機械設備的安全設計

    為(wei)了(le)保(bao)證(zheng)安(an)全(quan)生(sheng)產(chan)，必(bi)須(xu)根(gen)據(ju)對(dui)機(ji)械(xie)設(she)備(bei)的(de)安(an)全(quan)要(yao)求(qiu)，進(jin)行(xing)安(an)全(quan)設(she)計(ji)。在(zai)設(she)計(ji)階(jie)段(duan)采(cai)取(qu)本(ben)質(zhi)安(an)全(quan)的(de)技(ji)術(shu)措(cuo)施(shi)。本(ben)質(zhi)安(an)全(quan)是(shi)指(zhi)一(yi)般(ban)水(shui)平(ping)的(de)操(cao)作(zuo)者(zhe)在(zai)判(pan)斷(duan)錯(cuo)誤(wu)和(he)誤(wu)操(cao)作(zuo)的(de)情(qing)況(kuang)下(xia)，生(sheng)產(chan)係(xi)統(tong)和(he)設(she)備(bei)仍(reng)能(neng)保(bao)證(zheng)安(an)全(quan)。

    一、設備安全設計的主要內容

    1．設備本質安全的意義
    “安全第一、預防為主”defangzhentixianzaidanganquanheshengchanfashengmaodunshi，anquanshidiyiweide。suoyoujixieshebeibixufuheanquanshiyongyaoqiu，zaishebeideshiyongshoumingqineibaozhengcaozuozhedeanquan。yinggaiyaoqiucaozuozhezhengquecaozuo，danshibaxiwangwanquanjituozaicaozuozhedezhengquecaozuoshiweixiande
，bixushishebeibenshendadaobenzhianquan。zaishejijieduanbixukaolvgezhongyinsu。jingguozonghefenxi，zhengquechulishebeixingneng、產量
、效率
、可靠性、實用性
、先進性、使用壽命、經濟性和安全性之間的關係。其中安全性是必須首先考慮的。
    buanquandeshejihuidaozhibubiyaodeshanghaiheshigu。zuihaodebanfashicainashiyongdanweibaokuocaozuozhedejianyi，buduangaijinsheji，tigaoshebeideanquanxing。anquanshejidemubiaoshichanpin100%達到質量要求，具有100%可靠性和100%的de操cao作zuo維wei修xiu安an全quan性xing。本ben質zhi安an全quan的de設she備bei具ju有you高gao度du的de可ke靠kao性xing和he安an全quan性xing，可ke以yi杜du絕jue或huo減jian少shao傷shang亡wang事shi故gu，減jian少shao設she備bei故gu障zhang，從cong而er提ti高gao設she備bei利li用yong率lv，實shi現xian安an全quan生sheng產chan。

    2．設備本質安全的指導思想
    根據生產設備安全設計的基本要求和製定安全技術措施的基本原則，為了實現設備的本質安全，可以從三方麵入手：
    （1）設she計ji階jie段duan。采cai用yong技ji術shu措cuo施shi來lai消xiao除chu危wei險xian
，使shi人ren不bu可ke能neng接jie觸chu或huo接jie近jin危wei險xian區qu，如ru在zai設she計ji中zhong對dui齒chi輪lun采cai用yong遠yuan距ju離li潤run滑hua或huo自zi動dong潤run滑hua
，即ji可ke避bi免mian因yin加jia潤run滑hua油you而er接jie近jin危wei險xian區qu；將危險區安全封閉；采用安全裝置

；實現機械化和自動化等
；這些都是設計階段應該解決的。
    （2）操作階段。建立有計劃的維護保養和預防性維修製度；采用故障診斷技術，對運行中的設備進行狀態監測；避免或及早發現設備故障
；對安全裝置進行定期檢查
，保證安全裝置始終處於可靠和待用狀態；提供必要的個人防護用品等。
    （3）管理措施。指導機械的安全使用，向用戶及操作人員提供有關設備危險性的資料
、安全操作規程、維修安全手冊等技術文件
；加強對操作人員的教育和培訓
，提高工人發現危險和處理緊急情況的能力。
    上述三方麵中

，設計階段所應采取的措施是主要的。後兩方麵的措施隻是補充。

    二、本質安全的主要措施。

    1．本質安全的目的
    本質安全是指操作失誤時
，設備能自動保證安全；當設備出現故障時，能自動發現並自動排除
，能確保人身和設備安全。為使設備達到本質而進行的研究
、設計、改造和采取各種措施的最佳組合，都稱為本質安全化。
    本質安全化的目的是：運用現代科學技術
，特別是安全科學的成就，從根本上消除能形成事故的主要條件

；如ru果guo暫zan時shi達da不bu到dao時shi，則ze采cai取qu兩liang種zhong或huo兩liang種zhong以yi上shang的de相xiang對dui安an全quan措cuo施shi

，形xing成cheng最zui佳jia組zu合he的de安an全quan體ti係xi

，達da到dao最zui大da限xian度du的de安an全quan。同tong時shi盡jin可ke能neng采cai取qu完wan善shan的de防fang護hu措cuo施shi，增zeng強qiang人ren體ti對dui各ge種zhong危wei害hai的de抵di抗kang能neng力li。本ben質zhi安an全quan化hua強qiang調tiao先xian進jin技ji術shu手shou段duan和he物wu質zhi條tiao件jian在zai保bao障zhang安an全quan生sheng產chan中zhong的de重zhong要yao作zuo用yong。隨sui著zhe科ke學xue技ji術shu的de進jin步bu，設she備bei本ben質zhi安an全quan化hua程cheng度du也ye會hui不bu斷duan提ti高gao。不bu會hui停ting留liu在zai現xian有you的de水shui平ping上shang。

    2．本質安全化的主要內容

    設備的本質安全措施可以通過設備本身和控製器的安全設計來實現。
    （1）本質安全化的基本思路。   
    ①conggenbenshangxiaochufashengshigudetiaojian。zheshizuilixiangdecuoshi。xuduojixieshigushiyouyurentijiechuleweixiandian
，ruguojiangweixiancaozuocaiyongzidongkongzhi，yongzhuanyonggongjudaitirenshoucaozuo
，shixianjixiehuadengdoushibaozhengrenshenanquandeyouxiaocuoshi。   
    ②設備能自動防止操作失誤和設備故障。操作失誤是操作人員違反操作規程的行為，設備故障是設備或其零、部(bu)件(jian)的(de)功(gong)能(neng)受(shou)到(dao)損(sun)傷(shang)或(huo)破(po)壞(huai)
，以(yi)致(zhi)不(bu)能(neng)正(zheng)常(chang)運(yun)轉(zhuan)而(er)使(shi)其(qi)技(ji)術(shu)性(xing)能(neng)下(xia)降(jiang)甚(shen)至(zhi)完(wan)全(quan)喪(sang)失(shi)。這(zhe)些(xie)現(xian)象(xiang)在(zai)生(sheng)產(chan)中(zhong)是(shi)難(nan)以(yi)完(wan)全(quan)避(bi)免(mian)的(de)。因(yin)此(ci)設(she)備(bei)應(ying)有(you)自(zi)動(dong)防(fang)範(fan)措(cuo)施(shi)
，以(yi)避(bi)免(mian)發(fa)生(sheng)事(shi)故(gu)。這(zhe)些(xie)措(cuo)施(shi)應(ying)能(neng)達(da)到(dao)：即使操作失誤
，也不會導致設備發生事故；即使出現故障，應能自動排除，切換或安全停機；當設備發生故障時，不論操作人員是否發現，設備應能自動報警，並作出應急反應
，更理想的是還能顯示設備發生故障的部位。

    （2）常用的措施。   
    ⑴采用機械化、自動化和遙控技術。這是消除危險因素和人接觸最佳方案。機械的可靠性一般比人的可靠性高，人易受生理
、心理以及外界因素的影響，一般認為的人失誤率在1%以上。設計優良的機械，其故障率至少在0.1%以下，使用可靠性高的零、部件
，機械的故障率可達到0.01%。采用機械化
、zidonghuaheyaokongjishudaitirendeshougongcaozuo，shitigaolaodongshengchanlv
，jiangdilaodongqiangdu，jianshaoshebeiguzhanglv
，fangzhicuowucaozuo，baozhengcaozuozheanquanheshebeianquanzuiyouxiaodecuoshi。youqishiyongyuweixianzuoyehezaieliedezuoyehuanjingzhongdaitirenjinxingcaozuo。
    ⑵采用可靠性設計，提高機械設備的可靠性。
    ⑶采cai用yong安an全quan防fang護hu裝zhuang置zhi。當dang無wu法fa消xiao除chu危wei險xian因yin素su時shi
，采cai用yong安an全quan防fang護hu裝zhuang置zhi隔ge離li危wei險xian因yin素su是shi最zui常chang用yong的de技ji術shu措cuo施shi。帶dai有you聯lian鎖suo裝zhuang置zhi的de防fang護hu罩zhao是shi最zui好hao的de本ben質zhi安an全quan措cuo施shi。   
    ⑷安裝保險裝置，保險裝置又叫故障保險裝置。這種裝置的作用與安全防護裝置稍有不同。它能在設備產生超壓、超溫
、超速
、超載

、超位等危險因素時，進行自動控製並消除或減弱上述危險。安全閥、單向閥、超載保護裝置
、限速器、限位開關
、爆破片、熔斷器、保險絲
、力矩限製器

、極限位置限製器等都是常用的保險裝置。    
    ⑸采用自監測、報警和處理係統。利用現代化儀器儀表對運行中的設備狀態參數進行在線監測和故障診斷。當出現異常現象時，能自動報警，發出聲
、光報警信號，並且動作出應急反應
，如自動停機
、自動切換到備用設備等。    
    ⑹采用冗餘技術。冗餘技術是可靠性設計常采用的一種技術，即在設計中增加冗餘元件或冗餘（備用）設備，平時隻用其中一個，當發生事故時，冗餘設備或冗餘元件能自動切換。
    ⑺采用傳感技術 在危險區設置光電式
、感應式
、壓力傳感式傳感器
，當人進入危險區，可立即停機，終止危險運動。
    ⑻安裝緊急停車開關。
    ⑼向操作者提供機械關鍵安全功能是否正常（設備的自檢功能）的信息。
    ⑽設計程序聯鎖開關。設計對出現錯誤指令時
，禁止啟動的操縱器。這些關鍵程序隻有在正常操作指令下才能啟動機械。
    ⑾配備使操作者容易觀察的
，能顯示設備運行狀態和故障的顯示器。
    ⑿caiyongduozhonganquanbaozhangcuoshi。duiyuweixianxingdadezuoye，yaoqiushebeiyunxingjueduianquankekao。weilefangzhichuxianguzhanghefashengwucaozuo，yingcaiyongshuangzhonghuoduozhonganquanbaozhangcuoshi，shishebeiyunxingwanwuyishi。

    二
、可靠性設計

    1．可靠性技術和可靠性設計   
    設備在規定的時期內，在規定的條件下
，完成規定功能的能力稱為設備的可靠性。可靠性技術已成為提高使用壽命、減少設備故障
、實現安全生產的重要手段。可靠性技術和安全技術有密切的關係
，但兩者又不完全相同。   
    許多可靠性技術采用的方法已被安全技術所采用，許多基本概念也用到安全技術和安全管理上。安全技術所用到的事故樹分析（FTA）就是沿用可靠性工程的故障樹分析方法。故障模式影響分析（FMEA）和故障模式影響及危害度分析（FMECA）也ye是shi可ke靠kao性xing工gong程cheng的de重zhong要yao方fang法fa。安an全quan技ji術shu措cuo施shi有you許xu多duo也ye是shi可ke靠kao性xing技ji術shu常chang用yong到dao的de措cuo施shi。因yin此ci，可ke以yi說shuo安an全quan技ji術shu的de基ji礎chu是shi可ke靠kao性xing技ji術shu。但dan是shi可ke靠kao性xing技ji術shu不bu能neng完wan全quan代dai替ti安an全quan技ji術shu。可ke靠kao性xing技ji術shu隻zhi能neng解jie決jue物wu質zhi條tiao件jian的de安an全quan
，安an全quan技ji術shu還hai要yao解jie決jue操cao作zuo設she備bei的de人ren的de安an全quan。當dang然ran如ru果guo沒mei有you可ke靠kao性xing技ji術shu提ti供gong物wu質zhi保bao證zheng，安an全quan技ji術shu也ye是shi無wu能neng為wei力li的de。設she備bei的de本ben質zhi安an全quan在zai很hen大da程cheng度du上shang要yao依yi靠kao可ke靠kao性xing技ji術shu。

    可靠性設計是設備安全設計的重要內容。任何設備都必須具備一定的工作性能，要求使用方便、容易維修、經久耐用。在設計時

，應該綜合考慮下列因素：
    （1）經濟性
、設備用途和使用條件；
    （2）設備設計的複雜性和成熟程度；
    （3）設備製造時的複雜性和難度；
    （4）設備結構上不出現故障，即“結構可靠性”高

；
    （5）精度滿足使用要求，即“使用可靠性高”；    
    （6）在規定條件下和規定時間內，完成規定功能的能力高，即設備的可靠性高。這個時期的使用壽命（無故障工作時間），在可靠性工程中稱為“保險期”，要求使用壽命長；
    （7）設備有效性高，即故障率低；
    （8）維修性高
，出了故障能很快發現並容易排除故障
；
    （9）對設備安全性的要求。
    後6個因素都與設備的可靠性有關。