危险源控制安全技术

    危险源控制(Hazard control) 是利用工程技术和管理手段消除、控制危险源，防止危险源导致事故、造成人员伤害和财物损失的工作。

    控制危险源主要通过技术手段来实现。危险源控制技术包括防止事故发生的安全技术和减少或避免事故损失的安全技术。显然，在采取危险源控制措施时，我们应该着眼于前者，做到防患于未然。另一方面也应做好充分准备，一旦发生事故时防止事故扩大或引起其他事故，把事故造成的损失限制在尽可能小的范围内。

    管理也是危险源控制的重要手段。管理的基本功能是计划、组织、指挥、协调、控制。通过一系列有计划、有组织的系统安全管理活动，控制系统中人的因素、物的因素和环境因素，有效地控制危险源。

    一、防止事故发生的安全技术

    防止事故发生的安全技术的基本出发点是采取措施约束、限制能量或危险物质，防止其意外释放。常用的防止事故发生的安全技术有消除危险源、限制能量或危险物质、隔离等。

    1. 消除危险源

    消除系统中的危险源可以从根本上防止事故发生。但是，系统安全的一个重要观点是，人们不可能彻底消除所有的危险源，人们只能有选择地消除几种特定的危险源。一般来说，当某种危险源的危险性较高时，应该首先考虑能否采取措施消除它。

    可以通过选择恰当的生产工艺、技术、设备，合理的设计、结构形式或合适的原材料来彻底消除某种危险源。例如：

    ① 用压气或液压系统代替电力系统，防止发生电气事故；

    ② 用液压系统代替压气系统，避免压力容器、管路破裂造成冲击波；

    ③ 用不燃性材料代替可燃性材料，防止发生火灾。

    应该注意，有时采取措施消除了某种危险源，却又可能带来新的危险源。例如，用压气系统代替电力系统可以防止电气事故，但是压气系统却可能发生物理爆炸事故。

    2. 限制能量或危险物质

    受实际技术、经济条件的限制，有些危险源不能被彻底根除，这时应该设法限制它们拥有的能量或危险物质的量，降低其危险性。

    (1) 减少能量或危险物质的量。例如：

    ① 必须使用电力时，采用低电压防止触电；

    ② 限制可燃性气体浓度，使其不达到爆炸极限；

    ③ 控制化学反应速度，防止产生过多的热或过高的压力。

    (2) 防止能量蓄积。能量蓄积会使危险源拥有的能量增加，从而增加发生事故和造成损失的危险性。采取措施防止能量蓄积，可以避免能量意外的突然释放。例如：

    ① 利用金属喷层或导电涂层防止静电蓄积；

    ② 控制工艺参数，如温度、压力、流量等。

    (3) 安全地释放能量。在可能发生能量蓄积或能量意外释放的场合，人为地开辟能量泄放渠道，安全地释放能量。例如：

    ① 压力容器上安装安全阀、破裂片等，防止容器内部能量蓄积；

    ② 在有爆炸危险的建筑物上设置泄压窗，防止爆炸摧毁建筑物；

    ③ 电气系统设置接地保护；

    ④ 设施、建筑物安装避雷保护装置。

    3. 隔离

    隔离是一种常用的控制能量或危险物质的安全技术措施，既可用于防止事故发生，也可用于避免或减少事故损失。

    预防事故发生的隔离措施有分离和屏蔽两种。前者是指时间上或空间上的分离，防止一旦相遇则可能产生或释放能量或危险物质的物质相遇；后者是指利用物理的屏蔽措施局限、约束能量或危险物质。一般说来，屏蔽较分离更可靠，因而得到广泛应用。

    隔离措施的主要作用如下：

    (1) 把不能共存的物质分开，防止产生新的能量或危险物质。例如把燃烧三要素中的任何一种要素与其余的要素分开，防止发生火灾。

    (2) 局限、约束能量或危险物质在某一范围，防止其意外释放。例如在带电体外部加上绝缘物，防止漏电。

    (3) 防止人员接触危险源。通常把这些措施称为安全防护装置。例如利用防护罩、防护栅等把设备的转动部件、高温热源或危险区域屏蔽起来。

    4. 故障——安全设计

    在系统、设备的一部分发生故障或破坏的情况下，在一定时间内也能保证安全的安全技术措施称为故障——安全设计(fail－safe) 。一般来说，通过精心地技术设计，使得系统、设备发生故障时处于低能量状态，防止能量意外释放。例如，电气系统中的熔断器就是典型的故障——安全设计，当系统过负荷时熔断器熔断，把电路断开而保证安全。

    尽管故障——安全设计是一种有效的安全技术措施，但考虑到故障——安全设计本身可能因故障而不起作用，所以选择安全技术措施时不应该优先采用。

    5. 减少故障和失误

    物的故障和人失误在事故致因中占有重要位置，因此应该努力减少故障和失误的发生。

    一般来说，可以通过增加安全系数、增加可靠性或设置安全监控系统来减少物的故障。可以从技术措施和管理措施两方面采取防止人失误措施，一般地，技术措施比管理措施更有效。

    常用的防止人失误的技术措施有用机器代替人操作、采用冗余系统、耐失误设计、警告以及良好的人、机、环境匹配等。

    (1) 用机器代替人。用机器代替人操作是防止人失误发生的最可靠的措施。由于机器在人们规定的约束条件下运转，自由度较少，不像人那样有行为自由性，所以很容易实现人们的意图。与人相比，机器运转的可靠性较高。机器的故障率一般在10－4～10－6’之间，而人失误率一般在10－2～10－3之间。因此，用机器代替人操作，不仅可以减轻人的劳动强度、提高工作效率，而且可以有效地避免或减少人失误。应该注意到，尽管用机器代替人可以有效地防止人失误，然而并非任何场合都可以用机器取代人。这是因为人具有机器无法比拟的优点，许多功能是无法用机器取代的。

    (2) 冗余系统，可以采取2人操作、人机并行的方式构成冗余系统。2人操作方式是，本来由l个人可以完成的操作由2个人来完成。一般地，1人操作另1人监视，组成核对系统(Check System) 。如果 1个人操作发生失误，另 l个人可以纠正失误。人机并行方式是，由人员和机器共同操作组成的人权并联系统，人的缺点由机器来弥补，机器发生故障时由人员发现并采取适当措施来处理。各种审查(Review) 也可以看作冗余措施。在时间比较充裕的场合，通过审查可以发现失误的结果而采取措施纠正失误。

    (3) 耐失误设计(Foolproof) 。通过精心地设计，使得人员不能发生失误或者发生失误也不会带来事故等严重后果的设计。耐失误设计一般采用如下几种方式：

    ① 利用不同的形状或尺寸防止安装、连接操作失误。

    ② 采用联锁装置防止人员误操作。

    (4) 警告。警告是提醒人们注意的主要方法，它让人把注意力集中于可能会被漏掉的信息，也可以提示人调用自己的知识和经验。可以通过人的各种感官实现警告，相应地有视觉警告、听觉警告、触觉警告和味觉警告。其中，视觉警告、听觉警告应用得最多。

    防止人失误的管理措施很多，主要有根据工作任务的要求选择合适的人员；推行标准化作业，通过教育、训练提高人员的知识、技能水平；合理地安排工作任务，防止发生疲劳，使人员的心理紧张度最优；树立良好的企业风气，建立和谐的人际关系，调动职工的安全生产积极性等。

   二、避免或减少事故损失的安全技术

    避免或减少事故损失的安全技术的基本出发点是防止意外释放的能量达及人或物，或者减轻其对人和物的作用。事故后如果不能迅速控制局面，则事故规模有可能进一步扩大，甚至引起二次事故而释放出更多的能量或危险物质。在事故发生前就应该考虑到采取避免或减少事故损失的技术措施。

    常用的避免或减少事故损失的安全技术有隔离、个体防护、薄弱环节、避难与援救等。

    1. 隔离

    作为避免或减少事故损失的隔离，其作用在于把被保护的人或物与意外释放的能量或危险物质隔开。隔离措施有远离、封闭和缓冲三种。

    (1) 远离。把可能发生事故而释放出大量能量或危险物质的工艺、设备或工厂等布置在远离人群或被保护物的地方。例如，把爆破材料的加工制造、储存设施安排在远离居民区和建筑物的地方；一些危险性高的化工企业远离市区等。

    (2) 封闭。利用封闭措施可以控制事故造成的危险局面，限制事故的影响。

    ① 控制事故造成的危险局面。例如，森林火灾时利用防火带封闭火区，防止火势扩大。

    ② 限制事故影响，避免伤害和破坏。例如，防火密闭可以防止有毒、有害气体蔓延；高速公路两侧的围栏防止失控的汽车冲到公路两侧的沟里去。

    ③ 为人员提供保护。把某一区域封闭起来作为安全区，保护人员。例如，矿井里设置的避难室。

    ④ 为物质、设备提供保护。

    (3) 缓冲。缓冲可以吸收能量，减轻能量的破坏作用。例如，安全帽可以吸收冲击能量，防止人员头部受伤。

    2. 个体防护

    实际上，个体防护也是一种隔离措施，它把人体与意外释放的能量或危险物质隔离开。

    3. 薄弱环节

    利用事先设计好的薄弱环节使事故能量按人们的意图释放，防止能量作用于被保护的人或物。一般地，设计的薄弱部分即使破坏了，却以较小的损失避免了大的损失。因此，这种安全技术又称接受微小损失。常见的薄弱环节的例子如下：

    ① 锅炉上的易熔塞。当锅炉里的水降低到一定水平时，易熔塞温度升高并熔化，锅炉内的蒸汽泄放而防止锅炉爆炸。

    ② 电路中的熔断器、驱动设备上的安全连接律等。

    4. 避难与救援

    事故发生后应该努力采取措施控制事态的发展，但是，当判明事态已经发展到不可控制的地步时，则应迅速避难，撤离危险区。

    为了满足事故发生时的应急需要，在厂区布置、建筑物设计和交通设施设计中，要充分考虑一旦发生事故时的人员避难和救援问题。具体地，要考虑如下问题：

    ① 采取隔离措施保护人员，如设置避难空间等；

    ② 使人员能迅速撤离危险区域，如规定撤退路线、设置安全出D和应急输送等；

    ③ 如果危险区域里的人员无法逃脱的话，能够被援救人员搭救。

    为了在一旦发生事故时人员能够迅速地脱离危险区域，事前应该做好应急计划，并且平时应该进行避难、援救演习。

    三、安全监控系统

    在生产过程中经常利用安全监控系统监测与安全有关的状态参数，发现故障、异常，及时采取措施控制这些参数不达到危险水平，消除故障、异常，以仿止事故发生。

    1. 安全监控系统的构成

    安全监控系统种类繁多，图2—3是典型的生产过程安全监控系统示意图。图中虚线围起的部分是安全监控系统，它由检知部分、判断部分和驱动部分三个部分组成。

 

图1 典型的安全监控系统

    检知部分主要由传感元件构成，用以感知特定物理量的变化。一般地，传感元件的灵敏度较人的感官的灵敏度高得多，所以能够发现人员难以直接察觉的潜在的变化。

    判断部分把检知部分感知的参数值与规定的参数值相比较，判断被监控对象的状态是否正常。

    驱动部分的功能在于判断部分已经判明存在故障、异常，有可能出现危险时，实施恰当的安全措施。所谓恰当的安全措施，根据具体情况可能是停止设备、装置的运转，即紧急停车(Shutdown)，或者启动安全装置，或者向人员发出警告，让人员采取措施处理或回避危险。

    根据被监控对象的具体情况，安全监控系统的实际构成有如下几种：

    (1) 检测仪表。安全监控系统只有检知部分由仪器、设备承担。检测仪表检测的参数值由人员与规定的参数值比较，判断监控对象是否处于正常状态。如果发现异常需要处理时，由人员采取措施。

    (2) 监测报警系统。安全监控系统的检知部分和判断部分由仪器、设备承担，驱动部分的功能由人员实现。系统监测到故障、异常时发出声、光报警信号，提醒人员采取措施。在这种场合，往往把作为判定正常或异常标准的规定参数值定得低些，以保证人员有充裕的时间做出恰当的决策和采取恰当的行动。

    (3) 监控联锁系统。安全监控系统的三个部分全部由仪器、设备构成。在检知、判断部分发现故障或异常时，驱动机构完成紧急停车或启动安全装置，不必人员介入。这是一种高度自动化的系统，适用于若不立即采取措施就可能发生事故，造成严重后果的情况。

    2. 安全监控系统可靠性

    安全监控系统的任务是及时发现故障或异常，及早采取措施防患于未然。然而，安全监控系统本身也可能发生故障而不可靠。安全监控系统可能发生两种类型的故障，即漏报和误报。

    (1) 漏报。在监控对象出现故障或异常时，安全监控系统没有做出恰当的反应(例如报警或紧急停车等) 。漏报型故障使安全监控系统丧失其安全功能，不能阻止事故的发生，其结果可能带来巨大损失。

    为了防止漏报型故障，应该选用高灵敏度的传感元件，规定较低的规定参数值，以及保证驱动机构动作可靠等。

    (2) 误报。在监控对象没有出现故障或异常的情况下，安全监控系统误动作(例如误报警或误停车等)。误报不会导致事故发生，故属于“安全故障”型故障。但是，误报可能带来不必要的生产停顿或经济损失，最严重的是会因此而失去人们的信任。为了防止误报型故障，安全监控系统应该有较强的抗干扰能力。

    安全监控系统的漏报和误报是性质完全相反的两种类型故障，提高安全监控系统可靠性是一件困难的工作。一般来说，表决系统既可以提高防止漏报型故障性能，又可以提高防止误报型故障的性能，可以有效地提高安全监控系统的可靠性。