机械设备事故的一般规律及本质安全化措施

　　1. 机械伤害事故的能源

　　当生产现场存在如上所述的危险或有害因素，倘若受到某种能量激发后便会造成人员伤害(伤亡或身心健康损害与疾病) 和财物损坏(突发性或慢性) 的事故。根据能量守恒定律，输入到机械加工系统中的能量应当等于系统正常运转所做的功。但在实际生产过程中，总有一部分能量没有变为有用功而被消耗掉，如机械能在做功时，有一部分能量因摩擦而转变成效能而向外扩散。一般而言，凡属于人们预计到的损耗通常认为是正常损耗；但有时能量也会发生超过人们预料之外的非正常范围的逸散耗损，这种异常的能量逸散会造成生产设备运转不正常，甚至还会破坏生产设备，发生人身伤亡事故。由这种违反人们意志的能量逸散所引起的机械作用而造成人员伤亡和财产损失的灾害性事故，统称为机械伤害事故。例如，加工车间内桥式起重机小车出轨发生坠落，压伤或砸死吊车下作业工人或其他人员等伤害事故；还如，戴手套操作的车工被绞入旋转工件上引起的断手事故等等，均属机械伤害事故。

　　非正常能量逸散，根据作用物体(人或物) 的质量大小、作用前后速度变化、作用时间长短以及作用力集中程度不同，人员伤亡或财产损失程度有轻有重。能量逸散又有直接逸散(如行进中的手推车撞倒站在路旁人的事故就是机械能中的动能的直接逸散) 和间接逸散(如轴承被烧毁的事故，可能是机械能在驱动轴旋转的过程中，由于润滑发生障碍导致摩擦作用而变成热能，并达到异常高温之后才发生逸散的) 。

　　2. 机械设备事故的一般规律

　　就机械设备而言，从设计开始，经过各种加工程序，直到使用的各个过程中，各阶段都可能产生不安全状态，但设计的决定作用尤为突出。

　　(1) 设计上的缺陷

　　在机械产品生产的总过程中，设计过程占用的时间(设计周期) 占产品生产总周期的25%～37%。设计过程对产品的质量有决定性作用，从统计资料分析中得知，产品的质量事故约有50%是设计原因。

　　设计中产生的事故隐患有制造机械的材料与使用条件不符；使用条件设想错误；强度设计上的错误以及结构上的缺陷。这是设计者缺乏工程上的知识和经验造成的。尤其是近年新开发研制的新材料，有些性能还不为人们所知，往往在应用过程中造成意想不到的事故。

　　(2) 制造上的缺陷

　　包括使用材料的缺陷和加工方法、工艺、技能上的缺陷以及马虎大意。

　　(3) 维修、保养和使用上的缺陷

　　机械系统随着使用时间的延续，产生磨损、耗伤、腐蚀等故障，致使发生事故的可能性增高。使用时超过机械的额定负荷，操作技术不熟练，以及缺乏安全作业的技巧等都能导致不安全状态，增加了机械伤人的可能性。例如，我国目前公路交通事故率居高不下的重要原因，就是由于车辆维修不及时和已到报废期的车辆超期服役。

　　3. 本质安全化措施

　　预防机械伤害事故，首先要求所有机械设备必须符合安全使用要求，在设备的使用寿命期内保证操作者的安全。应该要求操作者正确操作，但是把希望完全寄托在操作者的正确操作是危险的。因此，必须使设备本身达到本质安全。所谓本质安全是指一般水平的操作者在判断失误和误操作的情况下，生产系统和设备仍能保证安全。为此，设计人员在设计阶段必须考虑各种因素，包括上一节中列举的各种危险和有害因素。

　　经过综合分析，正确处理设备各项性能如生产率、效率、可靠性、实用性、先进性、使用寿命、经济性和安全性之间的关系，其中安全性必须优先考虑。在设计阶段采取本质安全的工程技术措施分为预防措施和保护措施两类。前者是指防止发生事故或减少事故率所采取的措施；后者是在机械设备发生故障或事故时能减少和控制损失，降低事故严重率的措施。两者既有区别又有共同点。

　　(1) 本质安全的常用工程技术措施分别是：

　　① 采用机械化、自动化和遥控技术。一般而言，机械的可靠性比人的可靠性高，人易受生理、心理以及外界因素的影响。通常情况下，人的失误率在1%以上，设计优良的机械其故障率至少在0.1%以下。使用可靠性高的零、部件，机械的故障率可达0.01%。所以，采用机械化、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、减少设备故障率、防止误操作、保证操作者安全和设备安全最有效的措施，尤其适用于在恶劣作业环境中的危险作业。

　　② 采用可靠性设计，提高机械设备的可靠性。

　　③ 采用安全防护和保险装置。当无法消除危险因素时，采用安全防护装置隔离危险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安全措施之一。安全保险装置又叫故障保险装置。这种装置的作用与安全防护装置稍有不同，它能在设备超压、超温、超速、超载、超位等危险因素时，进行自动控制并消除或减弱上述危险。安全阀、单向阀、超载保护装置、限速器、眼位开关、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。

　　④ 采用传感技术和自动监测、报警、处理系统。在危险区设置光电式、感应式、压力式传感器，当人进入危险区可立即停机，终止危险运动。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。当出现异常现象时，自动报警，发出声、光报警信号，并自动作出应急反应，如自动停机、自动切换到备用设备等。

　　⑤ 采用冗余技术。冗余技术是可靠性设计常采用的一种技术，即在设计中增加冗余元件或冗余(备用) 设备，平时只用其中一个，当发生事故时，冗余设备或冗余元件能自动切换。

　　⑥ 向操作者提供关键安全功能装置是否正常的信息(设备的自检功能) ，配备使操作者容易观察的、能显示设备运行状态和故障的显示器。

　　⑦ 设计联锁程序开关。例如对出现错误指令时，系统会阻止启动操纵器运行。这些关键程序只有在正常操作指令下才能启动机械。

　　⑧ 采用多重安全保障措施。对于危险性大的作业，要求设备运行绝对安全可靠。为了防止出现故障和发生误操作，应采用双重或多重安全保障措施，使设备运行万无一失。

　　⑨ 安装紧急停车开关。

　　(2) 本质安全操作与管理预防措施：

　　① 建立有计划的维护保养和预防性维修制度；采取故障诊断技术，对运行中的设备进行状态监测，避免或及早发现设备故障；对安全装置进行定期检查，保证安全装置始终处于可靠的待用状态；提供必要的个人防护用品等。

　　② 指导机械安全使用。向用户及操作人员提供有关设备危险性的资料、安全操作规程、维修安全手册等技术文件，加强对操作人员的教育和培训，提高工人发现危险和处理紧急情况的能力。