安全人机工程与职业危害控制技术

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安全生产技术（2）第四章安全人机工程

第一节安全人机工程基础知识

一、安全人机工程概念、

主要研究内容及分类（一）安全人机工程定义研究人机环境系统的本质安全，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）安全人机工程研究的主要内容（P167）分析机械设备及设施在生产过程中的不安全因素，针对性的有关安全设计生理心理特性研究，人机匹配，构成最佳人机系统人机结合面、信息传递的安全问题人机系统可靠性（三）人机系统的类型（了解）

1、机械化、半机械化---现代生产中应用最多的人机系统人机共体，机器提供动力，人操作控制器，控制系统中设置监控装置；系统的安全性主要取决与人机功能分配的合理性、机器本质安全性及人误

2、全自动化控制---人机分离（发展方向）人是监督者和管理者，自动控制系统出现差错时才需要人起作用；系统的安全性主要取决机器本质安全性、机器的冗余系统失灵及人的应变能力差二、机械设计本质安全（熟悉）（一）定义在机械设计时采取措施消除安全隐患的一种机械安全方法。（二）机械设计本质安全要求1、机械失效安全---机械故障时不出危险2、机械部件的定位安全---机械部件安置到不可能触及的地点3、机器的安全布置---车间内的机器合理布局第二节人的特性

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1）常见的几种视觉现象（1）暗适应与明适应（2）眩光眩光对作业的不利影响：主要是破坏视觉的暗适应，产生视觉后像，使工作区的视觉效率降低，产生视觉不舒适感和分散注意力，造成视觉疲劳。应该采取的主要措施：1）限制光源亮度；2）合理分布光源；3）改变光源或工作面的位置；4）合理的照度

（3）视错觉2）视觉损伤与视觉疲劳（了解）（1）视觉损伤眼承受的可见光最大亮度：106cd/m2红外线—白内障；高亮度光源（激光、太阳光）---黄斑烧伤；低照度或低质量光环境---眼的折光缺陷或提早形成老花；眩光或照度大且变换频繁的光---视觉机能降低（2）视觉疲劳长时间看近物或细小物体---视觉疲劳、睫状肌萎缩；长期在劣质光照环境下工作---眼睛局部或全身性疲劳。3）视觉运动规律(了解)眼睛的水平运动比垂直运动快，即先看到水平方向的东西，后看到垂直方向的东西。一般机器外形设计成横向长方形。视线运动的顺序习惯于从左到右，从上至下，顺时针进行。对物体尺寸和比例的估计，水平方向比垂直方向准确、迅速、且不易疲劳。当眼睛偏离视中心时，在偏离距离相同的情况下，观察率优先的顺序是左上、右上、左下、右下。视线突然转移过程中，约3%能够看清目标，所以工作中不应有突然转移线的要求。鉴别清楚运动的目标，要角速度大于1’/s-2’/s，且双眼聚焦同一目标。看清物体最短的注视时间为0.07-0.3s，人眼视觉暂停时间平均0.17s。2、听觉1）听觉特性（了解）（1））听觉特征

（1）听觉绝对阈限一般识别声音所需的最短持续时间为20-50ms低于以下值不能产生听觉：频率20Hz、声压2╳10-5Pa、声强10-12

W/m2（2）听觉的辨别阈限辨别阈限—指听觉系统能分辨出两个声音的最小差异。辨别阈限与声音频率和强度有关（3）辨别声音的方向和距离2）听觉的掩蔽（了解）3、人的感觉反应（熟悉）1）反应时间（熟悉）反应时间---指人从机械或外界获得信息，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。反应时间由感觉反应时间（ta）和开始动作所用时间(tg)两部分构成为保证安全作业，一方面设计机器时要考虑操纵速度低于人的反应速度（芬兰事例）；另一方面，设法提高人的反应速度（如训练）2）减少反应时间的途径（掌握）

合理的选择感知类型（见下表）；适合人的生理心理要求，按人机工程学原则设计机器；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。反应时间随感觉通道的变化

T（秒）听觉触觉视觉嗅觉味觉咸味甜味酸味苦味0.115～0.1820.117～0.2010.188～0.2060.200～0.3700.3080.4460.5231.082（二）人体的特性参数1、人体的特性参数1）静态参数2）动态参数3）生理学参数4）生物力学参数（三）疲劳1、疲劳的定义2、产生疲劳的原因及消除途径1）产生疲劳的原因（教材173页）2）消除疲劳的途径在进行显示器和控制器设计时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的布局，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。3）疲劳的测定主观感觉调查表法（见表1疲劳自觉症状调查表）分析脑电图频闪融合阈值测定法智能测验

精神测验连续拍摄人体动作的变化表1疲劳自觉症状调查表二、人的心理因素（一）能力能力是一个人顺利完成某种活动所必须具备的心理特征之一，是一个人完成一定任务的本领。1、感觉、知觉和观察力2、注意（见下页）3、记忆4、思维5、操作能力关于“注意”当心理活动指向或集中于某一事物时，就是注意。从生理上，心理上不可能始终集中注意力于一点。不注意的发生是必然的生理和心理现象，不可避免。不注意就存在于注意之中。自动化程度越高，监视仪表工作越容易发生不注意。预防不注意产生差错的方法如下：

1）建立冗余系统，为确保操作安全，在重要岗位上，多设l～2个人平行监视仪表的工作；

2）为防止下意识状态下失误，在重要操作之前，如电路接通或断开、阀门开放等采用“指示唱呼”，对操作内容确认后再动作；

3）改进仪器、仪表的设计，使其对人产生非单调刺激或悦耳、多样的信号，避免误解。观察能力是智力结构的眼睛记忆能力是智力结构的储存器思维能力是智力结构的中枢想象能力是智力结构的翅膀操作能力是智力结构的转换器能力的个体差异与安全关系

a.人的能力与岗位职责要求相匹配

b.发现和挖掘职工潜能

c.通过培训提高人的能力

d.团队合作时，人事安排应注意人员能力的相互弥补

（二）性格性格是人们在对待客观事物的态度和社会行为的方式中，区别于他人所表现出的那些比较稳定的心理特征的总和。性格特征：对现实的态度的特征/性格的意志特征/性格的情绪特征/性格的理智特征

有学者将性格分为：冷静型、活泼型、急躁型、轻浮型和迟钝型。前两者中的性格属于安全型，后三种属于非安全型

性格与安全生产有着密切的联系，在其他条件相同的情况下，冷静型性格的人比急躁型性格的人安全性强。对工作马虎的人容易出现失误。实践中不少人因鲁莽、高傲、懒惰、过分自信等不良性格、促成了不安全行为而导致伤亡事故。

（三）气质

气质是一个人生来就有的心理活动的动力特征。心理活动的动力指心理过程的程度、心理过程的速度和稳定性以及心理活动的指向性。胆汁质的人情绪产生速度快，表现明显、急躁，不善于控制自己的情绪和行动；行动精力旺盛，动作迅猛；外倾。多血质的人情绪产生速度快，表现明显，但不稳定，易转变；活泼好动，好与人交际，外顷。粘液质的人情绪产生速度慢，也表现不明显，情绪的转变也较慢，易于控制自己的情绪变化；动作平稳，安静，内倾。抑郁质的人情绪产生速度快，易敏感，表现抑郁、情绪转变慢，活动精力不强，比较孤僻，内倾。

从安全角度来看，四种不同气质的人都有其特点和弱点。粘液质的人适于做精细而要求有耐心的工作，这种人稳重可靠，注意力集中时间长，有利于安全生产；多血质的人缺乏耐心，从事单调重复的工作容易产生精神溜号，造成产品质量下降或事故，不宜在安全上负有重任。例如，某矿一技术员，为人热情，活泼好动，善于交往，遇事容易冲动好胜。在一次安全检查中他带领大家检查危险区域，第一个爬上久已腐朽的木梯，坠落死亡。抑郁质的人不宜于单独操作安全方面的关键设备和工艺过程。（四）需要与动机需要是人参与社会行动的基础，动机则是促使人活动的原因。动机是由需要产生的，需要是个体在生活中感到某种欠缺而力求获得满足的一种内心状态它是机体自身或外部生产条件的要求在脑中的反映。有什么样的需要就决定着有什么样的动机。马斯洛提出了需要层次论（见图）。他认为，人的需要分为生理需要、安全需要、社交需要、尊重和自我实现的需要，依次由低级到高级。自我实现的需要越强烈，目标越高，对安全的需要也更敏感。图

马斯洛的需要层次发展模式（五）情绪与情感

情绪、情感是人对客观事物的一种特殊反应形式。

情绪、情感为三种因素所制约：环境影响、生理状态和认识过程。其中认识过程起关键作用。

情绪状态可分为心境，激情，应激。

情感是在人类社会历史发展过程中形成的高级社会性情感，人类社会性情感可归结为道德感、理智感和美感。

在实际工作中表现出来的有如下几种不安全情绪：

急躁情绪：人的情绪状况发展到引起人体意识范围变狭窄，判断力降低，失去理智力和自制力。心血活动受抑制等情绪水平失调呈病态时，极易导致发生不安全行为。

烦躁情绪：表现沉闷，不愉快，精神不集中，心猿意马，严重时自身器官往往不能很好协调，更谈不上与外界条件协调一致。

（六）意志意志就是人们自觉地确定目的并调节自己的行动去克服困难，以实现预定目的的心理过程，它是意识的能动作用的表现。

意志品质有积极的，也有消极的。积极的品质表现为自觉性、果断性、自制力和坚定性；消极的品质表现为盲目性、冲动性、脆弱性和盲目性。

第三节

机械的安全特性及故障诊断技术

一、机械安全定义及特性（了解）（一）机械安全定义（二）机械安全的特性（了解）1、系统性2、防护性3、友善性4、整体性二、人机系统常见的事故及其原因（掌握）（一）常见事故1、卷入和挤压2、碰撞和撞击3、接触伤害（二）事故原因1、机械设备存在先天性潜在缺陷2、设备磨损或恶化3、人的不安全行为三、机械设备故障诊断技术（熟悉）（一）诊断模型（二）诊断步骤（三）状态监测（四）诊断技术1、振动诊断技术2、油液分析技术3、温度检测及红外线监测技术4、超声探伤技术5、表面缺陷探伤技术第四节

机械的可靠性设计与维修性设计

一、可靠性定义及其度量指标（一）可靠性定义（熟悉）

可靠性是指系统或产品在规定的条件下和规定时间内，完成规定功能的能力。（二）可靠性度量指标

可靠性度量指标是指对系统或产品的可靠程度作出定量表示。常用的基本度量指标有：可靠度故障率（或失效率）--（熟悉）平均寿命（或平均无故障工作时间）（了解）维修度--（了解）有效度--（了解）产品的失效过程机器故障

机器或部件的故障率λ（t）是随使用时间的递增按不同使用阶段变化。通常可分为三个阶段。

(1)初期故障，发生于机器试制或投产早期的试运转期间。（2）随机故障，是在机器处于正常工作状态下的偶发故障。（3）耗损故障，也即后期磨损故障。

机器或部件的以上三个阶段的故障率与时间的关系见下图图11-7故障率与时间的关系二、系统或产品的可靠性预计（熟悉）三、机械设备可靠性设计要点（熟悉）（一）确定零件合理的安全系数（二）贮备设计（冗余设计）（三）耐环境设计（四）简单化和标准化设计（五）提高结合部的可靠性（六）结构安全设计（七）设置齐全的安全装置（八）人机界面设计四、维修性设计（熟悉）（一）维修及维修性（二）产品结构的维修性设计

1、可达性安装场所的可达性设备外部的可达性设备内部的可达性

2、零组部件的标准化与互换性3、维修人员的安全第五节

人机系统

人机信息及能量交换系统模型（了解）二、人机系统（熟悉）人适机机宜人人机协调设备设计中人的因素工程

（人机协调问题）三

人机功能分配（熟悉）(一)人的主要功能

l、传感功能——

通过感觉器官（视觉、听觉、触觉等）接受信息，感知系统的作业情况和机器的状态2、信息处理功能——将接受的信息和已储存在大脑中的经验和知识信息进行比较分析后，作出决定，如作出继续、停止或改变操作的决定3、操纵功能——

根据决定采取相应行动，如开关机器或增减其速度等(二)人机特性比较

在人机系统设计中，首先要按照科学的观点分析人和机器各自所具有的不同特点，以便研究人与机器的功能分配，从而扬长避短，各尽所长，充分发挥人与机器的各自优点；从设计开始就尽量防止产生人的不安全行动和机器的不安全状态，做到安全生产。人和机各有自己的能力和长处，归纳起来各表现在四个方面：人的功能的限度是准确性、体力、速度和知觉能力；机器功能的限度是性能维持能力、正常动作、判断能力、造价及运营费用。

1）人优于机器的能力主要有：信号检测、图象识别、灵活性、随机应变、归纳推理、判断创造性。（掌握）2）机器优于人的能力主要有：对控制信号迅速作出反应，操作速度快、精确性高，输出功率大、耐久力强，重复性好，短期记忆，同一时间执行多种不同的功能，演绎推理以及能在恶劣环境下工作。（掌握）（三）人机功能分配原则（P189，掌握）笨重的、快速的、持久的、可靠性高的、精度高的、规律性的、单调的、高阶运算的、操作复杂的、环境条件恶劣的作业以及需要检测人不能识别的物理信号的作业，分配给机器承担

研究、创造、决策、指令和程序的编排，检查、维修、故障处理及应付突然事件等工作，由人承担

2、人的作业可靠度RH＝l－b1b2b3b4b5(l－r)b1--作业时间系数b2--作业操作频率系数、b3--作业危险程度系数、b4--作业生理心理因素系数b5--作业环境条件系数（二）、人机系统的可靠度计算

人机系统的可靠度是由人的可靠度和机的可靠度组成的。机的可靠度可以通过大量统计学数据得到。人机系统的可靠度据不同的系统模型来求出，通常情况下可看成串联系统。从人机系统考虑，若将环境作为干扰因素，而且此处假设环境是符合指标要求的，设其可靠度为1，则人机系统的可靠度为：五、人机系统可靠性设计基本原则（掌握）1、系统的整体可靠性原则2、高可靠性组成单元要素原则3、具有安全系数的设计原则4、高可靠性方式原则5、标准化原则6、高维修度原则7、事先进行试验和进行评价的原则8、预测和预防的原则9、人机工程学原则10、技术经济性原则11、审查原则12、整理准备资料和交流信息原则13、信息反馈原则14、设立相应的组织机构第五章

职业危害控制技术

第一节

生产性粉尘危害控制技术

一、生产性粉尘的来源与分类（熟悉）（一）来源

生产性粉尘来源于固体物质的机械加工、粉碎，金属的研磨、切削，矿石或岩石的钻孔、爆破、破碎等；物质加热时产生的蒸气、有机物质的不完全燃烧所产生的烟。此外，粉末状物质在混合、过筛、包装、搬运等操作时，以及沉积的粉尘二次扬尘等。（二）分类1、无机性粉尘硅石、石棉、铁、锡、铝、水泥、金刚砂等2、有机性粉尘棉、麻、面粉、木材、骨质、炸药、人造纤维等3、混合性粉尘

二、生产性粉尘的理化性质（了解）1、粉尘的化学成分（游离二氧化硅粉尘有致纤维化作用）2、分散度（直径小于5um的粉尘对机体危害性最大，也易达到呼吸器官的深部）3、溶解度与密度（呈化学毒作用的粉尘，危害随溶解度的增加而增强；呈机械刺激作用的粉尘，危害随溶解度的增加而减弱。密度大者沉降快）4、形状与硬度5、荷电性（尘粒带异相电荷加速沉降）6、爆炸性（粉尘最小爆炸浓度：煤尘30-40g/m3，淀粉、铝及硫磺7g/m3，糖10.3g/m3）三、生产性粉尘治理的工程技术措施（掌握）--防止尘肺发生的根本措施改革工艺过程湿式作业密闭-抽风-除尘（其系统分为密闭设备、吸尘罩、通风管、除尘器等几个部分）个体防护和个人卫生加强对员工的教育培训、现场安全检查及对防尘的综合管理综合防尘措施为：革、水、密、风、护、管、教、查第二节生产性毒物危害控制技术

一、生产性毒物的来源与存在形态（熟悉）（一）来源原料、辅助材料、中间产品、夹杂物、半成品、成品、废气、废液及废渣，物质的加热分解（二）毒物形态以固体、液体、气体的形态存在生产性毒物进入人体的主要途径：呼吸道、皮肤、消化道。生产性毒物的接触机会（了解）二、生产性毒物危害治理措施（掌握）1、生产过程的密闭化、自动化是解决毒物危害的根本途径。采用无毒、低毒物质代替有毒或高毒物质是从根本上解决毒物危害的首选办法（掌握）。2、常用生产性毒物的控制措施（掌握）密闭-通风排毒系统局部排气罩排出气体的净化个体防护第三节物理因素危害的控制技术

一、物理性危害因素的种类（熟悉）噪声：生产性噪音或工业噪声分为三类，空气动力噪声、机械性噪声、电磁性噪声

振动辐射：非电离辐射包括：射频辐射、红外线、紫外线、激光；α、β等带电粒子，γ光子、中子等非带电粒子的辐射称为电离辐射。异常气象条件（气温、气流、气压）：高温作业包括高温强热辐射作业、高温高湿作业；其他异常气象条件作业包括：低温作业、高气压作业、低气压作业。二、物理性危害因素的控制措施（掌握）（一）噪声的控制措施消除或降低噪声、振动源消除或减少噪声、振动的传播加强个人防护和健康监护（二）振动的控制措施（掌握）控制振动源改革工艺、采用减震和隔振等措施限制作业时间和振动强度改善作业环境，加强个体防护和健康监护。（三）辐射的控制措施1、非电离辐射防护（掌握，198页）高频电磁场微波红外线紫外线激光2、电离辐射的防护治本—控制辐射源的质和量外照射—使用封闭型电离辐射或射线装置,射线由外部对人体进行照射。外（照射）防护三原则（1）时间防护（2）距离防护（3）屏蔽防护（四）异常气象条件（气温、气流、气压）的控制措施1、高温作业防护2、隔热3、通风降温4、保健措施5、个体防护6、异常气压的预防第四节有关的规范与标准

一、了解生产性粉尘作业危害程度分级（GB5817-1986）；二、了解高温作业分级（GB/T4200-1997）

三、了解工作场所空气中有害物质监测的采样规范（GBZ159-2004）；演讲完毕，谢谢观看！安全阀基本知识如果压力容器(设备/管线等)压力超过设计压力…1.尽可能避免超压现象堵塞(BLOCKED)火灾(FIRE)热泄放(THERMALRELIEF)如何避免事故的发生?2.使用安全泄压设施爆破片安全阀如何避免事故的发生?01安全阀的作用就是过压保护!一切有过压可能的设施都需要安全阀的保护!这里的压力可以在200KG以上,也可以在1KG以下!设定压力(setpressure)安全阀起跳压力背压(backpressure)安全阀出口压力超压(overpressure)表示安全阀开启后至全开期间入口积聚的压力.几个压力概念弹簧式先导式重力板式先导+重力板典型应用电站锅炉典型应用长输管线典型应用罐区安全阀的主要类型02不同类型安全阀的优缺点结构简单,可靠性高适用范围广价格经济对介质不过分挑剔弹簧式安全阀的优点预漏--由于阀座密封力随介质压力的升高而降低,所以会有预漏现象--在未达到安全阀设定点前,就有少量介质泄出.100%SEATINGFORCE75502505075100%SETPRESSURE弹簧式安全阀的缺点过大的入口压力降会造成阀门的频跳,缩短阀门使用寿命.ChatterDiscGuideDiscHolderNozzle弹簧式安全阀的缺点弹簧式安全阀的缺点=10090807060500102030405010%OVERPRESSURE%BUILT-UPBACKPRESSURE%RATEDCAPACITY普通产品平衡背压能力差.在普通产品基础上加装波纹管,使其平衡背压的能力有所增强.能够使阀芯内件与高温/腐蚀性介质相隔离.平衡波纹管弹簧式安全阀的优点优异的阀座密封性能,阀座密封力随介质操作压力的升高而升高,可使系统在较高运行压力下高效能地工作.ResilientSeatP1P1P2先导式安全阀的优点平衡背压能力优秀有突开型/调节型两种动作特性可远传取压先导式安全阀的优点对介质比较挑剃,不适用于较脏/较粘稠的介质,此类介质会堵塞引压管及导阀内腔.成本较高.先导式安全阀的缺点重力板式产品的优点目前低压储罐呼吸阀/紧急泄放阀的主力产品.结构简单.价格经济.重力板式产品的缺点不可现场调节设定值.阀座密封性差,并有较严重的预漏.受背压影响大.需要很高的超压以达到全开.不适用于深冷/粘稠工况.几个常用规范ASMEsectionI-动力锅炉(FiredVessel)ASMEsectionVIII-非受火容器(UnfiredVessel)API2000-低压安全阀设计(LowpressurePRV)API520-火灾工况计算与选型(FireSizing)API526-阀门尺寸(ValveDimension)API527-阀座密封(SeatTightness)介质状态(气/液/气液双相).气态介质的分子量&Cp/Cv值.液态介质的比重/黏度.安全阀泄放量要求.设定压力.背压.泄放温度安全阀不以连接尺寸作为选型报价依据!如何提供高质量的询价?弹簧安全阀的结构弹簧安全阀起跳曲线弹簧安全阀结构弹簧安全阀结构导压管活塞密封活塞导向不平衡移动副(活塞)导管导阀弹性阀座P1P1P2先导式安全阀结构先导式安全阀的工作原理频跳安全阀的频跳是一种阀门高频反复开启关闭的现象。安全阀频跳时，一般来说密封面只打开其全启高度的几分只一或十几分之一，然后迅速回座并再次起跳。频跳时，阀瓣和喷嘴的密封面不断高频撞击会造成密封面的严重损伤。如果频跳现象进一步加剧还有可能造成阀体内部其他部分甚至系统的损伤。安全阀工作不正常的因素频跳后果1、导向平面由于反复高频磨擦造成表面划伤或局部材料疲劳实效。2、密封面由于高频碰撞造成损伤。3、由于高频振颤造成弹簧实效。4、由频跳所带来的阀门及管道振颤可能会破坏焊接材料和系统上其他设备。5、由于安全阀在频跳时无法达到需要的排放量，系统压力有可能继续升压并超过最大允许工作压力。安全阀工作不正常的因素A、系统压力在通过阀门与系统之间的连接管时压力下降超过3%。当阀门处于关闭状态时，阀门入口处的压力是相对稳定的。阀门入口压力与系统压力相同。当系统压力达到安全阀的起跳压力时，阀门迅速打开并开始泄压。但是由于阀门与系统之间的连接管设计不当，造成连接管内局部压力下降过快超过3%，是阀门入口处压力迅速下降到回座压力而导致阀门关闭。因此安全阀开启后没有达到完全排放，系统压力仍然很高，所以阀门会再次起跳并重复上述过程，既发生频跳。导致频跳的原因导致接管压降高于3%的原因1、阀门与系统间的连接管内径小于阀门入口管内径