北京科技大学安全管理课件安全技术对策概述

1、1第二节第二节 安全技术对策安全技术对策2本节主要内容本节主要内容一、安全技术对策的基本原则一、安全技术对策的基本原则二、安全技术对策的基本手段二、安全技术对策的基本手段三、预防事故的安全技术三、预防事故的安全技术四、避免和减少事故损失的安全技术四、避免和减少事故损失的安全技术3第二节 安全技术对策o 安全技术对策是以工程技术手段工程技术手段解决安全问题，预防预防事故的发生及减减少事故造成的伤害和损失，是预防和控制预防和控制事故的最佳安全措施。4第二节 安全技术对策 安全技术对策的基本原则安全技术可以划分为预防事故发生的安全技术及防止或减轻事故损失的安全技术，这是事故预防和应急措施在技术上的保

2、证。5第二节 安全技术对策 评价一个设计、设备、工艺过程是否安全，可从以下几个方面加以考虑： 防止人失误的能力 对人失误后果的控制能力 防止故障传递的能力 失误或故障导致事故的难易 承受能量释放的能力 防止能量蓄集的能力 6防止人失误的能力o 必须能够防止在装配、安装、检修或操作装配、安装、检修或操作过程中发生的可能导致严重后果的人的失误。如三相电源插头，规定火线、零线、地线的分布呈等腰三角形而非正三角形，还规定三线各自的位置。7对人失误后果的控制能力o 人的失误是不可能完全避免的，因此一旦人发生可能导致事故的失误时，应能控制或限制有关部件或元件的运行，保证安全。o 如触电保安器就是在人失误触

3、电后防止对人造成伤害的一种技术措施。8防止故障传递的能力o 应能防止一个部件或元件部件或元件的故障引起其他部件或元件的故障，以避免事故的发生。o 如电气线路中的保险丝，压力锅上的易熔塞电气线路中的保险丝，压力锅上的易熔塞。后者在限压阀发生故障或堵塞时，自动熔开以释放压力，避免因压力超高引发锅体爆炸;前者也是以熔断的方式防止过电流对其他设备的损害。9失误或故障导致事故的难易o 应能保证有两个或两个以上相互独立的人失误或故障，或一个失误，一个故障同时发生才能导致事故发生。o 对安全水平要求较高的系统，则应通过技术技术手段手段保证至少3个或更多的失误或故障同时发生才会导致事故的发生。常用的并联冗余系

4、统就可以达到这个目的。10承受能量释放的能力o 运行过程中偶然可能会产生高于正常水平产生高于正常水平的能量释放，应采取措施使系统能够承受这种释放。如加大系统的安全系数就是其中的一种方法。11防止能量蓄集的能力o 能量蓄集的结果将导致意外的过量的能量释意外的过量的能量释放放。因而应采取防止能量蓄集的措施，使能量不能积聚到发生事故的水平。o 如矿井通风矿井通风就可以防止瓦斯积聚到爆炸的水平，避免事故发生。12第二节 安全技术对策o安全技术对策的基本手段 为使系统符合上述基本原则，人们提出了许多种实施安全技术对策的基本手段，其中最典型的论述包括以下3个方面： 生产设备的事故防止对策u这是由日本学者北

5、川彻三提出的1）围板、栅栏、护罩； 2）隔离； 3）遥控； 4）自动化；5）安全装置； 6）紧急停止； 7）夹具； 8）非手动装置；9）双手操作； 10）断路； 11）绝缘； 12）接地；13）增加强度； 14）遮光； 15）改造； 16）加固；17）变更； 18）劳保用品；19）标志；20）换气；21）照明。13第二节 安全技术对策 防止能量逆流于人体的措施u美国人哈登则根据能量转移论的观点，认为防止事故应着眼于防止能量的不正常转移，并以此提出了防止能量逆流于人体的措施。(1)限制能量 (2)用较安全的能源代替危险性大的能源 (3)防止能量积聚 (4)控制能量释放 (5)延缓能量释放 14第

6、二节 安全技术对策(12)修复和恢复(6)开辟能量释放渠道(7)在能源上设置屏障(8)在人、物与能源之间设置屏障(9) 在人与物之间设置屏障 (10)改善工作条件和环境(11)提高防护标准15(1)限制能量。如限制能量的转移速度和大小，使用低压测量仪表等。(2)用较安全的能源代替危险性大的能源。如用水力采煤代替爆破、用煤油代替汽油作溶剂等。(3)防止能量积聚。如控制易燃易爆气体的浓度、电器上安装保险丝等。16(4)控制能量释放。如电器安装绝缘装置、在贮存能源时采用保护性容器(如盛装放射性物质的专用容器)、生活区远离污染源等。(5)延缓能量释放。如容器上设置安全阀、座椅上设置安全带、采用吸震器件

7、减轻振动等。(6)开辟能量释放渠道。如电器安装接地电线、水电站设置泄洪闸等。17(7)在能源上设置屏障。如安装消声器、自动喷水灭火装置、设置防射线辐射的防护层等。(8)在人、物与能源之间设置屏障。如安设防火门、防护罩、防爆墙等。(9)在人与物之间设置屏障。如配戴安全帽、手套、穿着防护服、安全鞋等。(10)提高防护标准。如采用抗损材料、双重绝缘措施、实施远距离遥控等。18(11)改善工作条件和环境，防止损失扩大。如改变工艺流程、增设安全装置、建立紧急救护中心等。(12)修复和恢复。治疗、矫正以减轻伤害程度或恢复原有功能。 上述第110类即“屏障”。哈登还指出:中断能量非正常流动的屏障，在能量转移

8、过程中建立得越早越好。潜在的事故损失越大，屏障就越应在早期建立。而且应当建立多种不同类型的屏障。19第二节 安全技术对策 消除、预防设备、环境危险和有害因素的基本原则u针对设备、环境中的各种危险和有害因素的特点，综合归纳各种消除、预防对策措施，就可得出消除、预防设备、环境危险和有害因素的基本原则。消除 传递警告和禁止信息 减弱 屏蔽和隔离 设置薄弱环节 联锁 防止接近 加强 时间防护 距离防护 取代操作人员20(1)消除:从根本上消除危险和有害因素。其手段就是实现本质安全，这是预防事故的最优选择。(2)减弱:当危险、有害因素无法根除，则采取措施使之降低到人们可接受的水平。如依靠个个体防护体防护

9、降低吸入尘毒的数量，以低毒物质代替高毒物质等。21(3)屏蔽和隔离:当根除和减弱均无法做到时，则对危险、有害因素加以屏蔽和隔离，使之无法对人造成伤害或危害。如安全罩，防护屏。(4)设置薄弱环节:利用薄弱元件，使危险因素未达到危险值之前就预先破坏，以防止重大破坏性事故。如保险丝、安全阀、爆破片。22(5)联锁:以某种方法使一些元件相互制约元件相互制约以保证机器在违章操作时不能启动不能启动，或处在危险状态时自动停止自动停止。如起重机械的超载限制器和行程开关。(6)防止接近:使人不能落入不能落入危险或有害因素作用的地带，或防止防止危险或有害因素进入人的操作地带。例如安全栅栏安全栅栏，冲压设备的双手按

10、双手按钮。钮。23(7)加强:提高结构的强度，以防止由于结构破坏而导致发生事故。(8)时间防护:使人处在危险或有害因素作用的环境中的时间缩短到安全限度之内时间缩短到安全限度之内。如对重体力劳动和严重有毒有害作业，实行缩短工时实行缩短工时制度。制度。(9)距离防护:增加危险或有害因素与人之间的距距离离以减轻、消除它们对人体的作用。如对放如对放射性、辐射、噪声的距离防护。射性、辐射、噪声的距离防护。24(10)取代操作人员:对于存在严重危险或有害因素的场所，用机器人或运用自动控制技术机器人或运用自动控制技术来取代操作人员进行操作。(11)传递警告和禁止信息:运用组织手段或技术信息组织手段或技术信息

11、告诫人避开危险或危害，或禁止人进入危险或有害区域。如向操作人员发布安全指令，设置声、光安全安全指令，设置声、光安全标志、信号。标志、信号。o 这些原则可以单独采用，也可综合应用。如在增加结构强度的同时，设置薄弱环节结构强度的同时，设置薄弱环节;在减弱有害因减弱有害因素的同时，增加人与之的距离等。素的同时，增加人与之的距离等。25第二节 安全技术对策o预防事故的安全技术 通过设计来消除和控制各种危险设计来消除和控制各种危险，防止所设计的系统在研制、生产、使用和保障过程研制、生产、使用和保障过程中发生导致人员伤亡和设备损坏的各种意外事故，是事故预防的最佳手段。 在运用各种危险分析技术来识别和分析危

12、险分析技术来识别和分析各种危险，确定各种潜在危险对系统的影响的同时，系统设计人员必须在设计中采取各种有效措施采取各种有效措施来保证所设计的系统具有满足要求的安全性能。 26第二节 安全技术对策 为满足规定的安全要求，可以采用不同的安全设计方法： 控制能量u对于任何事故，其后果的严重程度与事故中所涉及的能量的大小紧密相关，因为事故中涉及的能量绝大多数情况下就是系统所具有的能量，因而用控制能量的方法，可以从根本上保证系统的安全性。 27 危险最小化设计u通过设计消除危险或使危险最小化，是避免事故发生，确保系统的安全水平的最有效的方法。 隔离u隔离是采用物理分离、护板和栅栏物理分离、护板和栅栏等将已

13、识别的危险同人员和设备隔开，以防止危险或将危险降低到最低水平最低水平，并控制危险的影响。隔离是最常用的一种安全技术措施。28第二节 安全技术对策 闭锁、锁定和联锁u闭锁（lockouts）、锁定（lockins）和联锁（interlock）是另一类最常用的安全技术措施。他们的安全功能是防止不相容事件发生防止不相容事件发生或事件在错误的时间发生或以错误的次序发或事件在错误的时间发生或以错误的次序发生。生。29o 所谓闭锁，是指防止某事件发生或防止人、物等进入危险区域。如油罐车上的闭锁置，可防止在车体未接地的情况下向车内加注易燃液体;将开关锁在开路位置，防止电接通等都是闭锁的手段。30o 锁定则是

14、指保持某事件或状态，或避免人、物脱离安全区域。o 例如在螺栓上的保险销螺栓上的保险销就可防止因振动造成的螺母松动，飞机弹射座椅上的保险销飞机弹射座椅上的保险销可避免地面人员误启动引发弹射坐椅上的雷管和火箭;停车后在车轮前后放置石块停车后在车轮前后放置石块等物体，可防止车辆意外移动而引发事故等。31联锁o 联锁常用于下面几种情况在意外情况下，联锁可尽量降低某事件B意外出现的可能性。它要求操作人员在执行事件B之前，必须先执行事件A。例如，电气线路上的铁壳开关。在一般情况下，任何想要打开铁壳开关的人，在打开开关(事件B)的过程中实际上已经使开关内断了电(事件A)。32在某种危险状态下，联锁可确保操作

15、人员的安全。如大型冲压设备上同时设有手启动和手启动和脚踏启动脚踏启动开关，必须手脚同时启动，系统才能工作，保证了人误触动某个开关的情况下不致造成伤害。33在预定事件发生前，联锁可控制操作顺序和时间，防止错误的次序导致事故的发生。 如为防止个人电脑的CPU关键部件因风扇系统未启动而过热甚至损坏，电脑上的联锁装置可使启动电脑时同时启动风扇启动电脑时同时启动风扇。34联锁的类型 限位开关当限位开关被触动时，打开或关闭电路。如吊车的高度限位开关。（电梯） 擒纵机构通过擒纵装置，如自动离合机构等，锁住或放开运动部分。 运动联锁保证被保护的机构运动时防护罩等不被打开。 双手控制要求操作者双手控制以防止操作

16、者把手伸入危险区域。 顺序控制用于必须按一定次序运转的情况。35 定时及延时使设备仅在规定的时间后才能工作或停止。 分离通道把电路或机械的一部分断开以停止工作。 参数敏感根据压力、温度、流量等参数控制设备的运转。如当汽车时速超过10km时，车门自动锁住。 光电装置根据光的中断或出现控制设备。 磁或电磁装置利用磁场的出现或消失控制设备。 水银开关利用水银的倾斜接通或断开电路。36 故障-安全设计u在系统、设备的一部分发生故障或失效的情况下，在一定时间内也能保证安全的安全技术措施称为故障-安全设计（fail-safe design） 。故障-安全设计确保故障不会影响系统的安全，或使系统处于不会伤害

17、人员或损坏设备的工作状态。按系统、设备在其中一部分发生故障后所处的状态，故障一安全设计分为以下3种类型。37(1)故障-安全消极设计(Fail-Safe Passive design)。 这种设计当系统发生故瘴时，使系统停止工系统停止工作，并将能量降低到最低值作，并将能量降低到最低值，直至采取矫正措施。如电气系统中的熔断器熔断器在电路过负荷时熔断，把电路断开以保证安全。38(2)故障-安全积极设计(Fail-Safe Active Design)。 故障发生后，保持系统以一种安全的形式带有正常能量，直至采取矫正措施。如在交通信号指示系统的大部分故障模式中，一旦发生信号系统故障，信号将转为红灯，

18、以避免事故发生。39(3)故障-安全工作设计(Fail-Safe Operational Uesign) 。 这种设计保证在采取矫正措施前，设备、系统正常地发挥其功能。这是最理想的工作方式。如图所示进水阀，即使阀瓣从阀杆上脱落，也能保证锅炉正常进水。40 由于故障-安全装置本身也可能发生故障，因而不能将其与本质安全技术混为一谈。41 故障最小化u故障-安全设计在有些情况下并非总是最佳选择，如它可能会过于频繁地中断系统的运行，这对系统的运行是相当不利的，如化工生产中的化学反应过程、高炉冶炼过程，如果中断系统运行，后果是相当严重的。因此，在故障-安全不可行的情况下，可采用故障最小化方法。故障最小化

19、方法主要有降低故障率和实施安全监控两种形式。421)降低故障率 降低故障率实际上就是使浴盆的盆底尽可能地大，离地面尽可能地近。降低故障率通常有以下6种方案。全寿命周期的故障率43(1)安全系数(2)概率设计(3)降额(4)冗余(5)筛选(6)定期更换44安全系数o 这是一种降低故障率的经典方法，它是通过通过设计使结构或材料的强度大于可能承受的应设计使结构或材料的强度大于可能承受的应力的计算值力的计算值而达到降低故障率的目的。目前广泛应用于各种工程设计之中。o 例如，飞机和压力容器结构静强度设计的安全系数分别为1.5和3.5 ,基本上保证了飞机和压力容器的安全性。45概率设计o 由于在使用环境中

20、，结构及材料的强度及其所承结构及材料的强度及其所承受的应力不是固定值，而是遵循某一分布规律的随受的应力不是固定值，而是遵循某一分布规律的随机变量。机变量。即使在强度均值大于应力均值的情况下，由于应力与强度分布存在分散性，如零件内部有尖角，也将使设备及材料产生破坏，引起事故发生。理论计算表明，在材料强度均值相同，安全系数相同的情况下，由于应力及强度的离散程度的变化，其可靠度值可在0.91660.6628间变化。因此，采用强度与应力分布模型开展机械结构的概率设计能更有效地降低故障率。46概率设计o 应力与强度的变化曲线以及应力大于强度时的故障区如图所示。设计人员可通过提高结构的平均强度，即将Q (

21、u)曲线右移;降低结构的平均应力，即将P(v)曲线左移;减少应力变化，即减少P (v)曲线的分散度;减少强度变化，即减少Q (u)曲线的分散度等方法来提高结构可靠性及安全性。应力和强度分布的故障概率47降额o 降额是使元器件以承受低于其额定的应力方式使用。电子设备通常采用电子元件降额的设计方法来提高系统及设备的可靠性及安全性。在实际应用中，实现降额的方法一种是降低元器件的工作应力，另一种是提高元器件的强度，即选用更高强度的元器件。48冗余o 冗余也是一种通过提高系统可靠性来提高安全性的常用技术。它通过采用多个部件或多个通道来实现同一功能以达到提高系统安全性及可靠性的目的。现代军用、民用飞机，航

22、天飞机的飞行控制系统等复杂的安全关键的系统都采用了不同的冗余技术。o 冗余技术一般是当采用降额等其他的方法不能满意地解决系统安全性的问题，或当改进产品所需的费用比采用冗余单元更多时采用的方法。采用冗余设计是以增加费用为代价来提高系统的安全性和可靠性的。o 冗余可分为并联冗余、备用冗余、表决冗余、串联冗余等。49并联冗余 并联冗余是在基本系统上加上一个或多个连续工作的冗余单元，使得系统只要还有一个单元工作便能连续执行其功能。备用冗余 当确定主单元已发生故障时，备用冗余单元便接入系统并执行其功能。表决冗余 在表决冗余中，系统通过表决器选择一致的输出，而忽略可能的故障输出。因此大多数一致的输出允许系

23、统继续执行其功能。50N中取K冗余 N中取K冗余由N个单元组成，其中至少K个单元必须工作正常，系统才能执行其功能。串联冗余 串联冗余由多个单元串联组成，只有当所有单元都工作时，系统才会有输出。因此串联冗余的主要目的是防止系统的意外输出并导致事故的发生。51筛选o 通过筛选的方法，不仅可以排除绝大部分劣质元件，也可以剔除那些虽然通过了一般检查，但显示出使用寿命偏短的元件。o 筛选过程一般分为4个步骤。 选取参数。选取表征元件的安全特性且可测量的参数。一个典型的参数就是使用寿命。 设参数限值。根据预期的工作条件，设定被选参数的限值。 检查和试验。通过检查和试验确定在限值范围内。 元件淘汰。将不在限

24、值范围内的元件剔除。有时限值可能会有上限和下限，如系统中的薄弱环节，即不能过弱以至于承受不了正常载荷，又不能过强以至于在应断开时不断。52定期更换o 所谓定期更换，是指在元件故障率升高之前，即在“浴盆曲线”接近右侧盆壁之前，及时更换元件以保持元件的低故障率。53 告警u告警通常用于向有关人员通告危险、设备问题和其他值得注意的状态，以便使有关人员采取纠正措施，避免事故发生。告警可按人的感觉方式分为：视觉告警、听觉告警、嗅觉告警、触觉告警和味觉告警等。54视觉告警o 眼睛是人们感知外界的主要器官，视觉告警是最广泛应用的警告方式。视觉告警主要有:亮度、颜色、信号灯、小旗和飘带、标志、书面告警等告警方

25、法。55听觉告警o 在某些情况下，仅依靠视觉告警不足以引起人们的注意，如工作过于繁忙，不断地走动的工作等。而且尽管一个明亮的视觉信号能在很远看到，但在规定范围内，听觉信号效果会更好。听觉信号还可以用来提醒人们注意视觉信号，并通过视觉信号掌握更详尽的信息。56一般在下列情况下，应用听觉信号较为合适： 所传递的信息简短、简单、需要及时做出反应时。 视觉告警方式受到限制时，如光线的变化，操作者目视范围受限或对操作人员还有其他目视要求等 信号十分重要，需要多种告警信号相结合时，如消防报警装置。 需要提醒有关人员注意进一步的信息时。 习惯于采用听觉信号的场合。 进行必要的声音通讯时。 常见的听觉告警装置

26、有喇叭、电铃、蜂鸣器或闹钟等。57嗅觉告警o 在易燃易爆且无色无味易燃易爆且无色无味的气体中加入某些气某些气味剂味剂，譬如，在天然气中加入少量气味很强的硫醇硫醇，就可以使人迅速感觉到天然气的泄漏并及时采取措施，避免火灾爆炸事故的发生。o 设备过热设备过热通常也会产生特定的气味。如轴承过热，则气化温度较低的润滑剂挥发就可使操作人员闻到气味；对燃烧后所产生的气体气味的探测可发现火灾的部位等。58触觉告警o 振动是触觉告警的主要方式。设备的过度振动表明设备运行不正常。例如，转轴、轴承等磨损较为严重时，都会产生剧烈振动;国外高速公路路面上的凸起的分道线会通过震动的方式提醒驾驶者注意道路、方向等方面的变

27、化。o 温度是触觉告警的另一种方式。维修人员通过触摸可确定设备是否工作正常，温度的升高意味着故障或过负荷等情况。59味觉告警o 味觉告警通常是用以确定或指示放入口中的食物、饮料或其他物质是否有危险存在。o 如某些药物，为防止婴幼儿误食、过量，在其中添加有苦味的添加剂就是典型的一例。在工业生产中极少用到味觉告警方式。60o 值得指出的是，并非采取了预防事故的安全技术，就完成了事故控制的工作。在实际工作中，为保证取得最佳的安全效果、我们必须先选择预防事故效果较好的安全技术措施。o 一般可按下面的优先次序选择:根除危险因素根除危险因素; ;限制或减少危险因素限制或减少危险因素;隔离、屏蔽或联锁;故障

28、-安全措施;减少故障危险因素; 安全规程;校正行动。o 前两项可实现“本质安全”，但同时还要考虑生产效率、成本及可行性等问题。61第二节 安全技术对策 避免和减少事故损失的安全技术 只要有危险存在，尽管可能性很小，但总存在导致事故的可能性可能性，而且没有任何办法精确地确定事故发生的时间发生的时间。 另一方面，事故发生后如果没有相应的措施迅速控制局面，则事故的规模和损失可能会进一步扩大，甚至引起二次事故二次事故，造成更大、更严重后果。因此，我们必须采取相应的应急措施，避免或减少事故损失，至少能保证或拯救人的生命。 这类措施在技术上包括隔离、个体防护、逃逸、救生和营救措施等。 62第二节 安全技术

29、对策隔离 隔离除了作为一种广泛应用的事故预防的方事故预防的方法之外法之外，还经常用于减少因事故中能量剧烈释放而造成的损失。 距离隔离，这是一种常用的对爆炸性物质的物理隔离方法 偏向装置，主要目的是把大部分剧烈释放的能量导引到损失最小的方向导引到损失最小的方向 封闭，利用封闭措施可以控制事故造成的危险局面，限制事故的影响63第二节 安全技术对策 个体防护 个体防护向使用者提供了一个有限的可控环境有限的可控环境，将人与危险分隔开。个体防护装备范围很广，其应用方式主要有以下设3 种情况。 必须进行的危险性作业 进入危险区域 紧急状态下64必须进行的危险性作业o 由于危险因素不能根除，又必须进行相关作业，采用个体防护的方法可以起到防止特定的危险对人员伤害的作用。o 这时采用的个体防护装备的针对性非常强，如焊接作业的护目墨镜，在存在有毒有害气体的环境中工作时戴的防毒面具等。65必须进行的危险性作业 但必须指出的是，在条件可行的情况下，我们不应以个体防护代替根除或控制危险因素的设计或安全规程。 例如，在采取了通风措施，排除了有毒、有害气体或降低其浓度于危险水平以下的条件下，操作