安全管理工程之能量转移论

  一、能量与事故

   近代工业的发展起源于将燃料的化学能转变为热能，并以水为介质转变为蒸汽，然后将蒸汽的热能转变为机械能输送到生产现场。这就是蒸汽机动力系统的能量转换情况。电气时代是将水的势能或蒸汽的动能转换为电能，在生产现场再将电能转变为机械能进行产品的制造加工。核电站则是用原子能转变为电能的。总之，能量（energy）是具有做功本领的物理元，它是由物质和场构成系统的最基本的物理量。

   输送到生产现场的能量，依生产的目的和手段不同，可以相互转变为各种形式。按照能量的形式，分为：

   1. 势能（Potential energy）；

   2. 动能（Kinetic energy）；

   3. 热能（Heat energy）；

   4. 化学能（Chemical energy）；

   5. 电能（Electric energy）；

   6. 原子能（Atomic energy）；

   7. 辐射能（Radioactive energy）：

   8. 声能（Sound energy）

   9. 生物能（Biological energy）

   1966年美国运输部国家安全局局长哈登（Haddon）引伸了吉布森（Gibson）1961年提出的下述观点：“生物体（人）受伤害的原因只能是某种能量的转换”，并提出了“根据有关能量对伤亡事故加以分类的方法”。他分为两类伤害，见表2-l、2-2。

  Haddon提出了关于防止表中的能量破坏性作用的处理原则顺序。
 
表2-1 第1类伤害的实例：这些伤害是由于施加了超过局部或全身性伤阈限的能量引起的     

2-2 第2类伤害的实例：这些伤害是由于影响了局部的或全身性能量交换引起的   

按能量大小，可研究建立单一屏障还是多重屏障（冗余屏障）。

防护能量逆流于人体的典型系统可大致分为十二个类型：  
 
  1. 限制能量的系统：如限制能量的速度和大小，规定极限量和使用低压测量仪表等等。

  2. 用较安全的能源代替危险性大的能源：如用水力采煤代替爆破；应用CO2灭火剂代替CCl4等等。

  3. 防止能量蓄积：如控制爆炸性气体CH4的浓度，应用低高度的位能，应用尖状工具（防止钝器积聚热能）等，控制能量增加的限度。  

  4. 控制能量释放：如在贮存能源和实验时，采用保护性容器（如耐压氧气罐、盛装放射性同位素的专用容器）以及生活区远离污染源等等。
  
  5. 延缓能量释放：如采用安全阀、逸出阀，以及应用某些器件吸收振动等。

  6. 开辟释放能量的渠道：如接地电线，抽放煤体中的瓦斯等等。

  7. 在能源上设置屏障：如防冲击波的消波室，除尖过滤或氢子体的滤清器，消声器以及原子辐射防护屏等等。  

  8. 在人、物与能源之间设屏障：如防护罩、防火门、密闭门、防水闸墙等。  

  9. 在人与物之间设屏蔽：如安全帽、安全鞋和手套，口罩等个体防护用具等。  
  
  10. 提高防护标准：如采用双重绝缘工具、低电压回路、连续监测和远距遥控等等，增强对伤害的抵抗能力（人的选拔，耐高温、高寒、高强度材料）。

11. 改善效果及防止损失扩大：如改变工艺流程，变不安全流程为安全流程，搞好急救。

12. 修复或恢复：治疗、矫正以减轻伤害程度或恢复原有功能。

   从系统安全观点研究能量转移的另一概念是，一定量的能量集中于一点要比它大而铺开所造成的伤害程度更大。因此，可以通过延长能量释放时间或使能量在大面积内消散的方法来降低其危害的程度。对于需要保护的人和物应远离释放能量的地点，以此来控制由于能量转移而造成的事故。

   最理想的是，在能量控制系统中优先采用自动化装置，而不需要操作者再考虑采取什么措施。安全工程技术人员应充分利用能量转移的理论在系统设计中克服不足之处，并且对能量加以控制，使其保持在容许限度之内。

   能量转移致使伤亡事故发生的理论还需结合因果论、事件链和轨迹交叉论等伤害致因论观点，加以综合研究。这些研究有赖于对伤亡事故建立“模型”，以便进一步分析各类型事故的发生规律和机理。