特种设备安全技术和安全人机技术课件

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1、第三章 特种设备安全技术 主要内容主要内容特种设备安全基础知识特种设备安全技术特种设备安全技术监察规程与标准第一节 特种设备安全基础知识一、特种设备的基本概念一、特种设备的基本概念 特种设备：特种设备：是指涉及生命安全、危险性较大的锅炉、压力容器（含气瓶，下同）、压力管道、电梯、起重机械、客运索道、大型游乐设施等。 特种设备依据其主要工作特点，分为承压类特种设备和机电类特种设备。 （1）承压类特种设备：是指承载一定压力的密闭设备或管状设备，包括锅炉、压力容器（含气瓶）、压力管道。 （2）机电类特种设备：是指必须由电力牵引或驱动的设备，包括电梯、起重机械、大型游乐设施、客运索道、场（厂）内机动车

2、辆。 第一节 特种设备安全基础知识二、承压类特种设备二、承压类特种设备（一）锅炉（一）锅炉 锅炉指将燃料的化学能转化为热能，又将热能传递给水、汽、导热油等工质，从而产生蒸汽、热气或通过导热工质输出热量的设备。 特点：1）爆炸危害性。2）易于损坏性。3）使用的广泛性。4）可靠的连续运行性。锅炉一旦投用要求连续运行。1 1锅炉的分类：锅炉的分类：（1）按用途分为：电站锅炉、工业锅炉、生活锅炉、机车锅炉，船舶锅炉等。（2）按锅炉产生的蒸汽压力和蒸发量分为：高压锅炉、中压锅炉、低压锅炉及大 型、中型、小型锅炉。工业锅炉一般是小型低压锅炉，电站锅炉一般为大中 型、中高压锅炉。（3）按载热介质分为：蒸汽锅

3、炉、热水锅炉和有机热载体锅炉。（4）按热能来源分为：燃煤锅炉、燃油锅炉、燃气锅炉、废热锅炉。（5）按锅炉结构分为：锅壳式锅炉、水管锅炉。（6）在燃煤锅炉中按燃烧方式分为：层燃炉、沸腾炉、煤粉炉（室燃炉）。层燃 炉又分手烧炉、链条炉、往复炉、抛煤机炉、振动炉、排炉。（7）按蒸发段工质循环动力分为：自然循环锅炉、强制循环锅炉和直流锅炉。 第一节 特种设备安全基础知识2 2锅炉安全附件锅炉安全附件1 1）安全阀）安全阀 安全阀应按规定配置，合理安装；安全阀应结构完整，灵敏、可靠。应每年对其检验、定压一次并铅封完好，每月自动排放试验一次，每周手动排放试验一次，并做好记录及签名。2 2）压力表）压力表（

4、1）锅炉必须装有与锅筒(锅壳)蒸汽空间直接相连接的压力表。（2）根据工作压力选用压力表的量程范围，一般应在工作压力的1.53倍。（3）表盘直径不应小于100 mm，表的刻盘上应划有最高工作压力红线标志。（4）压力表装置齐全(压力表、存水弯管、三通旋塞)，每半年校验一次，并铅 封完好。3 3）水位计）水位计 水位计应安装合理，便于观察，且灵敏可靠。每台锅炉至少应装2只独立的水位表水位表应设置放水管并接至安全地点。玻璃管式水位表应有防护装置。第一节 特种设备安全基础知识4 4）温度测量装置）温度测量装置 依靠温度测量装置测量锅炉的给水、蒸汽、烟气等介质的温度对锅炉热力系统进行监测。5 5）保护装置

5、）保护装置 超温报警和连锁保护装置、高低水位警报和低水位连锁保护装置、锅炉熄火保护装置6 6）排污阀或放水装置）排污阀或放水装置 排放锅水蒸发残留下的水垢、泥渣及其他有害物质，使锅水的水质控制在允许的范围内7 7）防爆门）防爆门 防止炉膛和尾部烟道再次燃烧造成破坏，在炉膛和烟道易爆处装设防爆门。8 8）锅炉自动控制装置）锅炉自动控制装置 对温度、压力、流量、成分等参数的测量和调节，达到监视、控制、调节生产的目的。 第一节 特种设备安全基础知识3.锅炉事故特点和发生原因锅炉事故特点和发生原因（1）锅炉事故特点）锅炉事故特点1）锅炉在运行中受高温、压力和腐蚀等的影响，容易造成事故，且事故种类呈现出

6、多种多样的形式。2）锅炉一旦发生故障，将会造成停电、停产、设备损坏，其损失非常严重。3）锅炉是一种密闭的压力容器，在高温和高压下工作，一旦发生爆炸，将摧毁设备和建筑物，造成人身伤亡。（2）锅炉事故发生原因）锅炉事故发生原因1）超压运行2）超温运行3）锅炉水位过低或者过高4）水质管理不善5）水循环被破坏6）锅炉工的误操作第一节 特种设备安全基础知识（二）压力容器（二）压力容器 在工业生产中用于完成反应、传质、传热、分离和储存等生产工艺过程，并能承受压力的密闭容器，广泛用于石油、化工、能源、冶金、机械、轻纺、医药、国防等工业领域。 1. 1.压力容器的分类压力容器的分类 1 1）第三类压力容器：）

7、第三类压力容器：高压容器；中压容器；中压反应容器；低压容器；高压、中压管壳式余热锅炉；中压搪玻璃压力容器；使用强度级别较高的材料制造的压力容器；移动式压力容器；球形储罐；低温液体储存容器。 2 2）第二类压力容器：）第二类压力容器：中压容器；低压容器；低压反应容器和低压储存容器；低压管壳式余热锅炉；低压搪玻璃压力容器。 3 3）第一类压力容器）第一类压力容器: :低压容器。第一节 特种设备安全基础知识2 2安全附件安全附件1 1）安全阀）安全阀 安全阀是一种由进口静压开启的自动泄压阀门。它依靠介质自身的压力排出一定数量的流体，以防止容器或系统内的压力超过预定的安全值；当容器内的压力恢复正常后，

8、阀门自行关闭，并阻止介质继续排出，分全启式安全阀和微启式安全阀。根据安全阀的整体结构和加载方式可以分为静重式、杠杆式、弹簧式和先导式等4种。2 2）爆破片）爆破片 非重闭式泄压装置。爆破片又称为爆破膜或防爆膜，是一种断裂型安全泄放装置。3 3）安全阀与爆破片装置的组合）安全阀与爆破片装置的组合 安全阀与爆破片装置并联组合时，爆破片的标定爆破压力不得超过容器的设计压力。安全阀的开启压力应略低于爆破片的标定爆破压力。第一节 特种设备安全基础知识4 4）爆破帽）爆破帽 爆破帽为一端封闭，中间具有一薄弱断面的厚壁短管，爆破压力误差较小，泄放面积较小，多用于超高压容器。5 5）易熔塞）易熔塞 易熔塞属于

9、“熔化型”（“温度型”）安全泄放装置，它的动作取决于容器壁的温度，主要用于中、低压的小型压力容器，在盛装液化气体的钢瓶中应用更为广泛。6 6）紧急切断阀）紧急切断阀 通常与截止阀串联安装在紧靠容器的介质出口管道上，在管道发生大量泄漏时紧急止漏；能在近程和远程独立进行操作。紧急切断阀按操纵方式的不同，可分为机械（或手动）牵引式、油压操纵式、气压操纵式和电动操纵式等多种。7 7）减压阀）减压阀 减压阀的工作原理是利用膜片、弹簧、活塞等敏感元件改变阀瓣与阀座之间的间隙，当介质通过时产生节流，压力下降而使其减压的阀门。8 8）压力表、温度计、液位计）压力表、温度计、液位计第一节 特种设备安全基础知识三

10、、机电类特种设备三、机电类特种设备 （一）电梯（一）电梯 电梯是指动力驱动，利用沿刚性轨道运动的箱体或者沿固定线路运行的梯级（踏步），进行升降或平行运送人、货物的机电设备。 电梯可能发生的危险一般有：人员被挤压、撞击和发生坠落、剪切；人员被电击、轿厢超越极限行程发生撞击；轿厢超速或因断绳造成坠落；由于材料失效、强度丧失而造成结构破坏等。第一节 特种设备安全基础知识1.1.安全装置：安全装置：1）防超越行程的保护2）防电梯超速和断绳的保护（安全钳一限速器系统）3）防人员剪切和坠落的保护（门、门锁和门的电气安全触点） 安全要求：安全要求：当轿门和层门中任一门扇未关好和门锁未啮合7mm以上时，电梯不

11、能启动；当电梯运行时轿门和层门中任一门扇被打开，电梯应立即停止运行；当轿厢不在层站时，在站层门外不能将层门打开；紧急开锁的钥匙只能交给一个负责人员，只有紧急情况才能由专业人员使用。4）缓冲装置：缓冲器分蓄能型缓冲器和耗能型缓冲器组成。5）报警和救援装置 电梯发生人员被困在轿厢内时，通过报警或通信装置应能将情况及时通知管理人员并通过救援装置将人员安全救出轿厢。6）停止开关和检修运行装置7）消防功能8）防机械伤害的防护第一节 特种设备安全基础知识9）电气安全保护l直接触电的防护。 绝缘是防止发生直接触电和电气短路的基本措施。l间接触电的防护。 将故障时可能带电的电气设备外露可导电部分与供电变压器的

12、中性点进行电气连接。l电气故障防护。 按规定交流电梯应有电源相序保护。直接与电源相连的电动机和照明电路应有短路保护，短路保护一般用自动空气断路器或熔断器。与电源直接相连的电动机还应有过载保护。l电气安全装置。 电气安全装置包括：直接切断驱动主机电源接触器或中间继电器的安全触点；不直接切断上述接触器或中间继电器的安全触点和不满足安全触点要求的触点。 第一节 特种设备安全基础知识2.2.电梯事特点和发生原因故电梯事特点和发生原因故 （1 1）电梯事故特点）电梯事故特点 1）电梯事故中人身伤害事故较多，伤亡者中电梯操作人员和维修工占比例大。 2）电梯门系统的事故发生率较高，因为电梯的每一运行过程都要

13、经过开门动作过程两次，关门动作两次，使门锁工作频繁，老化速度快，久而久之，造成门锁机械或电气保护装置动作不可靠。（2 2）电梯事故发生原因）电梯事故发生原因 1）电梯维修保养单位或人员没有严格执行“安全为主，预检预修，计划保养”的原则。 2）电梯门系统事故发生的主要原因是门锁工作频繁，老化速度快，容易造成门锁机械或电气保护装置动作不可靠。 3）冲顶或蹲底事故一般是由于电梯的制动器发生故障所致，制动器是电梯十分重要的部件，如果制动器失效或带有隐患，那么电梯将处于失控状态。 4）其他事故主要是个别装置失效或不可靠所造成的。第一节 特种设备安全基础知识（二）起重机械（二）起重机械 起重机械，是指用于

14、垂直升降或者垂直升降并水平移动重物的机电设备。1.1.起重机械工作特点起重机械工作特点 结构庞大、机构复杂、载荷变化、活动空间大、暴露的、活动的零部件多、与吊运作业人员直接接触、作业环境复杂。2.2.起重机安全正常工作的条件起重机安全正常工作的条件（1）金属结构和机械零部件应具有足够的强度、刚性和抗屈曲能力。（2）整机必须具有必要的抗倾覆稳定性。（3）原动机具有满足作业性能要求的功率，制动装置提供必须的制动力矩。第一节 特种设备安全基础知识3.3. 起重机安全装置起重机安全装置1 1）位置限制与调整装置：）位置限制与调整装置： 上升极限位置限制器；运行极限位置限制器；偏斜调整和显示装置；缓冲器

15、。2 2）防风防爬装置：）防风防爬装置： 夹轨器、锚定装置和铁鞋。3 3）安全钩、防后倾装置和回转锁定装置）安全钩、防后倾装置和回转锁定装置4 4）超载保护装置：）超载保护装置： 电气型和机械型。5 5）力矩限制器：）力矩限制器： （1）动臂变幅的塔式起重机力矩限制器。 （2）小车变幅式起重机超载保护装置。 （3）流动式起重机超载保护装置。6 6）防碰装置：）防碰装置： （1）反射型。（2）直射型。7 7）危险电压报警器）危险电压报警器第一节 特种设备安全基础知识4.4.起重机械事故特点和事故种类起重机械事故特点和事故种类（1 1）起重机械事故特点）起重机械事故特点 1）事故大型化、群体化,一

16、起事故有时涉及多人,并可能伴随大面积设备设施的损坏。 2）事故类型集中，一台设备可能发生多起不同性质的事故。 3）事故后果严重,对人员伤害往往造成恶性事故，一般不是重伤就是死亡。 4）伤害涉及的人员可能是司机、司索工和作业范围内的其他人员,其中司索工被伤害的比例最高。 5）在安装、维修和正常起重作业中都可能发生事故,其中,起重作业中发生的事故最 多。 6）事故高发行业中,建筑、冶金、机械制造和交通命等行业较多,与这些行业起重 设备数量多、使用频率高、作业条件复杂有关。 7）重物坠落是各种起重机共同的易发事故；汽车起重机易发生倾翻事故；塔式起重机 易发生倒塔折臂事故；室外轨道起重机在风载作用下易

17、发生脱轨翻倒事故；大型起重机易发生安装事故等。第一节 特种设备安全基础知识（2 2）起重机械事故种类）起重机械事故种类 1）重物坠落。 2）起重机失稳倾翻。 3）金属结构的破坏。 5）高处跌落。 6）触电。 7）其他伤害。第一节 特种设备安全基础知识（三）大型游乐设施（三）大型游乐设施 游乐设施是指用于经营目的，在封闭的区域内运行、承载游客游乐的设施。游艺机及设施大致可以分为：回转运动类、轨道运动类、戏水游戏类、场地运动类、电子娱乐类、梦幻仿真类、充气弹跳类、体育竞技类、体闲娱乐类等。（四）客运索道（四）客运索道 索道是利用架空绳索、支承和牵引客车（或货车）等运送乘客（或货运）的一种运输设备。

18、其包括客运架空索道、客运缆车和拖牵索道等。 客运索道按其运行方式可以分为往复式和循环式两大类。第一节 特种设备安全基础知识四、特种设备检测技术四、特种设备检测技术( (一一) )宏观检查宏观检查 直观检查和量具检查通常称为宏观检查。宏观检查是对在用承压类特种设备进行内、外部检验常用的检验方法。1.1.直观检查直观检查 承压类特种设备的连接部位、焊缝、胀口、衬里等部位是否存在渗漏，承压类特种设备表面是否存在腐蚀的深坑或斑点、明显的裂纹、重皮折叠、磨损的沟槽、凹陷、鼓包等局部变形和过热的痕迹，焊缝是否有表面气孔、弧坑、咬边等缺陷，容器内、外壁的防腐层、保温层、耐火隔热层或衬里等是否完好等。2.2.

19、量具检查量具检查 用量具检查主要是检查设备表面腐蚀的面积和深度，变形程度，沟槽和裂纹的长度，以及设备本体和受压元件的结构尺寸(如容器的平直度、管板的不平度等)是否符合要求等。 第一节 特种设备安全基础知识( (二二) )无损检测无损检测 在承压类特种设备构件的内部，常常存在着不易发现的缺陷，应用在不损伤被检工件的情况下，利用材料和材料中缺陷所具有的物理特性探查其内部是否存在缺陷的方法即无损探伤检测。1 1射线检测射线检测 可以获得缺陷直观图像，定性准确，对长度、宽度尺寸的定量也较准确；检测结果有直接记录，可以长期保存等，但检测成本高、速度慢；射线对人体有害。2 2超声波检测超声波检测 对面积性

20、缺陷的检出率较高，而对体积型缺陷检出率较低；适宜检验厚度较大的工件；适用于检测各种试件；检验成本低、速度快，检测仪器体积小、重量轻，现场使用方便；检测结果无直接见证记录；对缺陷在工件厚度方向上定位较准确；材质、晶粒度对检测有影响。3.3.磁粉检测磁粉检测 适宜铁磁材料探伤，不能用于非铁磁材料；可以检出表面和近表面缺陷，不能用于检测内部缺陷；检测灵敏度很高，可以发现极细小的裂纹以及其他缺陷；检测成本很低，速度快；工件的形状和尺寸有时因难以磁化而对探伤有影响。第一节 特种设备安全基础知识4.4.渗透检测渗透检测 除了疏松多孔性材料外任何种类的材料，表面开口缺陷都可用渗透检测；形状复杂的部件也可用渗

21、透检测；同时存在几个方向的缺陷时，用一次操作就可完成检测；可以检出表面张口的缺陷，但对埋藏缺陷或闭口型的表面缺陷无法检出；材料较贵，成本高，有些材料易燃、有毒。5.5.涡流检测涡流检测 检测时与工件不接触，所以检测速度很快，易于实现自动化检测；涡流检测不仅可以探伤，而且可以揭示工件尺寸变化和材料特性，可综合评价容器消除应力热处理的效果；受集肤效应的限制，很难发现工件深处的缺陷； 6.6.声发射探伤法声发射探伤法 与X射线、超声波等常规检测方法的主要区别在于声发射技术是一种动态无损检测方法。它能连续监视容器内部缺陷发展的全过程。7.7.磁记忆检测磁记忆检测第一节 特种设备安全基础知识（三）测厚：

22、（三）测厚：需要采用特殊的物理方法，最常用的是超声波。（四）化学成分分析（四）化学成分分析：钢铁材料元素分析的方法有原子发射光谱分析法和化学分析法两种。（五）金相检验（五）金相检验：金相检验的目的主要是为了检查设备运行后受温度、介质和应力等因素的影响，其材质的金相组织是否发生了变化，是否存在裂纹、锅烧、疏松、夹渣、气孔、未焊透等缺陷。（六）硬度测试（六）硬度测试：材料硬度值与强度存在一定的比例关系，材料化学成分中，大多数合金元素都会使材料的硬度升高，其中碳的影响最直接，材料中含碳量越大，其硬度越高。（七）断口分析（七）断口分析：断口分析是指人们通过肉眼或使用仪器观察与分析金属材料或金属构件损坏

23、后的断裂截面，来探讨与材料或构件损坏有关的各种问题的一种技术。（八）耐压试验：（八）耐压试验：是验证性的综合检验，它不仅是产品竣工验收时必须进行的试验项目，也是定期进行容器全面检验的主要检验项目。耐压试验主要用于检验压力容器承受静压强度的能力。第一节 特种设备安全基础知识（九）气密试验（九）气密试验：气密试验又称为致密性试验或泄漏试验，当介质毒性程度为极度、高度危害或设计上不允许有微量泄漏的压力容器，必须进行气密试验。气密性试验所用气体，应符合气压试验的规定。压力容器进行气密性试验时，安全附件应安装齐全。（十）爆破试验：（十）爆破试验：是对压力容器的设计与制造质量，以及其安全性和经济性进行综合

24、考核的一项破坏性验证试验，通常气瓶在制造过程中按批进行爆破试验。（十一）力学性能试验：（十一）力学性能试验：目的是检测材料及焊接接头的力学性能。方法有拉力试验、弯曲试验、常温和低温冲击试验、压扁试验等。（十二）应力应变测试：（十二）应力应变测试：目的是测出构件受载后表面的或内部各点的真实应力状态。方法主要有电阻应变测量法(简称“电测法”)、光弹性方法、应变脆性涂层法和密栅云纹法等。（十三）应力分析：（十三）应力分析：应力分析是指分析构件在载荷的作用下，各应力分量。（十四）断裂力学分析：（十四）断裂力学分析：应用断裂理论，对含缺陷构件的剩余强度和寿命进行分析的方法。 （十五）风险评估：（十五）风

25、险评估：将设备发生事故的可能性(概率)和事故造成的危害程度(经济损失)进行综合考虑，将设备划分成不同的风险等级。第二节 特种设备安全技术特种设备安全技术 一、特种设备使用安全技术一、特种设备使用安全技术（一）锅炉压力容器使用安全技术（一）锅炉压力容器使用安全技术 1. 1.安全管理措施安全管理措施（1）使用定点厂家合格产品（2）登记建档（3）专责管理（4）持证上岗（5）照章运行（6）定期检查（7）监控水质（8）报告事故第二节 特种设备安全技术特种设备安全技术 2.2.锅炉适用安全生产技术锅炉适用安全生产技术（1 1）锅炉启动步骤）锅炉启动步骤 1) 1)检查准备。检查准备。对新装、迁装和检修后

26、的锅炉，启动之前要进行全面检查：检查受热面、承压部件的内外部、燃烧系统各个环节、各类门孔、挡板、安全附件和测量仪表是否齐全、炉架、楼梯、平台等钢结构部分、各种辅机特别是转动机械等。 2) 2)上水。上水。上水温度最高不超过90，水温与筒壁温差不超过50。 3) 3)烘炉。烘炉。对新装、迁装、大修或长期停用的锅炉，在上水后，启动前要进行烘炉。 4) 4)煮炉。煮炉。对新装、迁装、大修或长期停用的锅炉，在正式启动前必须煮炉。 5) 5)点火升压。点火升压。一般锅炉上水后即可点火升压。 6) 6)暖管与并汽暖管与并汽。暖管，即用蒸汽慢慢加热管道、阀门、法兰等部件，使其温度缓慢上升，避免向冷态或较低温

27、度的管道突然供入蒸汽。并汽，也叫并炉、并列，即新投入运行锅炉向共用的蒸汽母管供汽。第二节 特种设备安全技术特种设备安全技术 （2 2）点火升压阶段的安全注意事项）点火升压阶段的安全注意事项 1) 1)防止炉膛爆炸，防止炉膛爆炸，措施是，点火前开动引风机给炉膛通风510 min，没有风机的可自然通风510 min，以清除炉膛及烟道中的可燃物质。 2) 2)控制升温升压速度。控制升温升压速度。升温升压过程一定要缓慢进行以防止产生过大的热应力。 3) 3)严密监视和调整仪表。严密监视和调整仪表。点火升压过程中，必须严密监视各种指示仪表，将锅炉压力、温度和水位控制在合理的范围之内。 4) 4)保证强制

28、流动受热面的可靠冷却。保证强制流动受热面的可靠冷却。 对过热器的保护措施是：在升压过程中，开启过热器出口集箱疏水阀、对空排气阀，使一部分蒸汽流经过热器后被排除，从而使过热器得到足够的冷却。 对省煤器的保护措施是，对钢管省煤器，在省煤器与锅筒间连接再循环管，在点火升压期间，将再循环管上的阀门打开，使省煤器中的水经锅筒、再循环管(不受热)重回省煤器，进行循环流动；但在上水时应将再循环管上的阀门关闭。第二节 特种设备安全技术特种设备安全技术 （3 3）锅炉正常运行中的监督调节）锅炉正常运行中的监督调节 1)锅炉水位的监督调节。锅炉在低负荷运行时，水位应稍高于正常水位；锅炉在高负荷运行时，水位应稍低于

29、正常水位。 2)锅炉气压的监督调节。在锅炉运行中，蒸汽压力应基本上保持稳定。 3)气温的调节。 4)燃烧的监督调节。 5)排污和吹灰。保持受热面清洁。第二节 特种设备安全技术特种设备安全技术 （4 4）停炉及停炉保养）停炉及停炉保养 1) 1)停炉。停炉。 正常停炉是预先计划内的停炉。停炉中注意的问题是防止降压降温过快。 正常停炉的次序正常停炉的次序：先停燃料供应，随之停止送风，减少引风；与此同时，逐渐降低锅炉负荷，相应地减少锅炉上水，但应维持锅炉水位稍高于正常水位。 以下条件之一，锅炉紧急停炉：以下条件之一，锅炉紧急停炉：锅炉水位低于水位表的下部可见边缘；不断加大向锅炉进水及采取其他措施，但

30、水位仍继续下降；锅炉水位超过最高可见水位(满水)，经放水仍不能见到水位；给水泵全部失效或给水系统发生故障，不能向锅炉进水；水位表或安全阀全部失效；设置在汽空间的压力表全部失效；锅炉元件损坏危及运行人员安全；燃烧设备损坏，炉墙倒塌或锅炉构件被烧红等，严重威胁锅炉安全运行。 紧急停炉的操作次序：紧急停炉的操作次序：立即停止添加燃料和送风，减弱引风；与此同时，设法熄灭炉膛内的燃料，对于一般层燃炉可以用沙土或湿灰灭火，链条炉可以开快挡使炉排快速运转，把红火送入灰坑；灭火后即把炉门、灰门及烟道挡板打开，以加强通风冷却；锅内可以较快降压并更换锅水，锅水冷却至70左右允许排水。但因缺水紧急停炉时，严禁给锅炉

31、上水，并不得开启空气阀及安全阀快速降压。 2) 2)停炉保养。停炉保养。 停炉保养主要指锅内保养，即汽水系统内部为避免或减轻腐蚀而进行的防护保养。常用的保养方式有：压力保养、湿法保养、干法保养、充气保养。第二节 特种设备安全技术特种设备安全技术 3.3.压力容器使用安全技术压力容器使用安全技术（1 1）压力容器安全操作）压力容器安全操作 1) 1)基本要求基本要求 平稳操作。加载和卸载应缓慢，并保持运行期间载荷的相对稳定。 防止超载。密切注意减压装置的工作情况，并装设灵敏可靠的安全泄压装置。 2) 2)压力容器运行期间的检查。压力容器运行期间的检查。 专责操作人员在容器运行期间应经常检查容器的

32、工作状况，以便及时发现操作上或设备上的不正常状态，采取相应的措施进行调整或消除，防止异常情况的扩大或延续。 3) 3)压力容器的紧急停止运行：压力容器的紧急停止运行： 压力容器运行中出现以下情况时，应立即停止运行：容器的操作压力或壁温超过安全操作规程规定的极限值，而且采取措施仍无法控制，并有继续恶化的趋势；容器的承压部件出现裂纹、鼓包变形、焊缝或可拆连接处泄漏等危及容器安全的迹象；安全装置全部失效，连接管件断裂，紧固件损坏等，难以保证安全操作；操作岗位发生火灾，威胁到容器的安全操作；高压容器的信号孔或警报孔泄漏。第二节 特种设备安全技术特种设备安全技术 （2 2）容器的维护保养）容器的维护保养

33、1)保持完好的防腐层。2)消除产生腐蚀的因素 3)消灭容器的“跑、冒、滴、漏”，经常保持容器的完好状态。 4)加强容器在停用期间的维护。 5)经常保持容器的完好状态。第二节 特种设备安全技术特种设备安全技术 （二）压力管道运行使用管理（二）压力管道运行使用管理 1 1运行前的检查运行前的检查 （1 1）竣工文件检查）竣工文件检查：指装置(单元)设计、采购及施工完成之后的最终图纸文件资料，主要包括设计竣工文件、采购竣工文件和施工竣工文件3大部分。 （2 2）现场检查：）现场检查：分为设计与施工漏项、未完工程、施工质量3方面的检查。 （3 3）建档标识及数据采集）建档标识及数据采集 1) 1)建档

34、。建档。 包括下列内容：管线号、起止点、介质、操作温度、操作压力、设计温度、设计压力、主要管道直径、管道材料、管道等级、管道类别、隔热要求、热处理要求、管道等级号、受监管道投入运行日期、事项记录等。 2) 2)标识与数据采集。标识与数据采集。 管道的标识可分为常规标识和特殊标识两大类。第二节 特种设备安全技术特种设备安全技术 2. 2.运行中的检查和监测运行中的检查和监测 1) 1)运行初期检查：运行初期检查：应着重从管道的位移情况、振动情况、支承情况、阀门及法兰的严密性等方面进行检查。 2) 2)巡线检查及在线检测，巡线检查及在线检测，除全面进行检查外，还可着重从管道的位移、振动、支撑情况、

35、阀门及法兰的严密性等方面检查。 3) 3)末期检查及寿命评估：末期检查及寿命评估：加强在役压力管道寿命评估，变被动安全管理为主动安全管理。第二节 特种设备安全技术特种设备安全技术 （三）电梯使用安全管理（三）电梯使用安全管理 1.1.电梯使用须知电梯使用须知 (1) (1)使用操作安全使用操作安全 有司机状态下：投入使用前，必须做好动力电源和照明电源的供电工作；一天工作结束后，将电梯行驶到最底层，切断电梯安全回路关闭电梯门。 无司机状态：使用电梯，由乘客按下操纵箱上的楼层按钮，电梯自动运行到目的楼层。 (2) (2)对电梯紧急状态的处置对电梯紧急状态的处置 司机和乘客应保持镇静，切勿盲目行动打

36、开轿厢，应借助各种安全装置自动发生作用将轿厢停止；电梯在行驶中发生停车时，轿厢内人员应先用警铃、电话等通知维修人员，由维修人员在机房设法移动轿厢至附近楼层门口，再由专职人员打开层门，使人员撤离轿厢；如果轿厢因超越行程或突然中途停驶，必须先将电动机的电源开关断开，同时在转动曳引机时，应该使制动器处于张开状态。第二节 特种设备安全技术特种设备安全技术 2.2.电梯管理措施电梯管理措施(1)(1)从设计、制造、安装、使用、检验、维修保养和改造等每个环节，都要严格从设计、制造、安装、使用、检验、维修保养和改造等每个环节，都要严格遵循国家法规和标准的要求。遵循国家法规和标准的要求。(2)(2)建立管理档

37、案。建立管理档案。 电梯的技术文件 电梯的档案卡片(3)(3)建立管理制度。建立管理制度。电梯司机与电梯维修人员的培训制度，电梯值班记录制度，电梯检查、保养和维修制度，各岗位操作规程，应急救援预案等。(4)(4)远程管理系统。远程管理系统。第二节 特种设备安全技术特种设备安全技术 （四）起重机械的安全管理（四）起重机械的安全管理1.1.起重机械的安全管理措施起重机械的安全管理措施（1 1）安全管理制度。）安全管理制度。包括：司机守则和起重机械安全操作规程，起重机械维护、保养、检查和检验制度；起重机械安全技术档案管理制度；起重机械作业和维修人员安全培训、考核制度；起重机械使用单位应按期向所在地的

38、主管部门申请在用起重机械安全技术检验及更换起重机械准用证的管理等。（2 2）技术档案。）技术档案。起重机械安全技术档案的项目包括，设备出厂技术文件；安装、修理记录和验收资料；使用、维护、保养、检查和试验记录；安全技术监督检验报告；设备及人身事故记录；设备的问题分析及平价记录。（3 3）定期检验制度。）定期检验制度。在用起重机械安全定期监督检验周期为2年（电梯和载人升降机安全定期监督检查周期为1年）。 使用单位还应进行起重机的自我检查、每日检查、每月检查和年度检查。（4 4）作业人员的培训教育：）作业人员的培训教育：起重机司机必须经过专门考核并取得合格证者方可独立操作。指挥人员与司机索工也应经过

39、专业技术培训和安全技能训练。第二节 特种设备安全技术特种设备安全技术 2. .起重作业安全操作技术起重作业安全操作技术(1)(1)吊运前的准备。吊运前的准备。正确佩戴个人防护用品，包括安全帽、工作服、工作鞋和手套。高处作业还必须佩戴安全带和工具包；检查清理作业场地，确定搬运路线，清除障碍物。流动式起重机要将支撑地面垫实垫平，防止作业中地基沉陷；对使用的起重机和吊装工具、辅件进行安全检查等。(2)(2)起重机司机通用操作技术。起重机司机通用操作技术。人员应认真交接班，对吊钩、钢丝绳、制动器、安全防护装置的可靠性进行认真检查，发现异常情况及时报告。开机作业前，应确认一切处于安全状态方可开机；开车前

40、，必须鸣铃或示警；操作中接近人时，应给断续铃声或示警。 司机在正常操作过程中，不得进行下列行为：司机在正常操作过程中，不得进行下列行为：利用极限位置限制器停车；利用打反车进行制动；起重作业过程中进行检查和维修；带载调整起升、变幅机构的制动器，或带载增大作业幅度；吊物从人头顶上通过，吊物和起重臂下站人。 严格按指挥信号操作，对紧急停止信号，无论何人发出，都必须立即执行。 有下述情况时，司机不应操作：有下述情况时，司机不应操作：起重机结构或零部件(如吊钩、钢丝绳、制动器、安全防护装置等)有影响安全工作的缺陷和损伤；吊物超载或有超载可能，吊物质量不清、埋置或冻结在地下、被其他物体挤压，在操作中不得歪

41、拉斜吊；吊物捆绑不牢，或吊挂不稳，重物棱角与吊索之间未加衬垫；被吊物上有人或浮置物；作业场地昏暗，看不清场地、吊物情况或指挥信号。第二节 特种设备安全技术特种设备安全技术 3.3.起重伤害事故形式起重伤害事故形式(1)(1)重物坠落。重物坠落。吊具或吊装容器损坏、物件捆绑不牢、挂钩不当、电磁吸盘突然失电、起升机构的零件故障(特别是制动器失灵、钢丝绳断裂)等都会引发重物坠落。(2)(2)起重机失稳倾翻。起重机失稳倾翻。起重机失稳有两种类型：一是由于操作不当、支腿未找齐或地基沉陷等原因使倾翻力矩增大，导致起重机倾翻；二是由于坡度或风力作用，使起重机沿路面或轨道滑动，导致脱轨翻倒。(3)(3)挤压。

42、挤压。起重机轨道两侧缺乏良好的安全通道或与建筑结构之间缺少足够的安全距离，使运行或回转的金属结构机体对人员造成夹挤伤害；运行机构的操作失误或制动器失灵引起溜车，造成碾压伤害等。(4)(4)高处跌落。高处跌落。人员在离地面大于2 m的高度进行起重机的安装、拆卸、检查、维修或操作等作业时，从高处跌落造成的伤害。(5)(5)触电。触电。起重机在输电线附近作业时，其任何组成部分或吊物与高压带电体距离过近，感应带电或触碰带电物体，都可以引发触电伤害。(6)(6)其他伤害。其他伤害。其他伤害是指人体与运动零部件接触引起的绞、碾、戳等伤害；液压起重机的液压元件破坏造成高压液体的喷射伤害；飞出物件的打击伤害；

43、装卸高温液体金属、易燃易爆、有毒、腐蚀等危险品，由于坠落或包装捆绑不牢破损引起的伤害等。 第二节 特种设备安全技术特种设备安全技术 （五）（五） 游乐设施安全管理游乐设施安全管理1.1.组织机构组织机构（1 1）独立的建制。）独立的建制。 （2 2）依法注册。）依法注册。具有有效的营业执照，并在核定的范围内开展经营活动。（3 3）业务独立。）业务独立。自主经营，自负盘亏，独立地承担民事责任。（4 4）机构设置与运行。）机构设置与运行。机构和岗位设置合理，职责明确，运行有效。（5 5）安全保证机构。）安全保证机构。2.2.人员素质人员素质(1)部门以上领导有相应的正式任命文件或聘书。(2)安全保

44、证负责人须具有3年以上的管理工作经历或工程师以上的技术职务任职资格，熟悉本单位各类游乐设施、游乐设施的技术性能和检查维修业务；掌握相关法律知识。(3)检修人员具有中专以上(或相当中专水平)的学历，并应熟练掌握该专业检修维护技能，具有标准、计量、质量监督法律、法规常识。(4)值机(操作)人员应具有高中以上或同等学历，应有专业知识，熟练掌握操作规程，明确本岗位职责和人机安全紧急救护预案。第二节 特种设备安全技术特种设备安全技术 3.3.运营条件运营条件(1)产品质量必须符合国家有关标准，有游乐设施生产许可证及有关证明。(2)游乐设施购置应进行进货检查、验收，原始记录应完整规范不得涂改。(3)产品须

45、有使用、安装说明书，检查维修说明及图样；须有铭牌及产品编号；产品须有中文标明的产品名称、厂名、厂址；须有执行标准代号，产品合格证，规定的备品备件和专用工具等。(4)新产品投入运营前，须经国家认可的检验单位检验。检验合格后方可运营。(5)游乐设施，游乐设施施工、安装、调试、负荷试验应保存完整的原始记录，并有检验合格的报告。(6)运营单位须有各类游乐设施管理制度，定期维护检修制度及相应的人机安全紧急救护预案。(7)操作、管理、维修人员必须经过培训持有上岗证书。(8)各类游乐设施、游乐设施的单机均应建立技术档案。 (9)运营场所须在明显位置公布游客须知、操作管理人员职责。第二节 特种设备安全技术特种

46、设备安全技术 4.4.管理制度管理制度(1)运营单位应制订系统、协调、切实可行的安全质量管理手册。(2)主要规章制度(3)安全质量保证机构对手册的执行情况应有检查记录。5.5.环境条件环境条件(1)游艺、游乐场所应地面整洁、无杂物，符合卫生城市的指标规定；室内场所采光照明、通风、除尘、防震、消防、降低噪声、防疫消毒等应满足技术规范的要求。(2)游艺、游乐场所各类管理、服务人员应着工作服、佩戴服务标志。第二节 特种设备安全技术特种设备安全技术 （六）客运索道运行安全技术（六）客运索道运行安全技术1 1客运索道安全管理措施客运索道安全管理措施(1)(1)安全管理制度。安全管理制度。 建立和健全以安

47、全生产(运营)责任制为中心的各项安全管理制度。(2)(2)安全技术档案。安全技术档案。(3)(3)安全管理人员。安全管理人员。 有一定的经验和相当文化程度的人担任。(4)(4)作业人员的培训教育。作业人员的培训教育。 必须进行专门的安全技术培训，并经考试合格，持证上岗。(5)(5)安全检查。安全检查。 安全检查有经常性、定期性、突击性、专业性的和季节性等多种形式。第二节 特种设备安全技术特种设备安全技术 2 2客运架空索道安全特点客运架空索道安全特点(1)(1)露天高处作业。露天高处作业。 客运索道大多建在名川大山野外露天场所，工作条件差。(2)(2)钢丝绳的安全影响大。钢丝绳的安全影响大。

48、钢丝绳产生疲劳和磨损、变形、锈蚀、断裂等缺陷，从而导致强度降低，甚至突然破坏。(3)(3)自然条件变化大、规则性差。自然条件变化大、规则性差。 由于自然条件(地质、水文、气候、地形等)多变和千差万别，每一条客运索道的工艺线路、设备选型及其布置都有自己的特点，即使同一类型的索道因地形条件的变化或运行速度、客运量不同，其不安全因素也不同。(4)(4)安全环节多、关联性差。安全环节多、关联性差。 客运索道是由立体交叉、众多环节组成的系统工程。安全措施贯穿于索道设计、制造、安装、运行、维护和管理的全过程。(5)(5)职工误操作多、乘客和周边人员错误行为多。职工误操作多、乘客和周边人员错误行为多。第二节

49、 特种设备安全技术特种设备安全技术 3.3.客运架空索道安全营救客运架空索道安全营救(1)(1)救护组织。救护组织。 把索道全体职工编人救护组织，必要时应与市或地区消防系统联合整编。索道站除有严密的事故救护组织外，救护组织负责人要组织救护人员定期救护演习；一旦发生事故时能按岗位各司其职，迅速、准确地完成救护工作。(2)(2)救护方法与设施救护方法与设施 当外部供电回路电源停电，或主电机控制系统发生故障时，应开启备用电源，如柴油发电机组来供电，借辅助电机以慢速将客车拉回站内。 当机械设备、站口系统、牵引索等发生重大故障导致索道不可能继续运行时，必须采用最简单的方法，在晟短的时间内将乘客从客车内撤

50、离到地面。撤离的方法取决于索道的类型、地形特征、气候条件、客车离地高度。配备适宜的营救设施，如绞车、梯子、救护袋等。在营救工作中，营救工作时间应尽可能短，一般应少于3 h，按此来配备营救设备和营救人员的数量。同时，应根据线路地形特点，将营救设备放在有关支架附近的工具箱内，便于营救时可以迅速取出使用。(3)(3)单线循环式索道的救护。单线循环式索道的救护。 对于吊椅式索道，由于索道侧型几乎与地形坡度一致，客车离地面的高度不大(一般都控制在8 m以内)，在进行营救工作时，往往采取的营救系统为：将尾部拉紧装置的滑轮组系统的绞车放松，降低吊椅的离地高度，并辅助以地面梯子、救护安全带(袋)来撤离乘客。第

51、二节 特种设备安全技术特种设备安全技术 二、特种设备检修安全技术（主要承压类特种设备）二、特种设备检修安全技术（主要承压类特种设备）（一）锅炉检修前的准备工作（一）锅炉检修前的准备工作1.锅炉检修前，要让锅炉按正常停炉程序停炉，缓慢冷却，用锅水循环和炉内通风等方式，逐步把锅内和炉膛内的温度降下来。当锅水温度降到80以下时，把被检验锅炉上的各种门孔统统打开。打开门孔时注意防止蒸汽、热水或烟气烫伤。2.要把被检验锅炉上蒸汽、给水、排污等管道与其他运行中锅炉相应管道的通路隔断。隔断用的盲板要有足够的强度，以免被运行中的高压介质鼓破。隔断位置要明确指示出来。3.被检验锅炉的燃烧室和烟道，要与总烟道或其

52、他运行锅炉相通的烟道隔断。烟道闸门要关严密，并于隔断后进行通风。第二节 特种设备安全技术特种设备安全技术 （二）压力容器检修前注意事项（二）压力容器检修前注意事项1.容器检验前，必须彻底切断容器与其他还有压力或气体的设备的连接管道，特别是与可燃或有毒介质的设备的通路。不但要关闭阀门，还必须用盲板严密封闭，以免阀门漏气，致使可燃或有毒的气体漏入容器内，引起着火爆炸或中毒事故。2.容器内部的介质要全部排净。盛装可燃、有毒或窒息性介质的容器还应进行清洗、置换或消毒等技术处理，并经取样分析合格。与容器有关的电源必须切断，并有明显的禁止接通的指示标志。第二节 特种设备安全技术特种设备安全技术 （三）检修

53、中的安全注意事项（三）检修中的安全注意事项 1. 1.注意通风和监护注意通风和监护 在进入锅筒、容器前，必须将锅筒、容器上的人孔和集箱上的手孔全部打开，使空气对流一定时间，充分通风。进入锅筒、容器进行检验时，器外必须有人监护。在进人烟道或燃烧室检查前，也必须进行通风。 2. 2.注意用电安全注意用电安全 在锅筒和潮湿的烟道内检验而用电灯照明时，照明电压不应超过24 v；在比较干燥的烟道内，而且有妥善的安全措施，可采用不高于36 v的照明电压。进入容器检验时，应使用电压不超过12 v或24 v的低压防爆灯。检验仪器和修理工具的电源电压超过36 v时，必须采用绝缘良好的软线和可靠的接地线。锅炉、容

54、器内严禁采用明火照明。 3. 3.禁止带压拆装连接部件禁止带压拆装连接部件 检验锅炉和压力容器时，如需要卸下或上紧承压部件的紧固件，必须将压力全部泄放以后方能进行，不能在器内有压力的情况下卸下或上紧螺栓或其他紧固件，以防发生意外事故。 4. 4.禁止自行以气压试验代替水压试验禁止自行以气压试验代替水压试验 锅炉压力容器的耐压试验一般都用水作加压介质，不能用气体作加压介质。第二节 特种设备安全技术特种设备安全技术 三、特种设备常见的事故及预防三、特种设备常见的事故及预防( (一一) )典型锅炉事故及预防典型锅炉事故及预防1.1.锅炉爆炸事故锅炉爆炸事故（1 1）水蒸气爆炸：）水蒸气爆炸：锅炉中容

55、纳水及水蒸气较多的大型部件，在正常工作时，或者处于水、汽两相共存的饱和状态，或者是充满了饱和水，容器内的压力则等于或接近锅炉的工作压力，水的温度则是该压力对应的饱和温度。一旦该容器破裂，容器内液面上的压力瞬即下降为大气压力，与大气压力相对应的水的饱和温度是100。原工作压力下高于100的饱和水此时成了极不稳定、在大气压力下难于存在的“过饱和水”，其中的一部分即瞬时汽化，体积骤然膨胀许多倍，在容器周围空间形成爆炸。（2 2）超压爆炸：）超压爆炸：指由于安全阀、压力表不齐全、损坏或装设错误，操作人员擅离岗位或放弃监视责任，关闭或关小出汽通道，无承压能力的生活锅炉改作承压蒸气锅炉等原因，致使锅炉主要

56、承压部件筒体、封头、管板、炉胆等承受的压力超过其承载能力而造成的锅炉爆炸。第二节 特种设备安全技术特种设备安全技术 （3 3）缺陷导致爆炸）缺陷导致爆炸 指锅炉承受的压力并未超过额定压力，但因锅炉主要承压部件出现裂纹、严重变形、腐蚀、组织变化等情况，导致主要承压部件丧失承载能力，突然大面积破裂爆炸。 缺陷导致的爆炸也是锅炉常见的爆炸情况之一。预防这类爆炸，除加强锅炉的设计、制造、安装、运行中的质量控制和安全监察外，还应加强锅炉检验，发现锅炉缺陷及时处理，避免锅炉主要承压部件带缺陷运行。（4 4）严重缺水导致爆炸）严重缺水导致爆炸 锅炉的主要承压部件如锅筒、封头、管板、炉胆等，不少是直接受火焰加

57、热的。锅炉一旦严重缺水，上述主要受压部件得不到正常冷却，甚至被烧，金属温度急剧上升甚至被烧红。在这样的缺水情况下是严禁加水的，应立即停炉。如给严重缺水的锅炉上水，往往酿成爆炸事故。长时间缺水干烧的锅炉也会爆炸。防止这类爆炸的主要措施也是加强运行管理。第二节 特种设备安全技术特种设备安全技术 2.2.锅炉重大事故锅炉重大事故（1 1）缺水事故）缺水事故 1) 1)锅炉缺水的后果。锅炉缺水的后果。 当锅炉水位低于水位表最低安全水位刻度线时，即形成了锅炉缺水事故。锅炉缺水时，水位表内往往看不到水位，表内发白发亮；低水位警报器动作并发出警报；过热蒸汽温度升高；给水流量不正常地小于蒸汽流量。锅炉缺水是锅

58、炉运行中最常见的事故之一，常常造成严重后果。严重缺水会使锅炉蒸发受热面管子过热变形甚至烧塌，胀口渗漏，胀管脱落，受热面钢材过热或过烧，降低或丧失承载能力，管子爆破，炉墙损坏。锅炉缺水万一处理不当，甚至导致锅炉爆炸事故。 2) 2)常见的缺水原因有以下几种常见的缺水原因有以下几种 运行人员疏忽大意，对水位监视不严；或者运行人员擅离职守，放弃了对水位及其他仪表的监视；水位表故障造成假水位而运行人员未及时发现；水位报警器或给水自动调节器失灵而又未及时发现；给水设备或给水管路故障，无法给水或水量不足；运行人员排污后忘记关排污阀，或者排污阀泄漏；水冷壁、对流管束或省煤器管子爆破漏水。第二节 特种设备安全

59、技术特种设备安全技术 3) 3)锅炉缺水的处理。锅炉缺水的处理。 发现锅炉缺水时，应首先判断是轻微缺水还是严重缺水，然后酌情予以不同的处理。通常判断缺的方法是“叫水”。管，关闭水“叫水”的操作方法是：打开水位表的放水旋塞冲洗汽连管及水连位表的汽连接管旋塞，关闭放水旋塞。如果此时水位表中有水位出现，则为轻微缺水。如果通过“叫水”水位表内仍无水位出现，说明水位已降到水连管以下甚至更严重，属于严重缺水。 轻微缺水时，可以立即向锅炉上水，使水位恢复正常。如果上水后水位仍不能恢复正常，即应立即停炉检查。严重缺水时，必须紧急停炉。在未判定缺水程度或者已判定属于严重缺水的情况下，严禁给锅炉上水，以免造成锅炉

60、爆炸事故。 “叫水“操作一般只适用于相对容水量较大的小型锅炉，不适用于相对容水量很小的电站锅炉或其他锅炉。对相对容水量小的电站锅炉或其他锅炉，对最高火界在水连管以上的锅壳锅炉，一旦发现缺水即应紧急停炉。第二节 特种设备安全技术特种设备安全技术（2 2）满水事故）满水事故 1) 1) 锅炉满水的后果。锅炉满水的后果。 锅炉水位高于水位表最高安全水位刻度线的现象，称为锅炉满水。锅炉满水时，水位表内也往往看不到水位，但表内发暗，这是满水与缺水的重要区别。满水发生后，高水位报警器动作并发出警报，过热蒸汽温度降低，给水流量不正常地大于蒸汽流量。严重满水时，锅水可进入蒸汽管道和过热器，造成水击及过热器结垢

61、。因而满水的主要危害是降低蒸汽品质，损害以致破坏过热器。 2) 2) 常见的满水原因。常见的满水原因。 运行人员疏忽大意，对水位监视不严，或者运行人员擅离职守，放弃了对水位及其他仪表的监视；水位表故障造成假水位而运行人员未及时发现；水位报警器及给水自动调节器失灵而又未能及时发现等。 3) 3) 锅炉满水的处理。锅炉满水的处理。 发现锅炉满水后，应冲洗水位表，检查水位表有无故障；一旦确认满水，应立即关闭给水阀停止向锅炉上水，启用省煤器再循环管路，减弱燃烧，开启排污阀及过热器、蒸汽管道上的疏水阀；待水位恢复正常后，关闭排污阀及各疏水阀；查清事故原因并予以消除，恢复正常运行。如果满水时出现水击，则在

62、恢复正常水位后，还须检查蒸汽管道、附件、支架等，确定无异常情况，才可恢复正常运行。第二节 特种设备安全技术特种设备安全技术（3 3）汽水共腾）汽水共腾 1) 1) 汽水共腾的后果。汽水共腾的后果。 锅炉蒸发表面(水面)汽水共同升起，产生大量泡沫并上下波动翻腾的现象，叫汽水共腾。发生汽水共腾时，水位表内也出现泡沫，水位急剧波动，汽水界线难以分清；过热蒸汽温度急剧下降；严重时，蒸汽管道内发生水冲击。汽水共腾与满水一样，会使蒸汽带水，降低蒸汽品质，造成过热器结垢及水击振动，损坏过热器或影响用气设备的安全运行。 2) 2) 形成汽水共腾原因。形成汽水共腾原因。 形成汽水共腾有两个方面的原因。一是锅水品

63、质太差。由于给水品质差、排污不当等原因，造成锅水中悬浮物或含盐量太高，碱度过高。由于汽水分离，锅水表面层附近含盐浓度更高，锅水粘度很大，气泡上升阻力增大。在负荷增加、汽化加剧时，大量气泡被粘阻在锅水表面层附近来不及分离出去，形成大量泡沫，使锅水表面上下翻腾。二是负荷增加和压力降低过快。当水位高、负荷增加过快、压力降低过速时，会使水面汽化加剧，造成水面波动及蒸汽带水。 3) 3) 汽水共腾的处理。汽水共腾的处理。 发现汽水共腾时，应减弱燃烧，降低负荷，关小主汽阀；加强蒸汽管道和过热器的疏水；全开连续排污阎，并打开定期排污阀放水，同时上水，以改善锅水品质；待水质改善、水位清晰时，可逐渐恢复正常运行

64、。第二节 特种设备安全技术特种设备安全技术（4 4）锅炉爆管）锅炉爆管 1) 1) 爆管后果。爆管后果。 炉管爆破指锅炉蒸发受热面管子在运行中爆破，包括水冷壁、对流管柬管子爆破及烟管爆破。炉管爆破时，往往能听到爆破声，随之水位降低，蒸汽及给水压力下降，炉膛或烟道中有汽水喷出的声响，负压减小，燃烧不稳定，给水流量明显地大于蒸汽流量，有时还有其他比较明显的症状。 2) 2) 爆管原因。爆管原因。 水质不良、管子结垢并超温爆破；水循环故障；严重缺水；制造、运输、安装中管内落入异物，如钢球、木塞等；烟气磨损导致管壁减薄；运行或停炉的管壁因腐蚀而减薄；管子膨胀受阻碍，由于热应力造成裂纹；吹灰不当造成管壁

65、减薄；管树缺陷或焊接缺陷在运行中发展扩大。 3) 3) 爆管处理。爆管处理。 炉管爆破时，通常必须紧急停炉修理。由于导致炉管爆破的原因很多，有时往往是几方面的因素共同影响而造成事故，因而防止炉管爆破也必须从搞好锅炉设计、制造、安装、运行管理、检验等各个环节入手。第二节 特种设备安全技术特种设备安全技术（5 5）省煤器损坏）省煤器损坏 1) 1) 省煤器损坏后果。省煤器损坏后果。 省煤器损坏指由于省煤器管子破裂或省煤器其他零件损坏所造成的事故。省煤器损坏时，给水流量不正常地大于蒸汽流量；严重时，锅炉水位下降，过热蒸汽温度上升；省煤器烟道内有异常声响，烟道潮湿或漏水，排烟温度下降，烟气阻力增大，引

66、风机电流增大；会造成锅炉缺水而被迫停炉。 2) 2) 省煤器损坏原因。省煤器损坏原因。 烟速过高或烟气含灰量过大，飞灰磨损严重；给水品质不符合要求，特别是未进行除氧，管子水侧被严重腐蚀；省煤器出口烟气温度低于其酸露点，在省煤器出口段烟气侧产生酸性腐蚀；材质缺陷或制造安装时的缺陷导致破裂；水击或炉膛、烟道爆炸剧烈振动省煤器并使之损坏等。(3)省煤器损坏处理。省煤器损坏时，如能经直接上水管给锅炉上水，并使烟气经旁通烟道流出，则可不停炉进行省煤器修理，否则必须停炉进行修理。第二节 特种设备安全技术特种设备安全技术（6 6）过热器损坏）过热器损坏 过热器损坏主要指过热器爆管。蒸汽流量明显下降，且不正常

67、地小于给水流量；过热蒸汽温度上升压力下降；过热器附近有明显声响，炉膛负压减小，过热器后的烟气温度降低。 过热器损坏的原因是： 1)锅炉满水、汽水共腾或汽水分离效果差而造成过热器内进水结垢，导致过热爆管； 2)受热偏差或流量偏差使个别过热器管子超温而爆管； 3)启动、停炉时对过热器保护不善而导致过热爆管； 4)工况变动(负荷变化、给水温度变化、燃料变化等)使过热蒸汽温度上升，造成金属超温爆管； 5)材质缺陷或材质错用(如在需要用合金钢的过热器上错用了碳素钢)； 6)制造或安装时的质量问题，特别是焊接缺陷； 7)管内异物堵塞； 8)被烟气中的飞灰严重磨损； 9)吹灰不当损坏管壁等。第二节 特种设备

68、安全技术特种设备安全技术（7 7）水击事故）水击事故 发生水击时管道承受的压力骤然升高，发生猛烈振动并发出巨大声响，常常造成管道、法兰、阀门等的损坏。 锅炉中易于产生水击的部位有：给水管道、省煤器、过热器等。给水管道的水击常常是由于管道阀门关闭或开启过快造成的。比如阀门突然关闭，高速流动的水突然受阻，其动压在瞬时间转变为静压，造成对内门、管道的强烈冲击。 省煤器管道的水击分两种情况：一种是省煤器内部分水变成了蒸汽，蒸汽与温度较低的(未饱和)水相遇时，水将蒸汽冷凝，原蒸汽区压力降低，使水速突然发生变化并造成水击；另一种则和给水管道的水击相同，是由阀门的突然启闭所造成的。 过热器管道的水击常发生在

69、满水或汽水共腾事故中，在暖管时也可能出现。造成水击的原因是蒸汽管道中出现了水，水使部分蒸汽降温甚至冷凝，形成压力降低区，蒸汽携水向压力降低区流动，使水速突然变化而产生水击。 锅筒的水击也有两种情况：一是上锅筒内水位低于给水管出口而给水温度又较低时，大量低温进水造成蒸汽凝结，使压力降低而导致水击；二是下锅筒内采用蒸汽加热时，进汽速度太快，蒸汽迅速冷凝形成低压区，造成水击。 为了预防水击事故，给水管道和省煤器管道的阀门启闭不应过于频繁，启闭速度要缓慢；对可分式省煤器的出口水温要严格控制，使之低于同压力下的饱和温度40；防止满水和汽水共腾事故，暖管之前应彻底疏水；上锅筒进水速度应缓慢，下锅筒进汽速度

70、也应缓慢。 发生水击时，除立即采取措施使之消除外，还应认真检查管道、阀门、法兰、支撑等，如无异常情况，才能使锅炉继续运行。第二节 特种设备安全技术特种设备安全技术（8 8）炉膛爆炸）炉膛爆炸 炉膛爆炸是指炉膛内积存的可燃性混合物瞬间同时爆燃，从而使炉膛烟气侧压力突然升高，超过了设计结构的允许值而造成水冷壁、刚性梁及炉顶、炉墙破坏的现象，即正压爆炸。此外还有负压爆炸，即在送风机突然停转时，引风机继续运转，烟气侧压力急降，造成炉膛、刚性梁及炉墙破坏的现象。本节中着重讨论正压爆炸。 炉膛爆炸(外爆)要有3个条件：一是燃料必须是以气态积存在炉膛中，二是燃料和空气的混合物达到爆燃的浓度，三是有足够的点火

71、能源，三者缺一不可。炉膛爆炸常发生在燃油、燃气、燃煤粉的锅炉上。不同的可燃物的爆炸极限和爆炸范围各不相同。 引起炉膛爆炸的主要原因有以下几种： 一是在设计上缺乏可靠的点火装置及可靠的熄火保护装置及联锁、报警和跳闸系统，炉膛及刚性梁结构抗爆能力差，制粉系统及燃油雾化系统有缺陷；二是在运行过程中操作人员误判断、误操作，此类事故占炉膛爆炸事故总数的90以上。有时因采用“爆燃法”点火而发生爆炸。此外还有因烟道闸板关闭而发生炉膛爆炸事故。 为防止炉膛爆炸事故的发生，应根据锅炉的容量和大小，装设可靠的炉膛安全保护装置，如：防爆门、炉膛火焰和压力检测装置，连锁、报警、跳闸系统及点火程序、熄火程序控制系统。同

72、时，尽量提高炉膛及刚性梁的抗爆能力。此外，应加强使用管理，提高司炉工人技术水平。在启动锅炉点火时要认真按操作规程进行点火，严禁采用“爆燃法”，点火失败后先通风吹扫510min后才能重新点火；在燃烧不稳，炉膛负压波动较大时，如除大灰、燃料变更、制粉系统及雾化系统发生故障、低负荷运行时，应精心控制燃烧，严格控制负压。第二节 特种设备安全技术特种设备安全技术（9 9）尾部烟道二次燃烧）尾部烟道二次燃烧 尾部烟道二次燃烧主要发生在燃油锅炉上。当锅炉运行中燃烧不完全时，部分可燃物随着烟气进入尾部烟道，积存于烟道内或粘附在尾部受热面上，在一定条件下这些可燃物自行着火燃烧，尾部烟道二次燃烧常将空气预热器、省

73、煤器破坏。引起尾部烟道二次燃烧的条件是，在锅炉尾部烟道上有可燃物堆积下来，并达到一定的温度及有一定量的空气可供燃烧。这3个条件同时满足时，可燃物就有可能自燃或被引燃着火。 尾部烟道二次燃烧易在停炉之后不久发生。 可燃物在尾部烟道积存的条件：锅炉启动或停炉时燃烧不稳定，不完全，可燃物随烟气进入尾部烟道，积存在尾部烟道；燃油雾化不良，来不及在炉膛完全燃烧而随烟气进入尾部烟道；鼓风机停转后炉膛内负压过大，引风机有可能将尚未燃烧的可燃物吸引到尾部烟道上。 可燃物着火的温度条件：刚停炉时尾部烟道上尚有烟气存在，烟气流速很低甚至不流动，受热面上积有可燃物，传热系数差难以向周围散热；在较高温度下，可燃物自氧

74、化加剧放出一定能量，从而使温度更进一步上升。 保持一定空气量的条件：尾部烟道门孔和挡板关闭不严密；空气预热器密封不严，空气泄漏。 要防止产生尾部二次燃烧，就要组织好燃烧，提高燃烧效率，尽可能减少不完全燃烧损失，减少锅炉的启停次数；加强尾部受热面的吹灰：保证烟道各种门孔及烟风挡板的密封良好；在燃油锅炉的尾部烟道上应装设灭火装置。第二节 特种设备安全技术特种设备安全技术（1010）锅炉结渣）锅炉结渣 锅炉结渣，指灰渣在高温下粘结于受热面、炉墙、炉排之上，并越积越多的现象。燃煤锅炉结渣是个普遍性的问题，层燃炉、沸腾炉、煤粉炉都有可能结渣。由于煤粉炉炉膛温度较高，煤粉燃烧后的细灰呈飞腾状态，因而更易在

75、受热面上结渣。 结渣使受热面吸热能力减弱，降低锅炉的出力和效率；局部水冷壁管结渣会影响和破坏水循环，甚至造成水循环故障；结渣会造成过热蒸汽温度的变化，使过热器金属超温；严重的结渣会妨碍燃烧设备的正常运行，甚至造成被迫停炉。结渣对锅炉的经济性、安全性都有不利影响。 产生结渣的原因主要是：煤的灰渣熔点低，燃烧设备设计不合理，运行操作不当等。 预防结渣的主要措施有： 在设计上要控制炉膛燃烧热负荷，在炉膛中布置足够的受热面，控制炉膛出口温度，使之不超过灰渣变形温度；合理设计炉膛形状，正确设置燃烧器，在燃烧器结构性能设计中充分考虑结渣问题；控制水冷壁间距不要太大。要把炉膛出口处受热面管间距拉开；炉排两侧

76、装设防焦集箱等。 在运行上要避免超负荷运行；控制火焰中心位置，避免火焰偏斜和火焰冲墙；合理控制过量空气系数和减少漏风。 对沸腾炉和层燃炉，要控制送煤量，均匀送煤，及时调整燃料层和煤层厚度。 发现锅炉结渣要及时清除。清渣应在负荷较低、燃烧稳定时进行，操作人员应注意防护和安全。第二节 特种设备安全技术特种设备安全技术( (二二) )压力容器爆炸的危害及预防压力容器爆炸的危害及预防1.1.冲击波及其破坏作用冲击波及其破坏作用。冲击波超压会造成人员伤亡和建筑物的破坏。 冲击波超压大于010 MPa时，在其直接冲击下大部分人员会死亡：0050 .10MPa的超压可严重损伤人的内脏或引起死亡；0. 030

77、05 MPa的超压会损伤人的听觉器官或产生骨折；超压0 .02003 MPa也可使人体受到轻微伤害。2.2.爆破碎片的破坏作用爆破碎片的破坏作用 锅炉压力容器破裂爆炸时，高速喷出的气流可将壳体反向推出，有些壳体破裂成块或片向四周飞散。这些具有较高速度或较大质量的碎片，在飞出过程中具有较大的动能，也可以造成较大的危害。 碎片对人的伤害程度取决于其动能，碎片的动能正比于其质量及速度的平方。碎片在脱离壳体时常具有80120 ms的初速度，即使飞离爆炸中心较远时也常有2030 ms的速度。在此速度下，质量为1 kg的碎片动能即可达200450 J，足可致人重伤或死亡。碎片还可能损坏附近的设备和管道，引

78、起连续爆炸或火灾，造成更大的危害。第二节 特种设备安全技术特种设备安全技术3.3.介质伤害介质伤害 介质伤害主要是有毒介质的毒害和高温水汽的烫伤。在压力容器所盛装的液化气体中有很多是毒性介质，如液氨、液氯、二氧化硫、二氧化氮、氢氰酸等。盛装这些介质的容器破裂时，大量液体瞬间气化并向周围大气中扩散，会造成大面积的毒害，不但造成人员中毒，致死致病，也严重破坏生态环境，危及中毒区的动植物。 有毒介质由容器泄放气化后，体积约增大100250倍。所形成毒害区的大小及毒害程度，取决于容器内有毒介质的质量，容器破裂前的介质温度、压力及介质毒性。 锅炉爆炸释放的高温汽水混合物，会使爆炸中心附近的人员烫伤。其他

79、高温介质泄放气化也会灼烫伤害现场人员。4 4二次爆炸及燃烧二次爆炸及燃烧 当容器所盛装的介质为可燃液化气体时，容器破裂爆炸在现场形成大量可燃蒸气，并迅即与空气混合形成可爆性混合气，在扩散中遇明火即形成二次爆炸。可燃液化气体容器的这种燃烧爆炸常使现场附近变成一片火海，造成重大危害。第二节 特种设备安全技术特种设备安全技术5 5压力容器事故的预防压力容器事故的预防(1)在设计上，应采用合理的结构，如采用全焊透结构，能自由膨胀等，避免应力集中、几何突变；针对设备使用工况，选用塑性、韧性较好的材料；强度计算及安全阀排量计算符合标准。(2)制造，修理、安装、改造时，加强焊接管理，提高焊接质量并按规范要求

80、进行热处理和探伤；加强材料管理，避免采用有缺陷的材料或用错钢材、焊接材料。(3)在锅炉使用过程中，加强锅炉运行管理，保证安全附件和保护装置灵活，齐全：加强水质管理，防止产生腐蚀，结垢，相对碱度过高；提高司炉工人素质，防止产生缺水，误判、误操作等现象。(4)在压力容器使用中，加强使用管理，避免操作失误，超温、超压、超负荷运行，失检、失修、安全装置失灵等。(5)加强检验工作，及时发现缺陷并采取有效措施。第三节 特种设备安全技术监察规程与标准1特种设备安全监察条例(中华人民共和国国务院令第373号)2锅炉压力容器压力管道特种设备事故处理规定(国家质量监督检验检疫总局第2号)3蒸气锅炉安全技术监察规程

81、(劳部发1996276号)4热水锅炉安全技术监察规程(劳锅字19918号)5. 有机热载体炉安全技术监察规程(劳部发1993356号)6锅炉压力容器使用登记管理办法(国质检锅2003207号)7压力容器安全技术监察规程(质技监局锅发1999154号)8气瓶安全监察规程(质技监局锅发2000250号)9压力管道安全管理与监察规定(劳发1996140号)10.游乐设施安全技术监察规程（国质检锅200334号）11.特种设备质量监督与安全监察规定(国家质量技术监督局第113号令)12.特种设备注册登记与使用管理规则(质技监局锅发200157号)13.游乐园管理规定(中华人民共和国建设部 国家质量技术

82、监督局令第85号)14.起重机械安全监察规定(国家质量监督检验检疫总局令第92号) 15.客运架空索道安全规范(GB 12352-2007)第四章 安全人机工程主要内容安全人机工程基本知识人的特性机械的安全特性及故障诊断技术机械的可靠性设计与维修性设计人机系统第一节 安全人机工程基本知识一、安全人机工程基本概念、主要研究内容及其分类一、安全人机工程基本概念、主要研究内容及其分类 （一）安全人机工程的定义（一）安全人机工程的定义 安全人机工程是研究人机环境系统的安全本质，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）安全人机工程的主要研究内容（二）安全人机工程

83、的主要研究内容 (1)分析机械设备及设施在生产过程中存在的不安全因素，并有针对性地进行可靠性设计、维修性设计、安全装置设计、安全启动和安全操作设计及安全维修设计等。 (2)研究人的生理和心理特性，分析研究人和机器各自的功能特点，进行合理的功能分配，以构成不同类型的最佳人机系统。 (3)研究人与机器相互接触、相互联系的人机界面中信息传递的安全问题。 (4)分析人机系统的可靠性，建立人机系统可靠性设计原则，据此设计出经济、合理以及可靠性高的人机系统。 （三）人机系统的类型（三）人机系统的类型 人机系统主要有两类，一类为机械化、半机械化控制的人机系统；一类为全自动化控制的人机系统。机械化、半机械化控

84、制的人机系统，人机共体，或机为主体，系统的动力源由机器提供，人在系统中主要充当生产过程的操作者与控制者，即控制器主要由人来操作。在控制系统中设置监控装置，如果人操作失误，机器会拒绝执行或提出警告。第一节 安全人机工程基本知识二、机械设计本质安全的定义二、机械设计本质安全的定义 1.1.机械设计本质安全的定义机械设计本质安全的定义 机械设计本质安全是指机械的设计者，在设计阶段采取措施来消除安全隐患的一种机械安全方法。包括在设计中排除危险部件，减少或避免在危险区处理工作需求，提供自动反馈设备并使运动的部件处于密封状态之中等。 2.2.机械失效安全：机械失效安全：机械设计者应该在设计中考虑到当发生故

85、障时不出危险。这一类装置包括操作限制开关，限制不应该发生的冲击及运动的预设制动装置，设置把手和预防下落的装置，失效安全的限电开关等。 3.3.机械部件的定位安全机械部件的定位安全：把机械的部件安置到不可能触及的地点，通过定位达到安全的目的。4.4.机器的安全布置机器的安全布置 (1)空间：便于操作、管理、维护、调试和清洁。 (2)照明：包括工作场所的通用照明和为操作机器而需的照明。 (3)管、线布置：不要妨碍在机器附近的安全出入，避免磕绊，有足够的上部空间。第二节 人的特性一、人的生理因素与安全的关系一、人的生理因素与安全的关系 ( (一一) )人的感觉与感觉器官人的感觉与感觉器官 l.l.视

86、觉视觉 （1 1）视觉机制）视觉机制 1）暗适应与明适应能力。 暗适应是指人从光亮处进入黑暗处，需要约30min时间以后才能逐渐看清被视物的轮廓。明适应是指人从暗处进入亮处时，约需1min能够看清视物。 2）眩光。 当人的视野中有极强的亮度对比时，由光源直射或由光滑表面的反射出的刺激或耀眼的强烈光线，称为眩光。 3）视错觉。 视觉印象与物体的实际大小、形状存在差异，这种现象称为视错觉。第二节 人的特性（2 2）视觉损伤与视觉疲劳）视觉损伤与视觉疲劳 1）视觉损伤。 在生产过程中，除切屑颗粒、火花、飞沫、热气流、烟雾、化学物质等有形物质会造成对眼的伤害之外，强光或有害光也会造成对眼的伤害。 2）

87、视觉疲劳。 长期从事近距离工作和精细作业的工作者，由于长时间看近物或细小物体，睫状肌必须持续地收缩以增加晶状体的白度。这将引起视觉疲劳，甚至导致睫状肌萎缩，使其调节能力降低。第二节 人的特性（3 3）视觉的运动规律）视觉的运动规律 1）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。所以，一般机器的外形常设计成横向长方形。 2）视线运动的顺序习惯于从左到右，从上到下，顺时针进行。 3）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。 4）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。 5）在视线突然转移的过程中

88、，约有3的视觉能看清目标，其余97的视觉都是不真实。 6）对于运动的目标，只有当角速度大于ls2s时，且双眼的焦点同时集中在同一个目标上，才能鉴别出其运动状态。 7）人眼看个目标要得到视觉印象，最短的注视时间为0.070.3s。第二节 人的特性2 2听觉听觉 （1 1）听觉特性）听觉特性 1）听觉绝对阈限。 听觉的绝对阈限是人的听觉系统感受到最弱声音和痛觉声音的强度。它与频率和声压有关。听觉的绝对阈限包括频率阈限、声压阈限和声强阈限。 2）听觉的辨别阈限。 辨别阈限是指听觉系统能分辨出两个声音的最小差异。辨别阈限与声音的频率和强度都有关系。 3）辨别声音的方向和距离。（2 2）听觉的掩蔽）听觉

89、的掩蔽 一个声音被其他声音的干扰而听觉发生困难，只有提高该声音的强度才能产生听觉这种现象称为听觉的掩蔽。被掩蔽声音的听阈提高的现象，称为掩蔽效应。 第二节 人的特性3.3.人的感觉反应人的感觉反应 （1 1）反应时间）反应时间 反应时间是指人从机器或外界获得信息，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。（2 2）减少反应时间的途径）减少反应时间的途径 1）合理地选择感知类型。 2）适应人的生理心理要求，按人机工程学原则设计机器。 3）操作者操作技术的熟练程度直接影响反应速度，应通过训练来提高入的反应速度。 第二节 人的特性( (二二) )人体的特性参数人体的特性参数 1.1.

90、人体特性参数人体特性参数 （1 1）静态参数）静态参数 人体在静止状态下测得的形态参数，也称人体的基本尺度。（2 2）动态参数）动态参数 在人体运动状态下，人体的动作范围，主要包括肢体的活动角度和肢体所能达到的距离等两方面的参数。（3 3）生理学参数）生理学参数 指有关的人体各种活动和工作引起的生理变化，反映人在活动和工作时负荷大小的参数，包括人体耗氧量、心脏跳动频率、呼吸频率及人体表面积和体积等。 （4 4）生物力学参数）生物力学参数生物力学参数主要指人体各部分出力大小的参数，如握力、拉力、推力、推举力、转动惯量等。 第二节 人的特性 2. 2.人体劳动强度参数人体劳动强度参数（1 1）能量

91、代谢率）能量代谢率（2 2）耗氧量）耗氧量（3 3）心率）心率F F （4 4）劳动强度指数）劳动强度指数I I 第二节 人的特性( (三三) ) 疲劳疲劳 1.1.疲劳的定义疲劳的定义 疲劳分为肌肉疲劳(或称体力疲劳)和精神疲劳(或称脑力疲劳)两种。 肌肉疲劳是指过度紧张的肌肉局部出现酸痛现象，一般只涉及大脑皮层的局部区域。 精神疲劳则与中枢神经活动有关，它是一种弥散的、不愿意再做任何活动和懒散的感觉，意味着肌体迫切需要休息。第二节 人的特性2.2.产生疲劳的原因及消除途经产生疲劳的原因及消除途经 （1 1）疲劳的原因）疲劳的原因 超过生理负荷的激烈动作和持久的体力或脑力劳动、作业环境不良、

92、单调乏味的工作、不良的精神因素、肌体状况不良以及长期劳逸安排不当等人的生理、心理因素及管理方面的因素，都是造成疲劳的原因。另外，机器本身在设计制造时，没有按人机工程学理论设汁或设计不周，也是人体过早出现疲劳的原因。 （2 2）消除疲劳的途径）消除疲劳的途径 消除疲劳的途径归纳起来有以下几方面：在进行显示器和控制器设计时应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。第二节 人的特性 （3 3）疲劳的测定）疲劳的测定

93、主观感觉调查表法。列一个由若干两种截然相反状态组成的表，让劳动者作出回答记号以表明他在特定瞬间的主观感觉。 分析脑电图。利用脑电图仪观测并记录大脑部分脑电波(，和等5种波形)的周期(波率)、振幅波幅)和相位，以及波形分布、对称性、节率性等，可以判断劳动者肌体处于何种机能状态。 测定闪频值(CFF)。对于工作期间精神一直处于高度紧张状态的工种(如电话员、机场调度员等)、视力高度紧张的工种以及枯燥无味单调重复的工种，其工作前后的闪频值有不同程度的变化，一般可达0.56HZ。故可以此来判断一个人的疲劳程度。 智能测验。智能测验包括理解能力、判断能力和运动反应等功能测验。 精神测验。这项测验主要是测定

94、劳动者的精神集中程度(即大脑皮层所处的机能状态)、视觉感知的准确性和运动反应的速度等。 连续拍摄人体动作的变化。 第二节 人的特性二、人的心理因素二、人的心理因素 ( (一一) )能力能力 能力是指一个人完成一定任务的本领，或者说，能力是人们顺利完成某种任务的心理特征。影响能力的因素很多，主要有感觉、知觉、观察力、注意力、记忆力、思维想象力和操作能力等。 ( (二二) )性格性格 性格是人们在对待客观事物的态度和社会行为方式中区别于他人所表现出来的那些比较稳定的心理特征的总和。道德品质和意志特点是构成性格的基础。 尽管人的性格有千差万别，但就其主要表现形式，可归纳为冷静型、活泼型、急躁型、轻浮

95、型和迟钝型等5种。在安全生产中，有不少人就是由于鲁莽、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的。 第二节 人的特性( (三三) )气质气质 气质的表现特征有以下4种： (1)精力旺盛、热情直率、刚毅不屈的人也往往易于性情急躁、主观任性； (2)灵活机智、活泼好动、善于交际、性格开朗的人也往往易于情绪多变、生活散没、轻举妄动； (3)安静、稳定、情绪不外露、沉着踏实、从容不迫、耐心谨慎的人也往往易于因循守旧、动作缓慢、沉默寡言； (4)孤僻寡言、心绪消沉、行动迟缓、自卑退让的人也往往会千易近人、容易相处、谦虚谨慎。( (四四) )需要与动机需要与动机 动机是由需要产生的，合

96、理的需要能推动人以一定的方式，在一定的方面去进行积极的活动，达到有益的效果。 第二节 人的特性(五五) )情绪与情感情绪与情感 情绪是由肌体生理需要是否得到满足而产生的体验，属于人和动物共有的；而情感则是人的社会性需要是否得到满足而产生的体验，属于人类特有。 在生产实践中常会出现以下2种不安全情绪：(1)急躁情绪(2)烦躁情绪。 以上不良情绪发展到一定程度能够主宰人的身体及活动情况，使人的意识范围变得狭窄，判断力降低，失去理智和自制力。带着这种情绪操纵机器极易导致不安全行为的发生。 ( (六六) )意志意志 意志就是人自觉地确定目标，井调节自己的行动克服困难，以实现预定目标的心理过程，它是意识

97、的能动作用表现。第三节 机械的安全特性及故障诊断技术 一、机械安全的定义及特性一、机械安全的定义及特性( (一一) )机械安全定义机械安全定义 机械安全是指机器在按使用说明书规定的预定使用条件下，执行其功能和在对其进行运输、安装、调试、运行、维修、拆卸和处理时对操作者不发生损伤或危害其健康的能力。它包括两个方面的内容： 1.在机械产品预定使用期间执行预定功能和在可预见的误用时，不会给人身带来伤害； 2.机械产品在整个寿命周期内，发生可预见的非正常情况下任何风险事故时机器是安全的。第三节 机械的安全特性及故障诊断技术 ( (二二) )机械安全的特性机械安全的特性1.1.系统性系统性 现代机械的安

98、全应建立在心理、信息、控制、可靠性、失效分析、环境学、劳动卫生、计算机等科学技术基础上，井综合与系统地运用这些科学技术。 2 2防护性防护性 通过对机械危险的智能化设计，应使机器在整个寿命周期内发挥预定功能，包括误操作时，其机器和人身均是安全的，使人对劳动环境、劳动内容和主动地位的提高得到不断改善。 3 3友善性友善性 机械安全设计涉及到人和人所控制的机器，它在人与机器之间建立起一套满足人的生理特性、心理特性，充分发挥人的功能的、提高人机系统效率的安全系统，在设计中通过减少操作者的紧张和体力来提高安全性，并以此改善机器的操作性能和提高其可靠性。 4 4整体性整体性 现代机械的安全设计必须全面、

99、系统地对导致危险的因素进行定性、定量分析和评价，整体寻求降低风险的最优设计方案。第三节 机械的安全特性及故障诊断技术 二、人机系统常见的事故及其原因二、人机系统常见的事故及其原因( (一一) )常见的事故常见的事故 1. 1.卷入和挤压卷入和挤压 这种伤害主要来自旋转机械的旋转零部件，即两旋转件之间或旋转件与固定件之间的运动将人体某一部分卷入或挤压。这是造成机械事故的主要原因，其发生的频率最高，约占机械伤害事故的477。 2. 2.碰撞和撞击碰撞和撞击 这种伤害主要来自直线运动的零部件和飞来物或坠落物。例如，做往复直线运动的工作台或滑枕等执行件撞击人体；高速旋转的工具、工件及碎片等击中人体；起

100、重作业中起吊物的坠落伤人或人从高层建筑上坠落伤亡等。 3. 3.接触伤害接触伤害 接触伤害主要是指人体某一部分接触到运动或静止机械的尖角、棱角、锐边、粗糙表面等发生的划伤或割伤的机械伤害和接触到过冷过热及绝缘不良的导电体而发生冻伤、烫伤及触电等伤害事故。第三节 机械的安全特性及故障诊断技术 ( (二二) )事故原因事故原因 1. 1.机械设备存在先天性潜在缺陷机械设备存在先天性潜在缺陷 属于这一类的潜在安全隐患涉及面很广，从设计到制造诸如零件材料缺陷及材料选择不当、基础设计不当、强度计算不准、结构设计不当、操纵控制机构设计不当、显示装置设置不当、无安全防护装置以及制造中的加工装配不当等等。 2

101、. 2.设备磨损或恶化设备磨损或恶化 使用过程中由于磨损、老化降低了设备的可靠性而产生新的潜在危险因素，如裂纹、腐蚀等缺陷，但由于未被发现而“带病”运转。 3. 3.人的不安全行为人的不安全行为 有的是由于安全意识差而做的有意的行为或错误的行为，有的则是由于人的大脑对信息处理不当而所做的无意行为，如误操作或误动作。人的任何一种不安全行为都可能导致事故发生。绝大多数人机事故是可以采取故障诊断等预先识别技术加以防范的。第三节 机械的安全特性及故障诊断技术 三、机械设备故障诊断技术三、机械设备故障诊断技术( (一一) )机械设备状态监测及故障诊断模型机械设备状态监测及故障诊断模型 故障诊断是研究机械

102、设备运行状态变化的信息，进而识别、预测和监视机械运行状态的技术方法。故障诊断的基本模型如图41所示。图中St(f)是载荷或应力向量，M(f)是故障机理传递函数，E(f)是异常模式(模型)向量，x(f)是设备状态向量，H(f)是E(f)和X(f)之间的传递函数。机器或设备在正常工作时M(f)l其状态向量X(f)是由外因St(f)和内因H(f)共同决定的，当出现异常或故障即M(f)不为1或St(f)超过正常值。前者称为结构异常，后者称为偏离操作规范之后，X(f)除与外因St(f)和内因H(f)有关外，还与载荷超差及故障机理传递函数M(f)有关。第三节 机械的安全特性及故障诊断技术 图4-1 故障诊

103、断的基本模型在设备状态监测和故障诊断中，设备的状态向量是设备异常或故障信息的重要载体，是设备故障诊断的客观依据，所以及时而正确地掌握状态向量是进行诊断的先决条件，为此就要用传感器或其他检测手段进行状态信号的监测。第三节 机械的安全特性及故障诊断技术 ( (二二) )故障诊断的基本流程及实施步骤故障诊断的基本流程及实施步骤故障诊断的基本工艺流程如图42所示，它包括诊断文档建立和诊断实施两大部分。诊断实施过程是故障诊断的中心工作，它可以细分为4个基本步骤：1.信号检测。按不同诊断目的选择最能表征设备状态的信号，对该类信号进行全面地检测，并将其汇集在一起，形成一个设备工作状态信号子集，该子集称为初始

104、模式向量。 2.特征提取(或称信号处理)。将初始模式向量进行维数变换、形式变换，去掉冗余信息，提取故障特征，形成待检模式。3.状态识别。将待检模式与样板模式(故障档案)对比，进行状态分类。4.诊断决策。根据判别结果采取相应的对策。对策主要是指对设备及其工作进行必要的预测和干预。第三节 机械的安全特性及故障诊断技术 图4-2 故障诊断的基本方法( (三三) )故障诊断与状态监测故障诊断与状态监测 故障诊断与状态监测是广义故障诊断中不可分割的两个有机组成部分。严格地讲，状态监测和故障诊断是两个不同的概念。状态监测一般由现场操作人员进行。第三节 机械的安全特性及故障诊断技术 ( (四四) )振动监测

105、与诊断技术振动监测与诊断技术 1. 1.振动的定义振动的定义 物体围绕其平衡位置做往复运动称为振动。按频率范围振动可分为低频振动。按振动信号的统计特征可分为稳态振动和随机振动。 2. 2.振动信号的检测与分析振动信号的检测与分析 振动信号一般用位移、速度或加速度传感器来测量。传感器应尽量安装在诊断对象的振动敏感点或离核心部位最近的关键点。对于低频振动，一般要从3个互相垂直的方向上进行检测。对于高频振动，只从一个方向上进行检测。 3. 3.振动诊断中的故障判别标准振动诊断中的故障判别标准 机械设备种类繁多，故障类型、失效形式及振动方式各异，因此很难提出统一的故障判别准则及故障模式。为研究设备的老

106、化状态、危险程度、重要程度等，必须按照设备各自的情况来确定标准。第三节 机械的安全特性及故障诊断技术 ( (五五) )其他故障诊断技术其他故障诊断技术 1. 1.油液分析技术：油液分析技术：目前应用较多的有光谱油液分析和铁谱油液分析两种。 （1 1）光谱分析：）光谱分析：利用原子吸收光谱来分析润滑油中金属的成分和含量，进而判断零件磨损程度的方法。 （2 2）铁谱分析：）铁谱分析：通过检查润滑油或液压系统的油液中所含磁性金属磨屑的成分、形态、大小及浓度来判断和预测机器系统中零件的磨损情况。 2. 2.温度检测及红外线监测技术温度检测及红外线监测技术 （1 1）温度检测）温度检测 一方面许多生产过

107、程中在工艺上要求对温度进行监测和控制，另一方面，机电设备运行是否正常往往在温度上会有所反映，根据温度变化特征可以了解设备的运行状态。 （2 2）红外线监测）红外线监测 物体表面发射的红外线与其温度有关。红外线测温的原理是利用红外线探测器将红外线辐射产生的热效应和光电效应转换成人们能识别的信号。常用的探测器有热电探测器、热敏探测器和光子探测器等，相关的仪器有红外测温仪、红外成像仪和红外摄影机等。第三节 机械的安全特性及故障诊断技术 3.3.超声探伤技术超声探伤技术 超声波是比声波振动频率更高的波，检测中常用的是15MHz的超声波。它常用来检查内部结构的裂纹、搭接、夹杂物、焊接不良的焊缝、锻造裂纹

108、、腐蚀坑以及加工不适当的塑料压层等。还可以检查管道中流体的流量、流速以及泄露等。4.4.表面缺陷探伤技术表面缺陷探伤技术 （1 1）磁粉探伤）磁粉探伤 磁粉探伤的原理是利用铁磁性试件的导磁性实现的。铁磁性物质的导磁性要比空气的导磁性强得多，因此表面缺陷处磁阻大，易产生漏磁场，吸引磁粉，形成磁粉堆积。通过观察磁粉聚集情况就可以确定被探测工件的表面缺陷或近表面缺陷。第三节 机械的安全特性及故障诊断技术 （2 2）渗透探伤）渗透探伤 渗透探伤的依据是物理化学中的液体对固体的润湿能力和毛细现象(渗透和上升)。首先将被探伤工件的表面涂上具有高度渗透能力的渗透液，渗透液由于润湿作用及毛细现象而进人工件的表

109、面缺陷中，然后将工件表面多余的渗透液清洗干净，再涂一层亲和力强的显像剂，将渗入裂纹中的渗透液吸出来，在显像剂上便显现出缺陷的形状和位置的鲜明图案。 （3 3）涡流探伤）涡流探伤 当通电线圈接近被测表面时，导电的试件表面层将产生涡电流(简称涡流)，涡流又会产生交变磁场，该交变磁场又会在激励线圈中感应出电流。由于涡流与表面状态有关，感应电流的大小、方向及相位等就会反映出表面缺陷的信息。涡流探伤就是利用这种信息来检测表面缺陷的。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、可靠性定义及其度量指标( (一一) )可靠性定义可靠性定义 所谓可靠性是指系统或产品在规定的条件和规定的时

110、间内，完成规定功能的能力。 规定条件包括产品所处的环境条件(温度、湿度、压力、振动、冲击、尘埃、雨淋、日晒等)、使用条件(载荷大小和性质、操作者的技术水平等)、维修条件(维修方法、手段、设备和技术水平等)。在不同规定条件下，产品的可靠性是不同的。 规定时间是指产品的可靠性与使用时间的长短有密切关系，产品随着使用时间或储存时间的推移，性能逐渐劣化，可靠性降低。第四节 机械的可靠性设计与维修性设计( (二二) )可靠性度量指标可靠性度量指标 1. 1.可靠度：可靠度：可靠性的量化指标，即系统或产品在规定条件和规定时间内完成规定功能的概率。可靠度是时间的函数，常用R(t)表示，称为可靠度函数。 2.

111、 2.故障率故障率( (或失效率或失效率) )：指工作到t时刻尚未发生故障的产品，在该时刻后单位时间内发生故障的概率。故障率也是时间的函数，记为(t)，称为故障率函数。 产品在其整个寿命期间内各个时期的故障率是不同的，其故障率随时间变化的曲线称为寿命的曲线，也称浴盆曲线，如图4-3所示。第四节 机械的可靠性设计与维修性设计由图可见，产品的失效过程可分为以下3个阶段： (1)早期故障期。 产品在使用初期，固有缺陷陆续暴露出来，此期间故障率较高，但经过不断的调试和排除故障，加之相互配合件之间的磨合，使故障率较快地降下来，并逐渐趋于稳定。 (2)偶发故障期。 这个期间的故障率降到最低，且趋向常数，表

112、示产品处于正常工作状态。这段时间较长，是产品的最佳工作期。 (3)磨损故障期。 这个时期的故障迅速上升，因为产品经长期使用后，由于磨损和老化，大部分零组部件将接近或达到固有寿命期，所以故障率较高。第四节 机械的可靠性设计与维修性设计 3. 3.平均寿命平均寿命( (或平均无故障工作时间或平均无故障工作时间) ) 对非维修产品称平均寿命，其观测值为产品发生失效前的平均工作时间，或所有试验产品都观察到寿命终了时，它们寿命的算术平均值；对于维修产品来说，称平均无故障工作时间或平均故障间隔时间，其观测值等于在使用寿命周期内的某段观察期间累积工作时间与发生故障次数之比。 4. 4.维修度维修度 维修度是

113、指维修产品发生故障后，在规定条件(备件贮备、维修工具、维修方法及维修技术水平等)和规定时间内能修复的概率。 5. 5.有效度有效度 狭义可靠度与维修度的综合称为有效度，也称广义可靠度。其定义是，对维修产品，在规定的条件下使用，在规定维修条件下修理，在规定的时间内具有或维持其规定功能处于正常状态的概率。第四节 机械的可靠性设计与维修性设计二、系统或产品的可靠性预计二、系统或产品的可靠性预计 产品的可靠性预计是根据零组部件的可靠性数据来预算产品的可靠性指标，如可靠度、故障率或平均寿命等。目的是为可靠性设计选择最佳设计方案提供可靠依据，且在产品定型投产之前就可以对新产品的可靠性做出估计，否则可以针对

114、发现的问题及时进行改进设计，从而取得事半功倍的效果。( (一一) )串联系统的可靠性预计串联系统的可靠性预计 串联系统的可靠性表示系统中所有单元均正常时，系统才能正常工作。串联系统的可靠性有如下特点： (1)串联系统中单元数越多，则系统的可靠性越低；各单元本身的可靠性越低，则系统的可靠性越低。 (2)串联系统的可靠性总是小于系统中可靠度最低单元的可靠性，而且其寿命取决于该单元的寿命。第四节 机械的可靠性设计与维修性设计( (二二) )并联系统的可靠性预计并联系统的可靠性预计 并联系统可靠性表示系统中只要有一个单元能正常工作，系统就能正常工作。( (三三) )串并联系统的可靠性预计串并联系统的可

115、靠性预计 任何一个串-并联系统总可以看成是由一些串联式和并联式子系统组合而成。在进行串一并联系统的可靠性预计时，只要用上述方法分别求出各子系统的可靠度，就可以使系统可靠性框图逐步简化，最后总可以简化成一个简单的串联系统或并联系统，于是可求出整个系统的可靠度。第四节 机械的可靠性设计与维修性设计三、机械设备结构可靠性设计要点三、机械设备结构可靠性设计要点( (一一) )确定零件合理的安全系数确定零件合理的安全系数 安全系数是指零件在理论上计算的承载能力与实际所能承担的负荷之比值。确定安全系数时应考虑以下几个因素： (1)环境条件的影响如温度、湿度、冲击、振动等； (2)使用中发生超负荷或误操作时

116、的后果； (3)为提高安全系数所付出的经济代价是否合算等。( (二二) )储备设计储备设计( (冗余设计冗余设计) ) 贮备设计是指将若干功能相同的零组部件作为备用机构，当其中某个零组部件出现故障时，备用机构马上启动工作，使机器仍能保持正常工作。例如，滚动轴承中的双排滚珠，当其中一排损坏时，另一排仍可以维持正常工作。第四节 机械的可靠性设计与维修性设计(三三) )耐环境设计耐环境设计 在产品设计时要考虑环境条件的影响，应进行耐机械应力(振动、冲击等)设计和抗气候条件(高温、低温、潮湿、雨淋、日晒、风化、腐蚀等)设计。设计时就应预计产品实际使用的环境条件，并采取相应的耐环境措施。为此，在设计、试

117、制阶段要进行实验室模拟或现场作预计环境条件下的可靠性试验，如耐久性试验、寿命试验、环境试验、可靠性测定和可靠性验证等试验。( (四四) )简单化和标准化设计简单化和标准化设计 产品简单化和标准化是提高可靠性的关键，即产品在满足功能要求的前提下，其结构越简单越好，因为这时零件数少了，发生故障的机会就少了。 (1)应避免单纯追求高水平及复杂化，尽量选用标准件。 (2)要处理好极限设计，设计时应考虑并保证产品在各种恶劣条件下工作的可靠性，可以通过保险机构、连锁机构等安全装置或安全措施来解决。第四节 机械的可靠性设计与维修性设计( (五五) )提高结合部的可靠性提高结合部的可靠性 机械产品结合部位的故

118、障率一般都比较高，所以极易诱发其他故障的发生。为此，在可靠性设计时应特别注意设法提高结合部位的可靠度，即保证结合部的连接强度、刚度及配合精度和密封要求等。( (六六) )结构安全设计结构安全设计 在结构设计时，要做到结构合理，从根本上消除危险与有害因素，使操作者彻底从危险部位或危险状态下解脱出来，是提高产品可靠性和安全性的根本出路。( (七七) )设置齐全的安全装置设置齐全的安全装置 作为可靠性较高的现代化机械设备，已具备也必须具备必要的安全装置，以便用来防止超载、超行程、超温、超压、误操作、误接触、外部环境突变(如停电、停气等)而引起的事故以及限制事故的扩大。第四节 机械的可靠性设计与维修性

119、设计( (八八) )人机界面设计人机界面设计 人机界面是人与机器交换信息的环节，如果人机界面设计不当，人与机器相接触造成能量逸出，将直接会导致事故发生。所以在人机界面设计时，即人机工程设计时，必须考虑人的生理、心理因素，考虑人机协调关系，如人的正常生理能力和允许限度。要求所设计的显示器，长时间观察或监听而不易疲劳；操纵机构应设计成在操作时需要用的操作力不大，有“手感”而不沉重；控制器和显示器应尽量少而集中，配置合理，避免操作失误；且设有连锁保护装置，做到即使误操作某一控制器也不会引起事故。第四节 机械的可靠性设计与维修性设计四、机械的维修性设计四、机械的维修性设计( (一一) )维修及维修性维

120、修及维修性 所谓维修是指使产品保持在正常使用和运行状态，以及为排除故障或缺陷所采取的一切措施，包括设备运行过程中的维护保养、设备状态监测与故障诊断以及故障检修、调整和最后的验收试验等直至恢复正常运行等一系列工作。维修性是指对故障产品修复的难易程度，即在规定条件和规定时间内，完成某种产品维修任务的难易程度。( (二二) )产品结构的维修性设计产品结构的维修性设计 维修性设计是指产品设计时，设计师应从维修的观点出发，保证当产品一旦出故障，能容易地发现故障，易拆、易检修、易安装，即可维修度要高。第四节 机械的可靠性设计与维修性设计维修性设计中应考虑的主要问题： 1.1.可达性可达性 所谓可达性是指检

121、修人员接近产品故障部位进行检查、修理操作、插人工具和更换零件等维修作业的难易程度。可达性设计应从以下3方面考虑： （1 1）安装场所的可达性）安装场所的可达性 检修人员在从事检修作业，需要有一个足够的检修活动空间，使维修人员能够在舒服的姿态下进行维修作业，如“坐”、“蹲”、“跪”、“躺”等作业姿势。 （2 2）设备外部的可达性）设备外部的可达性 复杂产品往往是由几个部件或单元组成，而这些部件或单元装在一个箱体或壳体内，为了装入或取出这些部件或单元，或检查及观察它们的工作状况需要在箱体或壳体壁上开口，设计时就需要考虑开口部分的结构(有面板、盖或门)及其固定方式，做到既可靠，又易打开。 （3 3）

122、设备内部的可达性）设备内部的可达性 从易检查易维修的角度出发，在设计内部零件时，要考虑其结构形状，考虑各零组部件之间的合理布局和安装空间等。第四节 机械的可靠性设计与维修性设计 2.2.零组部件的标准化与互换性零组部件的标准化与互换性 产品设计时应力求选用标准件，以提高互换性，这将会给产品的使用维修带来很大方便。因为标准化零件质量有保证，品种和规格大大减少，于是就可以减少备件库存和资金积压，既能保证供应，又简化管理。 3.3.维修人员的安全维修人员的安全 产品在结构设计时除考虑操作工人的安全外，还必须考虑维修人员的安全，而这后一项工作往往最容易被人们忽视。第五节 人机系统一、人机信息及能量交换

123、系统模型一、人机信息及能量交换系统模型 人机系统的任何活动实质上是信息及能量的传递和交换。人机之间在进行信息及能量的传递和交换中，首先是人的感觉器官(眼、耳等)从显示装置上感受到机器及环境作用于人的信息，经大脑中枢神经的综合、分析、判断做出决策，然后命令运动器官(手或脚)向机器的控制器发出控制信息，即操纵机器相应的执行机构(手柄或按钮等)完成各种相应的运动机能(移动或转动)，且将控制的效果反映在显示器上，构成一个信息及能量传递的闭环系统。到此，人机系统完成了一次功能循环。这个循环过程中，人机系统完成了人所希望的功能，达到人的预期目的。第五节 人机系统二、人机系统二、人机系统 在人机系统中，人与

124、机器为完成一定功能，各自发挥自己的作用，又必须相互联系，相互配合，二者之间有着相互依存、相互影响、又相互制约的关系，而且这些关系随系统自动化程度的变化而变化。 为了取得人机系统的最佳效果，对人和机分别提出“人适应于机”、“机适宜于人”的不同要求，即“人适机”与“机宜人”。所谓“机宜人”是指机器作为人从事生产和生活活动的工具，要求设计、制造出来的机器应尽量满足使用者的体格、生理、心理等条件的要求，做到显示的信息便于接受、判断，控制系统的尺寸、力度、位置、结构、形式等均应适合操作者的生理要求，工具、器具及用品等的使用得心应手，人所处的作业空间安全舒适，达到有利于人的身心健康，有利于发挥劳动者的效能

125、和效率。第五节 人机系统 人适机是指使人去适应机器的要求。机器的结构决定了其客观的运动规律，其操作环境也会因各种因素在时间和空间上受到某种限制，如经济上的可行性、技术上的可能性、机器本身性能要求的条件以及使用机器时的外界环境条件(如高温、高压作业)等。为了适应机器的这些情况，就需要对人的因素予以限制，对人进行教育、训练，并且尽量发挥人的因素，利用有一定可塑性这一特点。 在人机系统中，机宜人与人适机是相对的。机适宜于人是以人的因素为条件的，而人的因素是比较复杂的，而且是变化的，有的是随时代的进步而变化，有的是因时、因地、因性别、因年龄等不同而变化；人的因素有的可量化，有的则难以准确量化。机器本身

126、也在不断发展，自动化程度越来越高，控制系统智能化，所以机适宜于人的程度也在不断提高。而人适应于机的程度是有限的，因为尽管人的因素有一定的可塑性，但是毕竟有一定的限度。解决的办法是通过学习和训练，提高人的文化和技术素质，或采取必要的辅助措施(如使用劳保用品等)去适应机器的要求。第五节 人机系统三、人机功能分配三、人机功能分配 在人机系统中，人与机完成各自的功能，只有二者合理配合，协调一致，才能使人机系统达到最佳效果。为此，需要深入了解和研究人机各自的特征，进行比较，扬长避短，充分发挥各自的特长。( (一一) )人在人机系统中的主要功能人在人机系统中的主要功能 1.传感功能。 通过人体感觉器官的看

127、、听、摸等感知外界环境的刺激信息，如物体、事件、机器、显示器、环境或工作过程等，将这些刺激信息作为输入传递给人的中枢神经。 2.信息处理功能。 大脑对感知的信息进行检索、加工、判断、评价，然后做出决策。 3.操纵功能。 将信息处理的结果作为指令，指挥人的行动，即人对外界的刺激作出反应，如操纵控制器、使用工具、处理材料等，最后达到人的预期目的，如机器被开动运转、零件被加工成形、机器的故障已被排除、缺陷零件已被修复或者更换等。第五节 人机系统( (二二) )人机特性的比较人机特性的比较 人体本身就是一部复杂的、特殊的机器。人与机器的特性包括许多内容，但就从人机系统中信息及能量的接受、传递、转换过程

128、来讲，我们可以归纳为以下4个方面来比较，即信息感受、信息处理和决策、操作反应、工作能力等。 人优于机器的能力主要有：信号检测、图像识别、灵活性、随机应变、归纳、推理、判断、创造性等；机器优于人的能力主要有反应、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，能同时完成多种操作、演绎推理以及能在恶劣环境下工作等。( (三三) )人机功能分配原则人机功能分配原则 根据人机特性的比较，为了充分发挥各自的优点，人机功能合理分配的原则应该是：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、高价运算的、操作复杂的、环境条件差的工作，适合于机器来做；而研究、创造、决策、指令和

129、程序的编排、检查、维修、故障处理及应付不测等工作，适合于人来承担。 第五节 人机系统四、人机系统可靠性计算四、人机系统可靠性计算(一一) )系统中人的可靠度计算系统中人的可靠度计算 由于人机系统中人的可靠性的因素众多且随机变化，因此人的可靠性是不稳定的。人的可靠度计算(定量计算)也是很困难的。 1 1人的基本可靠度人的基本可靠度 系统不因人体差错发生功能降低和故障时人的成功概率，称为人的基本可靠度，用r表示。人在进行作业操作时的基本可靠度可用下式表示： ra1a2a3 (4-1) 式中 a1输入可靠度，考虑感知信号及其意义，时有失误； a2判断可靠度，考虑进行判断时失误； a3输出可靠度，考虑

130、输出信息时运动器官执行失误，如按错开关。第五节 人机系统 人的作业方式可分为两种情况，一种是在工作时间内连续性作业，另一种是间歇性作业。下面分别说明这两种作业人的可靠度的确定方法。 (1)连续作业。 在作业时间内连续进行监视和操纵的作业称为连续作业，例如控制人员连续观察仪表并连续调节流量；汽车司机连续观察线路并连续操纵方向盘等。 (2)间歇性作业。 在作业时间内不连续地观察和作业，称为间歇性作业，例如，汽车司机观察汽车上的仪表，换挡、制动等。对间歇性作业一般采用失败动作的次数来描述可靠度。第五节 人机系统2.2.人的作业可靠度人的作业可靠度 考虑了外部环境因素的人的可靠度RH为： RH1-bl

131、b2b3b4b5(1r) (4-2) 式中 b1作业时间系数； b2作业操作频率系数； b3作业危险度系数； b4作业生理和心理条件系数； b5作业环境条件系数； (1-r)作业的基本失效概率或基本不可靠度。第五节 人机系统( (二二) )人机系统的可靠度计算人机系统的可靠度计算 人机系统组成的串联系统可按下式表达： RsRHRM (4-3) 式中 Rs人机系统可靠度； RH人的操作可靠度； RM机器设备可靠度。 人机系统可靠度采用并联方法来提高。常用的并联方法有并行工作冗余法和后备冗余法。并行工作冗余法是同时使用两个以上相同单元来完成同一系统任务，当一个单元失效时，其余单元仍能完成工作的并联

132、系统。后备冗余法也是配备两个以上相同单元来完成同一系统的并联系统。它与并行工作冗余法不同之处在于后备冗余法有备用单元，当系统出现故障时，才启用备用单元。第五节 人机系统1.1.两人监控人机系统的可靠度两人监控人机系统的可靠度 当系统由两人监控时，一旦发生异常情况应立即切断电源。该系统有以下两种控制情形。 (1)异常状况时，相当于两人并联，可靠度比一人控制的系统增大了，这时操作者切断电源的可靠度为RHb(正确操作的概率)： RHb1-(1-R1)(1-R2) (4-4) (2)正常状况时，相当于两人串联，可靠度比一人控制的系统减小了，即产生误操作的概率增大了，操作者不切断电源的可靠度为RHc(不

133、产生误动作的概率)： RHcRlR2 (4-5) 从监视的角度考虑，首要问题是避免异常状况时的危险，即保证异常状况时切断电源的可靠度，而提高正常状况下不误操作的可靠度则是次要的，因此这个监控系统是可行的。所以两人监控的人机系统的可靠度度RSr为： 异常情况时， RSrRHbRM1-(1-R1)(1-R2)RM (4-6) 正常情况时， RSrRHcRMRlR2RM (4-7)第五节 人机系统2.2.多人表决的冗余人机系统可靠度多人表决的冗余人机系统可靠度 上述两人监控作业是单纯的并联系统，所以正常操作和误操作两种概率都增加了，而由多数人表决的人机系统就可以避免这种情况。若由几个人构成控制系统，

134、当其中r个人的控制工作同时失误时，系统才会失败，我们称这样的系统为多数人表决的冗余人机系统。第五节 人机系统五、人机系统可靠性设计基本原则五、人机系统可靠性设计基本原则 1. 1.系统的整体可靠性原则系统的整体可靠性原则 从人机系统的整体可靠性出发，合理确定人与机器的功能分配，从而设计出经济可靠的人机系统。一般情况下，机器的可靠性高于人的可靠性，实现生产的机械化和自动化，就可将人从机器的危险点和危险环境中解脱出来，从根本上提高了人机系统可靠性。 2. 2.高可靠性组成单元要素原则高可靠性组成单元要素原则 系统要采用经过检验的、高可靠性单元要素来进行设计。 3. 3.具有安全系数的设计原则具有安

135、全系数的设计原则 由于负荷条件和环境因素随时间而变化，所以可靠性也是随时间变化的函数，并且随时间的增加，可靠性在降低。因此，设计的可靠性和有关参数应具有一定的安全系数。第五节 人机系统4.4.高可靠性方式原则高可靠性方式原则 为提高可靠性，宜采用冗余设计、故障安全装置、自动保险装置等高可靠度结构组合方式。 (1) (1)系统系统“自动保险自动保险”装置。装置。自动保险，就是即使是外行不懂业务的人或不熟练的人进行操作，也能保证安全，不受伤害或不出故障。 这是机器设备设计和装置设计的根本性指导思想，是本质安全化追求的目标。要通过不断完善结构，尽可能地接近这个目标。 (2)(2)系统系统“故障安全故

136、障安全”结构。结构。故障安全，就是即使个别零部件发生故障或失效，系统性能不变，仍能可靠工作。 系统安全常常是以正常的准确的完成规定功能为前提。可是，由于组成零件产生故障而引起误动作，常常导致重大事故发生。为达到功能准确性，采用保险结构方法可保证系统的可靠性。 从系统控制的功能方面来看，故障安全结构有以下几种： 消极被动式。组成单元发生故障时，机器变为停止状态。 积极主动式。组成单元发生故障时，机器一面报警，一面还能短时运转。 运行操作式。即使组成单元发生故障，机器也能运行到下次的定期检查。 通常在产业系统中，大多为消极被动式结构。第五节 人机系统 5. 5.标准化原则标准化原则 为减少故障环节

137、，应尽可能简化结构，尽可能采用标准化结构和方式。6.6.高维修度原则高维修度原则 为便于检修故障，且在发生故障时易于快速修复，同时为考虑经济性和备用方便，应采用零件标准化、部件通用化、设备系列化的产品。7.7.事先进行试验和进行评价的原则事先进行试验和进行评价的原则 对于缺乏实践考验和实用经验的材料和方法，必须事先进行试验和科学评价，然后再根据其可靠性和安全性而选用。8.8.预测和预防的原则预测和预防的原则 要事先对系统及其组成要素的可靠性和安全性进行预测。对已发现的问题加以必要的改善，对易于发生故障或事故的薄弱环节和部位也要事先制定预防措施和应变措施。9.9.人机工程学原则人机工程学原则 从

138、正确处理人-机-环境的合理关系出发，采用人类易于使用并且差错较少的方式。第五节 人机系统 10. 10.技术经济性原则技术经济性原则 不仅要考虑可靠性和安全性，还必须考虑系统的质量因素和输出功能指标。其中还包括技术功能和经济成本。11.11.审查原则审查原则 既要进行可靠性设计，又要对设计进行可靠性审查和其他专业审查，也就是要重申和贯彻各专业各行业提出的评价指标。12.12.整理准备资料和交流信息原则整理准备资料和交流信息原则 为便于设计工作者进行分析、设计和评价，应充分收集和整理设计者所需要的数据和各种资料，以有效地利用已有的实际经验。13.13.信息反馈原则信息反馈原则 应对实际使用的经验进行分析之后，将分析结果反馈给有关部门。14.14.设立相应的组织机构设立相应的组织机构 为实现高可靠性和高安全性的目的，应建立相应的组织机构，以便有力推进综合管理和技术开发。