起重机械配套教学课件文豪第十四章

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1、,主 编 ： 文 豪,起重机械,第十四章,起重机械安全,目 录 / CONTENTS,1 安全工程基本原理概述,2 起重机械安全系统构建,3 起重机械安全设计,4 起重机械安全防护系统及设置要求,第1节 安全工程基本原理概述,第一节 安全工程基本原理概述,安全工程基本原理概述,事故是指个人(或集体) 在进行有目的的活动过程中, 突然发生的、违背人意的, 并使活动停止, 同时可能导致人员伤(病) 亡、物品损失(破坏) 以及危害环境的意外事件。事故往往由危险引发, 并使人类正常的生产、生活活动处于危险状态。,一、事故与安全基本概念,1.事故、危险及危险源和危险因素,第一节 安全工程基本原理概述,所

2、谓安全, 就是指系统处于能够免除不可接受的损害风险的客观状态, 即在人们的生产生活、科学研究等一切活动的过程与结果之中都不发生可能造成人身伤害、物资损失以及生态与环境破坏等不可接受的损害风险的状态。安全具有多重概念和含义。充分理解安全的多重概念和含义, 对实现安全具有非常重要的理论指导意义。,2 安全的概念与系统安全,第一节 安全工程基本原理概述,1) 安全与危险相对立的概念。包括预知危险和消除危险两个基本含义, 两者都是获得安全的必由途径且缺一不可, 都强调了人的主动性与安全的内在关系, 由此已形成一种安全 技术危险控制技术。 2) 安全与能量的概念。安全是对能量和危险物质进行了有效的约束,

3、 因此, 限制和约束能量以及广义的隔离屏蔽技术是安全技术的重要分支。,第一节 安全工程基本原理概述,3) 安全与多重属性。强化安全的成果性(弱化依附性), 安全不仅是一种目的, 更应该是成果和获得成果的手段, 强调后者突显了人的积极主动性和良好的安全成果观。 4) 安全与系统安全。安全具有系统性, 在功能、效率、时间、费用等约束条件下实现人员和设备等所受损害及损害风险为最小值。总之, 从广义上讲, 安全是预知人类活动各个领域固有(或潜在) 的危险, 并为约束能量和消除危险而系统地采用各种技术、方法、手段和行为防止灾害的总称。起重机械安全一定是一种系统安全。,第一节 安全工程基本原理概述,海因里

4、希事故因果连锁理论的核心思想是: 人员伤害不是一个孤立事件, 而是一系列原因事件相继发生的结果, 即伤害与各原因之间具有因果连锁关系, 可用图14-1 中的五块多米诺骨牌来加以形象描述。,二、事故致因理论概述,1 海因里希事故因果连锁理论,图14-1 海因里希事故因果连锁示意图,第一节 安全工程基本原理概述,20 世纪60 年代, 吉布森(Gibson) 和哈登(Haddon) 等人提出了用物理观点解释事故发生机理的能量意外释放(转移) 理论。该理论阐述了一种新概念: 事故是一种不正常(或不希望) 的能量(或危险物质) 的意外释放或转移。人受伤害的原因是某种能量向人体的转移, 因此, 各种形式

5、的能量(或危险物质) 的意外释放(转移) 是构成伤害事故发生的直接原因。伤害事故的预防为: 防止能量或危险物质的意外释放和转移, 防止人体与过量的能量或危险物质接触。,2 能量意外释放(转移) 理论,第一节 安全工程基本原理概述,能量意外释放理论是对伤害事故物理本质认识方面的一大飞跃。理论上把约束、限制能量并防止人体与能量接触的措施称为屏蔽, 这是一种广义的屏蔽: 用安全的能源物质代替危险的能源物质; 限制能量和危险物质; 防止能量和危险物质蓄积; 缓慢地释放能量; 设置能量或危险物质的屏蔽设施; 在时空上把能量或危险物质与人隔离。,第一节 安全工程基本原理概述,近几十年比较流行的是“人-物轨

6、迹交叉理论”。该理论的基本思想是: 伤害事故是许多相互关联的事件顺序发展的结果。这些关联事件可概括为: 人的因素不安全行为, 物的因素不安全状态, 两者运动轨迹在各自独立的发展过程中顺序延伸。当两类因素运动轨迹在时间、空间上相接触(交叉) 时, 就会发生事故造成伤害。伤害事故的预防为: 避免人的不安全行为和物的不安全状态同时、同地出现。人-物轨迹交叉理论强调人的因素、物的因素在事故致因中占有同样重要的地位。,3 人-物轨迹交叉理论,第一节 安全工程基本原理概述,综上所述, 安全概念、事故特性以及事故致因理论等都说明事故是可以预防的, 即通过对危险的宏观控制和微观控制, 限制和约束能量的释放和转

7、移, 约束人的不安全行为并消除物的不安全状态, 从而可使事故发生的概率和事故损害降到最低程度, 这就是事故预防原理的基本观点。为了有效地预防事故, 应单独(或同时) 采取以下方式: 约束人的不安全行为; 消除物的不安全状态(包括限制和约束能量); 同时约束人的不安全行为、消除物的不安全状态; 采取隔离屏蔽防护措施, 使人的不安全行为与物的安全状态不在同一时空相关联。事故预防原理为起重机械安全工作的开展指明了方向。,三、安全工程基本原理,1事故预防原理,第一节 安全工程基本原理概述,事故的偶然性和必然性、潜隐性和突发性, 人的“冒险” 和侥幸心理以及事故损失的严重性和不可挽回性等, 都使得安全工

8、作必须遵从强制原理不经被管理者同意即可采取控制行动。安全强制原理主要体现为安全第一原则和安全监督原则。,2 强制原理,第一节 安全工程基本原理概述,安全工程的基本原则包括: 安全第一原则; 预防为主原则; 安全监督原则; 科学技术原则; 系统安全原则。,3 安全工程基本原则,第一节 安全工程基本原理概述,由安全工程原理可知, 危险控制的目标包括以下三个基本层次: 1) 控制危险源和危险因素, 形成本质安全化。 2) 降低事故发生频率。 3) 降低事故严重程度并控制损害。,四、事故预防的危险控制技术,1危险控制的目标和类型,第一节 安全工程基本原理概述,微观危险控制的工程技术手段主要体现在设计视

9、角, 其六种具体方法按措施等级顺序分别为: 消除危险、预防危险、减弱危险、隔离危险、危险联锁、危险警告。措施等级越高,危险控制效果越好, 故应优先采用高等级措施。,2 危险控制技术,第一节 安全工程基本原理概述,1) 消除(根除) 危险。避免事故发生最根本的方法就是消除(根除) 危险, 从根本上杜绝危险或将危险控制到无害化程度来达到系的根本安全, 即实现本质安全化。如采用无害工艺技术、以无害物质代替有害物质、装设安全制动器等。,第一节 安全工程基本原理概述,2) 预防危险。当现阶段难以做到完全消除危险时, 应进入预防危险阶段, 可采取的预防性技术措施包括: 安全系数法; 故障最小化(优选目标之

10、一), 即增大安全阈, 用可靠性技术降低故障率, 在线安全监测监控体系, 设备的修复和报废等; 故障-安全设计(Fail-Safe), 即通过合理的故障技术设计(包括部分或全部中断生产, 或使系统处于低能量状态等), 使系统自动避免进入可能造成能量意外释放的危险状态, 从而保证系统安全, 如电气系统中的熔断器、行程开关及工作原理等。,第一节 安全工程基本原理概述,3) 减弱危险。在无法实现消除和预防危险时, 可采取减弱危险的措施, 如薄弱环节设计(接受小损失设计)、能量缓冲装置、以低毒物质代替高毒物质、避雷装置、减振装置等。,第一节 安全工程基本原理概述,4) 隔离危险。把人员与危险源和危险因

11、素从时间和空间上进行隔离, 包括物理屏蔽和空间分离两种措施。物理屏蔽措施更为可靠和常见, 如实物隔离(安全罩、防护屏、隔离操作室)、人员(个体) 防护设备(防毒服、防护面具)、逃逸和营救设计(事故发生时的自救装置)、安全距离、遥控作业等。,第一节 安全工程基本原理概述,5) 危险联锁。系统自动防止逻辑不相容事件(在不正确的时间上或错误的顺序等) 发生从而终止危险进一步发展, 包括闭锁、锁定、联锁, 通称为联锁。联锁是最常用的安全方法之一, 特别是在机电设备上常和隔离措施并用。 6) 危险警告。包括视觉告警和听觉告警(最好两者组合), 如发光、信号灯、旗帜和彩带、标志和标记、符号和告警词语、发声

12、、音乐、警铃、提示语等。,第一节 安全工程基本原理概述,防失误技术主要针对人的失误行为。人的失误是指人的某种失常行为, 其结果已偏离规定目标或超出可接受界限并产生不良后果。人的不安全行为往往表现为当事人在系统中直接引发事故的错误行为, 一般可以看做是人失误行为的特例。由于引发人失误的因素非常复杂, 因此防止人失误是一项非常困难的工作, 除教育、训练(矫正行为) 等方法外, 应尽可能优先采取技术措施防止人失误(其目标与危险控制时间)。,五、事故预防的防失误控制技术,第一节 安全工程基本原理概述,1) 用机器(或装置) 代替人。对于工作人简单重复的一般操作行为, 其人失误的概率为10 -2 10

13、-3, 若用机器或装置代替人操作, 则机器故障率(一般为10 -4 10 -6 ) 远远小于人的失误概率。因此, 在工作人容易失误的地方, 优先采用机器(或装置) 等自动技术代替人操作, 既可提高工效、减轻劳动强度, 又可有效地避免或减少人失误。但应注意人机功能合理分配的问题。,第一节 安全工程基本原理概述,2) 冗余系统。含有冗余元素的系统称为冗余系统。采用冗余系统是提高系统可靠性的有效措施, 也是提高人的可靠性、防止人失误的有效措施。防失误冗余系统主要有两人并行操作、人-机并行、机-机并行、审查等。,第一节 安全工程基本原理概述,3) 防失误设计(Fool Proof)。防失误设计是一种专

14、门的系统设计方法, 其能使系统自动具有正确动作而防止人失误, 或人失误后也不会产生严重后果的功能, 一般可包括: 利用器物的不同形状或尺寸防止安装连接操作失误; 用联锁装置防止误操作或使人失误无害化; 采用紧急开关装置等。 4) 良好的人机工效。重点解决人-机-环境系统人机工效设计等, 包括最简单易行的各种警告措施。,第一节 安全工程基本原理概述,广义的起重机械系统实质就是一个完整的人-机(物、环境) 系统, 也构成系统安全的三要素, 若其中每一要素自身都能独立地成为实现系统安全的充分条件, 即可实现系统本质 安全化(intrinsic safety)。最能体现本质安全化思想的内容主要集中在:

15、 1) 系统安全性主要依靠系统自身内部(非系统之外的附加方法) 来主动实现。 2) 该系统中人对机、物、环境系统具有良好的自适应性。,六、事故预防的本质安全化原理,1起重机械本质安全化概念,第一节 安全工程基本原理概述,人类经过自身努力可以实现与其所处社会、经济、科技等相适应的系统本质安全化。除了提高从业人员的本质安全化素质以外, 起重机械本质安全化的源头应主要体现在设计, 即体现于起重机械“全寿命” 的各阶段, 包括设计、制造、安装、调试、使用、维护(包括故障诊断)、拆卸、运输、监督监查、报废及处理等, 还应考虑机器系统的各种状态, 包括正常作业状态、非正常状态和其他一切可能的状态。总之, 起重机械设计是系统安全的源头。,2起重机械系统本质安全化设计,第一节 安全工程基本原理概述,1) 本质安全系统建立原则。安全先于经济; 设计先于使用; 可行设计措施不能推给用户施行, 不能轻易使用遗留信息代替设计技术手段来解决安全问题; 设计缺陷不可轻易用信息弥补, 现有技术手段不能解决的设计缺陷应作为遗留风险通知用户。,3 本质安全化根本原则,第一节 安全工程基本原理概述,2) 本质安全设计技术优先顺序原则。直接安