AECO-Zertifizierung für einen Turmaufzug mit Windkraftanlage

Ein praktisches Beispiel für den Prozess, die Methodik und ASME A17.7/CSA B44.7: Performance-Based Safety Code for Elevators and Escalators' Fähigkeit, überlegene Sicherheit zu gewährleisten

Es wurde viel darüber geschrieben ASME A17.7/CSA B44.7: Leistungsbasierter Sicherheitscode für Aufzüge und Fahrtreppen, aber wenig über die praktische Anwendung mit realen Beispielen des Prozesses, der Methodik und ihrer Fähigkeit, eine praktische höhere oder gleichwertige Sicherheit zu gewährleisten, geschrieben. Dieser Artikel wird den Leser zunächst an die Absicht eines leistungsorientierten Codes (PBC) erinnern und dann die Methodik im Detail beschreiben, die während des Zertifizierungsprozesses für einen Windturbinenturmaufzug (WTE) von Avanti Wind Systems verwendet wird, und zwar anhand von Beispielen aus dem Prozess (ELEVATOR WORLD, April und Mai 2012). Abschließend werden Avanti, eine akkreditierte Zertifizierungsorganisation für Aufzüge/Rolltreppen (AECO), und Risikobewertungsmethoden untersucht, die neue Technologien auf den Markt bringen, die eine höhere oder gleichwertige Sicherheit als A17.1/B44 gewährleisten.

Lernziele

Nachdem Sie diesen Artikel gelesen haben, sollten Sie Folgendes gelernt haben:
♦ Was GESRs sind
♦ Die Ersetzungskriterien für Windturmaufzugsseile
♦ Wie der leistungsbasierte Code A17.7 zur Bewertung eines WTE-Aufhängungssystems verwendet wurde
♦ Wie der Risikoanalyseprozess von einem AECO umgesetzt wird
♦ Welche Organisationen sind AECOs in Nordamerika
♦ Wie die erforderliche A17.7-Dokumentation von einem AECO für Geräte entwickelt wird, die nicht den vorgeschriebenen Anforderungen des A17.1-Codes entsprechen

Es ist zunächst wichtig zu verstehen, dass der AECO-Prozess ein Design zertifiziert, das einer Listing-Organisation ähnelt, die Aufzugsschachteingänge nach einem UL10B-Hitze- und Feuerdauertest zertifiziert. Der Prozess könnte intern verwendet werden, um beim Design eines Produkts zu helfen oder ein Design zu ändern, aber der AECO-Prozess nimmt nicht nur ein Design und findet einen Weg, um es konform erscheinen zu lassen. Es hat sich als dem Konzept der Sicherheit als treu erwiesen, die Motivation von AECO ist sicherzustellen, dass das Design die in A17.7/B44.7 beschriebenen Sicherheitsziele erfüllt.

Der Zertifizierungsprozess beginnt damit, dass ein Hersteller die Produktabweichungen von dem neuesten gültigen Code identifiziert, der den Gegenstand der Überprüfung definiert. Der Gegenstand könnte ein beliebiges oder mehrere Systeme, Subsysteme, Komponenten oder Funktionen des Aufzugs sein. Der Prozess gilt implizit für neue Technologien, im Gegensatz zum Anfordern einer Abweichung für eine bestimmte Installation.

Im nächsten Schritt werden die relevanten Global Essential Safety Requirements (GESRs) ausgewählt, die für die betreffenden Abweichungen gelten. Teil 3 von A17.7/B44.7 definiert die GESRs: „Global“, weil sie in der weltweiten Aufzugsgemeinschaft harmonisiert, abgestimmt, vereinbart und schließlich veröffentlicht wurden, und „wesentlich“, weil sie die Sicherheitsfunktionen darstellen, die erfüllt werden müssen erreicht. Die weltweiten Harmonisierungsbemühungen laufen seit mehr als einem Jahrzehnt und gipfelten in der Entwicklung und Veröffentlichung von ISO 22559-1 durch das Technische Komitee 178 der International Organization for Standardization (ISO). Harmonisierung mit A17/ B17.7. Dies war ein Meilenstein in der globalen Sicherheit, denn ausnahmsweise hat die weltweite Aufzugsindustrie den Rahmen geschaffen, um sicherzustellen, dass Aufzüge auf der ganzen Welt einen Mindeststandard für Design, Herstellung, Inspektion und Wartung haben.

Die Risiken sind auf der ganzen Welt fast gleich; Die Unterschiede in den vorschreibenden Lösungen verschiedener regionaler Standards basieren auf lokalen Erfahrungen und der gesellschaftlichen Risikoaversion. Vorschreibende Codes und Standards beschreiben spezifische Materialien, die Eigenschaften aufweisen, um sicherzustellen, dass die wesentlichen Sicherheitselemente erreicht werden. Leistungscodes beschreiben die zu erreichende Sicherheit und verlangen den Nachweis der Fähigkeit eines Materials, ein gleichwertiges Sicherheitsergebnis zu gewährleisten. Vorschreibende Anforderungen definieren die Sicherheitsparameter, indem sie Kräfte, Massen, Dehnungen, Widerstände, Sicherheitsfaktoren, Höhen usw. vorschreiben. Dies sind die Sicherheitsparameter (SPs), wenn die Äquivalenz einer leistungsbasierten Lösung berücksichtigt wird.

Die in A17.7/B44.7 Nicht obligatorischer Anhang B spezifizierten SPs sind nach GESRs sortierte Parameter mit präskriptivem Code.

Im WTE-Design von Avanti wurde jede Abweichung des Systems identifiziert und relativ zu den relevanten SPs bewertet. Beispielsweise muss die gängige Zugsteigfahrmaschine in einer WTE A17.1/B44, Anforderung 2.24: Sicherheitsfaktor für die Seilscheibenwelle erfüllen. Der Aufzugshersteller wusste jedoch nicht, ob die Motorantriebswelle dem Mindestsicherheitsfaktor entsprach, und der Lieferant war nie gefragt worden.

If the elevator company manufactures the component, it is simply a review of the design and proof documentation to determine conformance. Some proofs may require witnessed in-house engineering testing or testing at an approved laboratory. Avanti performed two such witnessed in-house tests to prove its landing-enclosure design and driving-machine shaft. Other B44.1/A17.5 and EN 12016 tests were performed at testing laboratories, which were required to be done because A17.7/B44.7 cannot be used to deviate from these requirements or consider other risk mitigations for controllers. A17.7/B44.7 can only be used to evaluate equivalency to A17.1/B44 requirements -- no other codes or standards.

Bei der Liste der abweichenden Artikel musste sich der WTE-Hersteller entscheiden, entweder das Produkt konform mit dem Code zu ändern oder die erforderlichen Risikominderungen in das Produkt einzubauen. Letztendlich verglich der Hersteller die Kosten für die Einhaltung des Codes oder alle Gründe für den Einsatz der neuen Technologie unter Berücksichtigung der Anwendung, der Produktionskosten, der Werkzeuge, der Verwendung von Rohstoffen, der Personalschulung, der Bearbeitung, des Einkaufs, der Lieferung und aller Nachrüstungskosten, die ein AHJ auferlegen kann . Viele der Änderungen waren einfach durchzuführen, andere waren sehr kompliziert und teuer in der Umsetzung. Die Verwendung eines einzelnen Tragseils in WTEs war eines dieser komplizierten Probleme.

Ein SP für das Aufhängesystem ist die Voraussetzung für mindestens zwei Seile. Viele Leute haben gefragt (und viele werden in Zukunft fragen), warum dieser SP auf einem WTE verletzt wird. Um diese Art von Problemen zu verstehen, ist es wichtig, das Konzept der GESRs zu verstehen. Das Federungssystem darf nicht versagen, aber wenn doch, muss das Auto gefedert bleiben. Wenn ein anderes, ebenso sicheres Mittel gefunden wird, das diesen Kriterien entspricht und dieses Mittel getestet, überprüft und nachgewiesen wird, sind die wesentlichen Elemente der Sicherheit erreicht.

Die Überlegungen für das einzelne Aufhängungsmittel waren wie folgt. Viele SPs für Federungssysteme sind in A17.1/B44, Anforderung 2.19 enthalten. Diese Anforderungen spezifizieren die genauen Eigenschaften der Aufhängungselemente und ihrer Befestigungen, und viele andere Parameter werden durch Bezugnahme aufgenommen. So schreibt beispielsweise die Anforderung, dass die Seile aus Stahl sein müssen, alle Eigenschaften von Stahl wie Hitzebeständigkeit, Mindestbruchfestigkeit usw alternative Aufhängung bedeutet, dass diese zusätzlichen Merkmale ebenfalls berücksichtigt werden müssen. Daher müssen die Gerätekonstrukteure und Prüfer bei der Überprüfung der A17.7/B44.7 SPs neben den angegebenen Parametern auch alle inhärenten Eigenschaften der alternativen Konstruktionsmaterialien berücksichtigen, wenn sie alternative Materialien bewerten.

Weitere Überlegungen, die in die AECO-Bewertung von Aufhängungsmitteln einfließen, umfassen ihre Verwendung, Austauschkriterien, ob sie überwacht werden oder nicht und die Umgebung, in der sie verwendet werden. Berücksichtigt werden auch die Degradationsraten der Seile, ihre Anfangs- und Endsicherheitsfaktoren, die Belastungen und Biegungen, die sie erfahren und die zu ihrem Versagen führen können, der zu erwartende Kronenverschleiß durch Abrieb und die Prüffähigkeit der Seile . Komponenten können über- oder unterbewertet sein, daher stellt die Bewertung des Designs durch eine dritte Partei sicher, dass alle relevanten Designkriterien erfüllt und verifiziert wurden.

Der Bewertungsprozess wird als Risikobewertung bezeichnet. Bei der Betrachtung des Falles der Verwendung eines einzelnen Tragseils an einer WTE wurde festgestellt, dass die SPs mindestens zwei Seile erfordern. Der Zuschlag für ein Seil basiert jedoch auf der Analyse der Risikominderung in Verbindung mit der tatsächlichen Belastung, der das Seil während seines Lebenszyklus ausgesetzt ist. Ein Seil mit großem Durchmesser und ausreichender Größe würde sich niemals in einer Konstruktion mit minimaler Seilbiegung oder minimalen Betriebszyklen trennen. Betrachten Sie die Golden Gate Bridge und ihre Tragseile. Diese werden nie ersetzt, weil sie sich nie verbiegen. Wenn ein Stahldrahtseil mit 8 mm Durchmesser nur 10,000 Mal über eine Seilscheibe gebogen wird und die Lasten, die es trägt, auf ein Zehntel der Nennfestigkeit des Seils begrenzt sind, ist es wahrscheinlich, dass es nicht versagt oder Kronenverschleiß auftritt. Aber das gleiche Seil, das eine Million Mal gebogen würde, wäre eine andere Sache. Eine solche Situation würde eindeutig einen erheblichen Seilverschleiß und eine Ermüdung verursachen.

Außerdem wäre ein Stahldrahtseil mit 1 mm Durchmesser als Tragmittel nicht ausreichend, da es sich bei nahezu beliebiger Belastung lösen würde. Das Ziel des Konstrukteurs ist es, die richtige Balance zwischen diesen beiden Extremen der maximal und minimal möglichen Seilgröße zu finden. Die Bewertung der wesentlichen Sicherheitsanforderungen des Codes erfordert, dass das Seil groß und robust genug ist, um sich bei bestimmungsgemäßer Verwendung und möglichem Missbrauch niemals zu lösen.

Im Fall von WTEs kann ein richtig ausgewähltes Tragseil die erforderlichen GESRs durch die Implementierung von Risikominderungen erfüllen, einschließlich der Verwendung eines Stahldrahtseils mit einer Mindestgröße mit einem Mindestsicherheitsfaktor und obligatorischen Austauschkriterien basierend auf der Anzahl der die Zyklen des Aufzugs oder die tatsächliche Betriebszeit. WTE-Seile werden vor 5,000 Zyklen ersetzt, was nach ihrer tatsächlichen Nutzung weniger als 20 Jahre erwarteter Nutzungsdauer entspricht. Im Gegensatz dazu führen die meisten kommerziellen elektrischen Aufzüge 2,500 Zyklen in einem Monat durch. Die Seilbiegerate in WTEs stellt sicher, dass sich die Seile nicht lösen, bevor sie ersetzt werden müssen. Um jedoch noch konservativer zu sein (weil es keine Möglichkeit gibt, die Anzahl der WTE-Zyklen zu begrenzen), beinhalten die Risikominderungen außerdem Anforderungen an einen obligatorischen Seilaustausch nach nur fünf Jahren Betriebszeit. Das Einfachseil wurde von der AECO als akzeptable Konstruktion für WTE zertifiziert nach nachweisbaren Messungen von Schaltspielen und Betriebszeit, den Ergebnissen der Seilkonstruktionsprüfungen, der Aufnahme eines zusätzlichen Sicherheitsseils in das WTE-System, der Geschichte der WTE-Konstruktion und Verwendung auf dem Markt und Anforderungen an die regelmäßige visuelle Seilprüfung.

Die endgültigen WTE-Risikominderungen übertreffen die aktuellen Anforderungen für die Verwendung von Stahldrahtseilen in mehreren zusätzlichen Bereichen. Gegenwärtig müssen Stahldrahtseile ersetzt werden, wenn sie eine übermäßige Anzahl von Drahtbrüchen aufweisen, beschädigt sind oder übermäßige Durchmesserreduzierungen erfahren haben. Bei WTEs müssen die Seile nach 250 h ausgetauscht werden. Nutzung oder nach fünf Jahren Betrieb, je nachdem, was zuerst eintritt. Dies ist eine erhebliche Risikominderung und bietet eine höhere oder gleichwertige Sicherheit als die, die von der aktuellen Vorschrift gefordert wird (im Wesentlichen der Anforderung von mindestens zwei Hubseilen). Darüber hinaus sind WTEs mit einem Sicherheitssystem aus einem Stahldrahtseil und einer Seilsicherung ausgestattet, die das Fahrzeug bei Überschreitung der Nenngeschwindigkeit oder bei Federverlust stoppt. Dieses Sicherheitsseil steht nicht unter Spannung und wird nur dann belastet, wenn die Sicherheit eingreift. Außerdem muss das Sicherungsseil alle fünf Jahre ersetzt werden, wenn das Tragseil ausgetauscht wird.

Diese Risikominderungen wurden auch in A17.1/B44, Anforderung 5.11 für WTEs kodifiziert, die zur Veröffentlichung in der Ausgabe 2013 von A17.1/B44 Code genehmigt wurde. Neben der AECO-Zertifizierung des Systems wurde auch die Einseillösung mit denselben Risikominderungen einer Branchenüberprüfung unterzogen, und während Kommentare zum ursprünglichen Vorschlag ihre Zulassung in Frage stellten, wurden die Bedenken, sobald die Risikominderungen in den vorgeschlagenen Kodex aufgenommen wurden, wurden zufriedenstellend gelöst.

Der Risikobewertungsprozess ist die Art und Weise, wie Risikominderungen für ein vorgeschlagenes Design oder jede alternative Aktion entwickelt werden, die wir möglicherweise ergreifen. Als Analogie betrachten wir etwas, was wir alle routinemäßig tun, wenn wir ein Auto fahren. Wenn Sie an einem hellen und sonnigen Tag auf der Autobahn fahren, ist das Unfallrisiko minimal. Daher ist die Geschwindigkeit, mit der man fährt, nur relativ zum Risiko, einen Strafzettel zu bekommen, mehr als das Risiko eines Unfalls. Wenn es jedoch zu regnen beginnt, denkt ein Fahrer normalerweise an Öl auf der Straßenoberfläche und fährt aufgrund der sich ändernden Wetterbedingungen langsamer. Das Verlangsamen ist eine Risikominderung, und dies geschieht fast unbewusst. Wenn es dann zu schütten beginnt und eine neue Bedingung entsteht, die nun die Sicht des Fahrers beeinträchtigt, würde der Fahrer noch weiter verlangsamen, bis ein Komfortniveau mit potenziellem Risiko erreicht ist, basierend auf einer Schätzung, wie schnell das Fahrzeug angehalten werden könnte, wenn notwendig. Und wenn es dann zu schneien begann, würde der umsichtige Autofahrer wahrscheinlich noch weiter verlangsamen, was eine zusätzliche Risikominderung als Reaktion auf die sich ständig ändernden Wetterbedingungen darstellt. Letztendlich könnte der Fahrer das Fahrzeug anhalten und das Wetter aussitzen, wenn die Straße vereist.

Im vorherigen Beispiel würde jede Umgebungsänderung die Implementierung zusätzlicher Risikominderungen durch den Fahrer erfordern und jede zusätzliche Risikominderung würde das Unfallrisiko weiter verringern. Solche Risikominderungen werden fast unbewusst vorgenommen, obwohl die Geschwindigkeitsbegrenzung gleich bleibt. Auf Nachfrage konnte der Fahrer seine Gedanken aufschreiben und dabei die aufgetretenen Gefahren und das zu erwartende Aufprallpotenzial bei unterschiedlichen Geschwindigkeiten bei den verschiedenen Wetterbedingungen sowie die Schwere eines möglichen Unfalls, falls er eingetreten wäre, aufschreiben. Bei jedem Schritt während dieses Ereignisses wurde eine Reihe von Risikominderungen vorgenommen, bis die endgültige Entscheidung, dem Wetter zu entkommen, alle potenziellen Risiken beseitigte.

Der Risikoanalyseprozess, der von einem AECO durchgeführt wird, wird mit Dokumentation in ähnlicher Weise wie im vorherigen Beispiel durchgeführt. Als unabhängige Agenturen bewerten AECOs die Risikominderungen, und ihr endgültiges Urteil ist das letzte Wort. Es muss ein Risikobewertungsteam eingesetzt werden. Wenn eine 21-jährige Person, ein erfahrener Finanzchef eines Aufzugsunternehmens und ich eine Risikobewertung für eine Aufzugsanlage erarbeiten würden, würden unsere Einschätzungen Unterschiede aufweisen. Eine aus mangelnder Erfahrung, eine andere aus finanziellen Gründen und die dritte aufgrund meiner Erfahrung mit der Installation, Wartung und Konstruktion von Aufzugsanlagen. Aus diesem Grund erfordert die A17.7/B44.7, dass ein Team von Aufzugsexperten mit Erfahrung in verschiedenen Aspekten von Aufzugssystemen eingesetzt wird, um die zu bewertenden Risikominderungen zu beurteilen. Diese Vielfalt der Teammitglieder ermöglicht eine ausgewogene Bewertung, die alle Überlegungen abwägt. Als letzter Schiedsrichter und Aussteller des Zertifikats wird die AECO weiterhin angemessene Risikominderungen verlangen, wenn die angebotenen ihrer Meinung nach nicht ausreichen. Unternehmen können die AECOs nicht dazu zwingen oder überreden, irgendetwas zu zertifizieren; tatsächlich ist es das Gegenteil. AECOs schätzen ihre Zertifizierungsstelle und werden nicht unvorsichtig handeln, aus Angst, ihren Ruf und ihre Fähigkeit, ihre Aufgaben weiterhin erfüllen zu können, aufs Spiel zu setzen. Ein oft zitiertes Beispiel ist, dass AECOs wie Hochschulen sind; sie werden bezahlt, egal ob der Student seinen Abschluss macht oder nicht. Dies ist eine treffende und prägnante Art, an sie zu denken.

Der Moderator der Risikobewertung muss mit dem A17.1/B44-Code und dem A17.7/B44.7-Analyseprozess sehr gut vertraut sein und sich der Möglichkeit bewusst sein, durch Gruppenzwang beeinflusst zu werden, der zu einer unzureichenden Risikominderung führen kann. Der Moderator darf sich nicht von den Forderungen des oberen Managements einschüchtern lassen, die Kosten eines Designs zu senken. Ein Team von Ingenieuren und Aufzugsexperten verschiedener Disziplinen bildet auch die AECO-Seite des Bewertungsteams.

Die drei AECOs in Nordamerika sind Underwriters Laboratories Inc.; TÜV SÜD America, Inc.; und Liftinstituut, die alle weltweit bekannte Zertifizierungsorganisationen sind. Diese Unternehmen genießen den gleichen Ruf. Sie bewerten und zertifizieren Verbraucherprodukte, die wir alle täglich verwenden. Die Überprüfung der Aufzugsindustrie, die diese Unternehmen durchführen, ist ein sehr kleiner Teil ihres Geschäfts – vergleichbar mit einem Tropfen auf den heißen Stein. Daher besteht für AECOs ein zu großes Risiko, den A17.7/B44.7-Prozess zu gefährden; es liegt im besten Interesse der AECOs, die Sicherheit der Aufzugsanlagen zu gewährleisten.

Alle begründenden Dokumente des Risikobewertungsprozesses werden zusammen als Code Compliance Document (CCD) bezeichnet. Sobald das CCD fertiggestellt und von der AECO überprüft wurde, erstellt die AECO ein Gap-Analysedokument, in dem ihre Ergebnisse aufgeführt sind. Dies kann ein Kommentar zu den Risikominderungen sein, eine Anfrage nach mehr oder anderer Dokumentation, eine Anfrage, mehr Risikofälle zu berücksichtigen, oder eine Vielzahl von Dingen. Hier beginnt der zweite Arbeitsschritt. Jeder Punkt der Gap-Analyse muss vor Ausstellung des Zertifikats angesprochen und abgestimmt werden. Sie erfordert schriftliche Antworten und kann auch Produktänderungen, weitere Tests und/oder andere Zertifizierungen erfordern, bis eine Einigung über die Risikominderung erzielt wird. Einige Aufgaben können weitere Lücken aufweisen; es ist keine One-Shot-Liste. Die endgültige Konformitätsbescheinigung wird erst ausgestellt, wenn alle Parteien die Lückenanalyse abgeschlossen haben.

Die Risikominderungen sind jetzt eine erforderliche Liste von Produktdesignänderungen, die der Hersteller in das endgültige Produktdesign integrieren muss. Die unterstützende Produktdokumentation, das Wartungskontrollprogramm (MCP), Inspektionsverfahren usw. müssen vom Hersteller bereitgestellt werden, um die Konformität mit den AECO-Zertifikatsanforderungen zu überprüfen. Darüber hinaus beginnt die Produktüberwachung, bei der die AECO routinemäßig und stichprobenartig die Fabriken der Produkthersteller besucht und bestätigt, dass die Produktion noch gemäß der CCD erfolgt. Es reicht nicht aus, der AECO einfach mitzuteilen, dass das Produkt diese Risikominderungen haben wird; Muster oder Zeichnungen sind ggf. vorzulegen. Dies schließt eine der größten Lücken in A17.1/B44, Abschnitt 1.2, Zertifikate, wo gut gemeinte Versprechen manchmal zu fehlender Dokumentation und später zur Produktkonformität führen.

Der AECO-Prozess basiert auf einem geschlossenen Bewertungskreislauf, der gründlich, transparent und unabhängig von finanziellen Erwägungen ist. Es führt neue Technologien sicher in den Markt ein. Fehlen A17.7/B44.7, die Änderung des Verordnungscodes und das Erhalten von Abweichungen in verschiedenen Rechtsordnungen garantiert keine höhere oder gleichwertige Sicherheit als die im A17.1/B44-Code mit gleicher Sicherheit vorgeschriebenen und erfordert eine umfassende Überprüfung durch das Konsensverfahren . Die einzige Alternative zur Kodifizierung besteht darin, die AHJ um eine unabhängige Überprüfung technischer Informationen zu bitten, was in vielen Fällen nicht möglich ist.

Um auf einem globalen Markt mit sich ständig weiterentwickelnden Technologien wettbewerbsfähig zu sein, ist eine umsichtige und durchdachte Überprüfung neuer Technologien erforderlich. Der leistungsbasierte Code A17.7/B44.7 ist das Fahrzeug, das Sicherheit und einen angemessenen, wettbewerbsfähigen Markt gewährleistet.

Fragen zur Lernverstärkung

Verwenden Sie die unten stehenden Fragen zur Lernverstärkung, um für die Weiterbildungsbewertungsprüfung zu lernen, die online unter www.elevatorbooks.com oder auf Seite 91 dieser Ausgabe verfügbar ist.
♦ Was ist die Absicht des leistungsbasierten Codes A17.7?
♦ Welche Methodik wurde während des Zertifizierungsprozesses für ein Avanti WTE verwendet?
♦ Was ist der Unterschied zwischen dem Code A17.1-2010/B44-10 und dem Code A17.7-2007/B44.7-07?
♦ Was sind Beispiele für Risikobewertung und Risikominderung, die wir im Alltag durchführen?
♦ In welchen Abschnitt des ASME A17.1-2013-Codes werden Anforderungen für WTEs aufgenommen?