北京科技大學安全管理課件 安全技術(shù)對策

1第二節(jié)安全技術(shù)對策2本節(jié)主要內(nèi)容一、安全技術(shù)對策的基本原則二、安全技術(shù)對策的基本手段三、預防事故的安全技術(shù)四、避免和減少事故損失的安全技術(shù)3第二節(jié)安全技術(shù)對策安全技術(shù)對策是以工程技術(shù)手段解決安全問題，預防事故的發(fā)生及減少事故造成的傷害和損失，是預防和控制事故的最佳安全措施。4第二節(jié)安全技術(shù)對策安全技術(shù)對策的基本原則安全技術(shù)可以劃分為預防事故發(fā)生的安全技術(shù)及防止或減輕事故損失的安全技術(shù)，這是事故預防和應急措施在技術(shù)上的保證。5第二節(jié)安全技術(shù)對策評價一個設計、設備、工藝過程是否安全，可從以下幾個方面加以考慮：防止人失誤的能力

對人失誤后果的控制能力防止故障傳遞的能力

失誤或故障導致事故的難易承受能量釋放的能力

防止能量蓄集的能力

6防止人失誤的能力必須能夠防止在裝配、安裝、檢修或操作過程中發(fā)生的可能導致嚴重后果的人的失誤。如三相電源插頭，規(guī)定火線、零線、地線的分布呈等腰三角形而非正三角形，還規(guī)定三線各自的位置。7對人失誤后果的控制能力人的失誤是不可能完全避免的，因此一旦人發(fā)生可能導致事故的失誤時，應能控制或限制有關(guān)部件或元件的運行，保證安全。如觸電保安器就是在人失誤觸電后防止對人造成傷害的一種技術(shù)措施。8防止故障傳遞的能力應能防止一個部件或元件的故障引起其他部件或元件的故障，以避免事故的發(fā)生。如電氣線路中的保險絲，壓力鍋上的易熔塞。后者在限壓閥發(fā)生故障或堵塞時，自動熔開以釋放壓力，避免因壓力超高引發(fā)鍋體爆炸;前者也是以熔斷的方式防止過電流對其他設備的損害。9失誤或故障導致事故的難易應能保證有兩個或兩個以上相互獨立的人失誤或故障，或一個失誤，一個故障同時發(fā)生才能導致事故發(fā)生。對安全水平要求較高的系統(tǒng)，則應通過技術(shù)手段保證至少3個或更多的失誤或故障同時發(fā)生才會導致事故的發(fā)生。常用的并聯(lián)冗余系統(tǒng)就可以達到這個目的。10承受能量釋放的能力運行過程中偶然可能會產(chǎn)生高于正常水平的能量釋放，應采取措施使系統(tǒng)能夠承受這種釋放。如加大系統(tǒng)的安全系數(shù)就是其中的一種方法。11防止能量蓄集的能力能量蓄集的結(jié)果將導致意外的過量的能量釋放。因而應采取防止能量蓄集的措施，使能量不能積聚到發(fā)生事故的水平。如礦井通風就可以防止瓦斯積聚到爆炸的水平，避免事故發(fā)生。12第二節(jié)安全技術(shù)對策安全技術(shù)對策的基本手段為使系統(tǒng)符合上述基本原則，人們提出了許多種實施安全技術(shù)對策的基本手段，其中最典型的論述包括以下3個方面：生產(chǎn)設備的事故防止對策這是由日本學者北川徹三提出的1）圍板、柵欄、護罩；2）隔離；3）遙控；4）自動化；5）安全裝置；6）緊急停止；7）夾具；8）非手動裝置；9）雙手操作；10）斷路；11）絕緣；12）接地；13）增加強度；14）遮光；15）改造；16）加固；17）變更；18）勞保用品；19）標志；20）換氣；21）照明。13第二節(jié)安全技術(shù)對策防止能量逆流于人體的措施美國人哈登則根據(jù)能量轉(zhuǎn)移論的觀點，認為防止事故應著眼于防止能量的不正常轉(zhuǎn)移，并以此提出了防止能量逆流于人體的措施。(1)限制能量

(2)用較安全的能源代替危險性大的能源

(3)防止能量積聚

(4)控制能量釋放

(5)延緩能量釋放

14第二節(jié)安全技術(shù)對策(12)修復和恢復(6)開辟能量釋放渠道(7)在能源上設置屏障(8)在人、物與能源之間設置屏障(9)在人與物之間設置屏障

(10)改善工作條件和環(huán)境(11)提高防護標準15(1)限制能量。如限制能量的轉(zhuǎn)移速度和大小，使用低壓測量儀表等。(2)用較安全的能源代替危險性大的能源。如用水力采煤代替爆破、用煤油代替汽油作溶劑等。(3)防止能量積聚。如控制易燃易爆氣體的濃度、電器上安裝保險絲等。16(4)控制能量釋放。如電器安裝絕緣裝置、在貯存能源時采用保護性容器(如盛裝放射性物質(zhì)的專用容器)、生活區(qū)遠離污染源等。(5)延緩能量釋放。如容器上設置安全閥、座椅上設置安全帶、采用吸震器件減輕振動等。(6)開辟能量釋放渠道。如電器安裝接地電線、水電站設置泄洪閘等。17(7)在能源上設置屏障。如安裝消聲器、自動噴水滅火裝置、設置防射線輻射的防護層等。(8)在人、物與能源之間設置屏障。如安設防火門、防護罩、防爆墻等。(9)在人與物之間設置屏障。如配戴安全帽、手套、穿著防護服、安全鞋等。(10)提高防護標準。如采用抗損材料、雙重絕緣措施、實施遠距離遙控等。18(11)改善工作條件和環(huán)境，防止損失擴大。如改變工藝流程、增設安全裝置、建立緊急救護中心等。(12)修復和恢復。治療、矯正以減輕傷害程度或恢復原有功能。上述第1~10類即“屏障”。哈登還指出:中斷能量非正常流動的屏障，在能量轉(zhuǎn)移過程中建立得越早越好。潛在的事故損失越大，屏障就越應在早期建立。而且應當建立多種不同類型的屏障。19第二節(jié)安全技術(shù)對策消除、預防設備、環(huán)境危險和有害因素的基本原則針對設備、環(huán)境中的各種危險和有害因素的特點，綜合歸納各種消除、預防對策措施，就可得出消除、預防設備、環(huán)境危險和有害因素的基本原則。消除

傳遞警告和禁止信息減弱屏蔽和隔離設置薄弱環(huán)節(jié)聯(lián)鎖防止接近加強時間防護距離防護取代操作人員20(1)消除:從根本上消除危險和有害因素。其手段就是實現(xiàn)本質(zhì)安全，這是預防事故的最優(yōu)選擇。(2)減弱:當危險、有害因素無法根除，則采取措施使之降低到人們可接受的水平。如依靠個體防護降低吸入塵毒的數(shù)量，以低毒物質(zhì)代替高毒物質(zhì)等。21(3)屏蔽和隔離:當根除和減弱均無法做到時，則對危險、有害因素加以屏蔽和隔離，使之無法對人造成傷害或危害。如安全罩，防護屏。(4)設置薄弱環(huán)節(jié):利用薄弱元件，使危險因素未達到危險值之前就預先破壞，以防止重大破壞性事故。如保險絲、安全閥、爆破片。22(5)聯(lián)鎖:以某種方法使一些元件相互制約以保證機器在違章操作時不能啟動，或處在危險狀態(tài)時自動停止。如起重機械的超載限制器和行程開關(guān)。(6)防止接近:使人不能落入危險或有害因素作用的地帶，或防止危險或有害因素進入人的操作地帶。例如安全柵欄，沖壓設備的雙手按鈕。23(7)加強:提高結(jié)構(gòu)的強度，以防止由于結(jié)構(gòu)破壞而導致發(fā)生事故。(8)時間防護:使人處在危險或有害因素作用的環(huán)境中的時間縮短到安全限度之內(nèi)。如對重體力勞動和嚴重有毒有害作業(yè)，實行縮短工時制度。(9)距離防護:增加危險或有害因素與人之間的距離以減輕、消除它們對人體的作用。如對放射性、輻射、噪聲的距離防護。24(10)取代操作人員:對于存在嚴重危險或有害因素的場所，用機器人或運用自動控制技術(shù)來取代操作人員進行操作。(11)傳遞警告和禁止信息:運用組織手段或技術(shù)信息告誡人避開危險或危害，或禁止人進入危險或有害區(qū)域。如向操作人員發(fā)布安全指令，設置聲、光安全標志、信號。這些原則可以單獨采用，也可綜合應用。如在增加結(jié)構(gòu)強度的同時，設置薄弱環(huán)節(jié);在減弱有害因素的同時，增加人與之的距離等。25第二節(jié)安全技術(shù)對策預防事故的安全技術(shù)通過設計來消除和控制各種危險，防止所設計的系統(tǒng)在研制、生產(chǎn)、使用和保障過程中發(fā)生導致人員傷亡和設備損壞的各種意外事故，是事故預防的最佳手段。在運用各種危險分析技術(shù)來識別和分析各種危險，確定各種潛在危險對系統(tǒng)的影響的同時，系統(tǒng)設計人員必須在設計中采取各種有效措施來保證所設計的系統(tǒng)具有滿足要求的安全性能。

26第二節(jié)安全技術(shù)對策為滿足規(guī)定的安全要求，可以采用不同的安全設計方法：控制能量對于任何事故，其后果的嚴重程度與事故中所涉及的能量的大小緊密相關(guān)，因為事故中涉及的能量絕大多數(shù)情況下就是系統(tǒng)所具有的能量，因而用控制能量的方法，可以從根本上保證系統(tǒng)的安全性。

27危險最小化設計通過設計消除危險或使危險最小化，是避免事故發(fā)生，確保系統(tǒng)的安全水平的最有效的方法。

隔離隔離是采用物理分離、護板和柵欄等將已識別的危險同人員和設備隔開，以防止危險或?qū)⑽ｋU降低到最低水平，并控制危險的影響。隔離是最常用的一種安全技術(shù)措施。28第二節(jié)安全技術(shù)對策閉鎖、鎖定和聯(lián)鎖閉鎖（lockouts）、鎖定（lockins）和聯(lián)鎖（interlock）是另一類最常用的安全技術(shù)措施。他們的安全功能是防止不相容事件發(fā)生或事件在錯誤的時間發(fā)生或以錯誤的次序發(fā)生。29所謂閉鎖，是指防止某事件發(fā)生或防止人、物等進入危險區(qū)域。如油罐車上的閉鎖置，可防止在車體未接地的情況下向車內(nèi)加注易燃液體;將開關(guān)鎖在開路位置，防止電接通等都是閉鎖的手段。30鎖定則是指保持某事件或狀態(tài)，或避免人、物脫離安全區(qū)域。例如在螺栓上的保險銷就可防止因振動造成的螺母松動，飛機彈射座椅上的保險銷可避免地面人員誤啟動引發(fā)彈射坐椅上的雷管和火箭;停車后在車輪前后放置石塊等物體，可防止車輛意外移動而引發(fā)事故等。31聯(lián)鎖聯(lián)鎖常用于下面幾種情況①在意外情況下，聯(lián)鎖可盡量降低某事件B意外出現(xiàn)的可能性。它要求操作人員在執(zhí)行事件B之前，必須先執(zhí)行事件A。例如，電氣線路上的鐵殼開關(guān)。在一般情況下，任何想要打開鐵殼開關(guān)的人，在打開開關(guān)(事件B)的過程中實際上已經(jīng)使開關(guān)內(nèi)斷了電(事件A)。32②在某種危險狀態(tài)下，聯(lián)鎖可確保操作人員的安全。如大型沖壓設備上同時設有手啟動和腳踏啟動開關(guān)，必須手腳同時啟動，系統(tǒng)才能工作，保證了人誤觸動某個開關(guān)的情況下不致造成傷害。33③在預定事件發(fā)生前，聯(lián)鎖可控制操作順序和時間，防止錯誤的次序?qū)е率鹿实陌l(fā)生。如為防止個人電腦的CPU關(guān)鍵部件因風扇系統(tǒng)未啟動而過熱甚至損壞，電腦上的聯(lián)鎖裝置可使啟動電腦時同時啟動風扇。34聯(lián)鎖的類型限位開關(guān)——當限位開關(guān)被觸動時，打開或關(guān)閉電路。如吊車的高度限位開關(guān)。（電梯）擒縱機構(gòu)——通過擒縱裝置，如自動離合機構(gòu)等，鎖住或放開運動部分。運動聯(lián)鎖——保證被保護的機構(gòu)運動時防護罩等不被打開。雙手控制——要求操作者雙手控制以防止操作者把手伸入危險區(qū)域。順序控制——用于必須按一定次序運轉(zhuǎn)的情況。35定時及延時——使設備僅在規(guī)定的時間后才能工作或停止。分離通道——把電路或機械的一部分斷開以停止工作。參數(shù)敏感——根據(jù)壓力、溫度、流量等參數(shù)控制設備的運轉(zhuǎn)。如當汽車時速超過10km時，車門自動鎖住。光電裝置——根據(jù)光的中斷或出現(xiàn)控制設備。磁或電磁裝置——利用磁場的出現(xiàn)或消失控制設備。水銀開關(guān)——利用水銀的傾斜接通或斷開電路。36故障-安全設計在系統(tǒng)、設備的一部分發(fā)生故障或失效的情況下，在一定時間內(nèi)也能保證安全的安全技術(shù)措施稱為故障-安全設計（fail-safedesign）。故障-安全設計確保故障不會影響系統(tǒng)的安全，或使系統(tǒng)處于不會傷害人員或損壞設備的工作狀態(tài)。按系統(tǒng)、設備在其中一部分發(fā)生故障后所處的狀態(tài)，故障一安全設計分為以下3種類型。37(1)故障-安全消極設計(Fail-SafePassivedesign)。這種設計當系統(tǒng)發(fā)生故瘴時，使系統(tǒng)停止工作，并將能量降低到最低值，直至采取矯正措施。如電氣系統(tǒng)中的熔斷器在電路過負荷時熔斷，把電路斷開以保證安全。38(2)故障-安全積極設計(Fail-SafeActiveDesign)。故障發(fā)生后，保持系統(tǒng)以一種安全的形式帶有正常能量，直至采取矯正措施。如在交通信號指示系統(tǒng)的大部分故障模式中，一旦發(fā)生信號系統(tǒng)故障，信號將轉(zhuǎn)為紅燈，以避免事故發(fā)生。39(3)故障-安全工作設計(Fail-SafeOperationalUesign)。這種設計保證在采取矯正措施前，設備、系統(tǒng)正常地發(fā)揮其功能。這是最理想的工作方式。如圖所示進水閥，即使閥瓣從閥桿上脫落，也能保證鍋爐正常進水。40由于故障-安全裝置本身也可能發(fā)生故障，因而不能將其與本質(zhì)安全技術(shù)混為一談。41故障最小化故障-安全設計在有些情況下并非總是最佳選擇，如它可能會過于頻繁地中斷系統(tǒng)的運行，這對系統(tǒng)的運行是相當不利的，如化工生產(chǎn)中的化學反應過程、高爐冶煉過程，如果中斷系統(tǒng)運行，后果是相當嚴重的。因此，在故障-安全不可行的情況下，可采用故障最小化方法。故障最小化方法主要有降低故障率和實施安全監(jiān)控兩種形式。421)降低故障率降低故障率實際上就是使浴盆的盆底盡可能地大，離地面盡可能地近。降低故障率通常有以下6種方案。全壽命周期的故障率43(1)安全系數(shù)(2)概率設計(3)降額(4)冗余(5)篩選(6)定期更換44安全系數(shù)這是一種降低故障率的經(jīng)典方法，它是通過設計使結(jié)構(gòu)或材料的強度大于可能承受的應力的計算值而達到降低故障率的目的。目前廣泛應用于各種工程設計之中。例如，飛機和壓力容器結(jié)構(gòu)靜強度設計的安全系數(shù)分別為1.5和3.5,基本上保證了飛機和壓力容器的安全性。45概率設計

由于在使用環(huán)境中，結(jié)構(gòu)及材料的強度及其所承受的應力不是固定值，而是遵循某一分布規(guī)律的隨機變量。即使在強度均值大于應力均值的情況下，由于應力與強度分布存在分散性，如零件內(nèi)部有尖角，也將使設備及材料產(chǎn)生破壞，引起事故發(fā)生。理論計算表明，在材料強度均值相同，安全系數(shù)相同的情況下，由于應力及強度的離散程度的變化，其可靠度值可在0.9166~0.6628間變化。因此，采用強度與應力分布模型開展機械結(jié)構(gòu)的概率設計能更有效地降低故障率。46概率設計應力與強度的變化曲線以及應力大于強度時的故障區(qū)如圖所示。設計人員可通過提高結(jié)構(gòu)的平均強度，即將Q(u)曲線右移;降低結(jié)構(gòu)的平均應力，即將P(v)曲線左移;減少應力變化，即減少P(v)曲線的分散度;減少強度變化，即減少Q(mào)(u)曲線的分散度等方法來提高結(jié)構(gòu)可靠性及安全性。應力和強度分布的故障概率47降額降額是使元器件以承受低于其額定的應力方式使用。電子設備通常采用電子元件降額的設計方法來提高系統(tǒng)及設備的可靠性及安全性。在實際應用中，實現(xiàn)降額的方法一種是降低元器件的工作應力，另一種是提高元器件的強度，即選用更高強度的元器件。48冗余冗余也是一種通過提高系統(tǒng)可靠性來提高安全性的常用技術(shù)。它通過采用多個部件或多個通道來實現(xiàn)同一功能以達到提高系統(tǒng)安全性及可靠性的目的?，F(xiàn)代軍用、民用飛機，航天飛機的飛行控制系統(tǒng)等復雜的安全關(guān)鍵的系統(tǒng)都采用了不同的冗余技術(shù)。冗余技術(shù)一般是當采用降額等其他的方法不能滿意地解決系統(tǒng)安全性的問題，或當改進產(chǎn)品所需的費用比采用冗余單元更多時采用的方法。采用冗余設計是以增加費用為代價來提高系統(tǒng)的安全性和可靠性的。冗余可分為并聯(lián)冗余、備用冗余、表決冗余、串聯(lián)冗余等。49①并聯(lián)冗余并聯(lián)冗余是在基本系統(tǒng)上加