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1、機械安全設計,基本技術原則：風險評價優先采用本質安全措施符合人類工效學的準則符合安全衛生要求考慮安全措施和安全設計的程序,主要內容：機械安全設計考慮的四大方面機械安全設計的主要內容,結構安全設計、控制系統有關安全部件的設計、防護裝置、附加信息,機械安全防護裝置的設計：安全防護裝置分類安全防護裝置設置安全防護裝置設計要求,1,第一節 基本技術原則,一、對所設計的機械進行風險評價 風險的大小：機器的類型、用途、使用方法、出入現場的難易程度 使用人員的素質、技能與工作態度 對危險的了解程度和所采取的避免危險的技能 風險評價：以系統方式對與機械有關的危險進行考察的一系列的邏輯 步驟，其目的是通過分析，2、找出原因，提高安全水平。采取定性與定量相結合的方式,2,機械風險評價:機械風險評價是指以機械或機械系統為研究對象，用系統方式分析機器使用階段可能產生的各種危險、一切可能的危險狀態，以及在危險狀態下可能發生損傷或危害健康的危險事件，并對危險事件的概率和程度進行全面評價的一系列邏輯步驟和選代過程。風險要素:與機械的特定狀態或技術過程有關的風險由以下兩個要素組合得出：（1）發生損傷或危害健康的概率。這種概率與人員暴露于危險中的頻次和面臨危險的持續時間有關，與危險事件出現的概率有關。（2）損傷或危害健康的可預見的最嚴重程度。這種嚴重程度有一定的隨機性，與多種因素的綜合影響和作用有關，這些因素如何影響和3、怎樣作用具有很大的偶然性，難以預見。,3,1、風險評價的步驟及內容（1）風險分析：研究機械和人在規定的使用條件下，面臨或處于一種 或幾種危險因素的狀態或環境。包括：1）機械限制的確定 機械的壽命、使用范圍、使用者的訓練水平 2）危險識別 機械類危險：各種傷害如擠壓，纏繞等。非機械類危險：電氣危險、熱危險、噪聲危險、振動等。3）風險評估 考慮在機械危險狀態下，造成人員傷害的幾率和傷害程度,傷害的嚴重度傷害出現的概率,防護對象的性質、損傷的嚴重度、對人傷害的范圍、對機器傷害的范圍,暴露危險區的頻次和持續時間、危險事件出現的概率、避免傷害的可能性,4,（2）風險評定：風險評估后要進行風險的評定，以確4、定機械是否需要 減少風險或是否達到了安全的要求。,安全風險評價的流程圖,5,風險評定可以采用的方法：1）對所見到的可能導致損傷和危害健康的各種危險狀態逐一核 對采取的安全措施，評定是否達到了風險減小的目標。2）在具有可比性的條件下，與已經過風險評價并被認為安全的 類似機械進行對比。其對比的條件：a:現有的工藝水平的風險減小是可接受的 b:使用的工藝是可比的 c:危險和風險要素是可比的 d:技術目標是可比的 e:使用條件是可比的,6,(3)編制風險評價報告 風險評價的結果應形成文件（文字材料、圖表與數據），報告內容除了合同書、參加單位人員的資質文件外，還應包括以下內容：第一，評價依據，如法規、標5、準等文獻；第二，評價機械的預期使用、技術標準規范和限制范圍、操作程序和對人員的要求等；第三，識別預期使用中的危險、危險狀態和危險事件的種類、原因和存在部位；第四，搜集的有關信息，例如事故，職業病歷史，測試、統計數據，對類似機械進行風險評價獲得的經驗和教訓等；第五，通過安全措施要達到的目標；第六，為消除危險或減小風險所實施的安全措施建議。,7,2、風險評價的方法 危險性預先分析（PHA，Preliminary Hazard Analysis）故障模式與影響分析（FMEA，Fault Modes and Effects Analysis）致命度分析（CA，Critical Analysis）故障樹6、分析（FTA，Fault Tree Analysis）事件樹分析（ETA，Event Tree Analysis）前因后果分析（Reason and Result Analysis）德爾菲法（DELPHL)風險系統分析組織（MOSAR）,8,二、優先采用本質安全措施 1、盡量采用各種有效的先進的技術手段，從根本上消除危險的存在 2、使機器具有自動防止誤操作的能力 3、使機器具有完善的自我保護功能,9,三、符合人類功效學的準則 1、正確地布置各種控制操作裝置,2、正確地選擇工作平臺的位置及高度,10,工作座椅一般人類工效學要求,3、盡量提供合適的工作座椅,11,遵循三個原理一、安全防護裝置的類別7、包括：1）機械限制的確定3）噪聲危險第二節 機械安全設計的主要內容5）輻射危險Design for minimum risk.第六，為消除危險或減小風險所實施的安全措施建議。一、安全防護裝置的類別1）考慮設備的本質安全Provide warning devices.However,concurrence of authority is usually required when熔斷器和保險絲、雙電源、冗余設備等4）限制彈性元件的位能這種概率與人員暴露于危險中的頻次和面臨危險的持續時間有關，與危險事件出現的概率有關。,4、出入作業地點要方便四、符合安全衛生要求 要求機器不得排放超過規定的各種有害8、物質，若不能消除有害物質的排放，必須配備處理有害物質的裝置。,12,五、按考慮機械安全措施的原則和設計程序進行安全設計 1、機械安全措施 1）消除產生危險的原因 2）減少接觸機器危險部件的需求 3）提供安全裝置使人難以接近機器的危險部位 4）提供保護裝置或防護服,13,2、安全設計的程序 1）考慮設備的本質安全 2）對控制裝置的選擇 3）考慮機器的失效安全 4）考慮維護及隔離方法 5）定位安全 6）機器布置,14,FAA:Safety Order of Precedence,From FAA System Safety Hand book,15,安全優先次序,16,第二節 機械安全設計的主要內9、容,一、機械的安全設計 1、零件安全 在規定載荷和規定時間內，零件不發生斷裂、過度變形、磨損、腐蝕等 2、整機安全 保證整個技術系統在規定條件下實現總的功能 3、工作安全 對操作人員的防護，保證人身安全和身心健康 4、環境安全 對整個系統的周圍環境和人不造成危害和污染，同時也保證機器對環境的 適應性,17,二、安全設計的方法及應用 1、直接安全設計法 遵循三個原理 1）安全存在原理 零件和零件之間在規定載荷和時間內安全。受力、試驗負荷、腐蝕、溫度、老化。2）有限損壞原理 功能被破壞或干擾時，破壞次要部件。安全銷、安全閥、易損件等。,安全銷座,安全銷,18,二、安全設計的方法及應用 3）冗余配置10、原理 重復的備用系統。飛機的多驅動和副油箱、壓力容器的兩個安全閥、礦山排水的水泵系統采用三套配置（運轉、維修、備用)。,19,2、間接安全設計法 通過防護系統和保護裝置來實現技術系統的安全可靠。如：液壓回路中的安全閥,3、提示性安全設計法 在危害出現前，通過指示燈、警鈴等提醒人們注意，及時停止機器的工作，排除故障。如：行駛機械在燃油箱的燃油所剩不多時，指示燈亮。,20,三、機械安全設計的主要內容 1、機械結構的安全設計 2、消除和減少機械危險的設計 3、機械控制系統安全部件的設計 4、機械安全裝置的設計 5、機械的安全使用信息 6、機械的附加預防措施的設計,21,1、機械結構的安全設計 1）機11、械零、部件形狀和相對位置的設計 2）限制運動件的質量和速度 3）限制往復運動件的運動距離和加速度 4）限制彈性元件的位能 5）限制操縱器的操縱力 6）限制機器的噪聲和振動 7）限制機器的表面溫度,22,8）合理規定和計算零件的強度和應力 9）合理選用材料 10）采用本質安全的技術、工藝和動力源 11）采用強制機械作用原則 12）遵循人類功效學原則 13）提高機器及其零部件的可靠性 14）提高裝卸和送取料工作的機械化、自動化程度 15）盡量使維修、潤滑和調整點位于危險區之外,23,2、消除和減少機械危險的主要途徑與措施（一）機械性危險 1）擠壓危險 減少運動件的最大距離 2）剪切危險 消除運動件12、的間隙 3）切割危險 消除運動件的尖角、銳邊、減少粗糙度等 4）纏繞危險 降低運動速度，凸出物被覆蓋等 5）沖擊危險 限制往復運動的速度、加速度、距離等 6）摩擦磨損危險 盡量使用光滑的表面等,24,（二）非機械性危險 1）電的危險 減少電擊、短路、過載、靜電 2）熱危險 降低相對速度、冷卻、防止高溫流體噴射 3）噪聲危險 提高配合精度、減少振動 4）振動危險 加強平衡、減振 5）輻射危險 盡量少用、嚴格密封等 6）材料或物質產生的危險 少用易燃、有害等物質、密封、隔離,25,安全控制裝置：對物消除運動件的間隙4、出入作業地點要方便3、提示性安全設計法或幾種危險因素的狀態或環境。各種防護裝置的13、具體要求or specific safety and warning devices,procedures and training areand training.a:現有的工藝水平的風險減小是可接受的Provisions shall be made for periodic functional checks of safety1）考慮設備的本質安全,第三節 機械安全防護裝置的設計,一、安全防護裝置的類別 安全保護裝置：對人 安全控制裝置：對物 按照功能分類：1）連續檢測和自動控制裝置 有毒、有害、易燃等，如排風機、自動切斷電源、停止加料等,2）聯鎖裝置 防止機器零部件在特定條件下（一般只14、要防護裝置不關閉）運轉的裝置。它可以是機械的、電動的、液壓的或氣動的。,快開門壓力容器安全聯鎖保護裝置,26,3）故障保險裝置 熔斷器和保險絲、雙電源、冗余設備等 4）雙手操作式安全控制裝置。使操作者操作設備時不可能進入危險區 5）固定安全裝置 防止接觸機器危險部件的固定的安全裝置 6）控制安全裝置 控制機器的運轉，裝置完全閉合時，機器才能開動 7）自動停機裝置。超越安全度，觸發線、光電裝置 8）隔離安全裝置 如固定的護欄 9）可調安全裝置,27,28,二、安全防護裝置的設置 1）旋轉機械的傳動外露部分 如砂輪、電鋸、皮帶輪等 防護網、防護欄桿、防護罩等 2）沖壓設備的施壓部分 加擋手板、安全15、開關、光電控制等 3）起重運輸設備 信號裝置、行程限制、自動連鎖裝置等 4）加工過熱或過冷的部件 安裝防接觸裝置,29,5）易燃、易爆的生產設備 自動報警、限壓裝置、防爆閥等 6）復雜的生產設備和重要的安全系統 自動控制裝置、預警信號裝置、連鎖裝置等 7）產生粉塵、有害氣體、發生輻射 自動加料、凈化和排放裝置、檢測、報警、屏蔽裝置等 8）進行檢修的機械、電氣設備 掛上警告或危險牌,30,三、安全防護裝置的設計 通過結構設計不能避免的危險，應采用安全防護裝置。1、防護裝置和安全裝置的選用 1）機械正常運轉時操作者不需進入危險區的場合 a:固定防護裝置：送料取料裝置、護欄、輔助工作臺等 b:聯鎖裝16、置 c:自動關閉防護裝置 d:自動停機裝置：光電裝置、壓敏墊等 2）機械正常運轉時操作者需要進入危險區的場合 a:聯鎖裝置 b:自動停機裝置 c:可調防護裝置 d:自動關閉防護裝置 e:雙手操縱裝置 f:可控防護裝置,31,通過結構設計不能避免的危險，應采用安全防護裝置。對危險的了解程度和所采取的避免危險的技能危險性預先分析（PHA，Preliminary Hazard Analysis）限制往復運動的速度、加速度、距離等Provisions shall be made for periodic functional checks of safety6）機器布置operational and 17、support personnel of such risks as exposure to6）摩擦磨損危險這種概率與人員暴露于危險中的頻次和面臨危險的持續時間有關，與危險事件出現的概率有關。安全風險評價的流程圖3、使機器具有完善的自我保護功能危險事件出現的概率、避免傷害的可能性b:使用的工藝是可比的,2、防護裝置和安全裝置的設計與制造要求 安全防護裝置符合以下要求 a:結構堅固、耐用 b:不易出現操作上的干擾或變得無法操作 c:不增加任何附加危險 d:其位置離危險區應有足夠距離 e:對生產過程的視線產生障礙最小 f:減少安全防護裝置的移動來執行工具的安裝、更換、維修,各種防護裝置的具體要求 1）固定式防護裝置：永久固定或借助緊固件固定 2）活動式防護裝置 a:打開時盡量與機器保持相對固定 b:聯鎖防護裝置沒有關閉就停機的指令,32,各種防護裝置的具體要求 3）可調防護裝置：a:手動或自動調整 b:不使用工具就容易調整 c:盡可能減小拋出危險 4）可控防護裝置 a:防護裝置關閉時，操作者不停留在危險區與防護裝置之間 b:打開防護裝置是進入危險區的唯一途徑,33,