准确分析评估危险源 减少机械产品安全风险

准确分析评估危险源准确分析评估危险源 减少机械产品减少机械产品 安全风险安全风险 机械安全检测是一个对危险分析 确认 评估 最终消除或减少的过程 因此 风险分析 risk analysis 是机械安全检验中的一项重要内容 通过分析机械 和人 在规定的使用条件下 面临或处于一种或几种危险因素的状态或环境中 验证和确认设计者是否对机械设备的各种危险进行了充分的限制和减小危险发 生的概率 并将遗留风险通报给客户 以便客户在使用过程中加以防范 在进 行风险分析时 必须充分考虑机械的预期使用环境 使用过程中所用的原材料 半成品 成品 废弃物 使用的能源 使用或加工工艺过程以及操作者等诸多 因素予以综合分析 并结合相应的试验来确认机械设备是否满足相关安全标准 的要求 机械风险分析和评价应当贯穿于机械安全检测的全过程 一 机械产品的风险分析 1 风险分析 机械产品进行安全检测前对机床进行风险分析是很重要的环节 危险的识别是 分析所研究对象存在的各种危险 规定机械的限值及预期使用 使用限值 包括可能的误用 时间限值 可能的寿命 空间限值 安装 人机界面等 确定危险及危险状况 机器全部可能的阶段 制造 运输 服役 组装 安装 正常使用 退役 拆卸 处理 操作人员与机器的关系 可能的误用 2 机械产品的危险源 确定危险源对于进行风险分析是至关重要的 只有了解到机械的危险源才能有 的放矢的进行风险分析 对于危险源的查找要做到周密 不应有遗漏 我们在 机床产品及其配套设施或系统中所遇到的危险源有 电击伤 机械危险 包括能量的意外释放 包括动能 势能 压力等 过热或过冷的工作环境 电磁和有害射线的辐射 噪声强度过高的环境 激光以及电焊弧光等强光照射 操作暴露于无防护设施的操作过程中 人员意外地暴露在危险环境中 跌落 工作台 扶梯 塔架等高处的附落 不符合人类工效学的设计原则而产生的危险 振动 照明 粉尘与油雾 使用的物质与材料 包括各种材料 产品 废弃物的收集与排放等 火灾或爆炸 综合危险 遗留风险 其中机械危险分为 缠绕危险 摩擦或磨损带来的危险 挤压危险 喷射危险 剪切危险 稳定性带来的危险 刺伤或刺穿危险 吸入或卷入危险 冲击危险 设备形状带来的危险等 3 风险分析的基本理论 3 1 能量意外释放理论 1961 年由 gibson 和 haddon 提出了能量意外释放理论 认为事故是一种不正常 的或不希望的能量释放 在进行机械产品的安全检测过程中 基于该理论主要是验证机械设备是否有效 的防止了能量或危险物质的意外释放 防止人体与过量的能量或危险物质接触 是否采用安全能源代替不安全能源 是否有效的限制了能量 防止能量的蓄积 在作业过程中实现了缓慢地释放能量 设置了有效的屏蔽措施或设施 约束 限制人体与能量的接触 在时间和空间上把能量与人隔离 3 2 轨迹交叉理论 轨迹交叉理论是指 人的运动轨迹与物的运动轨迹发生意外交叉 即人的不安 全因素和物的不安全状态发生在同一时间 同一空间 或者说相遇时 则将在 此时间和空间内发生事故 在进行安全检测中需要确认机械设备是否采取了有效的预防措施 在机械设备 运行过程中尽量减少或避免人与物的接触 避免人的不安全行为与物的不安全 状态同时出现 制定了严谨操作规程 避免在运行过程中出现危险 3 3 系统安全理论 该理论诞生于 20 世纪 50 年代到 60 年代 是在美国研制洲际导弹的过程中产生 的 系统安全指在系统寿命周期内应用系统安全管理及系统安全工程原理 识 别危险源 hazard 并使其危险性 risk 减至最小 从而使系统在规定的性 能 时间和成本范围内达到最佳的安全程度 系统安全理论是把人 机械 环境作为一个系统 整体 来研究人 机械和 环境之间的相互作用 反馈和调整 从中发现事故的致因 揭示出预防事故的 途径 系统安全理论是接受了控制论中的负反馈的概念发展起来的 机械和环境的信 息不断地通过人的感官反馈到人的大脑 人若能正确地认识 理解 做出判断 和采取行动 就能化险为夷 避免事故和伤亡 反之 如果所面临的危险未能 察觉 认识 未能及时地做出正确的响应时 就会发生事故和伤亡 系统安全理论认为事故或危险的发生主要来自人的行为与机械特性间的失配或 不协调 是多种因素互相作用的结果 因此系统安全理论并不关注事故的表面 原因 而是注意对事故深层次原因的研究 二 风险评估 1 风险估计 针对每个确定的危险及危险状况进行风险估计 基于定量因素 估计风险 通 常应用表 1 来进行风险估计 表 1 风险估计 危险状态的概率 频率 p 大小伤害严重程度 s 极不可能发生 1 可忽略 不可能发生 2 不停工的小伤害 偶尔发生 3 停工的大伤害 较频繁发生 4 严重伤害 单个致命 频繁且有规律的发生 5 极严重伤害 多个致命 几乎肯定发生 6 死亡 2 风险指数 评定风险及确定是否需进行风险减小 评定 尽可能地定量风险 如采用风险指数 是伤害的概率和严重程度的积 能够定量分析 风险指数作为反映风险大小的具体技术指标 也是目前被世界各国广泛接受的 技术指标 因此我们在评价机械设备安全质量时应用了该指标 见表 2 风险指数 r 危险状态的概率 频率 p 伤害严重程度 s 表 2 风险指数 严重程度 s r p s 123456 1123456 224681012 3369121518 44812162024 551015202530 概率 频 率 p 661218243036 3 风险指数的含义 表 3 风险指数 r 应采取的安全措施 非常低的风险指数 1 4足够的安全等级 使用信息可接受的风 险较低的风险指数 5 10在机械设备和作业指导书上提供使用信息 足够的警 示 使用安全程序 较高的风险指数 12 20本质安全措施 保护 防护措施无法接受的 风险很高的风险指数 24 36风险消除或很大程度地减少 本质安全措施 保护 防护措施 从表 3 可以看出 应根据机械设备的具体特点 针对不同的机械风险采取相应 等级的安全措施 4 举例说明 对于动力驱动的车床尾部顶尖 在防护罩打开时 要求点动且速度不大于 20mm s 这里根据表 1 所示 p 应取 5 s 应取 3 根据表 2 所示 r 为 15 属于 较高风险部件 也就是当防护罩打开时 无论是速度大于 20mm s 或不是点动 控制 都有可能对人员造成较严重的伤害 对于主轴 在防护装置打开时 其不应动作 或在点动方式下运动且转速不大 于 50r min 根据表 1 所示 p 应取 5 s 应取 6 根据表 2 所示 r 为 30 属于 高风险部件 5 安全控制电路的等级划分 在对机械设备进行风险评估的基础上 确定这台机械设备 或其中某一部分 的危险等级 根据欧洲机械安全标准 en 954 1 危险等级分为 b 1 2 3 4 五个等级 危险等级依次增高 等级 4 为最高的危险等级 危险等级的划分和 确定如图 1 所示 其中 s 代表伤害程度 f 代表面临危险的时间和频率 p 代表 避免危险的可能性 在完成一台机械设备 或其中某一部分 的风险评估 确定其危险等级后 就 对机械设备采取的降低风险的技术措施进行确认 确认安全控制电路的设计 是否符合所要求的安全等级 根据欧洲机器安全标准 en 954 1 对应于危险等 级的 5 个等级 控制电路的安全等级也分为 b 1 2 3 4 五个等级 安全等 级依次增高 等级 4 为最高的安全等级 图 1 三 减少 排除风险的策略 所有机械安全标准都是为了消除或减小风险 以使设计和制造的机械设备达到 人们可接受的安全水平 并且机械安全标准将安全质量贯穿于机械的整个寿命 周期 1 通过设计采取保护措施 通过设计采取保护措施包括 本质设计措施 通过安全防护装置采取保护 对 遗留或不可避免的危险源通过完善使用信息进行保护 本质设计措施本质设计措施 即本质安全 对高速运动的部件或类似危险源可以通过设计 使运动部件降低运动速度 或改变运动部件的形状 材料进行保护 安全防护装置措施 安全防护装置措施 对于不能降低运动速度或强度的危险源 在机床上或 其周围设立固定式防护 可移式保护罩 联锁保护及其他保护设备进行保护 完善使用信息 完善使用信息 对于无法安装防护的部位 有可能残留危险的部位 在机械本体或其配件上加以 警告标志 标记 警告装置 说明书中完善对危险源的描述及对保护装置正确的维护和保养信息 2 通过随机文件向用户通报遗留风险等信息 并由用户采取相应的保护措施 如建立或提供 安全工作程序