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国家安监总局注安培训班视频课程独家发布/第一章 机械安全生产技术 一、机械电气安全技术本章题为机械电气安全技术，可以认为是机械安全技术与电气安全技术的合二而一。其实机械安全技术与电气安全技术就专业知识角度而言，是具有明显差异的。两者各自以自身学科专业为主的相关领域作为其范围，均以安全作为主线，对事故危害的机理、特点、规律、防范措施等进行研究，以达到减少和抑制事故发生的目的。鉴于两者之间具有相对的独立性，不妨可以将机械安全技术和电气安全技术作为两个独立单元分别进行复习。1机械安全技术机械安全部分首先应掌握有关机械安全的基础知识：机械的本质安全、机械的主要危险危害因素、机械的主要安全防护装置和安全技术措施。然后掌握设计、制造、使用和维修等环节各种不同类型的机械的危险因素、防护措施等。同时要了解相关的法规、国标等。机械的主要危险因素包括静止部分的危险和运动部分的危险，运动部分又根据零件的运动规律不同分为旋转部分、往复运动部分和复合运动部分。安全防护装置与安全技术措施的实施与危险因素、危险产生的原因及危险部位密切相关，掌握不同情况下的危险因素、危险产生的原因和危险部位，使用什么样的安全装置和安全技术措施就很容易理解了。可能出题点：机械设计、制造、使用、维修过程中的危险因素及其防护装置；各种不同类型的机械（如金属切削机械、木工机械、磨削机械、冲压机械和热加工机械）的危险因素，必须采取的防范措施、安全装置等；对危险性大的机械设备操作的过程中注意的问题、采取的安全技术措施等。2电气安全技术明确大纲要求首先要明确大纲要求。在本章基本要求中，提出了检验应考人员“对电气事故类型、事故原因及危害后果等基本知识的了解程度；对电气安全知识的掌握程度及电气安全系统基本技术要求；”以及“对电气安全主要法规与标准的了解程度。”此外，在本章大纲列出的考试内容中，电气安全技术内容的分布及要求如下表。节 考试内容 具体内容 要求程度 第二节 电气安全专业知识 一、触电事故 1电击和电伤的危害 了解 2IT、TT和TN系统的构成 熟悉3保护接零、接地的适用范围和工作原理 熟悉二、雷电危害 1雷电的种类及危害 了解 2防雷装置的类型、作用及人身防雷措施 掌握 三、静电危害 1静电的特性及危害 了解 2防静电措施 掌握 四、电磁场伤害 1电磁场伤害的机理 了解 2电磁场伤害的防护措施 掌握 五、电气系统故障 异常停电、异常带电等 了解 六、变配电站和变配电设备变配电站危险点及安全技术要求 了解第三节 通用机械安全生产技术 5生产用设备动力柜的安全要求 掌握第五节 机械电气防火防爆安全技术 1机械电气火灾事故发生的原因 熟悉 2防止机械电气火灾事故的措施 掌握 3防火设施的维护方法及机械电气火灾的扑救措施 掌握第六节 机械电气安全有关技术规程与标准 5用电安全导则（GB/T13869-92） 熟悉 6防止静电事故通用导则（GB12158-90） 熟悉抓住复习重点从表中可以直观看出，电气安全技术的主要内容比较集中在第二节，这一节中，大纲是以各类电气事故为单元做了具体要求。从复习上，最好利用这种单元划分，各个击破。要掌握电气安全技术的要点知识，应在明确电气事故类型的基础上，着重弄清每种电气事故产生机理、危害后果。最终重点落实到掌握主要电气事故的防范措施上。第二节中大纲明确提出了掌握防雷、防静电和防电磁场伤害的措施，需要予以充分重视是不言而喻的。但是应当注意，在本节中，大纲没有提及掌握防止电击的措施要求，仅明确了熟悉IT、TT和TN系统的构成和熟悉保护接零、接地的适用范围和工作原理的要求。而由于保护接零、接地仅仅是防止间接接触电击的基本措施，只是防触电措施的一部分，除此之外，还有防止直接接触电击的措施、以及一些常用的防触电措施如加强绝缘、等电位联结、特低电压、漏电保护器等。另外，还有一些知识如电气设备的防触电保护分类、电气设备外壳防护等级等对一名注册安全工程师来说，也是必备的知识，应当熟悉或掌握，因此，建议应考者最好对这部分进行适当的扩展复习。虽然大纲没有明确提出，但不能认为一定不考，还是有备无患为好。第三节中的“生产用设备动力柜的安全要求”部分的内容，大纲要求的是掌握，但这部分内容不多，易于理解和掌握。第五节中所提出的“机械电气火灾”的说法，比较牵强，本辅导教材重点就电气火灾和爆炸进行了辅导。电气防火防爆的内容是电气安全技术的一个重要组成部分。去年的大纲和指定辅导教材对这一部分有所忽视。这部分的复习应抓住两个要点内容，一是围绕电气火灾的相关知识，如电气引燃源，火灾场所的电气线路、电气灭火等，二是围绕电气防爆的相关知识，本辅导教材对电气防爆的知识做了比较系统的介绍。由于“机械电气火灾”的说法的模糊性，大纲编写者、辅导教材编写者和试题命题者达成统一的难度较大，建议结合好指定教材做好本节的复习，重视大纲对本节提出的两个掌握内容。第六节中提出的电气安全相关法律法规只有两个，要求均是“熟悉”。法律法规的条文复习起来比较枯燥，建议复习时站在命题者的角度逐条审视，这样便于熟悉和记忆。根据用电安全导则（GB/T13869-92），容易命题的条文比较多。而防止静电事故通用导则（GB12158-90）容易命题的条文相对较少。有一点必须提醒应考者，如果认为电气安全主要相关法律法规就只有这两个导则，那就大错特错了，大纲中之所以仅列出了两个，主要是由于数量限制。一些十分重要的标准规范如建筑物防雷设计规范（GB50057-94）、爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范（GB50058-92）等没有被大纲列入，注意在教材中补充了4个电气安全相关法规标准，复习时也应同样对待，不要忽视。第二章 防火防爆安全技术 燃烧：物质与氧化剂之间的放热反应，它通常会在同时释放出火焰或可见光。（第二章 P.65）火灾： P.65 燃烧的条件： P.65燃烧过程：气体燃烧 扩散燃烧 可燃物和氧气边混合边燃烧。液态可燃物燃烧 酒精灯点火例固态可燃物燃烧 遇热分解产生可燃气体与氧化剂混合再发生燃烧。也有例外，如焦炭燃烧。火灾分类：按发生地点分：森林火灾、工业火灾、城市火灾按燃料性质：A类 固体燃烧形成火灾B类 液体燃烧形成火灾C类 气体燃烧形成火灾D类 金属火灾火灾发生的必要条件有相当数量的可燃物；有充足的助燃物;有一定能量的火源；火灾前出现的异常现象未及时处理，初起火苗亦未及时扑灭。各类火灾的特点火旋风火灾在蔓延过程中受风向，地理形态，建筑物等的影响，使平面和垂直面各点产生压差，会形成旋转火焰。（平面旋转和垂直面的翻滚现象）火旋风隐藏着巨大危险性。建筑火灾初起期 火灾从无到有，此阶段可燃物的热分解过程至关重要发展期 火灾热释放速率随时间的平方发展。轰燃发生在这一阶段。最盛期 火势由通风条件决定熄灭期 烧光了，不烧了。（可燃物减少，灭火系统的作用，延烧途径被切断等）轰燃1. 室内可燃物都开始燃烧，火灾向最盛期迅猛发展2. 室内顶棚下积聚的未燃气体和蒸气突然着火影响轰燃发生的重要因素：辐射和对流。工程上判断依据：1. 上层烟气平均温度达到600oC2. 地面处接受热流密度达20KW/m2。回燃熄灭后残留物和室内环境温度很高，使室内可燃物进行热分解。产生、积聚大量可燃气体，遇补充的空气引起快速燃烧。在通风口外形成巨大火球。回燃具有巨大危害性，务必注意。闪点 详述之燃点、自燃点 P. 67闪燃、阴燃、爆燃、自燃、氧指数 P. 67火灾防治途径设计：充分考虑火灾危险性，进行安全设计。评估：确定火灾安全性能。阻燃：材料和结构进行阻燃处理。火灾探测：及时、准确发现火灾，克服误报警。灭火：迅速、安全灭火。阻燃的基本要求稳定性好，阻燃性好。阻燃剂本身毒性小，不影响或少影响材料的其它性能，清洁、环保、无色。阻燃剂分类与特点1. 添加型 其中分为有机和无机二类。主要添加在高分子聚合物中，增加其阻燃性能。2. 反应型 阻燃剂作为一种反应单体参加反应，使聚合物有阻燃成分，具有永久性阻燃功能。常用阻燃剂 氮、砱、砷、锑、铋、氯、溴、硼、铝、硅、镁的化合物。以砱、氯、溴、锑、铝的化合物最重要1. 砱系阻燃剂 燃烧后生成聚偏砱酸，使材料脱水生成碳化膜，阻燃。2. 金属氢氧化物阻燃剂氢氧化铝和氢氧化镁受高热分解，形成不燃的氧化铝和氧化镁，同时吸收热量，放出水蒸气，阻燃。3. 成碳型阻燃剂 遇火生成碳化层，并膨胀，呈坚韧的泡沫状碳层。阻挡氧和热量，阻燃。4. 硅系、硼系阻燃剂燃烧时形成 SiOC 类型保护层，阻燃。5. 纳米复合材料某些鳞片状无机物能碎裂成纳米尺寸的结构，并撑开，形成“层离纳米复合材料”，阻燃。火灾探测基本要求：准确、迅速、无误报。声光讯号使有关人员及时、准确了解到火情，以便及时扑救和疏散人员分类、特点接触式探测 烟气探测感温探测 一氧化碳探测非接触式探测 感光探测器、红外线探测、紫外线探测（少用）非接触式探测范围较大。灭火原理 窒息 隔离 冷却 化学中断气体灭火剂 二氧化碳 七氟丙烷 即FM-200，高效，无污染IG-541 氮、氩、二氧化碳组成的混合物高倍数泡沫灭火剂发泡倍数200-1000倍，广泛用于大空间灭火，油罐区，地下油库，油轮，液化烃罐区的灭火，高效。火灾烟气控制防烟分隔 利用墙、板、楼板等隔烟。非火源区烟气稀释 非燃烧场所的烟可用通风稀释，燃烧区不可用。加压控制 用风机制造正压气流（风幕原理），使防烟分隔物二側造成压差，阻止烟气通过。空气流 在火灾得到控制后使用，大多用于地铁、隧道等场合。浮力 热烟气上升利用自然通风口从天窗排出。火灾危险性分析1. 确定分析对象，现场状况建筑构件耐火性能，防火保护防火区划分防火防烟气蔓延的措施通风换气人员疏散设计重大火灾危险源 可燃物分布、数量、性质、着火特性、着火可能性、电器设施、电力设施、热力设施二、防火安全目标 生命安全 烟气流向 人员行为 疏散通道、疏散指导系统 避难区 火灾探测 其它安全 财产安全为主3选择合适的分析方法计算机模拟法其它方法充实之。根据讨论问题的特点选用合适方法4. 具体分析影响防火安全目标的因素建筑物特点可燃物燃烧特性室内外环境对火灾发展的影响室内消防设施配置情况人员特点消防部门的作用估计5. 火灾防治有效性、经济性评价 力求消防费用投入不太多而火灾危险控制在低水平。这需要在上述1-4项工作完成后作出意见。6. 给出分析报告（1） 是否符合规范要求。不符合的指出（2） 原设计应修改什么，如何修改（3） 分析结论有时效性，例如可燃物品种变化，原结论就不适用了点火源概念及其分类 P72控制火源引起火灾的方法 针对原因消除之 P73-74建筑安全疏散设施1.楼梯间 布置在防火分区的二端 靠近电梯间布置、适应习惯、有利快速疏散 靠近外墙 楼梯间上下直通 避免人流交叉见P74-75通道(疏散走道)1. 室内到门口最大距离应15m2. 营业厅、公共场所等不宜超过30m安全出口1. 门向外开2. 不用吊门、侧拉门，严禁用旋转门3. 太平门不设门槛，门向外1.4m内不设踏步4. 安全出口应分散不同方向，相互间距5m5. 车库中人员疏散出口与车辆疏散出口应分开设置应急照明与疏散标志 P. 76-77防火分区 用耐火构件或分割物将建筑物人为划分成若干分区，防止火灾蔓延。防火分割、防烟分区 P. 77典型火灾扑救火灾自动报警系统 水系统 P.79 泡沫系统 低、中、高倍数泡沫气体灭火系统 CO2 FM-200（七氟丙烷）IG-541（干粉灭火剂，常用的（NH4）2HPO4）扑救A类火灾 大致可用水、泡沫、干粉、FM-200扑救B类火灾 干粉、泡沫、二氧化碳、FM-200、极性溶剂不适用水泡沫。扑救C类火灾 干粉、二氧化碳、FM-200扑救D类火灾 视具体金属品种研究决定。建筑灭火器的配置品种、数量应与消防部门具体研究。灭火手册可参考。初起火灾扑救原则1. 移去可燃物2. 关流向燃烧区可燃物阀门3. 开流向安全区可燃物阀门，减少火灾现场存量。4. 用黄沙等截堵流淌的易燃物料5. 冷却（夹层冷却、蛇管冷却、噴水冷却）6. 灭火机灭火7. 窒息灭火（加盖、沙土覆盖、麻袋浸湿覆盖）8. 断电9. 阻止火势蔓延（P. 81）10. 防爆（P. 81）火场人员疏散及逃生（P. 81-82）1. 事先熟悉的已有设施逃生2. 听广播指导3. 手背试门温度。 热，门不能开。 不热，门开缝观察，不可冒烟冲过去。4. 大火封梯时，撤至屋顶5. 人靠阳台敲面盆等求救6. 已充满烟雾时，湿巾捂鼻，弯腰前进或爬行。7. 三楼以下，最后一招抛被子等软物于地面，跳窗逃生其它P. 82爆炸机理及分类硝铵炸药和乙醇蒸气爆炸例说明化学爆炸机理物理爆炸 氮气钢瓶遇火爆炸混合爆炸 锅炉爆炸核爆炸 五万oC高温，几百万大气压，爆速1/几百万秒爆炸的链反应历程 P. 84-86 仅适用于快速燃烧的爆炸。影响爆炸极限的因素1. 温度 温度升高，上限增高，下限降低。 丙酮0oC 4.2-8.0 % 50oC 4.0-9.8 %2. 压力 升高，上限增高，下限变化少 甲烷 0.1Mpa 5.6-14.3 % 5 Mpa 5.9-29.4 % 压力减低至一定程度，不爆炸。3. 惰性气体影响使爆炸界限上限迅速下降，下限稍提高。4. 氧含量甲烷空气中爆炸极限 4.9-15 %甲烷氧气中爆炸极限 5-61 %5. 容器影响直径小到一定程度，爆炸极限变窄直径小到某一值，爆炸极限消失。甲烷0.4-0.5mm6. 点火源能量越大，加热面积越大，作用时间越长，爆炸范围越大。爆炸反应浓度计算先列出反应式，例如乙炔在纯氧中爆炸2C2H2+5O2=4CO2+2H2O+Q即乙炔混合物中占2/7即28.6%时可完全反应在空气中的近似浓度计算：5O2变成空气，则5100/20=25即乙炔在与空气的混合物中占2/27=7.4%时可完全反应爆炸温度计算1. 先列出空气中燃烧的反应式2. 各燃烧产物的热容（查表得知）3. 查燃烧热值（J/Kmol）4. 燃烧热值/燃烧产物总定容热容=温度P. 93按生成物总内能=爆炸前总内能+燃烧热值 P. 94计算爆炸压力P=Tn/T0m*P0P T n 爆炸后最大压力、最高温度、气体摩尔数P0 T0 m 爆炸前的压力、温度、气体摩尔数例 CO 在27oC IATM完全爆炸后温度达2411K，求最大爆炸压力在完全反应时爆炸压力最大，故应按完全反应计算。反应式：2CO+O2+3.76N2=2CO2+3.76N2从反应式可知：T0 27oC=300Km 2+1+3.76=6.76P0 0.1MpaT 2411Kn 2+3.76=5. 76 2411*5. 76*0.1 P= = 0.69 Mpa 300*6.76实验证明：可燃气体和蒸气在空气中爆炸产生的压力绝大多数在0.6-0.8 Mpa之间。乙炔、氢爆炸压力0.8 Mpa。爆炸极限的计算 P. 96-97粉尘爆炸机理1. 粉尘粒子从火源获得能量，温度剧升，粒子表面蒸发产生蒸气。2. 与空气混合成爆炸性混合物。3. 粒子继续升温熔融气化，能产生火花成为点火源，引起爆炸。粉尘爆炸特点1. 粉尘爆炸压力一般不超过0.7 Mpa 2. 燃烧时间长,能量大,破坏力大。3. 爆炸感应期长。 4. 大多为不完全燃烧，产生一氧化碳多。5. 初次爆炸将积聚的粉尘扬起，易引起二次爆炸。影响粉尘爆炸的因素1. 粒度越细 2. 可燃气体和氧含量越大 3. 火源强度越大4. 初始温度越高 5. 湿度越低 6. 惰性粉尘及灰分越少则爆炸范围越大，爆炸危险性越大。粉尘爆炸防爆1. 惰性气体保护。易氧化的金属（铝、锰、锌等）粉碎时也应充惰性气体。2. 使用抑爆剂民用爆破器材、烟花爆竹主要危险P. 101-102爆破器材、烟花爆竹基本安全技术P. 102-109第四章 安全人机工程第一节 安全人机工程基本知识 主要内容：安全人机工程的定义，研究内容，人机系统的类型，机械设计本质安全。 一、安全人机工程的概念、主要研究内容及其分类(一)安全人机工程的定义 安全人机工程是研究人机环境系统的安全本质，并使三者从安全的角度上达到最佳匹配，以确保系统高效、经济运行的一门应用科学。(二)安全人机工程的主要研究内容安全人机工程在所研究的诸多因素中，主要是研究人与机器的关系，主要内容包括如下4个方面： 分析机械设备及设施在生产过程中存在的不安全因素，并有针对性地进行可靠性设计、维修性设计、安全装置设计、安全启动和安全操作设计及安全维修设计等 研究人的生理和心理特性，分析研究人和机器各自的功能特点，进行合理的功能分配，以构成不同类型的最佳人机系统。 研究人与机器相互接触、相互联系的人机界面中信息传递的安全问题。 分析人机系统的可靠性，建立人机系统可靠性设计原则，据此设计出经济、合理以及可靠性高的人机系统。在人机系统中人始终起着核心和主导作用，机器起着安全可靠的保证作用。解决安全问题的根本是实现生产过程的机械化和自动化，让工业机器人代替人的部分危险操作，从根本上将人从危险作业环境中彻底解脱出来，实现安全生产。（三）人机系统的类型 人机系统主要有两类，一类为机械化、半机械化控制的人机系统；一类为全自动化控制的人机系统。机械化、半机械化控制的人机系统，人机共体，或机为主体，系统的动力源由机器提供，人在系统中主要充当生产过程的操作者与控制者，即控制器主要由人来操作。在控制系统中设置监控装置，如果人操作失误，机器会拒绝执行或提出警告。在全自动化控制的人机系统中，以机为主体，机器的正常运转完全依赖于闭环系统的机器自身的控制，人只是一个监视者和管理者，监视自动化机器的工作。只有在自动控制系统出现差错时，人才进行干预，采取相应的措施。二、机器设计本质安全（一）机械设计本质安全的定义机械设计本质安全是指机械的设计者，在设计阶段采取措施来消除安全隐患的一种机械安全方法。包括在设计中排除危险部件，减少或避免在危险区处理工作需求，提供自动反馈设备并使运动的部件处于密封状态之中等。（二）机械失效安全 机械设计者应该在设计中考虑到当发生故障时不出危险。 这一类装置包括操作限制开关，限制不应该发生的冲击及运动的预设制动装置，设置把手和预防下落的装置，失效安全的限电开关等。 （三）机械部件的定位安全把机械的部件安置到不可能触及的地点，通过定位达到安全的目的。设计者必须考虑到人在正常情况下不会触及到部件，而在某些情况下可能会接触到，例如登着梯子对机械进行维修等情况。（四）机器的安全布置 在车间内对机器进行合理的安全布局，可以使事故明显减少，布局时要考虑如下因素： 空间：便于操作、管理、维护、调试和清洁。 照明：包括工作场所的通用照明（自然光及人工照明，但要防止眩目）和为操作机器而需的照明。 管、线布置：不要妨碍在机器附近的安全出入、避免磕绊，有足够的上部空间。保证维修时人员的出入安全。第二节 人的特性主要内容：人的生理因素包括：感觉器官（视觉、听觉）、机能特性（反应时间）、形态特性（人体特征参数）、生理节奏、疲劳等；人的心理因素包括：心理过程（认识与情感意志）、个性心理（能力、性格、气质与需要、动机）一、人的生理因素与安全的关系 （一）人的感觉与感觉器官1视觉 常见的几种视觉现象 l 视觉损伤与视觉疲劳 l 视觉的运动规律2听觉听觉的功能有分辨声音的高低和强弱，还可以判断环境中声源的方向和远近。 听觉特性 听觉的掩蔽3人的感觉反应 人们在操纵机械或观察识别事物时，从开始操纵、观察、识别到采取动作，存在一个感知时间过程，即存在一段反应时间。 反应时间 反应时间是指人从机器或外界获得信息，经过大脑加工分析发出指令到运动器官开始执行动作所需的时间。反应时间是从包括感觉反应时间（从信息开始刺激到感觉器官有感觉所用时间）到开始动作所用时间（信息加工、决策、发令开始执行所用时间）的总和。由于人的生理心理因素的限制，人对刺激的反应速度是有限的。一般条件下，反应时问约为0.10.5 s。对于复杂的选择性反应时间达13 s，要进行复杂判断和认识的反应时间平均达35 s，具体的带有判别的反应时间t可用下式求得： t = k log2 (n+1) w 式中，k为常数；n为等概率出现的选择对象数；(n+1)是考虑判明是否出现刺激。为了保证安全作业，一方面在机器设计中，应使操纵速度低于人的反应速度。另一方面应设法提高人的反应速度。 减少反应时间的途径一般来说，机器设备的情况、信息的强弱和信息状况等外界条件是影响反映时间的重要因素；而机器的外观造型和操纵机构是否适宜于人的操作要求，以及操作者的生物力学特性等，则是直接影响动作时间的重要因素。 合理地选择感知类型。比较各类感觉的反应时间，发现听觉和知觉反应时间最短，约0.10.2s，其次是触觉和视觉。所以在设计各类机器时，应根据操纵控制情况，合理选择感觉通道，尽量选用反应时间短的通道去控制和调节机器。 适应人的生理心理要求，按人机工程学原则设计机器。 操作者操作技术的熟练程度直接影响反应速度，应通过训练来提高人的反应速度。(二)人体的特性参数 与产品设计和操纵机器有关的人体特性参数很多，归纳起来有如下4类： 静态参数静态参数是指人体在静止状态下测得的形态参数，也称人体的基本尺度，如人体高度及各部分长度尺寸。我国6大区域人体尺寸及体重见表41。 动态参数动态参数是指在人体运动状态下，人体的动作范围，主要包括肢体的活动角度和肢体所能达到的距离等两方面的参数。如手臂、腿脚活动时测得的参数。 生理学参数生理学参数主要是指有关的人体各种活动和工作引起的生理变化，反映人在活动和工作时负荷大小的参数， 包括人体耗氧量、心脏跳动频率、呼吸频率及人体表面积和体积等。 生物力学参数生物力学参数主要指人体各部分（如手掌、前臂、上臂、躯干（包括头、颈）、大腿和小腿、脚等）出力大小的参数，如握力、拉力、推力、推举力、转动惯量等。( 三 ) 大脑的觉醒水平与生理节奏1. 大脑的觉醒水平 大脑的觉醒水平划分为 5 个等级。从表中可以看出，级觉醒水平是最佳觉醒状态, 工作能力最强, 但这种状态只能维持15min 左右。在超常态（级）下, 由于过度紧张, 造成精神恐慌, 失误率也会明显增高。2. 人体生物节律 人体存在着一个以23d为周期的体力盛衰和以28d为周期的情绪波动规律，以33d 为周期的智力波。人处于正半周期为高潮期，这时人的心情舒畅，精力充沛，工作成功率高；负半周期为低潮期, 这时人的心情不佳, 容易疲劳、健忘, 工作成绩低。正弦曲线与横轴交点这一天称为“临界点”。3 个临界点互不重叠称单临界点, 两个临界点重叠称双临界点,3个临界点重叠称3临界点,临界点前后各一天称临界期,临界期也包括3个周期在负半周的重叠日期。在临界点或临界期, 体力、情绪和智力极不稳定, 最易发生事故。( 四 ) 疲劳1. 疲劳的定义疲劳分为肌肉疲劳 ( 或称体力疲劳 ) 和精神疲劳 ( 或称脑力疲劳 ) 两种。肌肉疲劳是指过度紧张的肌肉局部出现酸痛现象, 一般只涉及大脑皮层的局部区域。而精神疲劳则与中枢神经活动有关, 它是一种弥散的、不愿意再作任何活动和懒惰的感觉, 意味着肌体迫切需要休息。 2.产生疲劳的原因及消除途经 疲劳的原因超过生理负荷的激烈动作和持久的体力或脑力劳动、作业环境不良、单调乏味的工作、不良的精神因素、肌体状况不良以及长期劳逸安排不当等人的生理、心理因素及管理方面的因素, 都是造成疲劳的原因。另外, 机器本身在设计制造时, 没有按人机工程学理论设计或设计不周, 也是人体过早出现疲劳的原因。 消除疲劳的途径消除疲劳的途径归纳起来有以下几方面：在进行显示器和控制器设计时应充分考虑人的生理心理因素； 通过改变操作内容、播放音乐等手段克服单调乏味的作业；改善工作环境, 科学地安排环境色彩、环境装饰及作业场所布局，合理的温湿度，充足的光照等；避免超负荷的体力或脑力劳动，合理安排作息时间，注意劳逸结合等。 疲劳的测定 二、人的心理因素（一）能力（二）性格（三）气质 （四）需要与动机（五）情绪与情感（六）意志 第三节机械的安全特性及故障诊断技术主要内容：机械安全的定义及特性，人机系统常见事故及原因，机械设备故障诊断技术。一、机械安全的定义及特性（一）机械安全定义（二）机械安全的特性 现代机械安全应具有以下几方面的特性 :1. 系统性 现代机械的安全应建立在心理、信息、控制、可靠性、失效分析、环境学、劳动卫生、计算机等科学技术基础上, 并综合与系统地运用这些科学技术。2. 防护性通过对机械危险的智能化设计，应使机器在整个寿命周期内发挥预定功能，包括误操作时, 其机器和人身均是安全的, 使人对劳动环境、劳动内容和主动地位的提高得到不断改善。3. 友善性机械安全设计涉及到人和人所控制的机器, 它在人与机器之间建立起一套满足人的生理特性、心理特性, 充分发挥人的功能的、提高人机系统效率的安全系统, 在设计中通过减少操作者的紧张和体力来提高安全性, 并以此改善机器的操作性能和提高其可靠性。4. 整体性现代机械的安全设计必须全面、系统地对导致危险的因素进行定性、定量分析和评价, 整体寻求降低风险的最优设计方案。二、人机系统常见的事故及其原因 ( 一 ) 常见的事故1. 卷入和挤压这种伤害主要来自旋转机械的旋转零部件, 即两旋转件之间或旋转件与固定件之间的运动将人体某一部分卷入或挤压。这是造成机械事故的主要原因, 其发生的频率最高, 约占机械伤害事故的 47.7% 。 2. 碰撞和撞击这种伤害主要来自直线运动的零部件和飞来物或坠落物。例如, 做往复直线运动的工作台或滑枕等执行件撞击人体；高速旋转的工具、工件及碎片等击中人体；起重作业中起吊物的坠落伤人或人从高层建筑上坠落伤亡等。3. 接触伤害接触伤害主要是指人体某一部分接触到运动或静止机械的尖角、棱角、锐边、粗糙表面等发生的划伤或割伤的机械伤害和接触到过冷过热及绝缘不良的导电体而发生冻伤、烫伤及触电等伤害事故。( 二 ) 事故原因 1. 机械设备存在先天性潜在缺陷属于这一类的潜在安全隐患涉及面很广, 从设计到制造诸如零件材料缺陷及材料选择不当、基础设计不当、强度计算不准、结构设计不当、操纵控制机构设计不当、显示装置设置不当、无安全防护装置以及制造中的加工装配不当等等。2. 设备磨损或恶化 使用过程中由于磨损、老化降低了设备的可靠性而产生新的潜在危险因素, 如裂纹、腐蚀等缺陷, 但由于未被发现而“带病”运转。3. 人的不安全行为有的是由于安全意识差而做的有意的行为或错误的行为, 有的则是由于人的大脑对信息处理不当而所做的无意行为, 如误操作或误动作。人的任何一种不安全行为都可能导致事故发生。绝大多数人机事故是可以采取故障诊断等预先识别技术加以防范的。三、机械设备故障诊断技术 ( 一 ) 机械设备状态监测及故障诊断模型故障诊断是研究机械设备运行状态变化的信息, 进而识别、预测和监视机械运行状态的技术方法。 在设备状态监测和故障诊断中, 设备的状态向量是设备异常或故障信息的重要载体，是设备故障诊断的客观依据，所以及时而正确地掌握状态向量是进行诊断的先决条件，为此就要用传感器或其他检测手段进行状态信号的监测。( 二 ) 故障诊断的基本流程及实施步骤故障诊断包括诊断文档建立和诊断实施两大部分。 诊断实施过程是故障诊断的中心工作，它可以细分为4 个基本步骤: (1) 信号检测。按不同诊断目的选择最能表征设备状态的信号, 对该类信号进行全面地检测, 并将其汇集在一起, 形成一个设备工作状态信号子集, 该子集称为初始模式向量。(2) 特征提取 ( 或称信号处理 ) 。将初始模式向量进行维数变换、形式变换, 去掉冗余信息, 提取故障特征, 形成待检模式。 w (3) 状态识别。将待检模式与样板模式 ( 故障档案)对比, 进行状态分类。(4) 诊断决策。根据判别结果采取相应的对策。对策主要是指对设备及其工作进行必要的预测和干预。( 三 ) 故障诊断与状态监测 故障诊断与状态监测是广义故障诊断中不可分割的两个有机组成部分。严格地讲, 状态监测和故障诊断是两个不同的概念。状态监测一般由现场操作人员进行。故障诊断则一般由专门人员进行, 他们只是在确定设备已发生异常的基础上对异常设备进行处理，提取故障特征, 识别设备状态并提出诊断决策。虽然理论上两者是有根本差异的, 但实际中由于两者的密切相关性, 往往把状态监测也划归在故障诊断的研究范畴中, 统称为设备的故障诊断与监测或简称为故障诊断。由于状态监测是故障诊断的前提, 因此有时也把状态监测称为故障诊断实施的第一阶段, 而把狭义故障诊断称为故障诊断实施的 第二阶段。（四）振动监测与诊断技术 故障诊断与状态监测的技术包括振动监测与诊断技术等内容。第四节 机械的可靠性设计与维修性设计 主要内容：机械的可靠性度量指标，可靠性设计，维修设计。一、可靠性的度量指标1. 可靠度 l 可靠度数值应根据具体产品的要求来确定, 一般原则是根据故障发生后导致事故的后果和经济损失而定。2.故障率 ( 或失效率)故障率是指工作到 t 时刻尚未发生故障的产品, 在该时刻后单位时间内发生故障的概率。故障率也是时间的函数, 记为（t），称为故障率函数。产品在其整个寿命期间内各个时期的故障率是不同的, 其故障率随时间变化的曲线称为寿命的曲线, 也称浴盆曲线。 产品的失效过程可分为 3个阶段： 早期故障期。产品在使用初期，由于材质、设计、制造、安装及调整等环节造成的缺陷，或检验疏忽等原因存在的固有缺陷陆续暴露出来，此期间故障率较高，但经过不断的调试和排除故障，加之相互配合件之间的磨合，使故障率较快地降下来, 并逐渐趋于稳定运转。偶发故障期。这个期间的故障率降到最低，且趋向常数，表示产品处于正常工作状 态。这段时间较长，是产品的最佳工作期。这时发生的故障是随机的，是偶然原因引起应力增加，当应力超过设计规定的额定值时，就可能发生故障。磨损故障期。这个时期的故障迅速上升, 因为产品经长期使用后, 由于磨损和老化, 大部分零组部件将接近或达到固有寿命期, 所以故障率较高。3. 平均寿命 ( 或平均无故障工作时间)对非维修产品称平均寿命, 其观测值为产品发生失效前的平均工作时间, 或所有试验产品都观察到寿命终了时，们寿命的算术平均值3于维修产品来说, 称平均无故障工作时间或平均故障问隔时间, 其观测值等于在使用寿命周期内的某段观察期间累积工作时 间与发生故障次数之比。4. 维修度维修度是指维修产品发生故障后, 在规定条件 ( 备件贮备、维修工具、维修方法及维修技术水平等 ) 和规定时间内能修复的概率, 它是维修时间 r 的函数, 用 M（z）表示, 称为维修度函数。有效度 狭义可靠度 R(t) 与维修度 M ( ) 的综合称为有效度, 也称广义可靠度。其定义是, 对维修产品, 在规定的条件下使用, 在规定维修条件下修理, 在规定的时间内具有或维持其规定功能处于正常状态的概率。 二、系统或产品的可靠性预计 产品的可靠性预计是根据零组部件的可靠性数据来预算产品的可靠性指标 , 如可靠度、故障率或平均寿命等。 可靠性预计的目的是为可靠性设计选择最佳设计方案提供可靠依据, 且在产品定型投产之前就可以对新产品的可靠性做出估计, 若达不到预定指标, 就可以针对发现的问题及时进行改进设计, 从而取得事半功倍的效果。( 一 ) 串联系统的可靠性预计串联系统的可靠性表示系统中所有单元均正常时, 系统才能正常工作。 串联系统的可靠性有如下特点: 串联系统中单元数越多, 则系统的可靠性越低；各单元本身的可靠性越低, 则系统的可靠性越低。 串联系统的可靠性Rs（t） 总是小于系统中可靠度最低单元的可靠性Rimin, 而且其寿命取决于该单元的寿命。 ( 二 ) 并联系统的可靠性预计并联系统可靠性表示系统中只要有一个单元能正常工作, 系统就能正常工作。 并联系统的可靠度好像钢丝绳的可靠性, 只有当所有钢丝绳均断裂, 钢丝绳才能完全断开。当然, 当断丝数达到一定数量就得降级使用或报废。钢丝绳的寿命是由寿命最长的那股钢丝决定的, 故并联系统又称绳索模型。 ( 三 ) 串并联系统的可靠性预计任何一个串并联系统总可以看成是由一些串联式和并联式子系统组合而成。在进行串一并联系统的可靠性预计时, 只要用上述方法分别求出各子系统的可靠度, 就可以使系统可靠性框图逐步简化, 最后总可以简化成一个简单的串联系统或并联系统, 于是可求出整个系统的可靠度。三、机械设备结构可靠性设计要点 （一） 确定零件合理的安全系数安全系数是指零件在理论上计算的承载能力与实际所能承担的负荷之比值。确定安全系数时应考虑以下几个因素:(1) 环境条件的影响如温度、湿度、冲击、振动等；(2) 使用中发生超负荷或误操作时的后果；(3) 为提高安全系数所付出的经济代价是否合算等。 安全系数的提高应通过优化结构设计来达到, 而不是简单地通过增加构件尺寸、增加重量或增加费用等方法来实现。( 二 ) 贮备设计 ( 冗余设计 ) （三）其他设计 四、维修性设计( 一 ) 维修及维修性 所谓维修是指使产品保持在正常使用和运行状态, 以及为排除故障或缺陷所采取的一切措施, 包括设备运行过程中的维护保养、设备状态监测与故障诊断以及故障检修、调整和最后的验收试验等直至恢复正常运行等一系列工作。简言之, 为保持或恢复产品规定功能采取的技术措施叫做维修。维修性是指对故障产品修复的难易程度, 即在规定条件和规定时间内, 完成某种产品维修任务的难易程度。( 二 ) 产品结构的维修性设计维修性设计是指产品设计时, 设计师应从维修的观点出发, 保证当产品一旦出故障, 能容易地发现故障, 易拆、易检修、易安装, 即可维修度要高。维修度是产品的固有性质,它属于产品固有可靠性的指标之一。维修度的高低直接影响产品的维修工时、维修费用, 影响产品的利用率。维修性设计中应考虑的主要问题有可达性、零组部件的标准化和互换性等内容。( 三)可靠性设计与维修性设计的关系 可靠性设计和维修性设计是从不同的角度来保证产品的可靠性。前者着重从保证产品的工作性能出发, 力求不出故障或少出故障, 是解决本质安全问题, 在方案设计和结构设 计阶段就设法消除危险与有害因素；后者则是从维修的角度考虑, 一旦产品发生故障, 其本身就能自动及时发现故障, 并且显示故障或发出警报信号, 并能自动排除故障或中止故障。第五节 人机系统主要内容：人机信息及能量交换系统模型、人机系统人机功能分配、人机系统可靠性计算、人机系统可靠性设计基本原则。 一、人机信息及能量交换系统模型人机系统的任何活动实质上是信息及能量的传递和交换。人机之间在进行信息及能量的传递和交换中, 首先是人的感觉器官 ( 眼、耳等 ) 从显示装置上感受到机器及环境作用 于人的信息, 经大脑中枢神经的综合、分析、判断做出决策, 然后命令运动器官 ( 手或脚 ) 向机器的控制器发出控制信息, 即操纵机器相应的执行机构 ( 手柄或按钮等 ) 完成各种相虚的运动机能 ( 移动或转动 ), 且将控制的效果反映在显示器上, 构成一个信息及能量传递的闭环系统。到此, 人机系统完成了一次功能循环。 二、人机系统在人机系统中, 人与机器为完成一定功能, 各自发挥自己的作用, 又必须相互联系, 相互配合, 二者之间有着相互依存、相互影响、又相互制约的关系, 而且这些关系随系统自动化程度的变化而变化。为了取得人机系统的最佳效果, 对人和机分别提出“人适应于机”、“机适宜于人” 的不同要求, 即“人适机”“与机宜人”。所谓“机宜人”是指机器作为人从事生产和生活活 动的工具, 要求设计、制造出来的机器应尽量满足使用者的体格、生理、心理等条件的要求, 做到显示的信息便于接受、判断, 控制系统的尺寸、力度、位置、结构、形式等均应适合操作者的生理要求, 工具、器具及用品等的使用得心应手, 人所处的作业空间安全舒适, 达到有利于人的身心健康, 有利于发挥劳动者的效能和效率。 人适机是指使人去适应机器的要求。机器的结构决定了其客观的运动规律, 其操作环a境也会因各种因素在时间和空间上受到某种限制, 如经济上的可行性、技术上的可能性、机器本身性能要求的条件以及使用机器时的外界环境条件 ( 如高温、高压作业 ) 等。为了适应机器的这些情况, 就需要对人的因素予以限制, 对人进行教育、训练, 并且尽量发挥人的因素, 利用有一定可塑性这一特点。在人机系统中, 机宜人与人适机是相对的。机适宜于人是以人的因素为条件的, 而人的因素是比较复杂的, 而且是变化的, 有的是随时代的进步而变化, 有的是因时、因地、因性别、因年龄等不同而变化；人的因素有的可量化, 有的则难以准确量化。机器本身也在不断发展, 自动化程度越来越高, 控制系统智能化, 所以机适宜于人的程度也在不断提高。 而人适应于机的程度是有限的, 因为尽管人的因素有一定的可塑性, 但是毕竟有一定的限度。解决的办法是通过学习和训练, 提高人的文化和技术素质, 或采取必要的辅助措施 ( 如使用劳保用品等 ) 去适应机器的要求。