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安全管理工程之能量轉(zhuǎn)移論

  
評論: 更新日期:2010年03月07日

一、能量與事故

   近代工業(yè)的發(fā)展起源于將燃料的化學能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?,并以水為介質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)檎羝?,然后將蒸汽的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能輸送到生產(chǎn)現(xiàn)場。這就是蒸汽機動力系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)換情況。電氣時代是將水的勢能或蒸汽的動能轉(zhuǎn)換為電能,在生產(chǎn)現(xiàn)場再將電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能進行產(chǎn)品的制造加工。核電站則是用原子能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿?。總之,能量(energy)是具有做功本領的物理元,它是由物質(zhì)和場構成系統(tǒng)的最基本的物理量。

   輸送到生產(chǎn)現(xiàn)場的能量,依生產(chǎn)的目的和手段不同,可以相互轉(zhuǎn)變?yōu)楦鞣N形式。按照能量的形式,分為:

   1. 勢能(Potential energy);

   2. 動能(Kinetic energy);

   3. 熱能(Heat energy);

   4. 化學能(Chemical energy);

   5. 電能(Electric energy);

   6. 原子能(Atomic energy);

   7. 輻射能(Radioactive energy):

   8. 聲能(Sound energy)

   9. 生物能(Biological energy)

   1966年美國運輸部國家安全局局長哈登(Haddon)引伸了吉布森(Gibson)1961年提出的下述觀點:“生物體(人)受傷害的原因只能是某種能量的轉(zhuǎn)換”,并提出了“根據(jù)有關能量對傷亡事故加以分類的方法”。他分為兩類傷害,見表2-l、2-2。

  Haddon提出了關于防止表中的能量破壞性作用的處理原則順序。
 
表2-1 第1類傷害的實例:這些傷害是由于施加了超過局部或全身性傷閾限的能量引起的     



2-2 第2類傷害的實例:這些傷害是由于影響了局部的或全身性能量交換引起的   

   
  二、防護能量逆流于人體的措施
  
     Haddon認為,在一定條件下某種形式的能量能否產(chǎn)生傷害、造成人員傷亡事故,應取決于:(1)人接觸能量的大小;(2)接觸時間和頻率;(3)力的集中程度,他認為預防能量轉(zhuǎn)移的安全措施可用屏障樹(防護系統(tǒng))的理論加以闡明;(4)屏障設置得越早,效果越好。

按能量大小,可研究建立單一屏障還是多重屏障(冗余屏障)。

防護能量逆流于人體的典型系統(tǒng)可大致分為十二個類型:  
 
  1. 限制能量的系統(tǒng):如限制能量的速度和大小,規(guī)定極限量和使用低壓測量儀表等等。

  2. 用較安全的能源代替危險性大的能源:如用水力采煤代替爆破;應用CO2滅火劑代替CCl4等等。

  3. 防止能量蓄積:如控制爆炸性氣體CH4的濃度,應用低高度的位能,應用尖狀工具(防止鈍器積聚熱能)等,控制能量增加的限度。  

  4. 控制能量釋放:如在貯存能源和實驗時,采用保護性容器(如耐壓氧氣罐、盛裝放射性同位素的專用容器)以及生活區(qū)遠離污染源等等。
  
  5. 延緩能量釋放:如采用安全閥、逸出閥,以及應用某些器件吸收振動等。

  6. 開辟釋放能量的渠道:如接地電線,抽放煤體中的瓦斯等等。

  7. 在能源上設置屏障:如防沖擊波的消波室,除尖過濾或氫子體的濾清器,消聲器以及原子輻射防護屏等等。  

  8. 在人、物與能源之間設屏障:如防護罩、防火門、密閉門、防水閘墻等。  

  9. 在人與物之間設屏蔽:如安全帽、安全鞋和手套,口罩等個體防護用具等。  
  
  10. 提高防護標準:如采用雙重絕緣工具、低電壓回路、連續(xù)監(jiān)測和遠距遙控等等,增強對傷害的抵抗能力(人的選拔,耐高溫、高寒、高強度材料)。

11. 改善效果及防止損失擴大:如改變工藝流程,變不安全流程為安全流程,搞好急救。

12. 修復或恢復:治療、矯正以減輕傷害程度或恢復原有功能。

   從系統(tǒng)安全觀點研究能量轉(zhuǎn)移的另一概念是,一定量的能量集中于一點要比它大而鋪開所造成的傷害程度更大。因此,可以通過延長能量釋放時間或使能量在大面積內(nèi)消散的方法來降低其危害的程度。對于需要保護的人和物應遠離釋放能量的地點,以此來控制由于能量轉(zhuǎn)移而造成的事故。

   最理想的是,在能量控制系統(tǒng)中優(yōu)先采用自動化裝置,而不需要操作者再考慮采取什么措施。安全工程技術人員應充分利用能量轉(zhuǎn)移的理論在系統(tǒng)設計中克服不足之處,并且對能量加以控制,使其保持在容許限度之內(nèi)。

   能量轉(zhuǎn)移致使傷亡事故發(fā)生的理論還需結合因果論、事件鏈和軌跡交叉論等傷害致因論觀點,加以綜合研究。這些研究有賴于對傷亡事故建立“模型”,以便進一步分析各類型事故的發(fā)生規(guī)律和機理。

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