第七章  机械设备安全技术
本章学习要点
·了解化工机械的分类及通用安全技术。
·掌握锅炉运行的安全管理、监督及检验要求。
·了解气瓶相关安全知识。
·熟悉管道的分类、维护及压力管道的检测要求。
·熟悉起重机械的分类及安全管理。
第一节  化工机械设备分类及通用安全技术
一、化工机械的特点
化工机械有别于其他机械的显著特点包括：涉及的能量形式多种多样，相互间转换过程比较复杂，最常见的能量形式有热能、机械能、化学能、电磁能等；物质性质多变，如其组成、组分及其相态的多变等；运行工况领域十分宽阔，操作参数特殊，如高低压、高低转速、高低温、高低黏度等；具有优良的适用不同化学性能的要求。
二、化工机械的分类
由于化工机械本身特点决定了化工机械总体上可分为两大类，即化工设备和化工机器。化工设备主要包括各种容器，如热交换器、塔器、反应器、槽罐等，其主要作用部件一般是静止的，习惯上称静止设备。化工机器主要包括离心机、压缩机、泵、过滤机、破碎机、旋转窑、旋转干燥器、运输机等，其主要作用部件是经常运动的，习惯上称转动设备。
无论化工设备和化工机器，在化工企业统称设备。
三、由机械产生的危险
由机械产生的危险是指在使用机械过程中，可能对人的身心健康造成损伤或危害的根源和状态，主要有两类：一是机械危害；另一类是非机械危险，包括电气危险、噪声危险、振动危险、辐射危险、温度危险、材料或物质产生的危险、未履行安全人机学原则而产生的危险等。
机械伤害，是机械能的非正常转化或传递，导致对人员的接触性伤害。其主要形式有夹挤、碾压、剪切、切割、缠绕、卷入、戳扎、刺伤、摩擦、磨损、飞出物打击、高压流体喷射、碰撞和跌落等。
机械及其零件对人产生机械伤害的主要原因：①形状和表面性能：切割要素、锐边、利角部分、粗糙或过于光滑；②相对位置：相对运动，运动与静止物的相对距离小；③质量和稳定性：在重力的影响下可能运动的零部件的势能；④质量和速度（加速度）：可控或不可控运动中的零部件的动能；⑤机械强度不够：零件、构件的断裂或垮塌；⑥弹性元件的势能，在压力或真空下的液体或气体的势能。
四、机械安全通用技术
1.设计与制造的本质安全措施
（1）采用本质安全技术。本质安全技术是指利用该技术进行机械预定功能的设计和制造，不需要采用其他安全防护措施，就可以在预定条件下执行机械的预定功能时满足机械自身的安全要求。
1）在不影响预定使用功能前提下，机械设备及其零部件应尽量避免设计成会引起损伤的锐边、尖角、粗糙或凹凸不平的表面和较突出的部分。
2）安全距离原则。利用安全距离防止人体触及危险部位或进入危险区，这是减小或消除机械风险的一种方法。
3）限制有关因素的物理量。在不影响使用功能的情况下，根据各类机械的不同特点，限制某些可能引起危险的物理量值来减小危险。如将操纵力限制到最低值，使操作件不会因破坏而产生机械危险；限制噪声和振动等。
4）使用本质安全工艺过程和动力源。对预定在有爆炸隐患场所使用的机械设备，应采用全气动或全液压控制系统和操纵机构，或本质安全电气装置，并在机械设备的液压装置中使用阻燃和无毒液体。
（2）限制机械应力。机械选用的材料性能数据、设计规程、计算方法和试验规则，都应该符合机械设计与制造的专业标准或规范的要求，使零件的机械应力不超过许用值，保证安全系数，以防止由于零件应力过大而被破坏或失效，从而避免故障或事故的发生。同时，通过控制连接、受力和运动状态来限制应力。
（3）材料和物质的安全性。用以制造机械的材料、燃料和加工材料在使用期间不得危及面临人员的安全或健康。材料的力学特性，如抗拉强度、抗剪强度、冲击韧性、屈服极限等，应能满足执行预定功能的载荷作用要求；材料应能适应预定的环境条件，如有抗腐蚀、耐老化、耐磨损的能力；材料应具有均匀性，防止由于工艺设计不合理，使材料的金相组织不均匀而产生残余应力；同时应避免采用有毒的材料或物质，应能避免机械本身或由于使用某种材料而产生的气体、液体、粉尘、蒸气或其他物质造成的火灾和爆炸危险。
（4）遵循安全人机工程学原则。在机械设计中，通过合理分配人机功能、适应人体特性、人机界面设计、作业空间的布置等方面履行安全人机工程学原则，提高机械设备的操作性能和可靠性，使操作者的体力消耗和心理压力降到最低，从而减小操作差错。
（5）设计控制系统的安全原则。机械在使用过程中，典型的危险工况有意外启动，速度变化失控，运动不能停止，运动机械零件或工件掉下飞出，安全装置的功能受阻等。控制系统的设计应考虑各种作业的操作模式或采用故障显示装置，使操作者可以安全地采取措施，并遵循以下原则和方法：
1）重新启动原则。动力中断后重新接通时，如果机械设备自发启动会产生危险，应采取措施，使动力重新接通时机械不会自行启动，只有再次操作启动装置机械才能运转。
2）关键件的冗余原则。控制系统的关键零部件，可以通过备份的方法减小机械故障率，即当一个零部件失效时，用备用件接替以实现预定功能。
3）定向失效模式。这是指部件或系统主要失效模式是预先已知的，而且只要失效总是这些部件或系统，这样可以事先针对其失效模式采用相应的预防措施。
（6）防止气动和液压系统的危险。采用气动、液压、热能等装置的机械，必须通过设计来避免由于这些能量意外释放而带来的各种潜在危害。
（7）预防电的危害。用电安全是机械安全的重要组成部分，机械中电气部分应符合有关电气安全标准的要求。预防电危害应注意防止电击、短路、过载和静电。
2.减少或限制操作者涉入危险区
（1）提高设备的可靠性。提高机械的可靠性可以降低危险故障率，减少需要查找故障和检修的次数，从而可以减少操作者面临危险的概率。
（2）采用机械化和自动化技术。机械化和自动化技术可以使人的操作岗位远离危险或有害现场。
（3）调整、维修的安全。在设计机械时，应尽量考虑将一些易损而需经常更换的零部件设计得便于拆装和更换；提供安全接近或站立措施（梯子、平台、通道），锁定切断的动力；机械的调整、润滑、一般维修等操作点设置在危险区外，这样可以减少操作者进入危险区的需要。
五、安全防护措施
安全防护是通过采用防护装置、安全装置或其他手段，对一些机械危险进行预防的安全技术措施，其目的是防止机械在运行时产生各种对人员的接触伤害。防护装置和安全装置有时也统称安全防护装置。安全防护的重点是机械的传动部分、操作区、高空作业区、机械的其他运动部分、移动机械的移动区域，以及某些机械由于特殊危险形式需要采取的特殊防护等。
（1）防护装置是指通过设置物体障碍方式将人与危险隔离的专门用于安全防护的装置。防护装置按使用方式可分为固定式和活动式两种。
（2）安全装置是指用于消除或减小机械伤害风险的单一装置或与防护装置联用的保护装置。常见的妥全装置有以下6种：
1）联锁装置。这是防止机械零部件在特定条件下（如防护装置未关闭时）运转的装置。
2）止动装置。这是一种手动操纵装置，只有当手对操纵器作用时，机器才能启动并保持运转；当手离开操纵器时，该操作装置能自动回复到停止位置。
3）双手操纵装置。这是两个手动操纵器同时动作的止一动操纵装置。只有两手同时对操纵器作用时，才能启动并保持机器或机器的一部分运转。
4）自动停机装置。这是一种当人或人的某一部分超越安全限度，能使机器或其零部件停止运转的装置。
5）机械抑制装置。这是一种机
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