机械设备的安全设计

机械设备的安全设计为了保证平安生产，必需依据对机械设备的平安要求，进行平安设计。在设计阶段实行本质平安的技术措施。本质平安是指一般水平的操作者在推断错误和误操作的状况下，生产系统和设备仍能保证平安。一、设备平安设计的主要内容1．设备本质平安的意义“平安第一、预防为主”的方针体现在当平安和生产发生冲突时，平安是第一位的。全部机械设备必需符合平安使用要求，在设备的使用寿命期内保证操作者的平安。应当要求操作者正确操作，但是把盼望完全寄予在操作者的正确操作是危急的，必需使设备本身达到本质平安。在设计阶段必需考虑各种因素。经过综合分析，正确处理设备性能、产量、效率、牢靠性、有用性、先进性、使用寿命、经济性和平安性之间的关系。其中平安性是必需首先考虑的。担心全的设计会导致不必要的损害和事故。最好的方法是接受使用单位包括操作者的建议，不断改进设计，提高设备的平安性。平安设计的目标是产品100%达到质量要求，具有100%牢靠性和100%的操作修理平安性。本质平安的设备具有高度的牢靠性和平安性，可以杜绝或削减伤亡事故，削减设备故障，从而提高设备利用率，实现平安生产。2．设备本质平安的指导思想依据生产设备平安设计的基本要求和制定平安技术措施的基本原则，为了实现设备的本质平安，可以从三方面入手：（1）设计阶段。采纳技术措施来消退危急，使人不行能接触或接近危急区，如在设计中对齿轮采纳远距离润滑或自动润滑，即可避开因加润滑油而接近危急区；将危急区平安封闭；采纳平安装置；实现机械化和自动化等；这些都是设计阶段应当解决的。（2）操作阶段。建立有方案的维护保养和预防性修理制度；采纳故障诊断技术，对运行中的设备进行状态监测；避开或及早发觉设备故障；对平安装置进行定期检查，保证平安装置始终处于牢靠和待用状态；供应必要的个人防护用品等。（3）管理措施。指导机械的平安使用，向用户及操作人员供应有关设备危急性的资料、平安操作规程、修理平安手册等技术文件；加强对操作人员的教育和培训，提高工人发觉危急和处理紧急状况的力量。上述三方面中，设计阶段所应实行的措施是主要的。后两方面的措施只是补充。二、本质平安的主要措施。1．本质平安的目的本质平安是指操作失误时，设备能自动保证平安；当设备消失故障时，能自动发觉并自动排解，能确保人身和设备平安。为使设备达到本质而进行的讨论、设计、改造和实行各种措施的最佳组合，都称为本质平安化。本质平安化的目的是：运用现代科学技术，特殊是平安科学的成就，从根本上消退能形成事故的主要条件；假如临时达不到时，则实行两种或两种以上的相对平安措施，形成最佳组合的平安体系，达到最大限度的平安。同时尽可能实行完善的防护措施，增加人体对各种危害的反抗力量。本质平安化强调先进技术手段和物质条件在保障平安生产中的重要作用。随着科学技术的进步，设备本质平安化程度也会不断提高。不会停留在现有的水平上。2．本质平安化的主要内容设备的本质平安措施可以通过设备本身和掌握器的平安设计来实现。（1）本质平安化的基本思路。①从根本上消退发生事故的条件。这是最抱负的措施。很多机械事故是由于人体接触了危急点，假如将危急操作采纳自动掌握，用专用工具代替人手操作，实现机械化等都是保证人身平安的有效措施。②设备能自动防止操作失误和设备故障。操作失误是操作人员违反操作规程的行为，设备故障是设备或其零、部件的功能受到损伤或破坏，以致不能正常运转而使其技术性能下降甚至完全丢失。这些现象在生产中是难以完全避开的。因此设备应有自动防范措施，以避开发生事故。这些措施应能达到：即使操作失误，也不会导致设备发生事故；即使消失故障，应能自动排解，切换或平安停机；当设备发生故障时，不论操作人员是否发觉，设备应能自动报警，并作出应急反应，更抱负的是还能显示设备发生故障的部位。（2）常用的措施。⑴采纳机械化、自动化和遥控技术。这是消退危急因素和人接触最佳方案。机械的牢靠性一般比人的牢靠性高，人易受生理、心理以及外界因素的影响，一般认为的人失误率在1%以上。设计优良的机械，其故障率至少在0.1%以下，使用牢靠性高的零、部件，机械的故障率可达到0.01%。采纳机械化、自动化和遥控技术代替人的手工操作，是提高劳动生产率，降低劳动强度，削减设备故障率，防止错误操作，保证操作者平安和设备平安最有效的措施。尤其适用于危急作业和在恶劣的作业环境中代替人进行操作。⑵采纳牢靠性设计，提高机械设备的牢靠性。⑶采纳平安防护装置。当无法消退危急因素时，采纳平安防护装置隔离危急因素是最常用的技术措施。带有联锁装置的防护罩是最好的本质平安措施。⑷安装保险装置，保险装置又叫故障保险装置。这种装置的作用与平安防护装置稍有不同。它能在设备产生超压、超温、超速、超载、超位等危急因素时，进行自动掌握并消退或减弱上述危急。平安阀、单向阀、超载爱护装置、限速器、限位开关、爆破片、熔断器、保险丝、力矩限制器、极限位置限制器等都是常用的保险装置。⑸采纳自监测、报警和处理系统。利用现代化仪器仪表对运行中的设备状态参数进行在线监测和故障诊断。当消失特别现象时，能自动报警，发出声、光报警信号，并且动作出应急反应，如自动停机、自动切换到备用设备等。⑹采纳冗余技术。冗余技术是牢靠性设计常采纳的一种技术，即在设计中增加冗余元件或冗余（备用）设备，平常只用其中一个，当发生事故时，冗余设备或冗余元件能自动切换。⑺采纳传感技术在危急区设置光电式、感应式、压力传感式传感器，当人进入危急区，可马上停机，终止危急运动。⑻安装紧急停车开关。⑼向操作者供应机械关键平安功能是否正常（设备的自检功能）的信息。⑽设计程序联锁开关。设计对消失错误指令时，禁止启动的操纵器。这些关键程序只有在正常操作指令下才能启动机械。⑾配备使操作者简单观看的，能显示设备运行状态和故障的显示器。⑿采纳多重平安保障措施。对于危急性大的作业，要求设备运行肯定平安牢靠。为了防止消失故障和发生误操作，应采纳双重或多重平安保障措施，使设备运行万无一失。二、牢靠性设计1．牢靠性技术和牢靠性设计设备在规定的时期内，在规定的条件下，完成规定功能的力量称为设备的牢靠性。牢靠性技术已成为提高使用寿命、削减设备故障、实现平安生产的重要手段。牢靠性技术和平安技术有亲密的关系，但两者又不完全相同。很多牢靠性技术采纳的方法已被平安技术所采纳，很多基本概念也用到平安技术和平安管理上。平安技术所用到的事故树分析（FTA）就是沿用牢靠性工程的故障树分析方法。故障模式影响分析（FMEA）和故障模式影响及危害度分析（FMECA）也是牢靠性工程的重要方法。平安技术措施有很多也是牢靠性技术常用到的措施。因此，可以说平安技术的基础是牢靠性技术。但是牢靠性技术不能完全代替平安技术。牢靠性技术只能解决物质条件的平安，平安技术还要解决操作设备的人的平安。当然假如没有牢靠性技术供应物质保证，平安技术也是无能为力的。设备的本质平安在很大程度上要依靠牢靠性技术。牢靠性设计是设备平安设计的重要内容。任何设备都必需具备肯定的工作性能，要求使用便利、简单修理、经久耐用。在设计时，应当综合考虑下列因素：（1）经济性、设备用途和使用条件；（2）设备设计的简单性和成熟程度；（3）设备制造时的简单性和难度；（4）设备结构上不消失故障，即“结构牢靠性”高；（5）精度满意使用要求，即“使用牢靠性高”；（6）在规定条件下和规定时间内，完成规定功能的力量高，即设备的牢靠性高。这个时期的使用寿命（无故障工作时间），在牢靠性工程中称为“保险期”，要求使用寿命长；（7）设备有效性高，即故障率低；（8）修理性高，出了故障能很快发觉并简单排解故障；（9）对设备平安性的要求。后6个因素都与设备的牢靠性有关。2．牢靠性设计的基本学问（1）牢靠性设计的意义。可行性设计是牢靠性工程的重要组成部分。这里只介绍与机械平安有关的基本学问，以便设备管理人员、平安工作人员能运用所介绍的学问在工作中正确地处理下列问题：①比较和选择牢靠性高的设备；②对设备故障进行记录、分析，讨论故障机理，随时将故障资料反馈给设备设计、制造单位，以便改进设计和提高制造质量，从而提高设备的牢靠性；③针对现有设备在运行中暴露出来的担心全因素，在现有设备上设计一些简洁易行、牢靠的平安装置，以确保设备的平安运行；④指导制订提高牢靠性、修理性的方案。（2）牢靠度和故障率。①牢靠性和牢靠度。牢靠性是评价设备在使用寿命期内可信任程度的指标。是指设备在规定条件下、规定时间内，完成规定功能的力量。而设备在规定条件下和规定的时间内，完成规定功能的概率为牢靠度。可以用牢靠度对设备的牢靠性进行详细的试验、测量和比较，也就是可以对牢靠性进行定量的测定和衡量，并加以表示。a牢靠度讨论的对象牢靠度讨论的对象可以是一个系统、一台设备或其中一个零件。设备是由千百个零件组成的，假如其中一个零件消失故障，有可能使整个设备消失故障；因此讨论设备牢靠度要从讨论零件入手。b规定的条件包括设备所处的作业环境、使用条件和修理条件。作业环境：温度、湿度、压力、振动、冲击、粉尘、日晒、雨淋等；使用条件：负荷大小和性质，操作人员的技术水公平；c规定的时间随着设备使用时间的延长、零部件的磨损、材料的腐蚀老化而使性能下降，牢靠性也将下降，因此牢靠性是时间的函数。使用时间不同的设备，其牢靠性是不能等价比较的。规定的时间一般应以能达到以最少修理费用和停工损失来确定，如机床一般选定为两次方案修理之间的时间（无故障工作时间）d规定的功能指既有明确的功能指标，如功率、流