安全性工程-危险与危险源.ppt

2020 3 26 1 危险与危险源 北航可靠性与系统工程学院 主要内容 基本概念安全忍受极限危险的分类危险物品常见危险 2020 3 26 2 北航可靠性与系统工程学院 危险 危险 是安全性工程研究的对象 危险的概念 Hazard Incident可能导致事故的状态 事故的概念 Mishap Accident造成人员伤亡 职业病 设备损坏或财产损失的一个或一系列意外事件 2020 3 26 北航可靠性与系统工程学院 3 危险 危险是安全的对立面 危险的存在使系统的状态可能从 安全 转变为 不安全 并引发事故 因此 安全性工程的各项活动总是围绕危险展开的 危险和事故是同一现象的两个不同阶段 危险代表一种可能性 事故则是一系列事件的最终结果 事故是可以避免的 但危险通常是无法彻底消除的 在一定的条件下 两者之间可以发生转换 2020 3 26 北航可靠性与系统工程学院 4 危险的构成 危险的构成要素决定了事故发生的必要条件 以及事故的最终影响效果 构成危险的三要素 危险物质 HazardElement 触发机制 InitiatingMechanism 危害目标 TargetandThreat 2020 3 26 北航可靠性与系统工程学院 5 它是指系统中的基本危险源 如高温 高压等能量源等 决定了事故危害的大小 它是导致危险向事故转移的一个或多个事件 如设备故障 操作失误 外部干扰等 并且这些事件之间达成特定的时间 空间逻辑关系才会导致事故发生 触发机制决定了发生事故的可能性 它是指可能会受到伤害或损失的对象 包括人 物或者环境等外部对象 决定了事故影响的范围 危险的构成 危险三角形 2020 3 26 北航可靠性与系统工程学院 6 危险源 危险源不是一个严格意义上的术语 它被用来进一步说明危险的来源 所谓危险源 是引发危险的根本原因 它们通常来源于 物质或产品固有的危险特性 如能量或毒性 有害的环境 产品 硬件或软件 的故障或失效 人员行为失误 包括由心理 生理等因素所引起的行为失误 2020 3 26 北航可靠性与系统工程学院 7 危险源 产品固有的危险特性包括 产品中或产品使用的材料中的固有危险 设计缺陷 制造缺陷 一般而言 设计问题是上述诸因素中最重要的方面 设计人员不仅可能在设计产品时 引入了设计缺陷 形成产品自身的危险 还可能缺乏正确控制产品及其材料中危险的能力 制造缺陷一般由不正确的生产工艺造成 但某些情况下 设计人员也应对此负责 2020 3 26 北航可靠性与系统工程学院 8 危险源 由使用或维修设备时的人为差错造成的危险也是屡见不鲜的 需要注意的是 尽管是在使用或维修过程中发生的人为差错 也应尽量通过设计改进以避免错误的发生 对系统安全产生直接影响的设备故障及有害环境也是造成危险的不容忽视的因素 很多自然环境和诱发环境都可能造成灾难性后果 2020 3 26 北航可靠性与系统工程学院 9 危险源 有许多危险源 危险因素 直接或间接威胁着人员 装备本身以及周围环境 这些危险源来自周围环境 如自然环境 系统设备的工作特性及工作需要 如含有有毒 可燃 辐射 能源等危险品 和人的自身行为 设计 制造 试验 使用等 武器装备涉及的危险源包括 环境 加速度 污染 辐射 电击 着火 爆炸 温升 毒物 振动 冲击等等 包含了人们目前所认识的全部危险源 它们均是一种潜在的危险 在一定条件下将引发事故 2020 3 26 北航可靠性与系统工程学院 10 安全忍受极限 按能量释放理论 不同受害体对同一形式的能量具有不同的忍受力 因此 可以划分出某一受害体对某一危险源能量释放的忍受范围 而这种忍受范围是可以测量的 这样就提出忍受极限和安全忍受极限概念 忍受极限是大多数人能够忍受某一危险源能量而不产生有害的效应的极限值 安全忍受极限是使最敏感的人能够忍受而不产生有害效应的极限值 通常是忍受极限再加上一个安全系数 2020 3 26 北航可靠性与系统工程学院 11 安全忍受极限 2020 3 26 北航可靠性与系统工程学院 12 危险的分类 系统中存在的 可能发生意外释放的能量或危险物质称作第一类危险源 导致约束 限制能量措施失效或破坏的各种不安全因素称为第二类危险源 人物环境 2020 3 26 北航可靠性与系统工程学院 13 人失误是指人的行为的结果偏离了预定的标准 人失误可能直接破坏对第一类危险源的控制 造成能量或危险物质的意外释放 物的因素问题可以概括为物的故障 物的故障可能直接使约束 限制能量或危险物质的措施失效而发生事故 物的故障有时会诱发人失误 人失误会造成物的故障 实际情况比较复杂 环境因素主要指系统运行的环境 包括温度 湿度 照明 粉尘 通风换气 噪声和振动等物理环境 以及企业和社会的软环境 不良的物理环境会引起物的故障或人失误 危险的分类 第二类危险源往往是一些围绕第一类危险源随机发生的现象 它们出现的情况决定事故发生的可能性 一起事故的发生往往是两类危险源共同起作用的结果 第一类危险源的存在是事故发生的前提 没有第一类危险源就谈不上能量或危险物质的意外释放 也就无所谓事故 另一方面 如果没有第二类危险源破坏对第一类危险源的控制 也不会发生能量或危险物质的意外释放 第二类危险源的出现是第一类危险源导致事故的必要条件 2020 3 26 北航可靠性与系统工程学院 14 危险物品 危险物品是指易燃 易爆 有毒 有腐蚀性及放射性危害的物质 根据联合国国际海事组织所制定的分类标准 危险品可分为10类 2020 3 26 北航可靠性与系统工程学院 15 爆炸品氧化剂压缩气体及液化气体自燃物品遇水燃烧物品 易燃液体易燃固体剧毒品及有毒品腐蚀性物品放射性物品 常见的危险 GJB Z99中按照物理现象划分 给出了15种常见的危险 2020 3 26 北航可靠性与系统工程学院 16 环境危险热压力毒性振动噪音辐射 化学反应污染材料变质着火爆炸电气加速度机械 1 环境危险 2020 3 26 北航可靠性与系统工程学院 17 1 环境危险 环境是指人机系统预期在任何时间 任何地点要生存 工作所处的自然条件和诱发条件的总和 对一个系统进行安全性分析时 首先要考虑的问题之一就是环境对系统可能造成的有害影响 环境作为工作条件或影响因素 可按其起源划分为两大类 自然环境因素诱发环境因素 2020 3 26 北航可靠性与系统工程学院 18 1 环境危险 自然环境因素通常是指那些从起源来讲是自然的因素 太阳辐射 气温 气压 雨水 湿度 风雨雷电 沙尘 冰霜 磁性等等 诱发环境因素是指人的活动对其影响起重要作用的要素 受人类行为影响的一切自然环境 如化学过程造成的局部升温 车辆造成的振动等 受控环境 即为减轻或避免自然环境的不利条件而在某一方面修改过的自然环境 任何人工环境 即与围绕设备或系统的自然环境完全不同的一种环境 2020 3 26 北航可靠性与系统工程学院 19 1 环境危险 人机系统都在一定的工作环境中活动 一方面人机系统中发生某些事故或损失可能会对周围环境产生有害的影响 另一方面工作环境本身存在着危险因素 长期 短期 环境的可能危险可分为两类 容易识别的环境危险 不易觉察的环境危险 在系统的研制计划中 必须把一切可能存在的自然环境和诱发环境都看作是危险源 2020 3 26 北航可靠性与系统工程学院 20 1 环境危险 环境中的危险因素主要有 高湿度 能见度降低 腐蚀加速 水汽凝结造成短路 吸水材料膨胀等 低湿度 有机材料变干发裂 易产生灰尘 易产生静电 霉菌增加 皮肤干燥发裂等 日光 紫外线 红外线辐射效应 没有保护的皮肤被晒伤 雪盲等 雷电 电磁干扰 使电路或设备过载 引燃可燃材料 使人遭受电击等 大气中的盐 沙 污物等 飞禽等外来物 鸟击 粪便污染等 应重视环境危险的组合效果 2020 3 26 北航可靠性与系统工程学院 21 1 环境危险 适合于人的理想环境 温度 19 21 相对湿度 40 50 环境压力 101kPa 1个大气压 对水的日需求量 2 3kg环境照度 16cd m2 坎德拉 平方米 垂直通过单位面积的光通量 环境杂乱噪音 20dB衣着 只穿衬衫最小工作空间 18 4m3 人 2020 3 26 北航可靠性与系统工程学院 22 1 环境危险 控制环境危险的第一步是通过危险分析明确地对危险进行定义 然后设计人员可以从消除或控制该危险的角度来评价各种不同的设计特性 从设计上解决环境问题的一些办法有 在发动机和人员通风系统安装过滤网 在设备的外表面加上耐磨和防腐的涂层 预备备用空气入口 以便在雪或冻雨将正常进口冻住时使用 为人员配备面罩 以便滤去或中和危险的污染物 设计雪地轮胎或链条 以便在各种低牵引力条件下行车时使用 2020 3 26 北航可靠性与系统工程学院 23 2 热危险 热是由较高温度区向较低温度去流动的一种能量 当热流传递过程失控而产生过量热时 就产生危险 这种危险可能是热本身造成了伤害或损伤 也可能是产生其它危险效应 如着火 引爆等 而造成伤害或损伤 热危险可能来自于不受控的热流 高温 低温或者温度变化 它可能直接造成危害 也可能诱发其它危害 2020 3 26 北航可靠性与系统工程学院 24 2 热危险 由高温 低温或温度变化引起的影响系统的危险源存在于自然环境中 也可由设备或人员产生 温度和湿度的结合会更加难以忍受 在有空气运动的任何地方 风冷作用都是一个值得注意的因素 而不一定是在开敞环境中 2020 3 26 北航可靠性与系统工程学院 25 2 热危险 热危险以两种方式对人体造成直接伤害 组织的热损伤和正常生理功能受到干扰 烧伤按组织损坏的程度分为一度 二度或三度 三度烧伤最严重 一度烧伤的主要后果是不舒适和工作效率下降 破坏人体生物平衡 如中暑 高温即使不造成疾病或伤害 也会使人的工作能力下降 试验表明 湿度与温度相结合时对于人完成任务的能力是重要的限制因素 与暑热相反的极端寒冷同样是危险的 2020 3 26 北航可靠性与系统工程学院 26 2 热危险 对人的危害 体温上升 心率和呼吸加快 热痉挛或脱水 各种体力负荷耐力下降 甚至造成皮肤烫痛 烫伤或者组织烧伤 相应还有低温伤害 对组织产生冻痛 冻伤 冻僵 皮肤接触低温金属产生的粘皮伤害 对人体全身性生理影响所产生的症状 2020 3 26 北航可靠性与系统工程学院 27 2 热危险 对设备的危害 高温可引起材料尺寸变化 内部分子结构改变而使材料改变性质 增加物质的氧化 减弱结构强度 对压力容器内部的液体 气体压力造成影响 对于军事设备 大多数设计标准对热表面规定外露件不超过60 电子设备前表面和控制键不超过49 2020 3 26 北航可靠性与系统工程学院 28 2 热危险 控制热危险的最好办法是将温度控制在温和的范围内并控制热流 对于敏感的航空电子设备和航空器及其他可移动设备中的其他电子仪器 必须防止温度超出设计极限 控制方式 供暖 供暖系统的设计 不应使热气流直接对着人 温度 湿度 风速应符合GJB898 工作舱温度环境的通用医学要求 中的相应要求 通风 任何有人的封闭环境 为保持空气新鲜 都应提供足够的通风 通风系统的入口应设置在尽可能远离排气管出口或废气源的地方 2020 3 26 北航可靠性与系统工程学院 29 2 热危险 冷却 冷却系统的设计不应使冷风直接对着人体 湿度控制 随着温度的上升 湿度值可有所下降 但未防止眼睛 皮肤和呼吸道干燥脱水 相对湿度应保持在15 以上 温度均匀性 地板至头部水平面的温差应不大于5 个人装具热控制 有关标准见GJB58 解放军冬服保暖标准 GJB898 GJB1129 军用飞机座舱温度评定的方法和生理学要求 热容限和舒适区 工作舱室温度环境舒适要求 热 冷容限值 相应允许的作业时间和劳动强度应符合GJB898的规定 2020 3 26 北航可靠性与系统工程学院 30 3 压力 压力容器危险 压力是一种能源 正负压力均能构成危险源 产生危害 人处于偏离标准海平面常压时 则是很危险的 压力容器的压力能及其有害的介质 构成了危险源 内含压力的介质一旦失效 即使压力不大也可能造成灾难性的损害 压力容器发生爆炸 除容器自身及周围的设备 设施以及建筑物遭受毁坏以外 还可能引起火灾 中毒 烫伤或击伤等一系列连锁反应 2020 3 26 北航可靠性与系统工程学院 31 3 压力 压力容器危险 每当气体被封闭起来而其压力增加到环境大气压之上 或者液体被封闭起来而对它施加力时 就有压力危险存在 直接的压力危险源有 受压的液体或气体 受热的封闭的液体或气体分系统 受到流体静压的封闭液体系统 受到流体静压的敞开液体系统 可能接受了从外界传来的热量的封闭容器中的低温液体 2020 3 26 北航可靠性与系统工程学院 32 3 压力 压力容器危险 间接的压力危险源有 可燃的 或腐蚀性的 或有毒的 或放射性的流体泄露 冷却气体或液体耗尽 润滑剂耗尽 致使其他机械系统失效 作为动力传输媒介的液体或气体耗尽 致使液压刹车之类的组件不能工作 逃逸的气体或液体喷射的碎屑和污染物 破裂容器的碎片的高速冲击力 高速逃逸的气体或液体推动其他物体所造成的撞击 2020 3 26 北航可靠性与系统工程学院 33 3 压力 压力容器危险 压力系统的渗漏是常见的故障 压力容器破裂机理包括 塑性破裂脆性破裂疲劳破裂应力腐蚀破裂蠕变破裂氢脆碱脆 2020 3 26 北航可靠性与系统工程学院 34 3 压力 压力容器危险 危险控制技术 在保证系统能完成其任务的前提下将使用压力尽可能降低 有助于降低导致部件破裂或泄漏的应力 在设计一个含有压力分系统的系统时 必须考虑压力媒介和环境温度的影响 一般而言 采用液压系统比气压系统安全 压力容器破裂是最常见的压力危险事件之一 压力容器的研制应符合国家有关标准 通过压力试验予以验证 验证试验中对容器施加的压力应比最大预期的工作压力大 但低于容器的屈服点 确保容器在试验后仍可以使用 压力管道应该尽可能短 隔适当距离加以固定 如无绝对必要不要用软管 2020 3 26 北航可靠性与系统工程学院 35 4 毒性危险 凡少量化学物质进入人体后与人体组织发生化学或物理化学作用 并在一定条件下 破坏正常生理机能 引起某些暂时性或永久性的病变 这种现象称为中毒 毒性只对人员构成危险 而不影响设备 如果少量的某种材料能对一般正常的成年人造成伤害的后果 就认为那种材料是有毒的 不考虑个人对一种特定物质 如过敏源 的特殊的 非普遍性易感性 过敏症 的可能性 2020 3 26 北航可靠性与系统工程学院 36 4 毒性危险 引起中毒的化学物质称为毒物 即毒性危险源 毒性材料按其对身体的有害效应 可分为 影响全身的毒素窒息性刺激剂在每一类中按毒物的物理形式可分为 颗粒状物质液体气体气体毒物是最危险的 2020 3 26 北航可靠性与系统工程学院 37 4 毒性危险 随着军用系统的不断复杂化 毒性危险源成倍地增加了 系统设计人员必须取得专家协助来解决有关的设计问题 此外 还需要考虑的毒性危险源有 用于清洗各种军用设备的溶剂 化学激光器所用的化学反应剂 电池所用的酸和碱 冷却系统所用的制冷剂和冷却剂 有毒性的燃料和推进剂 2020 3 26 北航可靠性与系统工程学院 38 4 毒性危险 中毒对人体的危害性有 局部的刺激 腐蚀作用 阻止氧的吸收 运输和作用 抑制酶系统的活动 改变机体免疫功能 致敏 致癌其它 常见的毒物类型 金属和金属类毒物及其化合物 有机溶剂 苯的硝基和氨基化合物 刺激性气体 窒息性气体 2020 3 26 北航可靠性与系统工程学院 39 4 毒性危险 必须识别和控制CO 它是发动机排出的废气中主要的毒性燃烧产物 目前尚没有现实可行的办法来消除这一毒性危险 控制危险技术 一般而言 毒物如果不能消除 则常常可以利用通风设备来降低毒性水平 凡有空调的隔间 通风是特别重要的 通风口或空调的空气进口不应该靠近发动机或火箭的排气口之类的污染源 如果不能在设计上解决问题 就可能需要使用防毒面具或呼吸装置 2020 3 26 北航可靠性与系统工程学院 40 4 毒性危险 在分析与推进剂和推进装药有关的危险时 首先应对燃烧产物的定性组成作一般性的预测 然后 应该在实际使用条件下对燃烧过程进行详细研究 以便对人员暴露于该燃烧产物中时影响其健康的危险种类和程度进行分析 并在需要时研究适当的保护措施 2020 3 26 北航可靠性与系统工程学院 41 5 振动危险 振动是机械振动在固体内传播的过程 振动使物体的整体或某些部分处于振动运动之中 振动的危害 振动会对人的生理和心理产生不良的影响 影响人对设备的操作 还会使设备性能下降或工作无效 人员长期受振将产生Raynaud现象 如果人员长时间暴露于某些频率在每分钟2000至3000循环范围的振动时 会引起诸如血管流量减少或堵塞 感觉发冷 皮肤发白 甚至失去知觉 体能衰弱等 2020 3 26 北航可靠性与系统工程学院 42 5 振动危险 振动的原因不平衡 振动最普通的原因是不平衡 如果物体的质心不是旋转中心时就发生振动 未对准 联轴节和轴承未对准时 会产生很大的轴向振动值 松动 机械松动 与未对准的联轴节或轴承配合 一般会引起频率为机器转速的两倍的振动 共振 小的振动或冲击脉冲可与机器的共振频率同步 从而导致在机器的临界转速上出现高水平的振动 机器不应在共振条件下运行 底座故障 如果在现场进行安装就位平衡时 振幅和相位发生无规律的变化 可确定是底座故障 2020 3 26 北航可靠性与系统工程学院 43 5 振动危险 振动的原因 续 拍频 两个频率相互很接近时会产生拍频 拍频表现为振幅有规律地一起一落 这是由于相反的振动发生周期性的同相或不同相情况所造成的 弯轴 弯轴频率与机器的转速相同时 或者前者为后者的两倍时 弯轴将发生很大的轴向振动 皮带打滑齿轮噪声 除产生噪声外 振动还会使齿轮过度磨损 还会传到机器的其它部分 滚动体轴承 减磨轴承 如滚珠轴承 滚柱轴承 的滚珠或滚柱表面划痕或剥蚀产生一种高频 低幅振动 2020 3 26 北航可靠性与系统工程学院 44 5 振动危险 产品内部振源 不平衡转动装置转动装置上的曲轴运动部件的撞击压缩系统的震动管道中高速空气的脉动齿轮转动发动机不稳定燃烧 外部振源 驱动与被驱动设备的失调振荡或连接件的撞击设备或元件间连接的非柔性喷射流中的薄面板或面的振荡 2020 3 26 北航可靠性与系统工程学院 45 5 振动危险 对人的影响疲劳 生理和心理疾病无法精细调整仪器或设备 不能准确地操纵控制器不能读准仪表或实施控制雷诺病对设备的损害金属疲劳及结晶体结构中的其他变化螺栓或其他紧固件松动引线 金属丝及支撑部分断开涂层开裂或剥落 2020 3 26 北航可靠性与系统工程学院 46 5 振动危险 对使用的影响监控和度量装置及其他设备的精度下降弹簧类型的触头 阀及指针的颤振指针类型装置读数错误在塑性表面之间产生静电 2020 3 26 北航可靠性与系统工程学院 47 5 振动危险 危险控制技术消除振动 对人员 其他部件或设备进行隔振 在振源处控制 减小 振动 设计人员必须时刻注意振源的存在并避免采用产生这些振源的设计方案 如果无法消除振动 就必须通过仔细控制设备的设计和安装予以隔离 消除尽可能多的运动部件控制摆动部件的制造并考虑质量分布选择安装架和阻尼器 2020 3 26 北航可靠性与系统工程学院 48 5 振动危险 乘员和操作人员的位置应该与有振动的设备相隔离 如果仪器的安装位置无法离开振动的设备 则应采用减振安装或加阻尼 为了避免在高振动环境下进行精细调节 应考虑使用自动化系统 2020 3 26 北航可靠性与系统工程学院 49 6 噪声危险 噪声是使人们听起来有不舒服的嘈杂感觉而且妨害人们正常生活和工作的声音 不同频率和不同强度的声音的无规律组合 使人们讨厌 烦躁和不需要的声音 噪声能造成听力永久性或暂时性的损失 影响人们生理健康 妨碍通信联系 高强度噪声还能造成结构 建筑物破坏 噪声总是和振动相联系的 噪声和爆炸声在军事活动的整个阶段都是存在的 2020 3 26 北航可靠性与系统工程学院 50 6 噪声危险 噪声一般是振动的结果 发出声音的振动原因与产生机械振动的原因是一样的 此外 冲击式噪声可由爆炸产生 噪声对人的影响 疲劳 生理和心理疾病对突然的巨大噪声的不自觉反应损害听力 影响人员的效率干扰通信 2020 3 26 北航可靠性与系统工程学院 51 6 噪声危险 人的耐受力和安全暴露极限各军种确定了人员不用听力保护而能够经受的最大的脉冲声级为140dB 有的军兵种把人员每天暴露8小时的噪声环境限制在85dB 除非操作人员配备了噪声衰减装置 在连续噪声环境下 每减少4dB 允许暴露时间增加一倍 2020 3 26 北航可靠性与系统工程学院 52 6 噪声危险 稳态噪声分类 A类 不要求人与人直接交谈 这是最大的设计极限 要求有听力保护 B类 要求通过衰音式头盔或头戴式耳机进行电辅助通信 噪声水平对无保护的耳是危险的 C类 不要求人与人进行频繁的直接交谈 在0 3m的距离偶尔喊叫式通话也许是可能的 需要有听力保护 D类 不要求人与人进行频繁的直接交谈 在0 6m的距离偶尔喊叫式通话也许是可能的 超过D类的声级时需要有听力保护 E类 需要偶尔使用电话或无线电或在1 5m以内的距离偶尔直接通话 F类 需要频繁使用电话或在1 5m以内的距离频繁直接通话 2020 3 26 北航可靠性与系统工程学院 53 6 噪声危险 控制危险技术从设计上消除噪声的工作必须从对可能的噪声源做出仔细分析开始 如果设计的产品中包括有运动的气体或液体 或者有产生各种频率的电气部件 则分析人员应寻找可能产生噪声的根源 为了控制噪声危险而采用的设计方法可以分为消除或控制噪音以及保护人员不受噪音危险两种 如果不能在发源处消除噪声 就应对人员加以保护 2020 3 26 北航可靠性与系统工程学院 54 6 噪声危险 危险控制技术 续 人员保护有两类措施 隔离和个人保护装置使用隔音罩或隔音仓把人员与噪声分开 在人员与高噪声环境之间使用吸音墙或隔音板 在设备设计中把墙壁 地板和隔板与振动源隔离 以确保它们不传递噪声 确保通气管或输液管不把噪声传过隔音罩 个人保护装置有耳塞或耳罩 2020 3 26 北航可靠性与系统工程学院 55 6 噪声危险 各类不同应用场所所推荐的声压级 2020 3 26 北航可靠性与系统工程学院 56 6 噪声危险 各类不同应用场所所推荐的声压级 续表 2020 3 26 北航可靠性与系统工程学院 57 7 辐射危险 电磁辐射按其发出的频率分为若干类型 一般来说 电磁辐射的频率越高 在一定辐照时间内造成的危险和伤害就越严重 辐射是能量的一种形式 这种能量除极少数外 无法通过视觉 感觉嗅觉 听觉或味觉来发现它的存在 2020 3 26 北航可靠性与系统工程学院 58 7 辐射危险 辐射通常分为两类 电离辐射 X射线 粒子 粒子 射线 中子及其他核辐射等 高频电离辐射因改变细胞功能而在生物机体内产生有害的影响 非电离辐射 微波 红外 可见光 激光 紫外线辐射 非电离辐射因其能量较低而处于电磁波谱的低频段和中频段 非电离辐射不具有足以使组织电离的能量 但会产生其他不良影响 2020 3 26 北航可靠性与系统工程学院 59 7 辐射危险 一般而言 任何能引起人体组织的物理变化 化学变化 或者置换出固态结晶物质中的原子而使设备失效的电磁辐射都是潜在的危险源 射线和X射线具有穿透致密材料的能力 同样可以穿透人体 造成组织损伤和皮肤损伤 射线由人造的或自然的放射性物质发射 X射线是由高速电子打击到金属靶上产生的 粒子是在放射性衰变中辐射出来的 一般不会穿透皮肤 如果由于吞咽 吸入或通过皮肤擦伤而使足够数量的 粒子进入人体 就可能造成严重后果 高速 粒子能穿透皮肤 然而与 粒子有关的主要危险来自咽入或吸入的材料或同皮肤接触的材料 2020 3 26 北航可靠性与系统工程学院 60 7 辐射危险 紫外辐射产生热伤害或光化学伤害 太阳光是最常见的紫外辐射源 主要的人工紫外辐射源的电焊 微波辐射能产生电弧或电火花 构成点火源雷达 微波通讯 报警系统和信号发生器会产生微波辐射所有物体都发射出红外射线 但最危险的红外源是激光 激光辐射可产生与任何其它红外辐射或紫外辐射同样类型的伤害 即热伤害或电化学伤害 2020 3 26 北航可靠性与系统工程学院 61 7 辐射危险 电离辐射危害对生物体 电离辐射通过改变细胞功能对生物体系统产生有害的影响 直至死亡躯体效应遗传效应对材料 电离辐射能影响材料的性质 引起材料失去原有的特性 电离辐射还能影响半导体或芯片中原子的变位 非电离辐射危害 紫外线伤害人体眼睛的角膜和结膜以及外露的皮肤 影响材料 降低聚集合材料的性能 红外线产生高温 烧伤皮肤 致伤视网膜 引起白内障 微波烧伤灵敏组织 使组织内部升温 可引起金属打火 甚至爆炸 激光伤害与红外 紫外辐射相同 2020 3 26 北航可靠性与系统工程学院 62 7 辐射危险 电离辐射产生的原因放射性材料密闭不良 意外地暴露于电离源 在15000V电压下工作的雷达 通信或电视部件 偶然产生的射线 使用X 射线设备 核反应电离辐射的影响细胞组织损伤 甚至死亡电子设备性能下降 其特性发生变化材料失去预期的性能 如金属和混凝土物理性能下降 2020 3 26 北航可靠性与系统工程学院 63 7 辐射危险 微波产生的原因雷达设备工作大功率及微波设备工作其它微波发生器工作微波的影响通过传导使金属发热干扰其他电子设备的工作激活敏感的电爆人体内部敏感组织烧伤 引起神经质和急躁易怒综合症等心理疾病白内障或其他类型的眼损伤 2020 3 26 北航可靠性与系统工程学院 64 7 辐射危险 红外辐射产生的原因火焰或高度受热的表明太阳辐射红外加热器激光红外辐射的影响不希望的热增益或温度升高 过热皮肤烧伤 衰竭 中暑或中暑性痉挛有机材料烧焦引燃易燃品 2020 3 26 北航可靠性与系统工程学院 65 7 辐射危险 紫外线产生的原因日照电焊弧杀菌灯激光照相复制机器紫外线的影响视力损伤及其他类型的眼损伤橡胶 塑料及其他材料的变质 纤维褪色生成臭氧或氧化氮氯化烃分解 2020 3 26 北航可靠性与系统工程学院 66 7 辐射危险 危险控制技术控制电离辐射危险的有效手段是屏蔽 屏蔽可能不会完全消除辐射 但可使其衰减到一个安全使用水平 薄纸就能挡住绝大部分 粒子 薄金属箔能挡住很大部分 粒子 衣服也能提供显著的保护 重金属如铁和铅因其高密度可屏蔽 和X射线 混凝土或湿土是一种较好地兼顾中子屏蔽和 射线屏蔽的材料非电离辐射紫外线 防晒膏或任何不透明的覆盖物 微波 导电材料制成的屏蔽物 激光 注重对激光器的安全保护措施 降低其固有危险 GJB470 军用激光器危害的控制和防护 2020 3 26 北航可靠性与系统工程学院 67 8 化学反应危险 化学反应伴随放热 吸热 化学反应能通过危险材料的爆炸 扩散以及大量热的产生与散发而引起伤害或损伤 有些化学反应可能极为剧烈 通过爆炸 有害物质的扩散以及生成并散发出大量的热量而造成直接的严重伤害 另外一些化学反应可能是缓慢和非常温和的 并且它们的效应要经过相当长的时间才能显现出来 这些逐步的效应会促使设备或结构破坏 并会对人体造成伤害 2020 3 26 北航可靠性与系统工程学院 68 8 化学反应危险 在特定条件下引发化学反应所需能量的大小取决于反应所涉及的物质 但对于任何具体的物质来讲 其所需能量的大小总是定的 反应的引发能量包括已含在反应物中的热量 由其温度表示 和输入能 如果物质的温度足够高 它将自发地引起反应 反应速度随反应物温度的增高而加快 从安全角度 主要考虑的化学反应有 分解 分子破坏的反应 化合 生成稳态分子的反应 腐蚀 缓慢的化合过程 置换 活跃化学基取代分子中次活跃基的反应 2020 3 26 北航可靠性与系统工程学院 69 8 化学反应危险 猛烈 和迅速 分解型化合物有亚氯酸盐 硝酸盐和亚硝酸盐 高锰酸盐和铬酸盐以及碘酸盐和溴酸盐 大多数该类产品都是强氧化剂 与有机物接触时会引起爆炸和着火 过氧化物是一类最为敏感的强氧化剂 当高浓度的过氧化物在受热或受潮并同时与易燃物接触时 将引起着火和爆炸 2020 3 26 北航可靠性与系统工程学院 70 8 化学反应危险 在系统中 腐蚀是一种最普遍的化学反应 腐蚀通常是一种电化学过程 但也可以由机械因素造成 腐蚀是一种表面现象 是以暴露于环境的金属部位开始 然后继续并扩展到基体金属中 一般而言 金属的腐蚀趋势取决于它们在电动势序列汇总的相互关系 位于电动势序列阴极端的 贵重 金属如纯金和铂不会腐蚀 而位于阳极端的金属具有强腐蚀趋势 两金属的反应速度还取决于它们在电动势序列中的距离 腐蚀的形式取决于受腐蚀的金属 2020 3 26 北航可靠性与系统工程学院 71 8 化学反应危险 两种化合物的双置换反应可能形成一种极为危险的生成物 若将这样的两种化合物混杂起来是很危险的 次氯酸钠 存在于某些漂白剂中 与一种酸混合时会释放出一种致命气体 氯气 不同化合物混在一起或紧靠在一起存放时 应先搞清所有可能发生的化学反应 2020 3 26 北航可靠性与系统工程学院 72 8 化学反应危险 腐蚀的原因 腐蚀性或反应性物质的泄露大气潮气的浓缩 地面潮湿工业处理过程中释放的气体烟雾 燃烧生成的酸含盐大气或融化路面上冰使用的盐电解作用材料的不相容性受损伤的保护性表面 腐蚀的影响材料性能下降强度下降表面粗糙物理及化学属性改变移动面 螺栓及其它部件翘曲弹簧的回弹力丧失承载结构故障容器穿孔电气接头故障电路电阻增大 损坏电气元件 甚至造成电气火灾 2020 3 26 北航可靠性与系统工程学院 73 8 化学反应危险 化学分解的原因混合物温度升到反应开始点存在适当的触媒紫外线辐射强冲击波 化学分解的影响爆炸非爆炸性的放热反应热气体材料性能下降有机材料的膨胀 2020 3 26 北航可靠性与系统工程学院 74 8 化学反应危险 氧化 空气氧化除外 的原因包含一种氧化剂的化合卤素或卤化物氧化酸及其盐类硝酸盐 氯酸盐 过氯酸盐 高锰酸盐和铬酸盐汞 铅 硒及铊的高价化合物 氧化的影响易燃品的活性增加可燃品更易点燃正常低燃材料变得容易燃烧会引起剧烈的或爆炸性反应自燃反应中的伴随产物金属腐蚀有机材料退化 2020 3 26 北航可靠性与系统工程学院 75 8 化学反应危险 置换反应的原因氟与水钠与水硝酸与水 置换反应的影响放热反应爆炸腐蚀性材料的剧烈喷射 2020 3 26 北航可靠性与系统工程学院 76 8 化学反应危险 危险控制技术总的原则是 不接触 尽量避免猛烈分解型化合物与有机物接触通过使用氧化抑制剂或温度控制 可以避免大多数过氧化物的危险一些化合物 CO2 N2 能干扰或减慢化学反应的总速率常用的腐蚀防护措施有规定金属应与其接触的物质相容在金属上涂保护层 油漆或塑料 除去金属表面的潮气或杂质使用惰性气体形成起阻挡作用的表面膜 2020 3 26 北航可靠性与系统工程学院 77 9 污染危险 污染是在合乎需要的材料或特定环境中出现任何不希望有的气体 液体或细粒物质 从而会造成伤害 破坏或功能损失的情况 有各种不同的污染源 如环境本身 化学反应 人员活动 生产工艺过程以及所需物质中的异物和杂质 污染源可能以固体 液体或气体的形式存在 也可以表现为固体 液体或气体的任务组合形式 2020 3 26 北航可靠性与系统工程学院 78 9 污染危险 污染的原因石油或其制品 溶剂或其他有害物质的泄漏或溢出微生物或霉菌的生长油 化学处理剂或储存箱的洗液发动机废气聚合反应切削及磨削产生的特殊物或碎片 污染的影响在光滑表面间增加了摩擦和粘合管路 阀门堵塞紧密配合的表面和磨损和擦伤弹簧压缩被线圈间滞留的大颗粒所阻可燃污染物 可燃颗粒引起着火流体变质 诱发腐蚀 2020 3 26 北航可靠性与系统工程学院 79 9 污染危险 危险控制技术首先确定出污染的可能来源 然后针对其采取相应的措施 对于因不洁净的外界环境的引入 溢出或泄漏 化学反应 主要是腐蚀 及过滤设备故障而导致的污染 最有效的防止办法是保证设备清洁 选用合适的过滤器 过滤工艺和方法 并在设计过程中采取措施防止泄漏或溢出 对于内部的污染 如密闭系统内部发生化学反应 只能在设计过程加以考虑 2020 3 26 北航可靠性与系统工程学院 80 10 材料变质危险 材料变质即材料强度削弱 材料失效或材料变化 造成材料退化的原因很多 如腐蚀 持久应力 振动 老化 磨损 摩擦热 潮湿 辐射乃至昆虫 氧化或电解导致金属腐蚀 强度降低持久应力能改变材料的属性 使其逐渐变形振动会引起材料持久的挠曲 削弱材料的某一截面 致使材料破裂材料发生老化 其特性随时间而变化 如聚合物 关键部位的材料磨损潮气引起的反应或霉菌辐射 2020 3 26 北航可靠性与系统工程学院 81 10 材料变质危险 设计人员必须分析环境对系统关键部位的影响不同材料的膨胀系数对极端温度的补偿手段涂漆或表面处理控制橡胶制品的变质对敏感部件封闭处理 机库 防护性材料覆盖 设计人员还必须考虑到昆虫 啮齿类动物 鸟类及其他类型的动物对材料的影响 2020 3 26 北航可靠性与系统工程学院 82 11 燃烧危险 燃烧是一种放光发热的氧化反应 燃烧是有条件的 可燃物质 燃料 助燃物质 氧化剂 点火源燃烧释放大量热能 一方面可利用它来做功 另一方面对人 物却呈现出严重危险的后果 2020 3 26 北航可靠性与系统工程学院 83 11 燃烧危险 燃烧的危害主要包括 着火产生的大量热对人员和设备造成危险 设备在高温或在火中燃烧毁坏 燃烧产生的烟或有毒气体造成的危险 一氧化碳 二氧化碳氰化氢 氯化氢 硫化氢碳酸氯微粒物质腐蚀性污染物燃烧消耗了有用的资源 包括氧气 而造成的危险 2020 3 26 北航可靠性与系统工程学院 84 11 燃烧危险 危险控制技术 如果能以某种方式将燃烧三要素中的一个去掉 或者加以改变 那么着火的危险将会大幅减少 将工作温度定得尽可能低 避免引燃易燃材料或防止出现使较不易燃烧的材料能容易地被点燃的环境增大火源与燃烧物质间的距离 不采用能自燃或自然氧化的物质 将热能水平保持在最低的有效水平 管理好活性化学物质 尽量使用活性最低的物质 2020 3 26 北航可靠性与系统工程学院 85 11 燃烧危险 在灭火方面 设计人员的任务是要考虑对人员和设备的潜在危险 以及设备使用环境的潜在危险 在设备中设计进灭火装置 在设计技术条件中规定选用正确类型的便携式灭火器 并对灭火器的安放和使用作出规定 2020 3 26 北航可靠性与系统工程学院 86 12 爆炸 广义地说 爆炸是物质在瞬间以机械功的形式放出大量气体和能量的现象 主要特征是温度 压力的急剧升高和巨大的声响 物理性爆炸化学性爆炸核爆炸爆炸的危害 释放出的大量气体和能量对周围人员和设备的破坏 冲击波的伤害 2020 3 26 北航可靠性与系统工程学院 87 它是由物理变化 温度 体积和压力等因素 引起的 爆炸前后 爆炸物质的性质及化学成分均不改变 它是物质在短时间内完成化学变化 形成其它物质 同时产生大量气体和能量的现象 12 爆炸 爆炸的影响容器的破裂爆炸气浪效应 过压临近的容器破裂损坏结构 设备破裂效应 临近的容器 设备级运载工具穿孔碎片对人员 设备和结构的冲击燃烧的 炽热的 可燃的或腐蚀性材料的扩散热效应 毒性物质扩散对人员造成伤害 2020 3 26 北航可靠性与系统工程学院 88 12 爆炸 危险控制技术通过使工程设计满足有关起爆控制装置 诸如引信 保险与解保险装置 设计的军用标准 可以使意外的炸药起爆故障减小到最低程度 在启动点火器之前 将点火器与电源隔离开在满足系统要求前提下 采用灵敏度最低的点火剂防止开关偶然启动系统保护系统免受射频 静电或其它虚假的电信号的影响将炸药进行分类 同时考虑不同的炸药在储存时的相容性 2020 3 26 北航可靠性与系统工程学院 89 13 电气危险 电气危险可进一步分为7个主要类别 电击引燃易燃物品发热与过热疏忽大意造成的意外起动事故未按要求操作电爆静电电气危险差不多均是人为的 2020 3 26 北航可靠性与系统工程学院 90 13 电气危险 电击人体神经系统遭到电流突然的意外刺激作用 几乎所有电气设备都有电击危险 不应接触30V以上的电压 引燃易燃品易燃物品一般会被电火花或电弧所引燃 热表面有时也会是引火源 发热或过热通电过热的主要后果是火灾事故 过热会使其他物质炭化 汽化或燃烧 也可能会损坏电气设备 如果发热迅速且不能及时散热 也可能会爆炸 2020 3 26 北航可靠性与系统工程学院 91 13 电气危险 意外起动在意外起动设备或向设备通电时 按设备类型的不同会造成严重的伤害或死亡事故 一般采用闭锁或联锁装置来防止疏忽大意所造成的起动事故 在设备调整 维护或检修过程中的意外起动 会给人员造成严重威胁 未按要求操作要确保在一系列事件的一个或多个步骤未发生时 不会产生危险 2020 3 26 北航可靠性与系统工程学院 92 13 电气危险 电爆电爆通常是由于过大的电流流过电气装置引起的 充足电的电池 如果短路 造成大电流 电解质容器反极性安装并通电 或者安装正确但在高于设计值的电压下通电 静电由静电带来的危险与任何其他的电弧或电火花带来的危险是相同的 但静电荷一般只出现一次 静电火花能容易地点燃许多溶剂的蒸汽 加注燃料箱可能是危险的作业 2020 3 26 北航可靠性与系统工程学院 93 13 电气危险 可能的影响电击伤害热效应 烧伤性能下降过载并烧毁设备引燃易燃品焊接头熔化塑料软化及熔化电闸 保险丝及断流器开路使设备停止工作 2020 3 26 北航可靠性与系统工程学院 94 13 电气危险 可能的影响 续 电弧及火花引起 易燃品的着火损伤金属表面干扰电气设备工作电气噪声或串话意外激发产品或装置 不合时宜地起动设备对在以为不能工作的设备上操作的人员构成威胁电气系统故障电池 断路器 变压器及类似设备爆炸 2020 3 26 北航可靠性与系统工程学院 95 13 电气危险 人的耐受力和安全暴露极限20 100Hz频率的交流电是最危险的 一般而言 1mA电流会使人惊慌 但对人不会有伤害 5mA以上电流就会致伤 对超过5mA的电流必须采取防护措施 因为测量电流比测量电压困难得多 所以通常以电压来衡量安全范围 一般认为 30V电压是5mA电流流过正常人体时克服人体电阻所需要的电压 2020 3 26 北航可靠性与系统工程学院 96 13 电气危险 危险控制技术对绝缘体的保护措施绝缘体性能下降是造成电气危险的一个常见原因 防电击措施接地防止电弧或电火花点燃附近可燃物的措施设备过热防护措施防静电防止静电聚集排除或安全中和累积电荷防雷电措施 2020 3 26 北航可靠性与系统工程学院 97 14 加速度危险 物体产生加速度是由于受到作用力的原因 运动变化伴随着能量转移 从而产生危害 损伤不是源于运动本身 而源于加速 减速或其他形式的能量转移 如冲击等 加速度主要危害有 过载碰撞与撞击失重 2020 3 26 北航可靠性与系统工程学院 98 14 加速度危险 人体承受撞击的能力取决于 碰撞时的速度 负加速度的大小 受撞方向 人体受撞击的部位 防止加速度 负加速度或冲击造成伤害的最好解决办法是用正确的设计予以消除 其次是安装防护装置以防硬撞击 可靠的加固性硬件 防止未预料故障的坚固器材 防滑表面 避免头部在运载器内撞击的足够间隙和限动器 保险杠和安全带 2020 3 26 北航可靠性与系统工程学院 99 15 机械危险 机械设备中的危险可能是所有的危险中最常见的 每一台设备都可能呈现至少一种机械危险 军用系统中广泛使用机械设备 如动力设备 首先要掌握机械危险的危险源 一切机械设备都可能有机械危险常见的如尖角 锐边 笨重的物体以及能卡住人体某部分的危险处等问题 运动设备的危险尤为普遍 不少类型的危险也包括在 加速度危险 中 2020 3 26 北航可靠性与系统工程学院 100 15 机械危险 2020 3 26 北航可靠性与系统工程学院 101 15 机械危险 危险控制技术一般而言 必须在设计早期就考虑重量和重心位置 以便尽量减少由此产生的问题 如果异常的重量和重心条件不可避免 则应在设备上标出这类信息 并标出起吊点或连接点 如果在运输 安装和维修中必需使用专用的搬运设备 则这些设备的设计工作应与主设备同时进行 通过在机器的活动机件上使用防护装置可以控制机械性危险 如果是全封闭式的 需考虑温度 振动 截留湿气等问题在不会导致性能下降时 可更换材料以降低危险 如 橡胶风扇叶片代替金属风扇叶片 2020 3 26 北航可靠性与系统工程学院 102 15 机械危险 保护和安全装置必须具有如下特性 必须在一切条件下都是安全的 如它们有故障或断开 就使设备停止工作 在设备运转时必须能够阻止人员进入危险区 不应给人强加限制 不便或困难 必须是会自动移动就位或固定在位 必须是专为某种设备 某种工作形式和现有的危险设计的 不应要求在使用时精调或很容易就失调 应要求维修量最少 它们自身不应构成危险 2020 3 26 北航可靠性与系统工程学院 103 15 机械危险 下列预防措施对所有机械设备都适用 应对机械设备的全部操作人员进行培训 使其熟悉设备在使用中可能发生的危险及应采取的措施 每个操作者应了解机械设备上的 停止 或 紧急断开 按钮或开关 应对安全装置定期检查 不得拆除 停用或企图旁路任何防护或安全装置 需要拆移安全装置才能进行的维修工作 只应由经培训过的和被批准的人员来完成 对能卷入工作服的设备 其操作人员应穿紧身工作服和扣纽扣的衬衣或短袖衬衣 不带首饰 不带手套 长发不外露 2020 3 26 北航可靠性与系统工程学院 104 小结 危险是安全性工程研究的对象 危险的构成和分类识别系统中可能存在的危险是开展安全性设计 提高系统安全水平的基础 在进行危险分析时 应尽可能全面地识别出所有可能发生的危险 15类常见的危险 源 2020 3 26 北航可靠性与系统工程学院 105 2020 3 26 106 谢谢 北航可靠性与系统工程学院