改：例如调整防护罩安全距离、更换失效的安全继电器。

五、费用与周期

1. 费用构成：

· 设备投资：

o 基础测试工具（测力计、测距仪）：5万-10万元。

o 高端设备（安全PLC测试仪、EMC测试系统）：50万-200万元。

· 第三方验收费用：

o 中小型设备（如注塑机）：2万-8万元/台。

o 复杂产线（如汽车焊接线）：20万-100万元/项目。

· 认证服务：

o CE机械指令合规性评估（含安全防护）：8万-25万元。

o SIL 2功能安全认证：10万-30万元。

2. 周期：

· 单机验收：3-7天。

· 产线验收（含多设备协同）：2-6周。

· 加急服务：额外支付30%-50%费用，周期缩短30%。

六、实际应用

1. 工业机器人围栏联锁案例：

· 问题：安全门联锁装置被短接，人员进入时机器人未停机。

· 优化：更换为安全继电器（强制断开设计），通过EN 1088认证。

2. 冲压机光幕验收：

· 场景：光幕响应时间35 ms（要求≤20 ms），导致手部进入危险区后设备未及时停机。

· 改进：升级高速安全控制器，响应时间降至15 ms。

3. 医疗设备安全防护测试：

· 案例：CT机旋转部件防护罩安全距离不足（实测80 mm→GB 23821要求≥120 mm）。

措施：重新设计防护罩布局，通过IEC 60601-1验收。