第七章机械设备安全技术docWord文件下载.docx
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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。
这是一种机械障碍（如楔、支柱、撑杆、止转棒等）装置。
该装置靠其自身强度支撑在机构中，用来防止某种危险运动发生。
6）有限运动控制装置。
这也称行程限制装置，只允许机械零部件在有限的行程内动作。
第二节锅炉安全技术
一、锅炉的基本概念
锅炉作为提供热能的承压设备，在生产、生活中广泛应用。
锅炉的主要作用是通过燃料在炉中燃烧，将燃料的化学能转变为热能，并把这些热能传给载热工质——水，使其蒸发为蒸汽，或被加热成温度较高的热水。
所以说，锅炉是生产蒸汽或加热水的设备。
产生蒸汽的锅炉叫蒸汽锅妒，产生热水的锅炉叫热水锅炉。
锅炉包括“锅”和“炉”两大部分，“锅”即为锅内系统或水汽系统，由一系列容器和管道组成，水汽的内部流动并不断吸热；
“炉”即为炉内系统或风煤烟系统，是燃料燃烧、烟气流动并向水汽传热的场所。
为维持和监控锅炉正常运行，锅炉中还有一系列辅机、附件、仪表等。
二、锅炉分类
按出口介质划分，可分为蒸汽锅炉和热水锅炉两大类。
按容量划分，可分为大型锅炉（蒸发量大于100t/h）、中型锅炉（蒸发量为20～100t/h）和小型锅炉（蒸发量小于20t/h）。
按蒸汽压力大小划分，可分为低压锅炉（p≤2.45MPa）、中压锅炉（2.45MPa＜p≤3.82MPa）、高压锅炉（p＝9.8MPa）、超高压锅炉（P＝13.7MPa）。
按锅炉结构划分，可分为火管锅炉（锅壳锅炉）、水管锅炉和水火管锅炉。
按燃烧种类和能源来源划分，可分为燃煤锅炉、燃油锅炉、燃气锅炉、原子能锅炉、废热（余热）锅炉。
按燃料燃烧方式划分，可分为层燃炉、沸腾炉、室燃炉。
按工质流动方式划分，可分为自然循环锅炉、强制循环锅炉／直流锅炉。
反映锅炉工作特征的基本参数，主要是蒸发量、供热量、压力和温度。
三、锅炉安全装置
1.安全阀
（1）安全阀的种类。
工业锅炉上通常装设的安全阀有三种：
弹簧式安全阀、杠杆式安全阀和静重式安全阀。
（2）安全阀的选用。
安全阀的工作特性取决于其结构形式。
所以要根据不同的工作条件（压力参数），选择不同类型的安全阀。
弹簧式安全阀主要用于低压（压力不大于2.5MPa）锅炉，考虑到弹簧的滞后作用，所以锅炉选用弹簧式安全阀应是全启式；
杠杆式安全阀一般多用于中压（压力为2.9～4.9MPa）锅炉；
对于高压及以上的锅炉，多采用控制式安全阀，如脉冲式、气动式、液动式和电磁式等。
额定蒸汽压力小于或等于0.1MPa锅炉可以采用静重式安全阀。
（3）安全阀的维护。
1）经常保持安全阀的清洁，防止阀体弹簧等被污垢所粘满或裤锈蚀，防止安全阀排汽管被异物堵塞。
2）经常检查安全阀的铅封是否完好，检查杠杆式安全阀的重锤是否有松动、被移动以及另挂重物的现象。
3）发现安全阀有渗漏迹象时，应及时进行更换或检修。
禁止用增加载荷的方法（例如，加大弹簧的压缩量或移动重锤、加挂重物等）减除阀的泄漏。
4）为了防止安全阀的阀瓣和阀座被水垢、污物粘住或堵塞，应定期对安全阀做手动排放试验。
2.压力表
（1）压力表的选用。
1）压力表的精度主要取决于锅炉的工作压力。
2）压力表的量程应与锅炉的工作压力相适应。
3）压力表的表盘直径应保证司炉人员能清楚地看到压力指示值。
（2）压力表的维护。
1）压力表应保持洁净，表盘上的玻璃应明亮清晰，使表盘内指针指示的压力值能清楚易见。
2）压力表的连接管要定期吹洗，以免堵塞。
3）经常检查压力表指针的转动和波动是否正常；
检查压力表的连接管是否有漏水、漏汽的现象。
如发现压力表存在下列情况之一时，应停止使用：
①有限止钉的压力表在无压力时，指针转动后不能回到限止钉处；
②没有限止钉的压力表在无压力时，指针离零位的数值超过压力表规定的允许误差；
③表面玻璃破碎或表盘刻度模糊不清；
封印损坏或超过校验有效期；
表内泄漏或指针跳动。
压力表一般每半年至少校验一次。
校验应符合国家计量部门的有关规定。
压力表校验后应封印，并注明下次的校验日期。
3.水位表
（1）水位表的型式及适用范围。
水位表的结构型式有很多种，蒸汽锅炉上通常装设较多的是玻璃管式和玻璃板式两种。
上锅筒位置较高的锅炉还应加装远程水位显示装置，目前使用得较多的远程水位显示装置是低地位水位表。
2）水位表的安全技术要求。
1）一般每台锅炉至少应装两个彼此独立的水位表。
水位表的结构和装置应符合下列要求：
①在水位表和锅筒之间的汽水连接管上，应装有阀门。
阀门在锅炉运行中必须处于全开的位置；
②水位表和锅筒之间的汽水连接管，内径应符合规定要求，以保证水位表灵敏准确；
③连接管应尽可能地短，以减小连接管的阻力；
④阀门的流道直径及玻璃管的内径都不得小于8mm。
2）水位表要有下列标志和防护装置：
①水位表应有指示最高、最低安全水位和正常水位的明显标志；
②玻璃管式水位表应有防护装置（如保护罩、快关阀、自动闭锁珠等），但不得妨碍观察真实水位；
③水位表应有放水阀门和接到安全地点的放水管。
（3）水位表的维护。
1）经常保持水位表清洁明亮，使操作人员能清晰地观察到其显示的水位。
2）经常冲洗水位表。
3）水位表的汽、水旋塞和放水旋塞应保证严密不漏。
四、锅炉安全运行与管理
（1）锅炉一般应装在单独建造的锅炉房内；
与其他建筑物的距离符合安全要求。
锅炉房每层至少应有两个出口，分别设在两侧。
锅炉房通向室外的门应向外开，在锅炉运行期间不准锁住或门住，锅炉房内工作室或生活室的门应向内开。
（2）使用锅炉的单位必须办理锅炉使用登记手续，并设专职或兼职管理人员负责锅炉房安全管理工作。
司炉工人、水质化验人员必须经培训考核，持证上岗。
建立健全各项规章制度（如岗位责任制、交接班制度、安全操作规程、巡回检查制度、设备维护保养制度、水质管理制度、清洁卫生制度等），建立锅炉技术档案，做好各项记录。
（3）蒸汽锅炉运行中，遇有下列情况之一时，应立即停炉：
①锅炉水位低于水位表的下部最低可见边缘；
②不断加大给水及采取其他措施，但水位仍然下降；
③锅内水位超过最高可见水位（满水），经放水仍不能见到水位；
④给水泵全部失效或给水系统故障，不能向锅内进水；
⑤水位表或安全阀全部失效；
⑥设置在汽空间的压力表全部失效；
⑦锅炉元件损坏且危及运行人员安全；
⑧燃烧设备损坏，炉墙倒塌或锅炉构架被烧红等，严重威胁锅炉安全运行；
⑨其他异常情况危及锅炉安全运行。
（4）通过加强对设备的日常维护保养和定期检验，提高设备完好率。
1）在锅炉运行过程中，应不定期地查看锅炉的安全附件是否灵敏可靠、辅机运行是否正常本体的可见部分有无明显的缺陷。
2）每2年对运行的锅炉进行一次停炉内外部检验，重点检验锅炉受压元件有无裂纹、腐蚀、变形、磨损，各种阀门、胀孔、铆缝处是否有渗漏，安全附件是否正常、可靠，自动控制、讯号系统及仪表是否灵敏可靠等。
3）每6年列锅炉进行一次水压试验，检验锅炉受压元件的严密性和耐乐强度。
新装、迁装、停用1年以上需恢复运行的锅炉，以及受压元件经过重大修理的锅炉，也应进行水压试验。
水压试验前，应进行内外部检验。
（5）保证锅炉经济运行。
在锅炉运行过程中，必须定期对其运行工况（运行热力参数）进行全面的临测，了解各项热损失的大小，及时调整燃烧上况，将各项热损失降至最低。
第三节压力容器安全技术
一、压力容器的基本概念
压力容器是一种能承受压力载荷的密闭容器，它的主要作用是贮存、运输有压力的气体或液化气体，或者为这些流体的传热、传质反应提供一个密闭的空间。
我国的《压力容器安全技术监察规程》适用于同时具备下列条件的压力容器：
1）最高工作压力Pw≥0.1MPa.（表压）。
2）内径Di≥0.15m，且容积V≥0.025m2。
3）盛装介质为气体、液化气体或最高工作温度高于等于标准沸点的液体。
压力容器具有各种式各样的形式结构，从小至只有几十升的瓶或罐，到大至上万立方米的球形容器或高达上百米的塔式容器，在工业生产中都得到广泛的应州，尤其是在化学和石油化学工业中，几乎每一个工艺过程都离不开压力容器，而且它们还常常是生产中的主要设备。
二、压力容器的分类
1.按工作压力分类
（1）低压容器（代号L）（0.1MPa≤P＜1.6MPa），多用于化工、机械制造、冶金等企业。
（2）中压容器（代号M）（1.6MPa≤P＜10MPa），多用于石油化工企业。
（3）高压容器（代号H）（10MPa≤P＜100MPa），主要用于氮肥企业和一部分石油化工企业。
（4）超高压容器（代号u）（P≥100MPa），主要是高分子聚合设备。
2.按工艺用途分类
（1）反应容器（如反应锅。
合成塔、聚合釜等）。
（2）换热容器（如热交换器、冷却塔、蒸煮锅等）。
（3）分离容器（如分离器、吸收塔、洗涤塔等）。
（4）贮存容器（如贮罐、压力缓冲器等）。
3.从管理使用的角度来分类
常把压力容器分为两大类：
即固定式容器和移动式容器。
其中移动式容器（如气瓶、槽车等）没有同定的使用地点，一般没有专职的管理和操作人员，使用环境经常变化，管理较为复杂，因而较易发生事故。
我国对这两类容器分别制定不同的管理章程和技术标准、规范。
三、压力容器的安全附件
安全阀的工作原理及结构形式，可参见锅炉安全装置有关内容。
但是由于化工用压力容器内介质与锅炉不同，在设置安全阀时还应注意以下几点：
（1）新装安全阀，应有产品合格证；
安装前，应由安装单位连续复校后加铅封，并出具安全阀校验报告。
（2）当安全阀的入口处装有隔断阀时，隔断阀必须保持常开状态并加铅封。
（3）容器内装有两相物料，安全阀应安装在气相部分，防止排出液相物料发生意外。
（4）在存有可燃物料，有毒、有害物料或高温物料等系统，安全阀排放管应连接（有针对性的）安全处理设施，不得随意排放。
（5）一般安全阀可就地放空，但要考虑放空管的高度及方向。
2.爆破片
（1）爆破片的适用范围。
爆破片又称防爆片、防爆膜。
爆破片装置由爆破片本身和相应的夹持器组成。
爆破片是一种断裂型安全泄压装置，由于它只能一次性使用，所以其应用不如安全阀广泛，只用在安全阀不宜使用的场合。
爆破片一般用于下列工况：
1）放空口要求全量排放的工况。
2）不允许介质有任何泄漏的工况。
各种安全阀一般总有微量泄漏。
3）内部介质容易因沉淀、结晶、聚合等形成粘着物，妨碍安全阀正常动作的工况。
4）系统内存在发生燃爆或者异常反应而使压力骤然增加的可能性的工况。
这工况下弹簧式安全阀由于性而不适用。
爆破片的防爆效率取决于它的质量、厚度和泄压面积。
（2）爆破片的选用。
压力容器应根据介质的性质、工艺条件及载荷特性等来选用爆破片。
首先要考虑介质在工作条件（压力、温度等）下对膜片有无腐蚀作用。
如果介质是可燃气体，则不宜选用铸铁或碳钢等材料制造的膜片，以免膜片破裂时产生火花，在器外引起可燃气体的燃烧爆炸。
3.液面计
液面计是显示容器内液面位置变化情况的装置。
盛装液化气体的贮运容器，包括大型球形贮罐、卧式贮槽和槽车等，以及做液体蒸发用的换热容器，都应装设液面计以防止器内因满液而发生液体膨胀导致容器的超压事故。
压力容器常用的液面计是玻璃管式和平板玻璃式两种。
（1）液面计选用的原则。
根据容器的工作压力选择：
承压低的容器，可选用玻璃管式液面计；
承压高的容器，可选用平板玻璃液面计。
根据液体的透光度选择：
对于洁净或无色透明的液体可选用透光式玻璃板液面计：
对非洁净或稍有色泽的液体可选用反射式玻璃板式液面计。
根据介质特性选择：
对盛装易燃易爆或毒性程度为极度、高度危害介质的液化气体的容器，应采用玻璃板式液面计或自动液面指示计，并应有防止液面计泄漏的保护装置；
对大型储罐还应装设安全可靠的液面指示计。
根据液面变化范围选择，液化气体槽车上可选用浮子（标）式液面计，不得采用玻璃管式或玻璃板式液面计。
对要求液面指示平稳的，不应采用浮子（标）式液面计。
盛装0℃以下介质的压力容器上，应选用防霜液面计。
（2）液面计的维护。
保持清洁，玻璃板（管）必须明亮清晰，液位清楚易见。
经常检查液面计的工作情况；
如气、液连接管旋塞是否处于开启状态，连管或旋塞是否堵塞，各连接处有无渗漏现象等，以保证液位正常显示。
液面计出现下列情况时，应停止使用；
超过检验期；
玻璃板（管）有裂纹、破碎；
阀件固死；
经常出现假液位。
4.压力表
压力表是用以检测流体压力强度的测量仪表，最常见的压力表有弹簧式和活塞式两种。
弹簧式压力表又有单弹簧管、多圈螺旋形弹簧管、薄膜式等多种，最常用的是单弹簧管式压力表。
选用压力表时，必须与压力容器内的介质相适应。
如当工作介质有腐蚀作用时，应选用薄膜式压力表。
低压容器使用的压力表精度不应低于2.5级；
中压及高压容器的压力表精度不应低于1.5级。
压力表盘刻度极限值为最高工作压力的1.5～3.0倍，最好选用2倍。
表盘直径不应小于100mm。
压力表的校验和维护应符合国家汁量部门的有关规定。
压力表安装前应进行校验，在刻度盘上应划出指示最高工作压力的红线，注明下次校验日期，校验后应加铅封。
四、压力容器安全管理
1.压力容器安全管理的基础工作
压力容器安全管理的基础工作主要包括：
压力容器的选购验收、安装调试、技术档案、使用登记和统计报表等。
（1）选购与验收。
1）选购压力容器的总体要求是满足生产工艺需要、技术上先进、检修方便、安全性能可靠，同时也要考虑到经济性和安装位置的适应性。
选择时应注意以下几点：
①必须根据压力容器的用途与工作压力确定主体结构形式和压力等级；
②按照牛产工艺和介质特性、操作温度的高低以及保证产品质量要求选用主体材料；
③依据生产能力大小.确定压力棒器的容积；
④保障使用安全，必须考虑选用合适的安全泄压装置，测温、测压仪器（表）、自控装置和报警装置。
2）验收工作主要内容有：
①制造单位出厂技术资料是否齐全、正确，且符合购置要求。
②压力容器产品质量：
主要是检查产品铭牌是否与出厂技术资料相吻合；
检查随机备件、附件质量与数量，以及规格型号是否满足需要；
③检验机构的检测证明。
（2）安装与调试。
压力容器使用前需要安装就位。
安装时应注意接管的方位与安装螺栓的对应，尽量做到一次吊放就位。
及时做好容器内部构件安装质量、固定螺栓的紧固、管线及梯子、平台等与容器相接部件的施焊质量、保温层施工质量及安牟附件调试、装设正确与否的检查，并记录。
（3）技术档案。
压力容器的技术档案是压力容器设计、制造、使用、检修全过程的文字记载，通过它可以使容器的管理和操作人员掌握设备的结构特征、介质参数和缺陷的产生及发展趋势，防止由于盲目使用而发生事故。
另外，档案还可以用于指导容器的定期检验以及修理、改造工作，亦是容器发生事故后，用以分析事故原因的主要依据之一。
压力容器的技术档案包括：
容器的原始技术资料（容器的设计和制造资料）；
容器使用情况记录资料（容器运行情况记录、容器检验和修理记录、安全附件技术资料）。
（4）使用登记。
压力容器的使用单位，在压力容器投入使用前应按《压力容器使用登记管理规则》的要求，逐台申报和办理使用登记手续，取得使用证，才能将容器投入运行。
固定式容器的使用单位，必须向地、市级锅炉压力容器安全监察机构申请和办理使用登记手续；
超高压容器和液化气体罐车的使用单位，必须向省级锅炉压力容器安全监察机构申请和办理使用登记手续。
（5）统计报表。
压力容器统计报表主要有三种：
1）压力容器年报表，统计当年某一确定时间处于使用状态的压力容器具体数量、类别及用途情况，报给上级主管部门。
2）反映压力容器检验和修理情况的统计报表，其中包括当年定检计划及实际检验情况和下年的定期检验计划和修理台数。
3）反映压力容器利用情况的统计报表，主要用来反映压力容器开车时间及能力利用指标。
2.安全管理工作的内容与要求
（1）压力容器使用单位的技术负责人（主管厂长或总工程师），必须对压力容器的安全技术管理负责，并根据没备的数量和对安全性能的要求，设置专门机构或指定具有专业知识的技术人员，具体负责压力容器的安全工作。
（2）使用单位必须执行压力容器有关的规程、规章和技术规范，编制本单位压力容器的安全管理规章制度及安全操作规程。
（3）使用单位必须持压力容器有关的技术资料到当地锅炉压力容器安全监察机构逐台办理使用登记手续，建立压力容器技术档案，并管理好有关的技术资料。
（4）使用单位应编制压力容器的年度检验计划，并负责组织实施。
每年年底应将当年检验计划完成情况和第二年度的检验计划报到主管部门和当地质量技术监督行政部门。
（5）压力容器使用单位应做好压力容器运行、维修和安全附件校验情况的检查，做好压力容器校验、修理、改造和报废等的技术审查工作。
压力容器的受压部件的重大修理、改
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