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2017年注册安全工程师生产技术重点汇编


第一章 第一部分(机械系统知识) ●机械行业安全概要 ●金属切削机床及砂轮机安全技术 ●冲压(剪)机械安全技术 ●木工机械安全技术 ●铸造安全技术 ●锻造安全技术 第二部分(人机系统知识) ●安全人机工程基本知识 ●人的特性 ●机械的特性 ●人机作业环境 ●人机系统 ●安全技术规范与标准 第一节 机械行业安全概要

机械安全技术

机械是机器与机构的总称,是由若干相互联系的零部件按一定规律装配起来,能够完成一定功 能的装置。 一、机械产品主要类别 【你知道吗】机械设备是如何组成的?

机械行业的主要产品包括以下 12 类。

>>农用机械 拖拉机、播种机、收割机械等。
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>>重型矿山机械 冶金机械、矿山机械、起重机械、装卸机械、工矿车辆、水泥设备等。

>>工程机械 叉车、铲土运输机械、压实机械、混凝土机械等。

>>石油化工通用机械 石油钻采机械、炼油机械、化工机械、泵、风机、阀门、气体压缩机、制冷空调机械、造纸机

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械、印刷机械、塑料加工机械、制药机械等。

>>电工机械 发电机械、变压器、电动机、高低压开关、电线电缆、蓄电池、电焊机、家用电器等。

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>>机床

>>汽车

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载货汽车、公路客车、轿车、改装汽车、摩托车。

>>仪表仪器 自动化仪表、电工仪器仪表、光学仪器、成分分析仪、汽车仪器仪表、电料装备、电教设备、

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照相机。

>>基础机械 轴承、液压件、密封件、粉末冶金制品、标准紧固件、工业链条、齿轮、模具等。 >>包装机械 包装机、装箱机、输送机等 >>环保机械 水污染防治设备、大气污染防治设备等 非机械行业主要产品有 5 种

【习题】起重机械运动部件移动范围大,有多个运动机构,绝大多数起重机械本身就是移动式 机械,容易发生碰撞、脱钩、倾倒等事故。在机械行业的 12 类主要产品中,起重机械属于( )类 的机械产品。 A.重型矿山 B.汽车 C.石油化工通用 D.其他 『正确答案』A 『答案解析』本题考查的是机械产品主要类别。重型矿山机械包括冶金机械、矿山机械、起重机
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械、装卸机械、工矿车辆、水泥设备等。参见教材 P1。 二、机械设备的危险部位及防护对策 (一)机械设备的危险部位

>>主要危险部位 (1)旋转部件和成切线运动部件间的咬合处,如动力传输皮带和皮带轮、链条和链轮、齿条和 齿轮等。 (2)旋转的轴,包括连接器、心轴、卡盘、丝杠和杆等。 (3)旋转的凸块和孔处,含有凸块或空洞的旋转部件是很危险的,如风扇叶、凸轮、飞轮等。 (4)对向旋转部件的咬合处,如齿轮、混合辊。 (5)旋转部件和固定部件的咬合处,如辐条手轮或飞轮和机床床身、旋转搅拌机和无防护开口 外壳搅拌装置等。 (6)接近类型,如锻锤的锤体、动力压力机的滑枕等。 (7)通过类型,如金属刨床的工作台及其床身、剪切机的刀刃等。 (8)单向滑动部件,如带锯边缘的齿、砂带磨光机的研磨颗粒、凸式运动带等。 (9)旋转部件与滑动之间,如某些平板印刷机面上的机构、纺织机床等。 (二)机械传动机构安全防护对策 为了保证机械设备的安全运行和操作人员的安全和健康,应采取安全技术措施进行防护。 (1)直接措施:设计机器时,考虑消除机器本身的不安全因素。 (2)间接措施:安装安全防护装置,克服使用中的不安全因素。 (3)指导措施:定制机器安装、使用、维修的安全规定及标志。 >>机床上常见的传动机构(有轮必要罩、有轴必有套)

>>齿轮传动的安全防护 齿轮传动机构装置全封闭型的防护装置。 【特别强调】 ●机器外部决不允许有裸露的啮合齿轮; ●设计和制造时,应尽量将齿轮装入机座内; ●防护材料可用钢板或铸造箱体,坚固牢靠,机器运行中不发生振动; ●防护罩内壁涂成红色,装电气连锁,罩体无尖角
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【实物展示】

电控阀门装置

齿轮防护罩 >>皮带传动的安全防护

皮带传动装置的防护罩可以采用金属骨架的防护网。

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与皮带间距不应小于 50mm 【设置防护的情形】 传动机构距地面距离

>>联轴器等的安全防护 联轴器上突出的螺钉、销、键等均可能给人们带来伤害; 联轴器的安全要求是没有突出部分,即采用安全联轴器。

【最根本方法】 加防护罩(Ω 型罩) 【习题】在齿轮传动机构中,两个齿轮开始啮合的部位是最危险的部位,不管啮合齿轮处于何 种位置都应装设安全防护装置,下列关于齿轮安全防护的做法正确的是( )。 A.齿轮传动机构必须装有半封闭的防护装置 B.齿轮防护罩的材料可利用有金属骨架的铁丝网制作
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C.齿轮防护罩应能方便地打开和关闭 D.在齿轮防护罩开启的情况下机器才可以启动 『正确答案』C 『答案解析』本题考查的是机械设备的危险部位及防护对策。选项 A 错误,齿轮传动机构必须装 置全封闭型的防护装置;选项 B 错误,齿轮防护装置的材料可用钢板或铸造箱体;选项 D 错误, 在齿轮防护罩关闭的情况下机器才可以启动。参见教材 P3。 【习题】齿轮啮合机构、皮带、联轴器、蜗轮、蜗杆等都是常用的机械传动机构。各种机械传 动机构的特点不同,其中皮带传动的特点是( )。 A.保护能力强 B.传动精度高 C.保护不方便 D.静电危险性小 『正确答案』A 『答案解析』本题考查的是机械设备的危险部位及防护对策。皮带传动的传动比精确度较齿轮啮 合的传动比差,但是当过载时,皮带打滑,起到了过载保护作用。皮带传动机构传动平稳、噪声 小、结构简单、维护方便,因此广泛应用于机械传动中。但是,由于皮带摩擦后易产生静电放电 现象,故不适用于容易发生燃烧或爆炸的场所。参见教材 P3。 【习题】皮带传动机构具有一定的风险,下图为皮带传动机构示意图,图上表明了 A、B、C、D、 E 五个部分,其中属于危险部位的有( )。

A.A B.B C.C D.D E.E 『正确答案』BDE 『答案解析』本题考查的是机械设备的危险部位及防护对策。皮带传动机构的危险部分是皮带接 头处、皮带进入皮带轮的地方。参见教材 P3。 三、机械伤害类型及预防对策 (一)机械伤害类型 机械装置在正常工作状态、非正常工作状态乃至非工作状态都存在危险性。 ●正常工作状态:执行中必须具备的运动要素且不可避免; ●非正常工作状态:故障状态和检修保养状态; ●非工作状态:外界环境所造成的影响。

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机械行业,存在以下主要危险和危害因素:

【名词解释】 >>物体打击:是指物体在重力或其他外力的作用下产生运动,打击人体而造成人身伤亡事故。 不包括主体机械设备、车辆、起重机械、坍塌等引发的物体打击。 >>车辆伤害:是指企业机动车辆在行驶中引起的人体坠落和物体倒塌、飞落、挤压等伤亡事故。 不包括起重提升、牵引车辆和车辆停驶时发生的事故。 >>机械伤害:是指机械设备运动或静止部件、工具、加工件直接与人体接触引起的挤压、碰撞、 冲击、剪切、卷入、绞绕、甩出、切割、切断、刺扎等伤害。不包括车辆、起重机械引起的伤害。 >>起重伤害:是指各种起重作业(包括起重机械安装、检修、试验)中发生的挤压、坠落、物 体(吊具、吊重物)打击等。 >>触电:包括各种设备、设施的触电,电工作业时触电,雷击等。 >>灼烫:是指火焰烧伤、高温物体烫伤、化学灼伤(酸、碱、盐、有机物引起的体内外的灼伤)、 物理灼伤(光、放射性物质引起的体内外的灼伤)。不包括电灼伤和火灾引起的烧伤。 (8)高处坠落:是指在高处作业中发生坠落造成的伤害事故。不包括触电坠落事故。 (9)坍塌:是指物体在外力或重力作用下,超过自身的强度极限或因结构稳定性破坏而造成的 事故。如挖沟时的土石塌方、脚手架坍塌、堆置物倒塌、建筑物坍塌等。不适用于矿山冒顶片帮和 车辆、起重机械、爆破引起的坍塌。 >>爆炸 ●火药爆炸:是指火药、炸药及其制品在生产、加工、运输、贮存中发生的爆炸事故。 ●化学性爆炸:是指可燃性气体、粉尘等与空气混合形成爆炸混合物,接触引爆源发生的爆炸 事故(包括气体分解、喷雾爆炸等)。 ●物理性爆炸:包括锅炉爆炸、容器超压爆炸等。 (二)机械伤害预防对策措施

>>实现机械本质安全(牢记顺序) (1)消除产生危险的原因;(本质) (2)减少或消除接触机器的危险部件的次数;(实现自动化) (3)使人们难以接近机器的危险部位或接近也不导致伤害;(警示隔离)
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(4)提供保护装置或者个人防护装备。(防护装置) >>保护操作者和有关人员的安全 (1)通过培训,提高人们辨别危险的能力; (2)通过对机器的重新设计,使危险部位更加醒目,或者使用警示标志; (3)通过培训,提高避免伤害的能力; (4)采取必要的行动增强避免伤害的自觉性。 (三)通用机械安全设施的技术要求 ●安全设施设计要素

●机械安全防护装置的一般要求 (1)结构简单、布局合理,无锐利的边缘和突缘。 (2)具有足够的可靠性,有足够的强度、刚度、稳定性、耐腐蚀性、抗疲劳性,以确保安全。

(3)与设备运转联锁,保证安全防护装置未起作用之前,设备不能运转;安全防护罩、屏、栏 材料及与运转部件的距离,应符合规定。 (4)光电式、感应式等安全防护装置应设置自身出现故障的报警装置。 (5)紧急停车开关的相关要求;

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√终止一切运动 √应有连锁功能 √区别其他且红色 √易于触及无危险 √按启动顺序重启 ●机械设备安全防护罩的技术要求 √只要操作人员可能触及到的传动部件,在防护罩没闭合前,传动部件就不能运转。 √采用固定防护罩时,操作工触及不到运转中的活动部件 √开启式防护罩打开时或一部分失灵时,应使活动部件不能运转或运转中的部件停止运动。 √防护罩必须坚固牢靠,以避免与活动部件接触造成损坏和工件飞脱造成伤害。 √防护罩与活动部件有足够的间隙,避免防护罩和活动部件间的任何接触。 √防护罩应牢固的固定在设备或基础上,拆卸、调节时必须使用工具。 √不影响操作,在正常操作或维护保养时不需拆卸防护罩。 √使用的防护罩不允许给生产场所带来新的危险 √防护罩一般不准脚踏和站立,必须做平台或阶梯时,应能承受 1500 牛顿的垂直力,并采取防 滑措施。

●机械设备安全防护网的技术要求 防护罩应尽量采用封闭结构。 当现场需要采用网状结构时应满足:

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不同网眼开口尺寸的安全距离(mm) 防护人体通过部位 手指尖 手指 手掌 (不含第一掌指关节) 上肢 足尖 网眼开口宽度 <6.5 <12.5 <20 <47 <76 (罩底部与所站面间隙) 安全距离 ≥35 ≥92 ≥135 ≥460 150

【习题】某机械厂一次桥式起重机检修中,一名检修工不慎触及带电的起重机滑触线,遭到强 烈电击,坠落地面,经抢救无效身亡。从主要危险和有害因素角度分析,这起死亡事故属于( ) 类型的事故。 A.车辆伤害 B.触电 C.高处坠落 D.起重伤害 『正确答案』B 『答案解析』本题考查的是机械伤害类型及预防对策。触电包括各种设备、设施的触电,电工作 业时触电,雷击等。参见教材 P4。 【习题】实现机械本质安全有多种方法,例如,(1)减少或消除操作人员接触机器危险部位的 次数;(2)提供保护装置或个人防护装置;(3)消除生产危险状态的原因;(4)使人员难以接近 机器的危险部位,按照机械本质安全的原则,上面四种方法优先顺序是( )。 A.(3)(1)(4)(2) B.(1)(2)(3)(4) C.(4)(3)(2)(1) D.(3)(4)(1)(2) 『正确答案』A 『答案解析』本题考查的是机械伤害类型及预防对策。实现机械本质安全:(1)消除产生危险的 原因;(2)减少或消除接触机器的危险部件的次数;(3)使人们难以接近机器的危险部位或接 近也不导致伤害;(4)提供保护装置或者个人防护装备。参见教材 P5。 【习题】在无法他用过设计达到本质安全时,为了消除危险,应补充安全装置,设计安全装置 时必须考虑的因素有( )。 A.有足够的强度、刚度和耐久性 B.不能影响机器运行的可靠性 C.不应影响对机器危险部位的可视性 D.一律用绝缘材料制作 E.一律用金属材料制作 『正确答案』ABC 『答案解析』本题考查的是机械伤害类型及预防对策。设置安全装置,应考虑的因素主要有: (1)
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强度、刚度、稳定性和耐久性;(2)对机器可靠性的影响;(3)可视性;(4)对其他危险的控 制。参见教材 P6。 【习题】安全防护罩是预防机械伤害的常用装置,现场应用十分普遍。设计安全防护罩必须全 面考虑各项技术要求。下列技术要求中,错误的是( )。 A.只有防护罩闭合后,传动部件才能运转 B.对于固定安装的防护罩,操作人员身体的任何部位不能触及运动部件 C.防护罩与运动部件之间有足够的间隙 D.为了便于调整,应安装开启防护罩的按键式机构 『正确答案』D 『答案解析』本题考查的是机械伤害类型及预防对策。选项 D 错误,防护罩应牢固的固定在设备 或基础上,拆卸、调节时必须使用工具。参见教材 P6。 四、机械安全设计与机器安全装置 机器安全装置 ●固定安全装置 ●连锁安全装置 ●控制安全装置 ●自动安全装置 ●隔离安全装置 ●可调安全装置 ●自动调节安全装置 ●跳闸安全装置 ●双手控制安全装置 机械安全设计 ●本质安全 ●失效安全 ●定位安全 ●机器布置 (一)本质安全 本质安全是通过机械的设计者,在设计阶段采取措施来消除隐患的一种实现机械安全方法。 (1)本质安全技术 不需要采用其他任何安全防护措施, 就可以在预定条件下实现预定功能, 满足自身的安全要求。 【主要包括】 避免锐边、尖角和凸出部分;(结构设计) 保证足够的安全距离,确定有关物理量的限值; 使用本质安全工艺过程和动力源;(重要的措施) 动力源:比如说防触电,本质安全是安全电压。安全电压就是电气运作的动力源。 (2)限制机械应力 机械零件的机械应力不超过许用值,并保证足够的安全系数。 (3)提交材料和物质的安全性 【主要包括】 材料的力学特性;材料能适应预定的环境条件;材料应具有均匀性;应避免采用有毒的材料或 物质。 (4)履行安全人机工程学原则 (5)设计控制系统的安全原则 【主要包括】
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意外启动、速度变化失控、运动不能停止、运动机械零件等脱落飞出、安全装置的功能受阻等。 (6)防止气动和液压系统的危险 (7)预防电气危害 【主要包括】 防止电击、电烧伤、短路、过载和静电。 (二)失效安全 设计者应该保证当机器发生故障时不出危险。 【主要包括】 限制开关、限位装置、制动装置、防下落装置等。

(三)定位安全 把机器的部件(运动部件)安置到不可能触及的地点,通过定位达到安全。 (四)机器布置

●空间; ●照明; ●管、线布置; ●维护时出入安全。 (五)机器安全防护装置 固定安全装置 防止接触机器危险部件

专用工具拆卸 有效性: 固定方法 开口尺寸 安全距离 隔离安全装置

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阻止靠近危险区域

连锁安全装置 只有安全装置关合,机器才能够运转;只有机器危险部件停止运动时,安全装置才能开启。

自动安全装置 危险中人体移开,仅限于低速运动。

跳闸安全装置 操作到危险点之前,自动使机器停止或反转;

控制安全装置 控制装置完全闭合,机器才能开动。

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双手控制安全装置 迫使操纵者使用两只手;仅对操作者提供保护

可调安全装置 无法实现对危险区域隔离情况下,准确使用、正确调节、合理维护

自动调节安全装置 由于工件的运动自动开启,操作完毕又回到关闭状态。

【习题】机械设计本质安全是在设计阶段采取措施来消除隐患的设计方法,下列关于机械安全 设计的方法中,不属于机械本质安全设计范畴的是( )。 A.设计安全的控制系统 B.设计合理的人行通道 C.设计符合人机工程学的原则 D.设计安全的传动系统
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『正确答案』B 『答案解析』机械本质安全技术不需要采用其他任何安全防护措施,就可以在预定条件下实现预 定功能,满足自身的安全要求。主要包括:避免锐边、尖角和凸出部分;保证足够的安全距离, 确定有关物理量的限值;使用本质安全工艺过程和动力源。B 选项是机器布置。 【习题】机械失效安全和定位安全都属于机械本质安全设计的范畴。下列做法中,不属于机械 失效安全设计的是( )。 A.设计操作限制开关 B.将机械的危险部件安置到不可触及的地点 C.预设限制不应该发生的冲击及运动的制动装置 D.设置预防下落的装置 『正确答案』B 『答案解析』失效安全包括:限制开关、限位装置、制动装置、防下落装置等;定位安全是把机 器的部件(运动部件)安置到不可能触及的地点,通过定位达到安全。B 选项是定位安全。 五、机械制造场所安全技术 ■采光 √对厂房一般照明的光窗设置要求: 厂房跨度大于 12m 时:

●单跨两边有采光侧窗; ●窗宽不小于开间长的一半; ●多跨相连各跨有天窗; ●跨与跨间不得有墙封死; ●照明灯覆盖所有通道; ●覆盖长度大于 90%的安全通道长度 ■通道 √厂区干道的路面要求: 双向行驶干道宽度不小于 5 米;有单向行驶标志的,主干道宽度不小于 3 米;危险地段有限速、 限高、指示和警示牌。 √车间安全通道(宽度): 汽车:>3 米;电瓶车:>1.8 米;手推车和三轮车:>1.5 米;一般人行道:>1 米。 ■设备布局 √设备类型 小型<6m≤中型≤12m<大型 √设备间距(按大的尺寸要求计算) 大型≥2m,中型≥1m,小型≥0.7m √设备与墙、柱距离(满足最大距离要求) 大型≥O.9m,中型≥0.8m,小型≥O.7m。 √设备防护罩(网)或防护栏 有牢固的防护罩(网)>2m 运输线<设防护栏不低于 1.05m。
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■物料堆放 √物料分区 同墙或机床轴线平行,正方形堆垛 √工器具存放指定位置 √坯料限量存入 白班 1.5 倍班加工量,夜班 2.5 倍,但大件不超过当班定额; √工件物料摆放不超高 垛底与垛高比为 1:2 时,垛高不超过 2 米,砂箱堆垛不超过 3.5 米。 ■地面状态 √为生产而设置的深>0.2m,宽>0.1m 的坑、壕、池应有防护栏或盖板,夜间应有照明。

【习题】机械制造场所的通道包括厂区干道和车间安全通道。通道的规划、设置与厂内车辆安 全行驶、人员安全通行、物料安全运送、灭火救灾等有密切关系。下列关于机械制造场所通道说法 中,正确的有( )。 A.车辆双向行驶的干道的宽度不应小于 5m B.厂区干道危险地段应设有限速、限高等类型的警示标志 C.电瓶车通道宽度应大于 1.5m D.通道边沿标记应醒目,拐弯处应化成直角边沿线 E.人行通道的宽度应大于 0.5m 『正确答案』AB 『答案解析』C 选项电瓶车通道宽度应大于 1.8m;D 选项通道拐弯处不应是直角边,应有一定的 转弯半径;E 选项人行通道大宽度应大于 1m。 【习题】机械制造场所的状态安全直接或间接涉及设备和人的安全,下列关于机械制造场所安 全技术的说法中,正确的是( )。 A.采光、自然光与人工照明相结合;保持有足够的光照度 B.道路;厂区车辆双向行驶干道宽度不小于 5m,进入厂区门口、危险地段需设置限速限高牌, 指示牌和警示牌等 C.设置布局:设备间距,大型设备≥2m,小型设备≥0.7m D.物料堆放:划分物料区域,摆放层高有一定限制 E.地面状态:为生产设置的坑、壕、池必须全封闭 『正确答案』ABCD 『答案解析』E 选项:为生产而设置的深>0.2m,宽>0.1m 的坑、壕、池应有防护栏或盖板,夜 间应有照明。 第二节 金属切削机床及砂轮机安全技术 金属切削机床是用切削方法将毛坯加工成机器零件的设备。金属切削机床上装卡被加工工件和 切削刀具,带动工件和刀具进行相对运动。在相对运动中,刀具从工件表面切去多余的金属层,使 工件成为符合预定技术要求的机器零件。
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一、金属切削机床的危险因素 1.机床的危险因素

2.机床常见事故及危险因素的控制措施 (1)设备接地不良、漏电,照明没用安全电压,触电; 【控制措施】接地可靠、采用安全电压 (2)旋转部位楔子、销子突出,无防护罩; 【控制措施】楔子、销子不凸出表面 (3)清除铁屑无专用工具,未带护目镜,发生刺割等; 【控制措施】专用工具、带护目镜 (4)加工细长杆轴料,尾部无防弯装置;甩击伤人; 【控制措施】尾部防弯装置及设料架 (5)零部件装卡不牢,飞出击伤人体; 【控制措施】装卡牢固 (6)防护保险装置不全或维修不及时;绞伤、碾伤; 【控制措施】及时维修 (7)砂轮有裂纹或装卡不合格,碎片伤人事故; 【控制措施】选用合格,装卡合理 (8)操作旋转机床带手套,绞手事故; 【控制措施】加强检查、杜绝违章 二、金属切削机床的安全技术措施 1.机床运转异常状态 机床正常运转时,各项参数均稳定在允许范围内;当各项参数偏离了正常范围,就预示系统或 机床本身或设备某一零件、部位出现故障,必须立即查明变化原因,防止事态发展引起事故。 (1)温升异常

轴承齿轮箱 机床电动机 温升超过允许值时, 说明机床超负荷或零件出现故障, 严重时 能闻到润滑油的恶臭和看到白烟。 (2)转速异常

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由于负荷突然变化或机床出现机械故障,造成机床运转速度突然超过或低于正常转速。

(3)振动噪声 机床设计不良、制造缺陷、安装缺陷、零部件动作不平衡、零部件磨损、缺乏润滑、机床中进 入异物等。

(4)出现撞击声 零部件松动脱落、进入异物、转子不平衡等。 (5)输入输出参数异常 加工精度变化、机床效率变化(泵效率)、机床消耗的功率异常、加工产品的质量异常(球磨 机粉碎物的粒度变化)、加料量突然降低(系统有泄漏或堵塞)、机床带病运转等。 (6)机床内部缺陷 零件出现裂纹、电气设备设施绝缘质量下降,腐蚀等。 2.运动机械中易损件的故障检测(★★★) 【易损件】容易损坏的零件。 运动机械的故障往往都是指易损件的故障。

易损件

易耗件

【检测参数】 振动、噪声、温度、磨损残余物分析、组成件间隙

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【检测参数】 振动、噪声、发热、齿轮箱漏油 【习题】机械设备的故障往往是易损件的故障,因此,在设计制造中应保证易损件的质量和使 用寿命,在运行中应该对零部件进行检测。下列机床的零部件中,需要重点检测的是( )。 A.轴承、齿轮、叶轮、床身 B.床身、传动轴、轴承、齿轮 C.传动轴、轴承、齿轮、叶轮 D.刀具、轴承、齿轮、叶轮 『正确答案』C 『答案解析』本题考查的是金属切削机床的安全技术措施。零部件故障检测的重点包括传动轴、 轴承、齿轮、叶轮,其中滚动轴承和齿轮的损坏更为普遍。参见教材 P12。 三、砂轮机的安全技术要求 砂轮机是机械工厂最常用的机械设备之一。 砂轮质脆易碎、转速高、使用频繁,极易伤人。

(一)砂轮机安装 1.安装位置 √禁止正对着附近设备及操作人员或经常有人过往的地方; √不能设置专用机房的,应在正面装设不低于 1.8m 的防护挡板。

2.砂轮的平衡 √不平衡的危害: ① 高速旋转引起震动;② 不平衡加速了主轴承的磨损。
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√直径≥200mm 的砂轮装上法兰盘后应先进行平衡调试。

3.砂轮与卡盘的匹配 √砂轮法兰盘直径不得小于被安装砂轮直径的 1/3,且规定砂轮磨损到直径比法兰盘直径大 10mm 时应更换新砂轮; √砂轮与法兰盘间应装直径大于卡盘直径 2mm,厚度 1~2mm 的软垫。

4.砂轮机的防护罩 √防护罩开口角度在主轴水平面以上不允许超过 65°; √防护罩在主轴水平面以上开口≥30°必须设挡屑屏板; √砂轮圆周表面与挡板的间隙应小于 6mm。

5.砂轮机的工件托架 √砂轮直径 150mm 以上必须设置可调托架; √砂轮与托架之间的距离最大不应超过 3mm。

6.砂轮机的接地保护 (二)砂轮机使用 1.禁止侧面磨削 2.不准正面操作

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3.不准共同操作

【习题】砂轮机是常用机械设备。砂轮质脆易碎、使用频繁,极易伤人。因此,砂轮机的安装 必须符合安全要求。下列关于砂轮机安装的叙述中,不正确的是( )。 A.砂轮机不得安装在正对着附近设备的地方 B.砂轮机不得安装在正对着附近经常有人过往的地方 C.较大的车间应设置专用的砂轮机房 D.设置砂轮机房有困难时,应在砂轮机正面装设高度不低于 1.5m 的防护挡板 『正确答案』D 『答案解析』本题考查的是砂轮机的安全技术要求。选项 D 错误,设置砂轮机房有困难时,应在 砂轮机正面装设高度不低于 1.8m 的防护挡板。参见教材 P13。 【习题】机械冷加工车间常用的台式砂轮机,安全检查中,一台直径 200mm 砂轮机的现场检查 记录是:(1)砂轮机无专用机房,但正面装设高度 2m 的固定防护挡板;(2)砂轮托架与砂轮之间 相距 6mm;(3)砂轮防护罩与主轴水平线的开口角度为 65 度;(4)砂轮法兰盘的直径为 80mm。请 指出检查记录中不符合安全要求的是( )。 A.(1) B.(2) C.(3) D.(4) 『正确答案』B 『答案解析』本题考查的是砂轮机的安全技术要求。砂轮与托架之间的距离最大不应超过 3mm。 参见教材 P13。 第三节 冲压(剪)机械安全技术 冲压(剪)是指靠压力机和模具对板材、带材、管材和型材等施加外力,使之产生塑性变形或 分离,从而获得所需形状和尺寸的工件(冲压件)的成形加工方法。

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一、冲压作业的危险因素

【习题】冲压(剪)事故可能发生在冲压(剪)机械的各个部位。冲压(剪)作业的主要危险 因素有( )。 A.操作者使用弹性夹钳送进工件 B.关键零件磨损、变形导致机器动作失控 C.控制开关失灵导致机器错误动作 D.模具缺陷导致意外状态 E.刚性离合器一旦接合运行,将完成冲压的一个循环 『正确答案』BCDE 『答案解析』本题考查的是冲压作业的危险因素。根据发生事故的原因分析,冲压作业中的危险 主要有以下几个方面:设备结构具有的危险、动作失控、开关失灵、模具的危险。参见教材 P14。

二、冲压作业安全技术措施 1.使用安全工具 用专用工具将单件毛坯放入模内并将冲制后的零件、废料取出,实现模外作业,避免用手直接 深入上下模口之间,保证人体安全。

2.模具作业区防护措施 不应增大劳动强度。 1)模具周围设置防护板(罩); 2)改进模具减少危险面积,扩大安全空间; 3)设置机械进出料装置。 3.冲压设备的安全装置 1)机械式防护装置:推手式保护(挡板摆动);摆杆护手(杠杆原理);拉手安全装置。

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2)双手按钮式保护:电气开关控制。 3)光电感应式保护:光电机械组合。 【习题】 冲压 (剪) 作业应有完善的安全措施。 下列安全措施中, 属于冲压 (剪) 作业的有 ( ) 。 A.应用真空吸盘等专用工具代替手工操作 B.通过改进模具以减小危险面积 C.安装黄颜色闪烁信号灯 D.安装拉手式安全装置 E.就近安装录像监控 『正确答案』ABD 『答案解析』本题考查的是冲压作业安全技术措施。冲压作业安全技术措施;使用安全工具、模 具作业区防护措施(通过改进模具减少危险面积;设置机械进出料装置,以此代替手工进出料方 式)、冲压设备的安全装置(拉手安全装置等)。参见教材 P15。 【习题】冲压作业中,冲头往复高速运动。由于人的动作偏差、控制开关失灵以及模具缺陷可 能导致放生冲手事故,为此,需要在冲床上安装不同类型的防护装置。下列防护装置中,不属于机 械防护装置的是( )式装置。 A.按钮连锁 B.摆杆护手 C.拉手安全 D.推手保护 『正确答案』A 『答案解析』本题考查的是冲压作业安全技术措施。机械式防护装置:推手式保护(挡板摆动); 摆杆护手(杠杆原理);拉手安全装置。参见教材 P15。

三、冲压作业的机械化和自动化 √冲压作业机械化 各种机械装置的动作来代替人工操作的动作。 √冲压作业自动化 冲压的操作过程全部自动进行,并且能自动调节和保护,发生故障时能自动停机。 四、剪板机安全技术措施 √工作前应认真检查剪板机各部位是否正常; √不应独自 1 人操作,应由 2-3 人协调进行送料、控制尺寸精度及取料等,并确定 1 人统一指
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挥; √根据规定的剪板厚度,调整剪刀间隙。不准剪切两种不同规格、不同材质的板料,不得叠料 剪切。不准剪切无法压紧的较窄板料; √剪板机运动部位必须安装防护罩; √操作者送料的手指离剪刀口距离应最少保持 200mm。防护栅栏不能让操作者看不到裁切的部 位。 第四节 木工机械安全技术 木工机械是一种借助于锯、刨、车、铣、钻等加工方法,把木材加工成木模、木器及各类机械 的机器。

一、木工机械危险有害因素

【习题】木工机械有各种锯机、各种刨机等。木工机械事故与木工机械的特点有密切关系。下 列有关木工刨床特点的说法中,错误的是( )。 A.切削速度高 B.切削过程中噪声大 C.切削过程中震动大,安全防护装置容易失灵 D.触电危险大 『正确答案』D 『答案解析』本题考查的是木工机械危险有害因素。木工机械由于具有刀轴转速高、多刀多刃、 手工进料、自动化水平低,加之木工机械切削过程中噪声大、振动大、粉尘大、作业环境差,工 人的劳动强度大、易疲劳,操作人员不熟悉木工机械性能和安全操作技术或不按安全操作规程操 纵机械,没有安全防护装置或安全防护装置失灵等种种原因,导致木工机械伤害事故多发。参见 教材 P16。

二、木工机械安全技术措施 在设计上,应使木工机械具有完善的安全装置,包括安全防护装置、安全控制装置和安全报警 信号装置等,其安全技术要求为:
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√ “有轮必有罩、有轴必要套” √ 配置与机械运转相连的消声、吸尘或通风装置; √ 木工机械的刀轴与电器应有安全联控装置; √ 采用安全送料装置或防反弹屏护装置; √ 专门设置紧急停机安全控制装置; 带锯机安全装置

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锯卡与上锯轮罩之间的防护装置应罩住锯条的正面和两侧面,并能自动调整,随锯卡升降。

圆锯机安全装置

木工刨床安全装置

手压平刨机必须有安全防护装置 徒手推木料容易伤害手指 【思考】是否能带手套? 刨床噪声产生职业危害 手压平刨刀轴的设计与安装必须符合下列要求: 1.必须使用圆柱形刀轴,绝对禁止使用方刀轴;

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2.压力片的外缘应与刀轴外圆相合;当手触及刀轴时,只会碰伤手指皮,不会被切断。

3.刨刀刃口伸出量不能超过刀轴外径 1.1mm;

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4.刨口开口量符合规定。 【习题】木工平刨刀具主轴转速高,手工送料、工件置地不均匀等因素可构成安全隐患。下列 关于木工平刨设计和操作的说法中,正确的有( )。 A.应有紧急停机装置 B.刀具主轴为方截面轴 C.刨削时压力片与刀具刨削点在同一垂直线上 D.刨床不带电金属部位应连接保护线 E.刨削深度不得超过刨床产品规定的数值 『正确答案』ADE 『答案解析』本题考查的是木工机械安全技术措施。手压平刨刀轴的设计必须使用圆柱形刀轴, 绝对禁止使用方刀轴。参见教材 P19。

第五节 铸造安全技术 ◆铸造是将熔融金属浇注、压射或吸入铸型型腔中,待其凝固后而得到一定形状和性能铸件的 方法。

◆按造型方法分类: ●砂型铸造 ●特种铸造 ◆铸造设备是利用铸造技术(金属热加工工艺)将金属熔炼成符合一定要求的液体并浇进铸型 里,经冷却凝固、清理处理后得到有预定形状、尺寸和性能的铸件的能用到的所有机械设备。

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◆主要铸造设备 (1)砂处理设备:碾轮式混砂机、逆流式混砂机、叶片沟槽式混砂机、多边筛等; (2)有造型造芯用的造型机:高中低压造型机、无箱射压造型机、射芯机、冷和热芯盒机、抛 砂机等; (3)金属冶炼设备:冲天炉、电弧炉、感应炉、电阻炉、反射炉等; (4)铸件清理设备:落砂机、抛丸机、清理滚筒机等。 一、铸造机械危险有害因素

【习题】金属铸造是将熔融的金属注入、压入或吸入铸模的空腔中使之成型的加工方法。铸造 作业中存在着多种危险有害因素。下列危险有害因素中,不属于铸造作业危险有害因素的是( )。 A.机械伤害 B.高处坠落 C.噪声与振动 D.氢气爆炸 『正确答案』D 『答案解析』本题考查的是铸造作业危险有害因素。铸造作业危险有害因素:火灾及爆炸、灼烫、 机械伤害、高处坠落、尘毒危害、噪声振动、高温和热辐射。参见教材 P19。

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二、铸造作业安全技术措施

(一)工艺要求 1.工艺布置 【名词解释】 【风向】风吹来的方向; 【最小风频】出现次数最小的风向; 【下风测】风离开的方向; √污染较小的造型、制芯工段在集中采暖地区应布置在非采暖季节最小频率风向的下风侧,在 非集中采暖地区应位于全年最小频率风向的下风侧。

砂处理、清理等工段

宜用轻质材料或实体墙等设施与其他部分隔开 大型铸造车间可布置在单独的厂房内

造型、落砂、清砂、打磨、切割、焊补等工序宜固定作业工位或场地,以方便采取防尘措 施 2.工艺设备 凡产生粉尘污染的定型铸造设备(如混砂机、筛砂机、带式运输机等),制造厂应配置密封罩。 非标准设备 型砂准备或处理 带式输送 混砂 炉料(称、送、加) 防尘措施 密闭化、机械化 设密封罩 不宜:爬式翻斗加料机、外置式定量器 宜用:带称重装置密闭混砂机 采用机械化装置

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3.工艺方法 ●在采用新工艺、新材料时,应防止产生新污染; 【例如】冲天炉熔炼不宜加萤石; ●应改进各种加热炉窑的结构、燃料和燃烧方法,以减少烟尘污染; 【例如】回用热砂应进行降温去灰处理。 4.工艺操作 在工艺可能的条件下,宜采用湿法作业。 落砂、打磨、切割等操作条件较差的场合,宜采用机械手摇控隔离作业。

(1)炉料准备 炉料准备包括金属块料(铸铁块料、废铁等)、焦炭及各种辅料。 在准备过程中最容易发生事故的是破碎金属块料。 (2)熔化设备。 用于机器制造工厂的熔化设备主要是冲天炉和电弧炉。

(3)浇注作业 浇注作业一般包括烘包、浇注和冷却三个工序。

【浇筑前检查】 浇包、升降、倾转、自锁机构及抬架。 【浇筑时检查】
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浇包盛铁水不得太满,不得超过容积的 80%; 所有与金属溶液接触的工具均需预热,防止与冷工具接触产生飞溅。 (4)配砂作业 配砂作业的不安全因素有粉尘污染;钉子、铁片、铸造飞边等杂物扎伤;

混砂机运转时,操作者伸手取砂样或试图铲出型砂,结果造成被打伤或被拖进混砂机等。 (5)造型和制芯作业 很多造型机、制芯机都是以压缩空气为动力源,设有相应的安全装置,如限位装置、联锁装置、 保险装置。 (6)落砂清理作业。 【落砂】 铸件冷却到一定温度后,将其从砂型中取出,并从铸件内腔中清除芯砂和芯骨的过程。 有时为提高生产率,若过早取出铸件,因其尚未完全凝固而易导致烫伤事故。 【习题】金属铸造是将熔融的金属注入、压入或吸入铸模的空腔中使之成型的加工方法。铸造 作业中存在火灾及爆炸、灼烫、高温和热辐射等多种危险有害因素。下列关于浇筑作业的安全措施 中,正确的有( )。 A.浇筑前检查浇包、升降机构、自锁机构、抬架是否完好 B.所有与铁水接触的工具使用前烘干 C.浇包盛铁水不得超过容积的 90% D.操作工穿戴好防护用品 E.现场有人统一指挥 『正确答案』ABDE 『答案解析』本题考查的是铸造作业安全技术措施。浇包盛铁水不得太满,不得超过容积的 80%。 参见教材 P21。 【习题】铸造作业中存在火灾、爆炸、尘毒危害等多种危险危害。为了保障铸造作业的安全, 应从建筑、工艺、除尘等方面全面考虑安全技术措施。下列技术措施的说法中,正确的有( )。 A.带式运输机应配置封闭罩 B.砂处理工段宜与造型工段直接毗邻 C.在允许的条件下应采用湿式作业 D.与高温金属溶液接触的火钳接触溶液前应预热 E.浇注完毕后不能等待其温度降低,而应尽快取出铸件 『正确答案』ACD 『答案解析』本题考查的是铸造作业安全技术措施。选项 B,砂处理、清理等工段宜用轻质材料 或实体墙等设施与其他部分隔开。选项 E,铸件冷却到一定温度后,将其从砂型中取出,并从铸 件内腔中清除芯砂和芯骨的过程。有时为提高生产率,若过早取出铸件,因其尚未完全凝固而易
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导致烫伤事故。参见教材 P21。 (二)建筑要求 铸造车间应安排在高温车间、动力车间的建筑群内,建在厂区其他不释放有害物质的生产建筑 的下风侧。

【主要朝向】宜南北向 【布置原则】满足产量和工艺流程的前提下同建筑、结构和防尘等要求综合考虑。铸造车间四 周应有一定的绿化带。 通风 铸造车间 熔化、浇筑 落砂、清理 桥式起重设备的边跨 通风措施 局部通风、天窗、屋顶通风器 避风天窗 宜在适当高度设置能启闭的扇窗

避风天窗(矩形、纵向下沉、横向下沉、天井式) (三)除尘 炼钢电弧炉 炉窑 冲天炉 颚式破碎机 球磨机 砂处理、筛选、输送设备 【设计参数】冶炼氧化期最大烟气量 【排烟】宜采用炉外(内)或结合式 【烟气净化设备】宜干式高效除尘器 【排烟净化】宜用机械排烟净化设备 3 粉尘 400-600mg/m ——自然通风、喷淋 上部直接给料落差<1m,做密闭不排风 下部落差≥1m,下部均设置排风密封罩 旋转滚筒应设置在密闭罩内 均应通风除尘

破碎碾磨

第六节 锻造安全技术 锻造是金属压力加工的方法之一。
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根据在段造加工时金属材料所处温度状态分为: 【冷锻】 再结晶温度以下的成型加工。 【温锻】 再结晶温度以下且高于常温的锻造 【热锻】 在高于坯料金属的再结晶温度上加工(对金属施加冲击力或静压力)得到预期的外形尺寸和组 织结构。 一、锻造的特点

●高温作业 ●热辐射大 ●产生烟尘 ●冲击力大 ●作用力大 ●工具混乱 ●噪声振动 二、锻造的危险因素 按其原因分类: 机械伤害 高温作业 火灾爆炸 热辐射大 灼烫 产生烟尘 冲击力大 作用力大

职业危害种类: 噪声振动 尘毒危害 热辐射

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工具混乱 噪声振动 【习题】锻造是一种利用锻压机械对金属坯料施加压力,使其产生塑性变形以获得具有一定机 械性能、一定形状和尺寸锻件的加工方法。锻造的主要设备有锻锤、压力机、加热炉等。下列有害 因素中,属于锻造作业过程中产生的有( )。 A.电磁辐射 B.低频噪声和震动 C.空气中存在的烟尘 D.工件的热辐射 E. 苯浓度超标 『正确答案』BCD 『答案解析』本题考查的是铸造作业危险有害因素。铸造作业危险有害因素包括:(1)火灾及爆 炸;(2)灼烫;(3)机械伤害;(4)高处坠落;(5)尘毒危害;(6)噪声振动;(7)高温 和热辐射。参见教材 P19~20 【习题】锻造分为热段、温锻、冷锻。热锻是使被加工的金属材料处在红热状态,通过锻造设 备对金属施加的冲击力或静压力,使其发生塑性变形以获得预想尺寸和组织结构的加工方法。热锻 加工中存在着多种危险有害因素。下列危险有害因素中,不属于热锻作业危险有害因素的是( )。 A.尘毒危害 B.烫伤 C.机械伤害 D.急性中毒 『正确答案』D 『答案解析』本题考查的是锻造的危险有害因素。按照原因分类,锻造生产中易发生伤害事故的 因素是:机械伤害;灼烫;火灾爆炸;除此,加热炉和灼热的工件辐射大量热能,也会造成炉渣、 烟尘,影响环境,包括:噪声和振动;尘毒危害;热辐射。参见教材 P23。

三、锻造的安全技术措施 (1)锻压机械的机架和突出部分不得有棱角或毛刺。 (2)外露的传动装置必须要有防护罩,防护罩需用铰链安装在锻压设备的不动部件上; (3)锻压机械的启动装置必须能保证对设备进行迅速开关,并保证设备运行和停车状态的连续 可靠; (4)启动装置的结构应能防止锻压机械意外的开动或自动开动。 (5)电动启动装置的按钮盒,其按钮上需标有“启动”、“停车”等字样。停车按钮为红色, 位置比启动按钮高 10~12mm; (6)高压蒸汽管道上必须装有安全阀和凝结罐,以消除水击现象,降低突然升高的压力; (7)蓄力器通往水压机得主管上必须装有当水耗量突然增高时能自动关闭水管的装置; (8)任何类型的蓄力器都应有安全阀。安全阀必须由技术检查员加铅封,定期检查。 (9)安全阀的重锤必须封在带锁的锤盒内。 (10)安设在独立室内的重力式蓄力器必须装有荷重位置指示器,使操作人员能在水压机的工 作地点上观察到荷重的位置。 (11)新安装和经过大修理的锻压设备应该根据设备图样和技术说明书进行验收和试验。 (12)操作人员应认真学习操作规程,加强设备的维护、保养。 第七节 安全人机工程基本知识

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从安全的角度和着眼点,运用人机工程学的原理和方法去解决人机结合面的安全问题的一门新 兴学科。 【人】 是指活动的人体,即安全主体。 【机】 包括劳动工具、机器(设备)、劳动手段和环境条件、原材料、工艺流程等所有与人相关的物 质因素。 一、定义与研究内容 (一)安全人机工程定义 运用人机工程学的理论和方法研究“人-机-环境”系统,并使三者从安全的角度上达到最佳匹 配,以确保系统高效、经济运行的一门综合性的科学。 (二)安全人机工程的主要研究内容

【人】核心和主导作用 【机器】安全可靠的保证作用 解决安全问题的基本需求是实现生产过程的机械化和自动化。 (三)人机系统的类型

【习题】在人机系统中,人始终起着核心和主导作用,机器起着安全可靠的保证作用。在半机 械化控制的人机系统中,人在系统中主要充当生产过程的( )。 A.操作者与管理者 B.监视者与控制者 C.操作者与控制者 D.监视者与管理者 『正确答案』C 『答案解析』本题考查的是定义与研究内容。在机械化、半机械化控制的人机系统中,人机共体, 或机为主体,系统的动力源由机器提供,人在系统中主要充当生产过程的操作者与控制者,即控 制器主要由人来进行操作。参见教材 P25。

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二、机械设计本质安全 (一)定义 机械的设计者,在设计阶段采取措施来消除不安全隐患的一种实现机械安全的方法。包括在设 计中排除危险部件,减少或避免在危险区工作,提供自动反馈设备并使运动的部件处于密封状态之 中等。 (二)机械失效安全 机械设计者在设计中考虑到发生故障时不出危险。 包括操作限制开关,限制不应该发生的冲击及运动的预设制动装置,设置把手和预防下落的装 置,失效安全的限电开关等。 (三)机械部件的定位安全 把机械的部件安置到不可能触及的地点,通过定位达到安全的目的。设计者必须考虑到人在正 常情况下不会触及到部件,而在某些情况下可能会接触到。 【例如】蹬着梯子对机械进行维修等情况。 (四)机器的安全布置 在车间内对机器进行合理的安全布局,可以使事故明显减少。 1.空间 【例如】操作、管理、维护、调试、清洁 2.照明 【例如】工作场所照明、操作机器照明 3.管、线布置 【例如】不妨碍人员安全出入等 第二部分 (人机系统知识) ●安全人机工程基本知识 ●人的特性 ●机械的特性 ●人机作业环境 ●人机系统 ●安全技术规范与标准 第八节 人的特性 人体测量 生理特性 心理特性 尺寸测量、动态测量、静态测量、数据运用准则 感觉与感觉器官 人体的特性参数 生理的疲劳程度 视觉、听觉、感觉与反应 特性参数、劳动强度参数 定义、原因、消除、疲劳测定等

能力、性格、气质、需要与动机、情绪与情感、意志

一、人体测量 为了使各种与人有关的机械、设备、产品等能够在安全的前提下高效工作,就须实现人机的最 优结合,并使人在使用时处于安全、舒适的状态和无害、宜人的环境之中;现代设计就必须充分考 虑人体的各种人机学参数。 (一)人体尺寸测量基础 测量所涉及的是一个特定的群体而非个人。 【样本选择】
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人体测量是通过测量人体各部位尺寸来确定个体之间和群体之间在人体尺寸上的差别,用以研 究人的形态特征,从而为各种安全设计、工业设计和工程设计提供人体测量数据。 1.被测者姿势 (1)直立姿势

挺胸直立,头部以眼耳平面定位,眼睛平视前方,肩部放松,上肢自然下垂,手伸直,手掌朝 向体侧,手指轻贴大腿侧面,自然伸直膝部,左、右足后跟并拢,前端分开,使两足大致呈 45°夹 角,体重均匀分布于两足。 (2)坐姿

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被测者挺胸坐在被调节到腓骨头高度的平面上,头部以眼耳平面定位,眼睛平视前方,左、右 大腿大致平行,膝弯曲大致成直角,足平放在地面上,手轻放在大腿上。 2.测量基准面

(1)矢状面 (正中矢状面) (2)冠状面 (3)水平面 (4)眼耳平面 (法兰克福面) 3.测量方向

(1)人体上下方向分:头侧端和足侧端; (2)人体左右方向分:内侧和外侧; (3)四肢方向分:近位和远位。 (4)对于上肢分:桡(骨)侧和尺(骨)侧;

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(5)对于下肢分: 胫(骨)侧和腓(骨)侧;

4.支承面和衣着 立姿时站立的地面或平台以及坐姿时的椅平面应是水平的、稳固的、不可压缩的。 要求被测量者裸体或穿着尽量少的内衣测量。 在后者情况下在测量胸围时,男性应撩起汗背心,女性应松开胸罩后进行测量。 5.人体测量的主要仪器 所采用的人体测量仪器有:人体测高仪、人体测量用直脚规、人体测量用弯脚规、人体测量用 三脚平行规、坐高椅、量足仪、角度计、软卷尺以及医用磅秤等。 (1)人体测高仪 主要是用来测量身高、坐高、立姿和坐姿的眼高以及伸手向上所及的高度等立姿和坐姿的人体 各部位高度尺寸。

(2)人体测量用直脚规 主要是用来测量两点间的直线距离,特别适宜测量距离较短的不规则部位的宽度或直径。

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【例如】测量耳、脸、手、足等部位的尺寸。

(3)人体测量用弯脚规 常常用于不能直接以直尺测量的两点间距离的测量。 【例如】测量肩宽、胸厚等部位的尺寸。

6.人体测量主要统计函数 (1)平均数 常用统计指标平均数亦称均值,可用 表示。 对于 n 个样本的测量值 x1,x2??xn,其平均值 如下所示:

(2)方差 2 方差又叫均方差,一般用 S 表示,是描述测量数据在平均值上下波动程度大小的值。方差表明 样本的测量值是变量,既趋向均值而又在一定范围内波动。 对于 n 个样本的测量值 x1,x2??xn,方差的计算式为:

(3)标准差 为统一量纲,人们常用标准差 S 来表示样本相对平均值的波动情况,即测量值集中与离散的程 度。 对于 n 个样本的测量值 x1,x2??xn,标准差的计算式为:

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(4)标准误差 标准误差又称抽样误差。由抽样的统计值来推测总体的统计值,而一般情况下,抽样与总体的 统计值不可能完全相同,这种差别就是由抽样引起的,被称为标准误差或抽样误差。 标准误差的一般计算式为:

(5)百分位数 人体测量常用概念。表示某一测量数值所标志的群体数量与整个群体的百分比关系,最常用第 5、第 50、第 95 三种百分数位。

一般认为, 人体尺寸统计数据基本符合正态分布规律, 因此可用平均值 x 和标准差 S 来计算某 一百分位所对应的人体尺寸数值 pv。

百分位和变换系数对照表 % 0.5 1.0 2.5 K 2.576 2.326 1.960 % 5 10 K 1.645 1.282 50 0.000 % K % 90 95 K 1.282 1.645 % 97.5 99.0 99.5 K 1.960 2.326 2.576 取正号

取负号

利用正态分布理论,还可以求出某一测量数据所属的百分位数 P,即: P=0.5+p 根据正态分布概率数值表上的 Z 值可查得对应概率数值 P,其中:

(二)静态测量 1.静态测量方法 人体尺寸的静态测量属于传统的测量方法,用途很广。静态人体测量可采取不同的姿势,主要 有立姿、坐姿、跪姿和卧姿等几种。 静态测量数据是动态测量的基础,是设计人机系统不可缺少的参数。 人体测量的数据是指人体不同部位的尺寸,在设计不同的设备或产品时,会涉及到人体不同部 位的尺寸。

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【知识拓展】常用人体尺寸静态参数的应用

【身高】通道和门的最小高度

【坐高】双层床、火车卧铺等

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【肩宽】影院排椅座位间距

【肘宽】会议桌、报告桌

【肘高】工作台、厨房等

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【大腿厚】直拉抽屉等

【垂直手高】地铁扶手等

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【臀部-足尖长度】座椅前后的距离 2.影响人体测量数据的因素 人体的结构尺寸随着区域、民族、性别、年龄和生活状况等因素的不同而有差异。 (1)民族因素 不同民族具有不同体型,设计应参考使用者民族统计数据; (2)性别、年龄因素 设计工作装置时间须了解是否适合于特定的年龄组使用; (3)职业因素 职业对雇员的体型的特殊要求:飞行员、消防员、模特等。 (三)动态测量 1.活动空间 要完成一项非常简单的任务,人体也需要某些部位运动,这就要求有足够的空间。

2.伸展域 人在各种状况下工作时都需要有足够的活动空间。 伸展域可从立视图和平面图两个方面来看: ●通过肩部关节的正中矢状面的垂直部分; ●通过关节的横断面的水平部分; ●通过肩关节的沿着冠状缝平面的垂直部分。 (1)正常区域(★★★) 将上肢轻松地垂直于体侧,曲肘,以肘关节为中心,前臂和手能自由到达的区域。

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在该范围内,人操作时能舒适、轻快地工作,即前臂活动正常范围。 (2)最大区域 完全伸展整个上臂所能涉及的区域。手臂向外伸直,以肩关节为中心,臂的长度(半径不包括 手长)所划过的弧形轨迹在水平面上的投影。

在最大作业范围内操作时,静力负荷较大,长时间处于这种状态下操作,最容易引起疲劳。 (四)人体测量数据的运用准则 1.最大最小原则 2.可调性原则 3.平均准则 4.最新人体数据准则 5.地域性准则 6.功能修正与最小心理空间结合 1.最大最小准则 要求根据具体设计目的选用最小或最大人体参数。 【例如】

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2.可调性准则 对与健康安全关系密切或减轻作业疲劳的设计应遵循可调性准则,在使用对象群体的 5%~95% 可调。 【例如】 汽车座椅应在高度靠背倾角前后距离等尺度方向上可调。

3.平均准则 门拉手高、锤子和刀的手柄等,常用平均值进行设计更合理。 【例如】 肘部平放高度设计数而言,能使手臂得到舒适的休息,选用第 50 百分位数据较合理。

4.使用最新人体数据准则 人体尺度都会随着年代、社会经济的变化而不同。因此,应使用最新的人体数据进行设计。 5.地域性准则 一个国家的人体参数与地理区域分布、民族等因素有关,设计时必须考虑实际服务的区域和民 族分布等因素。 6.功能修正与最小心理空间相结合准则 考虑有关人体尺寸时,必须给衣服、鞋、帽留下适当的余量,应在人体尺寸上增加适当的着装 修正量。 产品最小功能尺寸: Smin=Rα +Δ f ●Smin——最小功能尺寸; ●Rα ——第α 百分位人体尺寸数据 ●Δ f——功能修正量。
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立姿 坐姿 上肢展长

身高、眼高减 10mm 坐高、眼高减 44mm 按钮开关减 12mm 推滑板推钮、扳动扳钮减 25mm

考虑了心理修正量的产品功能尺寸称为最佳功能尺寸,可表示为: Sopm=Sα +△f+△p ●Sopm—最佳功能尺寸; ●Sα —第α 百分位人体尺寸数据; ●△f—功能修正量; ●△p—心理修正量。 【习题】下列人体测量仪器中,( )常常用于测量肩宽、胸厚等部位的尺寸。 A.人体测量用直脚规 B.人体测量用弯脚规 C.人体测量用三脚平行规 D.软卷尺 『正确答案』B 『答案解析』本题考查的是人体测量。人体测量用弯脚规常常用于不能直接以直尺测量的两点间 距离的测量,如测量肩宽、胸厚等部位的尺寸。参见教材 P27。 【习题】对姿势修正量的常用数据是:立姿时的身高、眼高减( )mm;坐姿时的坐高、眼高 减( )mm。 A.10;30 B.20;34 C.10;44 D.20;40 『正确答案』C 『答案解析』本题考查的是人体测量。对姿势修正量的常用数据是:立姿时的身高、眼高减 10mm; 坐姿时的坐高、眼高减 44mm。参见教材 P32。 二、人的生理特性 (一)人的感觉与感觉器官 1.视觉 >>常见的几种视觉现象 1 暗适应 2 明适应 3 眩光 4 视错觉 暗适应与明适应能力 人眼对光亮度变化的顺应性,称为适应。 暗适应:从光亮进入黑暗处;过渡时间:30min。 明适应:从黑暗处进入亮处;过渡时间:1min。 频繁地出现明暗交替会产生视觉疲劳,引发事故。 【应对措施】采用缓和照明,避免光亮度的急剧变化。 眩光:当人的视野中有极强的亮度对比时,由光源直射或由光滑表面的反射出的刺激或耀眼的 强烈光线。

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眩光对作业的不利影响: ●破坏视觉的暗适应,产生视觉后像; ●降低视网膜上的照度; ●减弱观察物体与背景的对比度; ●观察物体时产生模糊感觉。 视错觉:人在观察物体时,光线不仅使神经系统产生反应,而且由于视网膜受到光线的刺激, 会在横向产生扩大范围的影响,使得视觉印象与物体的实际大小、形状存在差异,这种现象称为视 错觉。

主要类型有形状错觉、色彩错觉及物体运动错觉等。 【形状错觉】

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长短错觉、方向错觉、对比错觉、大小错觉、远近错觉及透视错觉等。

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【色彩错觉】 有对比错觉、大小错觉、温度错觉、距离错觉及疲劳错觉等。

>>视觉损伤与视觉疲劳 (1)视觉损伤 6 2 眼睛承受的可见光最大亮度:10 cd/m

(3~5)?10 cd/m ●300mm 以下短波紫外线——紫外线眼炎 ●红外线——白内障 ●直视高亮度光源——黄斑烧伤
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2

●低照度光环境——老花眼 ●眩光——视觉机能的降低 (2)视觉疲劳 长期在劣质光照环境下工作,会引起眼睛局部疲劳和全身性疲劳。 【全身性疲劳】 疲倦、食欲下降、肩上肌肉僵硬发麻等自律神经失调。 【眼部疲劳】 眼痛、头痛、视力下降等症状。 注:虹膜睫状肌疲劳导致近视。 >>视觉运动规律 (1)眼睛的水平运动比垂直运动快。所以一般机器的外形常设计成横向长方形。 (2)视线运动的顺序习惯于从左到右,从上到下,顺时针进行。 (3)对物体尺寸和比例的估计,水平方向比垂直方向准确、迅速,且不易疲劳。 (4)当眼睛偏离视中心时,在偏离距离相同的情况下,观察优先的顺序是左上、右上、左下、 右下。 (5)视线突然转移过程中,约 3%的视觉能够看清目标,所以工作中不应有突然转移视线的要 求。 (6)对于运动的目标,只有当角速度大于 1′/s~2′/s 时,且双眼的焦点同时集中在一个目 标,才能鉴别。 (7)看清物体最短的注视时间为 0.07~0.3s,这与照明的亮度有关。人眼视觉暂停时间平均 0.17s。 2.听觉 >>听觉特性 绝对阈值 辨别阈值 辨别能力 (1)听觉绝对阈限 人的听觉系统感受到的最弱声音和痛觉声音的强度值,且与频率和声压有关。

听觉的绝对阈包括: 频率阈值:单位时间内,声波震动完成周期性变化的次数。Hz 声压阈值:大气压受到声波扰动后产生的变化,即为大气压强的余压。Pa 2 声强阈值:垂直于声波传播方向上,单位时间内通过单位面积的平均声能。W/m -5 2 当频率 20Hz,声压 2?10 Pa,声强 10-12 W/m ,为听阈。 (2)听觉的辨别阈限 听觉系统能分辨出两个声音的最小差异。 辨别阈限与声音频率和强度有关。 ●人耳对频率的感觉较强度的感觉灵敏; ●在低频、低强度时,辨别阈值较高。 (3)辨别声音的方向和距离的能力 根据声音到达两耳的强度和时间先后之差可以判断声源的方向。 【例如】声源与两耳间的距离每相差 1cm,传播时间就相差 0.029ms。在自由空间,距离每增加

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一倍,声压级将减少 6dB(A)。

>>听觉的掩蔽效应 【听觉掩蔽】 当几种声强不同的声音传到人耳时只能听到最强的声音, 较弱的声音则听不到, 即弱声被掩蔽。 【掩蔽效应】 一个声音由于其他声音的干扰而使人的听觉发生困难,提高该声音的强度(即掩蔽声音阈值强 度提高)的现象。 3.人的感觉与反应 人们在操纵机械或观察识别事物时,从观察、识别、开始操纵到采取行动,存在一个感知和执 行的时间过程,即存在一段反应时间。 >>反应时间 反应时间是指人从机械或外界获得信息,经过大脑加工分析发出指令到运动器官开始执行动作 所需的时间。

●感觉反应时间 (信息开始刺激到感觉器官有感觉的时间) ●开始动作时间 (信息加工、决策、发出开始执行的时间) 一般条件反应 复杂的选择性 复杂判断和认识 反应时间 t=k?log2(n+1) K—常数; n—等概率出现的选择对像数 n+1—考虑判明是否出现刺激 0.1~0.5s 1.0~3.0s 3.0~5.0s

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为保证安全作业,一方面设计机器时要考虑操纵速度低于人的反应速度;另一方面,设法提高 人的反应速度。 >>减少反应时间的途径 机械操作反应时间的影响因素 重要因 机器设备的情况、信息强弱、信息状况等 素 直接因 外观造型、操纵结构的操作要求、操作者生物力学特性等 素 (1)合理选择感知类型。 【例如】听觉最短(0.1~0.2s),其次是触觉和视觉。 (2)适应人的生理、心理要求,按人机工程学原则设计机器。 (3)通过训练来提高人的反应速度。 (二)人体的特征参数 1.人体特性参数 静态参数:静止状态下的形态参数,人体基本尺度 动态参数:人体运动状态下,人体的活动范围 生理学参数:活动和工作引起的生理变化,反应负荷的大小 生物力学参数:人体各部分出力大小的参数 2.人体劳动强度参数 (1)人体的能量代谢 人在作业过程中所需要的能力,由三种能源系统提供:ATP-CP 系统、乳酸能系统、有氧氧化系 统。 名称 ATP-CP 乳酸能 代谢需氧 功能速度 能源物质 无氧代谢 非常快 无氧代谢 快 CP 糖原 产生 ATP 劳动类型 很少 有限 劳动之处、极短时间极强度 短时间内高强度 持续长、强度小

有氧氧化 有氧代谢 较慢

糖、脂肪、蛋白质 无限制

1)人体能量代谢的测定方法 直接测定法 间接测定法:能量代谢可通过人体的氧耗量反映出来,因此首先测得单位时间内糖、脂肪等能 源物质在体内氧化时的氧耗量和二氧化碳的排出量,求得两者之比(呼吸商),由此再推算某一时 间或某项作业所消耗的能量。 -3 3 【耗氧量的表示方法】 1L/min= W?10 cm /(kg?min) 一般能耗量通常以千卡(keal)表示。 2)能量代谢与能量代谢率 人体代谢所产生的能量等于消耗于体外做功的能量和在体内直接、间接转化为热的能量之和。 在不对外做功的条件下,体内所产生的能量等于由身体发散出的能量,从而使体温维持在相对 恒定的水平上。 【能量代谢的类型】 基础代谢、安静代谢、活动代谢。 【基础代谢】 人清醒、静卧、空腹(食后 10h 以上)、室温在 20℃左右的条件下的能量代谢称为基础代谢。 单位时间内的基础代谢量称为基础代谢率,是单位时间人体维持基本生命活动所消耗最低限度 的能量。 2 以每小时每平方米体表面积消耗的热量表示:keal/(h?m )

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【安静代谢】 作业或劳动开始之前,仅为保持身体各部位的平衡或某姿势条件下的能量代谢。 安静代谢量应包括基础代谢量。 以常温下基础代谢量的 120%作为安静代谢量进行估算。 【活动代谢】 亦称为劳动代谢、作业代谢或工作代谢。 指人在从事特定活动过程中所进行的能量代谢。体力劳动是使能量代谢亢进的最主要原因。 活动代谢率=实际代谢率-安静代谢率 2 活动代谢率的量纲为 kcal/(min?m ) 活动代谢与体力劳动强度有直接对应关系,是评价劳动负荷合理性的重要指标。 相对能量代谢率 RMR 为了消除劳动者个体之间的差异因素,常用活动代谢率与基础代谢率之比,即相对能量代谢率 来衡量劳动强度的大小。 RMR = 活动代谢率/基础代谢率 ↓ =(实际代谢率-安静代谢率)/基础代谢率 除利用实测方法之外,还可用简易方法近似计算人在一个工作日(8h)中的能量消耗:

总能耗 =(1.2+RMR)?基础代谢率?表体面积?活动时间 3)影响能量代谢的因素 影响人体作业时能量代谢的因素很多。 【例如】作业类型、作业方法、作业姿势、作业速度等。 (2)耗氧量(单位 L/min) 定 每分钟的需氧量(每分钟供应最大氧量称最大耗氧量) 义 举 正常成人不超过 3L;常锻炼者 4L 以上 例 公 Vo2max=5.6592-0.0398A;注:A 为年龄 式 (3)心率 F(min ) 在其他条件相同,有时也用心律的变化来评价劳动强度: HRmax(次/min)= 209.2-0.74A (4)人的劳动强度 劳动强度是以作业过程中人体的能耗量、氧耗、心率、直肠温度、排汗率或相对代谢率等作为 指标分级的。 以能量消耗或相对代谢率作为指标制定的劳动强度分级,只适用于以体力劳动为主的作业。 ●最紧张的脑力劳动能量消耗一般不超过基础代谢的 10%; ●体力劳动的能量消耗可高达基础代谢的 10~25 倍。 国外劳动强度分级 按能耗和氧耗分级的劳动强度指标(克里斯坦森标准) 强度等级 能耗下限 Kcal/min 轻 2.5 (10.5) 中等 5.0 (20.9)
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-1

强 7.5 (31.4)

极强 10.0 (41.9)

过强 12.5 (52.3)

耗氧下限 L/min

0.5

1.0

1.5

2.0
2

2.5

注:该标准所依据为欧美人的平均值,即体重 70kg,体表面积 1.84m ; 建议将此标准按我国人体表面积减去 5%~20%作为参考标准。 我国劳动强度分级 劳动强度指数(I):区分体力劳动强度等级的指标,指数大反映劳动强度大,指数小反映劳动 强度小。 体力劳动强度分级表 体力劳动强度级别 Ⅰ级 Ⅱ级 Ⅲ级 Ⅳ级 体力劳动强度指数 I≤15 15<I≤20 20<I≤25 I>25

体力劳动强度指数 I 的计算方法: I= T?M?S?W?10 ●T:劳动时间率(%)=工作日净劳动时间(min)/工作日总工时(min) 2 ●M:8h 工作日能量代谢率,KJ/min?m ●S:性别系数,男性=1、女性=1.3 ●W:体力劳动方式系数,搬=1、抗=0.40、推/拉=0.05 ●10:计算常数 (三)疲劳 1.疲劳的定义 疲劳分为肌肉疲劳(或称体力疲劳)和精神疲劳(或称脑力疲劳)两种。 肌肉疲劳过度紧张的肌肉局部出现酸痛现象。 精神疲劳则与中枢神经活动有关,是一种弥散的、不愿意再作任何活动的懒惰感觉。 2.疲劳产生的原因及消除途径 (1)疲劳的原因 工作条件因素 ① 劳动制度和生产组织不合理 【例如】作业时间过久、强度过大、速度过快、体位欠佳等。 ②机器设备和工具条件差,设计不良 【例如】控制器、显示器不适合于人的心理及生理要求。 ③工作环境很差 【例如】照明欠佳,噪声太强,振动、高温、高湿、空气污染。 作业者本身因素 ①生理疲劳 ②心理疲劳 ●劳动效果不佳 ●劳动内容单调 ●劳动环境缺少安全感 ●劳动技能不熟练 ●劳动者思维和行为方式 (2)消除疲劳的途径 ●在进行显示器和控制器设计时充分考虑人的生理心理因素; ●通过改变操作内容、播放音乐等手段克服单调乏味的作业;

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●改善工作环境,科学地安排环境色彩、环境装饰及作业场所的布局,合理的温湿度,充足的 光照等; ●避免超负荷的体力或脑力劳动,合理安排作息时间,注意劳逸结合等。 3.疲劳的测定 (1)主观感觉调查表法 列一个由若干组两种截然相反的状态组成的表,让劳动者作出回答的记号,以表明他在特定瞬 间的主观感觉。 【例如】某疲劳度调查问卷 办公室不通风,空气质量差,待久了会头疼。 A.非常符合 B.基本符合 C.比较不符合 D.非常不符合 (2)分析脑电图 可以判断劳动者肌体处于何种机能状态。脑电图已能用于现场调查,并已成功地用于追踪坐姿 操作,如对车辆驾驶人员的疲劳研究等。

(3)测定频闪值(CFF) 对于工作期间精神一直处于高度紧张状态的工种(如电话员、机场调度员等)、视力高度紧张 的工种以及枯燥无味、单调重复的工种,测量其工作前后的闪光融合频率值。

(4)智能测验 智能测验包括理解能力、判断能力和运动反应等功能测验。 【例如】 通过测量劳动者的简单反应时间或复杂反应时间的变化,判定他是否出现疲劳。若出现疲劳则 反应时间会增加。

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(5)精神测验 主要是测定劳动者的精神集中程度、视觉感知的准确性和运动反应的速度等。 【例如】 让劳动者计算一定难度的数学题,观察并比较劳动前后其完成的时间和正确率;测验劳动者记 忆力的变化;测定其联想,即思维能力的变化。 (6)连续拍摄人体动作的变化 在人的肢体上固定一个发光物体,将人在劳动中的动作连续拍摄下来。实验发现随着疲劳的增 长,人的多余动作增多,动作速度变慢,动作幅度减小,动作周期性的准确程度降低。 用此法可以对各种不同疲劳程度进行准确的测定。 4.单调作业与轮班作业 (1)单调作业 单调作业是近代工业生产的特点之一。 单调作业所产生的枯燥、乏味和不愉快的心理状态,称为单调感。 单调作业的分类 单调作业类型 Z 型作业 Y 型作业 X 型作业 举例 自动化的工程控制室人员 (视觉监视、手动操纵、填写表格) 用机器和工具简单重复操作 (铆钉机打铆钉、锤煅铁等) 流水线作业产品检查和生产 (家用电器装配流水线等) 总结 看、写、手动 工具 综合配合

单调作业的特点 特点 作业简单、变化少、刺激少 受制约多、缺乏自主性 作业技能、学识要求不高 局部工作、整体观欠缺 少量单项工作、周期短、频率高 避免作业单调的措施 应对措施 培养多面手 工作延伸 操作再设计 显示终极目标 动态信息报告 推行消遣工作 改善工作环境 具体描述 变换工种,基础工人兼职辅助或维修,或基层管理 按进程扩展工作内容:研究、开发、制造,激发热情 根据生理心理特点重组工序:合并动作、工序等 设立阶段目标,达成中间目标以鼓舞增强信心 放置标识板,定时报告作业信息,了解工作成果 保证任务完成为前提,设立弹性工作制等 利用照明、颜色、音乐等条件改善环境 造成影响 引不起兴趣 丧失工作热情 作业者情绪消极 自我价值实现程度低 身体局部疲劳及心理厌烦

(2)轮班作业 轮班制分为单班制、两班制、三班制或四班制等。 【例如】 ●纺织企业——四班三运转 ●煤炭企业——四六轮班
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●冶金、矿山企业——四八交叉作业 国外还实行“弹性工作制”、“变动工作班制”、“非全日工作制”、“紧缩工作班制”等轮 班制度。 【习题】下列有关视觉损伤与视觉疲劳的说法错误的是( )。 A.300mm 以下的短波紫外线可引起紫外线眼炎 B.紫外线照射 4~5h 后会使眼睛剧痛而不能睁眼 C.常受红外线照射可能引起白内障 D.长期在劣质光照环境下工作,会引起眼睛局部疲劳和全身性疲劳 『正确答案』B 『答案解析』 本题考查的是人的生理特性。 选项 B 错误, 紫外线照射 4~5h 后眼睛便会充血, 10~ 12h 后会使眼睛剧痛而不能睁眼。参见教材 P34。 【习题】与产品设计和操纵机器有关的人体特性参数是( )。 A.静态参数、动态参数、身高参数、肢体活动范围参数 B.生理学参数、生物力学参数、心理参数、生物化学参数 C.基本参数、辅助参数、静态参数、动态参数 D.静态参数、动态参数、生理学参数、生物力学参数 『正确答案』D 『答案解析』本题考查的是人的生理特性。与产品设计和操纵机器有关的人体特性参数包括静态 参数、动态参数、生理学参数、生物力学参数。参见教材 P36。 【习题】《体力劳动强度分级》(GB-3869-1997)将作业时间和单项冬天做能量消耗统一协调 考虑,比较准确地反映了真实的劳动强度。该标准将体力劳动强度分为( )级。 A.三 B.四 C.五 D.六 『正确答案』B 『答案解析』本题考查的是人的生理特性。我国劳动强度分级为四级。参见教材 P39。 【习题】劳动过程中工作条件因素和劳动本身的因素都有可能是导致疲劳的原因,下列造成疲 劳的原因中,属于工作条件因素的有( )。 A.劳动者连续作业时间过长 B.劳动者未经过专业训练 C.劳动者的心理压力过大 D.作业环境噪声过大 E.显示器不便观察 『正确答案』ADE 『答案解析』 本题考查的是人的生理特性。 工作条件因素: (1) 劳动制度和生产组织不合理; (2) 机器设备和工具条件差,设计不良;(3)工作环境很差。参见教材 P40。 【习题】某职工在皮革厂负责给皮革上拉链,工作时间从早八点到下午四点。工作一段时间后, 该职工感觉作业单一、乏味,没有兴趣,经常将拉链上错。根据安全人机工程原理,造成失误的原 因是( )。 A.肌肉疲劳 B.体力疲劳 C.心理疲劳
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D.行为疲劳 『正确答案』C 『答案解析』本题考查的是人的生理特性。作业动作单一、乏味,不能引起作业者的兴趣,会造 成心理疲劳。参见教材 P40。

三、人的心理因素 (一)能力 能力标志着人的认识活动在反应外界事物时所达到的水平。 影响能力的因素主要有:

1.感觉、知觉和观察力 【感觉】 大脑对直接作用于感觉器官的客观事物个别属性的反映。 【知觉】 大脑对感觉的客观事物的整体反映,即对感觉到的客观事物所做出的反应。 【观察力】 全面、深入、正确地观察事物的能力。 2.注意力 指心理活动对一定事物或活动的指向或集中。 “注意”在安全生产中有着特别重要的意义;工人在操作机器时必须能集中注意力,这是减少 误操作、避免事故发生的重要保证和前提。 3.记忆 大脑经历过的事物的反应,是过去感知过的事物在大脑中留下的痕迹。 ●根据保持的程度,分为永久性记忆和暂时性记忆。 ●记忆的特征包括: 持久性、敏捷性、精确性、准确性 4.思维 以已有的知识、经验为中心,对客观现实的概括和间接的反应。 ●思维程序 通过分析、综合、概括、抽象、比较、具体化和系统化,实现对感性材料进行加工并转化为理 性知识和解决具体问题的过程。 ●思维的基本形式 概括、判断和推理。 ●思维的主要特征包括: 广阔性、批判性、深刻性、灵活性、逻辑性和敏捷。 ●思维能力的强弱 与人的阅历(包括知识的深浅)、实践经验有关。 5.操作能力 人通过运动器官执行大脑的指令对机器进行操纵控制的过程。 观察能力:智力结构的眼睛 记忆能力:智力结构储存器 思维能力:智力结构的中枢 想象能力:智力结构的翅膀 操作能力:智力结构转换器
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(二)性格 性格是人们在对待客观事物的态度和社会行为方式中,区别于他人所表现出的那些比较稳定的 心理特征的总和。 道德品质和意志特点是构成性格的基础。 【性格分类】

(三)气质 精力旺盛、热情直率——亦倾向于急躁主观; 灵活机智、活泼好动——亦倾向于轻举妄动; 安静稳定、沉着踏实——亦倾向于因循守旧; 自卑退让、心绪消沉——亦倾向于谦虚谨慎。 (四)需要与动机 动机是由需要产生的,合理的需要能推动人以一定的方式,在一定的方面去进行积极的活动, 达到有益的效果。 (五)情绪与情感 情绪是由肌体生理需要是否得到满足而产生的体验,属于人和动物共有。 情感则是人的社会性需要是否得到满足而产生的体验,属于人类特有。 情绪带有冲动性和明显的外部表现,而情感则很少有冲动性。情绪带有情境性,由一定的情境 引起,并随情境的改变而消失。情感则既有情境性,又有稳定性和长期性。 在生产实践中表现出来的有如下 2 种不安全情绪: ●急躁情绪 干活利索但毛躁,求成心切但欠谨慎,工作不够仔细,有章不循,手与心不一致等。 ●烦躁情绪 表现沉闷,不愉快,精神不集中,严重时自身器官往往不能很好地协调,更难与外界条件协调 一致。 (六)意志 意志就是人们自觉地确定目标并调节自己的行动去克服困难,以克服困难、实现预定目标的心 理过程,它是意识的能动作用的表现。 【习题】下列关于气质表现特征的说法错误的是( )。 A.精力旺盛、热情直率、刚毅不屈的人往往易于性情急躁、主观任性 B.灵活机智、活泼好动、善于交际、性格开朗的人往往易于情绪多变、生活散漫、轻举妄动 C.孤僻寡言、心绪消沉、行动迟缓、自卑退让的人往往不容易相处 D.沉着踏实、从容不迫、耐心谨慎的人往往易于因循守旧、动作缓慢、沉默寡言 『正确答案』C 『答案解析』本题考查的是人的心理特性。选项 C 错误,自卑退让、心绪消沉倾向于谦虚谨慎。 参见教材 P44。 【习题】在作业活动中,由于人的心理因素的影响会导致事故的发生,安全心理学是针对人的 心理因素进行的研究,主要内容包括能力、气质、情绪与情感、意志等,下列选项中属于能力的有 ( )。 A.自律能力 B.感觉和感知能力 C.思维能力 D.注意力
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E.操作能力 『正确答案』BCDE 『答案解析』本题考查的是人的心理特性。影响能力的因素很多,主要有感觉、知觉、观察力、 注意力、记忆力飞思维想像力和操作能力等。参见教材 P43。 第九节 机械的特性 机械安全定义 机械安全特性 机械设备状态监测及故障诊断模型 机械故障诊断技术 故障诊断的基本流程及实施步骤 故障诊断技术 机械可靠性设计及维修性设计 可靠性的定义及度量指标 维修性设计

机械安全的定义及特征

一、机械安全的定义及特性 (一)机械安全定义 机器在预定使用条件下执行其功能和在对其进行运输、安装、调试、运行、维修、拆卸和处理 时,不致对操作者造成损伤或危害其健康的能力。 ●在机械产品预定使用期间执行预定功能和在可预见的误用时,不会给人身带来伤害; ●机械产品在整个寿命周期内,发生可预见的非正常情况下任何风险事故时机器是安全的; (二)机械安全的特性 01 系统性 02 防护性 03 友善性 04 整体性 1.系统性 现代机械的安全应建立在心理、信息、控制、可靠性、失效分析、环境学、劳动卫生、计算机 等科学技术基础上,并综合与系统地运用这些科学技术。 2.防护性 通过对机械危险的智能化设计,应使机器在整个寿命周期内发挥预定功能,包括误操作时,其 机器和人身均是安全的,使人对劳动环境、劳动内容和主动地位的保障得到不断改善。 3.友善性 机械安全设计涉及到人和人所控制的机器,它在人与机器之间建立起一套满足人的生理特性、 心理特性,充分发挥人的功能的、提高人机系统效率的技术安全系统,在设计中通过减少操作者的 紧张和体力来提高安全性,并以此改善机器的操作性能和提高其可靠性。 4.整体性 现代机械的安全设计必须全面、系统地对导致危险的因素进行定性、定量分析和评价,寻求整 体降低风险的最优设计方案。 【习题】机械安全是指机器在预定使用条件下执行其功能,以及在对其进行运输、安装、调试、 运行、维修和拆卸时对操作者不造成伤害的能力。因此机械安全特性包括( )。 A.系统性 B.友善性 C.防护性 D.可达性

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E.整体性 『正确答案』ABCE 『答案解析』本题考查的是机械安全的定义及特性。机械安全特性包括:系统性、防护性、友善 性、整体性。参见教材 P46。 【习题】在人机系统设计过程中,减少操作者的紧张和体力消耗来提高安全性,并以此改善机 器的操作性能和提高其可靠性。这一特性称为机械安全的( )。 A.系统性 B.友善性 C.防护性 D.整体性 『正确答案』B 『答案解析』本题考查的是机械安全的定义及特性。友善性:机械安全设计涉及到人和人所控制 的机器,它在人与机器之间建立起一套满足人的生理特性、心理特性,充分发挥人的功能的、提 高人机系统效率的技术安全系统,在设计中通过减少操作者的紧张和体力来提高安全性,并以此 改善机器的操作性能和提高其可靠性。参见教材 P46。

二、机械故障诊断技术 (一)机械设备状态监测及故障诊断模型 【故障诊断】 研究机械设备运行状态变化的信息,进而识别、预测和监视机械运行状态的技术方法。

故障诊断的基本模型 在设备状态监测和故障诊断中,设备的状态向量是设备异常或故障信息的重要载体,是设备故 障诊断的客观依据;所以,及时而正确地掌握状态向量是进行诊断的先决条件,为此应使用传感器 或其相应检测手段进行状态信号的实施监测。

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(二)故障诊断的基本流程及实施步骤

从故障诊断的基本工艺流程图可以看出: (1)故障诊断包括:诊断文件建立、诊断实施; (2)诊断实施过程是故障诊断的中心工作。 具体可细分为 4 个基本步骤; ①信号检测 按诊断目的选择最能表征设备状态信号,进行全面检测,并汇集形成状态信号子集(初始模式 向量)。 ②特征提取(信号处理) 将初始模式向量进行维数变换、形式转换,去掉冗余信息,提取故障特征,形成待检模式。 ③状态识别 将待检模式与样板模式(故障档案)对比,进行状态分类。 ④诊断决策 根据判别结果采取对策(主要指对设备及工作进行必要的预测和干预。) (三)故障诊断技术 1.振动信号的检测与分析 振动信号一般用位移、速度或加速度传感器来测量。传感器应尽量安装在诊断对象敏感点或离 核心部位最近的关键点。 ●对于低频振动,一般要从 3 个互相垂直的方向上采样。 ●对于高频振动,通常只从一个方向上进行检测即可。 2.油液分析技术 ●光谱油液分析 利用原子吸收光谱来分析润滑油中金属的成分和含量,进而判断零件磨损程度的方法。

螺杆压缩机油中的磨损颗粒 离心式天然气压缩机油中的污染物 ●铁谱油液分析 通过检查润滑油或液压系统的油液中所含磁性金属磨屑的成分、形态、大小及浓度来判断和预

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测机器系统中零件的磨损情况。

3.温度检测及红外线监测技术 温度是工业生产中最常用、很重要的热工参数。 物体表面发射的红外线与温度有关,红外线测温的原理利用红外线探测器将红外辐射转换成可 识别的信号。

红外线测温仪 4.超声探伤技术 波长 1-5MHz 特点

红外线成像仪

红外线摄像机 适用范围 所有固体材料

①方向性好、波长短; ②高密度固体中损失小; ③不同密度介质的界面反射差异大

它常用来检查内部结构的裂纹、搭接、夹杂物、焊接不良的焊缝、锻造裂纹、腐蚀坑以及加工 不适当的塑料压层等。还可以检查管道中流体的流量、流速以及泄露等。 5.表面缺陷探伤技术

磁性探伤

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渗透探伤 涡流探伤 【习题】故障诊断实施过程是故障诊断的中心工作,它可以细分为( )等基本步骤。 A.信号检测 B.特征提取 C.状态识别 D.数值比较 E.诊断决策 『正确答案』ABCE 『答案解析』本题考查的是机械故障诊断技术。诊断实施过程是故障诊断的中心工作,它可以细 分为信号检测、特征提取、状态识别、诊断决策。参见教材 P47。 【习题】故障诊断是通过诊断装置获取设备运行状态的信息,再对信息进行识别,以监视和预 测设备运行状态的技术方法。故障诊断的基本步骤的正确实施顺序是( )。 A.信号检测-信号处理-状态识别-诊断决策 B.信号检测-状态识别-信号处理-诊断决策 C.状态识别-信号检测-信号处理-诊断处理 D.信号检测-状态识别-诊断决策-信号处理 『正确答案』A 『答案解析』本题考查的是机械故障诊断技术。诊断实施过程是故障诊断的中心工作,它可以细 分为信号检测、特征提取(信号处理)、状态识别、诊断决策。参见教材 P47。 【习题】随着我国城市建设的快速发展,为保证新建或在用供水和供气管道这两个生命线子系 统的安全运行,降低或消除安全事故发生的可能性,需要检查供水和供气管道内部结构的裂纹、腐 蚀和管道中流体的流量、流速及泄漏情况。常用的故障诊断技术是( )。 A.超声波探伤 B.渗透探伤 C.涡流探伤 D.磁粉探伤 『正确答案』A 『答案解析』本题考查的是机械故障诊断技术。超声探伤技术常用来检查内部结构的裂纹、搭接、 夹杂物、焊接不良的焊缝、锻造裂纹、腐蚀坑以及加工不适当的塑料压层等。还可以检查管道中 流体的流量、流速以及泄露等。参见教材 P48。

三、机械的可靠性设计及维修性设计 (一)可靠性定义及度量指标 1.可靠性的定义 【可靠性】 指系统或产品在规定的条件下和规定时间内,完成规定功能的能力。

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●规定条件:环境条件、使用条件、维修条件。(条件不同可靠性不同) ●规定时间:可靠性是时间的函数,广义的概念(时间、距离、循环次数)。 2.可靠性度量指标 可靠度 故障率 平均寿命 有效度 维修度 (1)可靠度 可靠性的量化指标,即系统或产品在规定条件和规定时间内完成规定功能的概率。 ●可靠度常用 R(t)表示,称为可靠度函数。 R(t)≈[ N-Nf(t)]/N ●不可靠度用 F(t)表示,成为不可靠度函数。 F(t)≈Nf(t)/N 可靠度数值根据具体产品的要求来确定。 一般原则是根据故障发生后导致事故的后果和经济损失而定。 2.故障率(或失效率) 工作到 t 时刻尚未发生故障的产品,在该时刻后单位时间内发生故障的概率。 故障率记为λ (t),称为故障率函数。 λ (t)=△Nf(t)/[Ns(t)?△t] 6 故障率(失效率)的常用单位为(1/10 h) 产品的故障率是一个条件概率,表示产品在工作到 t 时刻的条件下,单位时间内的故障概率。 3.平均寿命(平均无故障工作时间) 对非维修产品称平均寿命,其观测值为产品发生失效前的平均工作时间,或所有试验产品都观 察到寿命终了时,它们寿命的算术平均值;对于维修产品来说,称平均无故障工作时间或平均故障 间隔时间,其观测值等于在使用寿命周期内的某段观察期间累积工作时间与发生故障次数之比。 4.维修度 维修产品发生故障后,在规定条件和规定时间内能修复的概率,它是维修时间τ 的函数,用 M (τ )表示,称为维修度函数。 5.有效度 狭义可靠度 R(t)与维修度 M(τ )的综合称为有效度,也称广义可靠度。 其定义是,对维修产品,在规定的条件下使用,在规定维修条件下修理,在规定的时间内具有 或维持其规定功能处于正常状态的概率为有效度。 (二)维修性设计 1.维修及维修性 【维修】 为保持或恢复产品规定功能采取的技术措施。 【维修性】 对故障产品修复的难易程度, 即在规定条件和规定时间内, 完成某种产品维修任务的难易程度。 2.产品结构的维修性设计 维修性设计时指产品设计时,设计师应从维修的观点出发,保证当产品一旦出故障,能容易地 发现故障,易拆、易检修、易安装,即可维修度高。 ●维修度是产品的固有性质,产品固有可靠性指标之一; ●维修度高低影响产品维修工时,维修费用、影响产品的利用率。 维修性设计中应考虑的主要问题大致包括: (1)可达性 检修人员接近产品故障部位进行检查、 修理操作、 插入工具和更换零件等维修作业的难易程度。
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(2)零组部件的标准化与互换性 产品设计时应力求选用标准件,以提高互换性,因为标准化零件质量有保证,品种和规格大大 减少,可以减少备件库存和资金积压,既能保证供应,又简化管理。 (3)维修人员的安全 除考虑操作人员安全外,还必须考虑维修人员的安全。 3.可靠性设计与维修性设计的关系 ●可靠性设计 从保证产品的工作性能出发——本质安全问题。 ●维修性设计 从维修的角度考虑——外部设施功能的扩展。 【习题】维修性是指对故障产品修复的难易程度。完成某种产品维修任务的难易程度取决于规 定的( )。 A.条件和时间 B.时间和范围 C.内容和地点 D.地点和条件 『正确答案』A 『答案解析』本题考查的是机械的可靠性设计及维修性设计。维修性是指对故障产品修复的难易 程度,即在规定条件和规定时间内,完成某种产品维修任务的难易程度。参见教材 P50。 【习题】下列项目中,不属于机械产品结构维修性设计的是( )。 A.可达性 B.零组部件的标准化与互换性 C.维修人员的安全 D.耐环境设计 『正确答案』D 『答案解析』本题考查的是机械的可靠性设计及维修性设计。产品结构的维修性设计中应考虑的 主要问题大致包括:可达性、零组部件的标准化与互换性、维修人员的安全。参见教材 P50。

第十节 人机作业环境 光的度量 照明对作业的影响 颜色的特性 色彩对人的影响 构成微气候的要素及相互联系 微气候环境 人体对微气候环境的感受与评价 微气候环境对人体的影响

光环境 色彩环境

一、光环境 (一)光的度量 1.光通量(最基本的光度量) 单位时间内通过的光量。

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国际照明组织规定的标准入眼视觉特性 (光谱光效率函数) 来评价的辐射通量, 单位为流明 (lm) 。 利用光电管可测量光通量。

2.发光强度(光强) 光源发出并包含在给定方向上单位立体角内的光通量,常用来描述点光源的发光特性。 光强与光通量之间的关系由下式表示:

I:光强(坎德拉,cd) Φ :光通量(lm) Ω :立体角(球面度,Sr)

3.亮度(发光面的明亮程度) 发光面在指定方向的发光强度与发光面在垂直于所取方向的平面上的投影面积之比。 2 亮度的单位为坎德拉每平方米(cd/m ),定义式为:

L:亮度(cd/m ) 2 S:发光面面积(m ) I:取定方向光强(cd) θ :取定方向与发光面法线方向的夹角 发光面可以是直接辐射的面光源,也可以是被光照射的反射面或透射面。亮度可用亮度计直接 测量。

2

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4.照度 照度是被照面单位面积上所接受的光通量,单位为勒克司(lx),照度的定义式为:

E:照度(lx) Q:光通量(lm) 2 S:受照物体表面面积(m ) 测定工作场所的照度,使用光电池照度计。工作场所内部空间的照度受人工照明、自然采光以 及设备布置、反射系数等多方面因素的影响。一般站立工作的场所取地面上方 85cm,坐位工作时取 40cm 处进行测定。

(二)照明对作业的影响 1.照明与疲劳 合适的照明,能提高近视力和远视力。 亮光下,瞳孔缩小,视网膜上成像更为清晰,视物清楚。当照明不良时,因反复努力辨认,易 使视觉疲劳,工作不能持久。 ●视觉疲劳可以通过闪光融合频率和反应时间等方法测定。 2.照明与事故 事故的数量与工作环境的照明条件有密切的关系。 ●视觉疲劳是产生事故和影响工效的主要原因。 人眼在亮度对比过大或物体及其周围背景发出刺目和耀眼光线时(眩光),会因瞳孔缩小而降 低视网膜上的照度,并在大脑皮层细胞间产生相互作用,使视觉模糊。 二、色彩环境
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(一)颜色的特性 颜色的特性具有三个基本特征

1.色调 颜色所具有的彼此相互区别的特性,即色彩的相貌,是物体颜色在质方面的特征。 人眼能分辨出大约 160 种色调。

2.明度 颜色的明暗程度,藉此区别颜色的明暗与深浅,是物体颜色在量方面的特征。 白色明度大,纯白色反射 100%的光;黑色明度小,纯黑色反射 0%的光。 ●加入白色可提高明度; ●加入黑色可降低明度。

3.彩度 颜色的鲜明程度。波长越单一,颜色也就越纯和、越鲜艳。
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●无白、灰、黑色混入,则呈饱和色; ●混入白色,则呈未饱和色; ●混入黑色、灰色,则呈过饱和色。

(二)色彩对人的影响 1.色彩对生理的影响 色彩的生理作用主要表现在对视觉疲劳的影响。 人眼对明度和彩度的分辨力差,在选择色彩对比时,常以色调对比为主。 人眼对色彩的疲劳度 蓝色、紫色 红色、橙色 黄绿、绿蓝 最高 其次 最低 蓝色色调 抑制器官兴奋使机能稳定 有利降低血压、减缓脉搏 人体对颜色的反应 使器官技能兴奋、不稳定 红色色调 促使血压升高、脉搏加快

2.色彩对心理的影响 (1)色彩的冷暖感 红、橙、黄为暖色;蓝、绿、紫为冷色。 (2)色彩的轻重感 取决于颜色的明度,明度高的色(浅色)显得轻,而明度低的色(深色)则感觉重。 (3)色彩的尺度感 明度高的色和暖色有扩散作用,使物像轮廓给人以胀大的感觉; 明度低的色和冷色有内聚作用,使物像轮廓给人以缩小的感觉。

(4)色彩的距离感 高明度和暖色系的颜色具有前进、凸出、接近的感觉,低明度和冷色系颜色有后退、凹陷、远 离的感觉。

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一般主体色与背景色明度对比大时有进的感觉,反之则有退的感觉。 【例如】可以体验下页 PPT 中色彩的变化。 (5)色彩的软硬感 色彩的软硬感取决于色彩的明度和纯度。 ●明色感软,暗色感硬; ●中等纯度的色感软; ●高纯度或低纯度色感硬; ●黑与白是坚固色,灰色是柔软色。 (6)色彩的情绪感 悦目的色彩对神经系统会产生良好的刺激,使人保持朝气蓬勃的精神状态;反之,杂乱而刺目 的色彩会损伤人的健康和正常的心理情绪。

三、微气候环境 (一)构成微气候的要素及相互联系 【什么是微气候】 ●热环境条件就是通常说的气候条件; ●室内热环境也就是室内的微小气候环境。 热环境的四个基本参量:

1.空气温度(热环境评价主要指标) 【舒适温度】(21±3)℃ 人的主观感觉舒适的温度或指人体生理上的适宜温度。 【允许温度】舒适温度±(3~5)℃ 基本上不影响人的工作效率、身心健康和安全的温度范围。 低温对人体的影响 10℃以下 人体深部温度 27℃以下 影响工作效率 频临死亡 低温伤害普遍是冻伤; 最敏感是手指精细操作

2.空气湿度(空气的干湿程度) 相对湿度 绝对湿度 高气湿:相对湿度 80%以上 散热困难 作业环境(随机) 低气湿:相对湿度 30%以下 感觉阴冷 标准状态(固定) 每立方米空气中所含水蒸气质量

●空气相对湿度对人体的热平衡和温热感有重大作用。 ●一般情况下,相对湿度在 30%~70%时感到舒适。 3.气流速度 定义 舒适范围 温差形成的热压力作用下产生 室外范围 气流速度 0.15m/s,可感到空气新鲜

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室内范围

即使温度适宜,流动速度小,有沉闷感

4.热辐射 任何两种不同温度的物体之间都有热辐射存在,它不受空气影响,直至两物体的温度相平衡为 止。 太阳辐射 人体与其周围环境间辐射 太阳以电磁波的形式向外传递能量 正辐射:物体温度高于皮肤温度 负辐射:物体温度低于皮肤温度 不敏感,但有利于散热

温度、湿度、风速和热辐射对人体的影响有时可以相互代替,某一条件的变化对人体的影响, 可由另一条件补偿。 (二)人体对微气候环境的感受与评价 1.人体的热交换与平衡 人的体温波动很小,人体要经常围绕 36.5℃的体温目标值进行自动调节。人要保持体温、体内 的产热量应与对环境的散热量及吸热量平衡。 人体热平衡方程式为: S=M-W-H S:人体单位时间储热量 M:人体单位时间能量代谢量 W:人体单位时间所做的功 H:人体单位时间向体外散热量 M>W+H M=W+H M<W+H 人感到热 36.5℃(热平衡) 人感到冷

人体单位时间向外散发的热量 H,取决于人体的四种散热方式: 散热方式 影响因素 辐射热交换 热辐射强度、面积、服装热阻值、反射率、环境温度、皮肤温度 量 对流热交换 气流速度、皮肤表面积、对流传热系数、服装热阻值、气温及皮肤温度 量 蒸发热交换 皮肤表面积、服装热阻值、蒸发散热系数、相对湿度 量 传导热交换 皮肤与物体温差和接触面积的大小及传到系数 量 2.人体对微气候环境的主观感觉 舒适温度 舒适湿度 客观环境:湿度越大、风速越小,舒适温度偏低;反之偏高 主观条件:体质、年龄、性别、服装、劳动强度、热习服(热适应) 舒适湿度一般为 40~60%;(较 30~70%更为舒适) 空气湿度与室内气温关系式:φ =188-7.2t(12.2<t<26) 空旷房间内:0.3m/s 舒适风速 拥挤房间内:0.4m/s 温度和湿度较高:1~2m/s

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3.微气候环境的综合评价 研究微气候环境对人体的影响,不能仅考虑其中某个因素,因为人进入作业场所时,要受温度、 湿度、风速和热辐射等多种因素的综合影响。 综合评价微气候环境有四种方法或指标。 1)有效温度(感觉温度) 2)不适指数 3)三球温度指数(WBGT) 4)卡他度 (1)三球温度指数(WBGT) 它是指用干球(DBT)、湿球(WB)和黑球(GT)三种温度综合评价允许接触高温的阈值指标。 干球温度 暴露于空气中而又不受太阳直接照射的干球温度表上所读取的数值 湿球温度 当前环境仅通过蒸发水分所能达到的最低温度。 黑球温度 辐射热环境中人或物体受辐射热和对流热综合作用时的实感温度 ●当气流速度<1.5m/s 的非人工通风条件时: WBGT=0.7WB+0.2GT+0.1DBT ●当气流速度>1.5m/s 的人工通风条件时: WBGT=0.63WB+0.2GT+0.17DBT (2)有效温度(感觉温度) 根据人的主诉温度感受所制定的经验性温度指标。 已知干球温度、湿球温度和气流速度,就可求出有效温度。

【例如】 求干球温度为 30℃、湿球温度为 25℃、风速为 0.5m/s 的环境从事轻劳动的有效温度。 美国采暖通风工程师协会研究提出 (3)不适指数 不适指数综合了气温和湿度两个因素,关系式为: DI=(td+tw)?0.72+40.6 DI:不适指数 td:干球温度,℃ tw:湿球温度,℃ (4)卡他度 卡他温度计是一种测定气温、湿度和风速三者综合作用的仪器。卡他度一般用来评价劳动条件
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舒适程度。 卡他度 H 可通过测定卡他温度计的液柱由 38℃降到 35℃时所经过的时间(T)而求得:

H:卡他度(mj/cm ?s) 2 F:卡他计常数(mj/cm ); T:由 38℃降至 35℃所经过的时间(s) 干卡他度 湿卡他度 对流和辐射的散热效应 对流、辐射和蒸发三者综合散热效果 值越大 散热越好

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(三)微气候环境对人体的影响 1.高温作业环境对人体的影响 2 【高温作业环境】热源散热量>84kJ/(m ?h) 高温作业环境有三种类型: 作业环境类型 高温、强热辐射作业 高温、高湿作业 夏季露天作业 作业环境特点 气温高、热辐射强度大、相对湿度较低 气温高、湿度大,通风不良形成湿热环境 农民田间劳动、建筑施工等露天作业

高温作业环境对人的影响包括以下几个方面: (1)高温环境——使人心率和呼吸加快;导致人的水分和盐分大量丧失。 (2)湿热环境——对中枢神经系统具有抑制作用; 2.低温环境对人体的影响 人体在低温下,皮肤血管收缩,体表温度降低,使辐射和对流散热达到最小程度。 ●当局部温度降至组织冰点(-5℃)以下时,造成局部冻伤; ●手的触觉敏感性临界皮温是 10℃左右; ●操作灵巧度的临界皮肤温度在 12~16℃之间; ●长时间暴露于 10℃以下,手的操作效率会显著降低。 【例题】生产作业环境的空气温度、空气相对温度、热辐射、风速等都属于微气候环境的条件 参数。就温度而言,在无强迫热对流、员工穿薄衣服、员工未经过热环境习惯的条件下,感觉舒适 的空气温度是( )℃。 A.31±3 B.26±3 C.21±3 D.16±3 『正确答案』C 『答案解析』本题考查的是微气候环境。人的主观感觉舒适的温度或指人体生理上的适宜温度。 舒适温度应在(21±3)℃范围内。参见教材 P53。 【例题】微气候环境对人体的影响与多种因素有关,综合评价微气候环境的指标除卡他度外, 还有( )。 A.有效温度、舒适指数、干球温度指数 B.有效湿度、不适指数、黑球温度指数 C.有效温度、不适指数、三球温度指数 D.有效温度、不适指数、湿球温度指数 『正确答案』C

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『答案解析』本题考查的是微气候环境。微气候环境对人体的影响与多种因素有关,综合评价微 气候环境的指标除卡他度外,还有有效温度、不适指数、三球温度指数。参见教材 P55。 第十一节 人机系统 人机信息能量交换系统模型 人在人机系统中的主要功能 人机功能分配 人机特性比较 人机功能分配原则 人机系统可靠性计算 人机系统可靠性设计基本原则 系统中人的可靠度计算 人机系统的可靠度计算

一、人机信息及能量交换系统模型 人机系统的任何活动实质是信息及能量的传递和交换。

二、人机功能分配 (一)人的主要功能 人在人机系统中主要有三种功能: 传感功能 信息处理 操纵功能 通过感觉器官感知外界环境的刺激信息,传递给中枢神经 大脑对感知信息进行检索、加工、判断、评价、决策 将信息处理结果作为指令,指挥人的行动,即对刺激作出反应

(二)人机特性比较 人机系统中信息及能量的接受、传递、转换过程中一般归纳为以下四个方面来比较: 1.信息感受 2.信息处理决策 3.操作能力 4.工作能力
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经对比总结可得到如下结论 ●人优于机器的能力主要有: 信号检测、图象识别、灵活性、随机应变、归纳、推理、判断、创造性。 ●机器优于人的能力主要有: 对控制信号迅速作出反应,操作速度快、精确性高,输出功率大、耐久力强,重复性好,短期 记忆,同一时间执行多种不同的功能,演绎推理以及能在恶劣环境下工作。 (三)人机功能分配原则 根据人机特性的比较,为了充分发挥各自的优点,人机功能合理分配的原则应该是: 【由机器承担】 笨重的、快速的、持久的、可靠性高的、精度高的、规律性的、单调的、高阶运算的、操作复 杂的、环境条件差的工作; 【由人承担】 研究、创造、决策、指令和程序的编排,检查、维修、故障处理及应付突然事件等工作。 【习题】根据人机特性的比较,为了充分发挥各自的优点,需要进行人机功能的合理分配。下 列关于人机功能合理分配的说法中,正确的是( )。 A.指令和程序的编排适合于机器来做 B.故障处理适合于机器来做 C.研究、决策适合于人来承担 D.操作复杂的工作适合于人来承担 『正确答案』C 『答案解析』本题考查的是人机功能分配原则。人机功能合理分配的原则应该是:笨重的、快速 的、持久的、可靠性高的、精度高的、规律性的、单调的、高价运算的、操作复杂的、环境条件 差的工作,适用于机器来做;而研究、创造、决策、指令和程序的编排、检查、维修、故障处理 及应付不测等工作,适合于人来承担。参见教材 P60。 【习题】根据人机特性和人机功能合理分配的原则,适合于机器做的是( )工作。 A.快速、高可靠性、高精度的 B.单调、复杂、决策性的 C.持久、笨重、维修性的 D.环境条件差、规律性、创造性的 『正确答案』A 『答案解析』本题考查的是人机功能分配原则。人机功能合理分配的原则应该是:笨重的、快速 的、持久的、可靠性高的、精度高的、规律性的、单调的、高价运算的、操作复杂的、环境条件 差的工作,适用于机器来做;而研究、创造、决策、指令和程序的编排、检查、维修、故障处理 及应付不测等工作,适合于人来承担。参见教材 P60。 【习题】人优于机器的能力主要有( )。 A.通用性强 B.精确性高 C.图像识别能力强 D.反应、操作速度快 E.随机应变能力强 『正确答案』ACE 『答案解析』本题考查的是人与机器的特性比较。人的特性为:通用性强、图像识别能力强、随 机应变能力强等。参见教材 P59 表 1-10。

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三、人机系统可靠性计算 (一)系统中人的可靠度计算 由于人机系统中人的可靠性的因素众多且随机变化,因此人的可靠性是不稳定的。人的可靠度 (定量计算)也是很困难的。 1.人的基本可靠度 系统不因人体差错发生功能降低和故障时,人的成功概率,称为人的基本可靠度,用 r 表示。 人在进行作业操作时的基本可靠度可用下式表示: r = a1?a2?a3 ●a1——输入可靠度 ●a2——判断可靠度 ●a3——输出可靠度 人的作业方式可分为两种情况,一种是在工作时间内连续性作业,另一种是间歇性作业。 连续作业 定义 作业时间内连续进行监视和操纵 举例 连续观察路线并连续操纵方向盘 间断作业 作业时间内不连续地观察和作业 观察汽车上的仪表、换挡、制动等 r=1-p(n/N) ●N:总动作次数 ●n:失败动作次数 ●p:失败概率

计算

●r(t):连续性操作人的基本可靠度 ●t:连续工作时间 ●l(t):t 时间内人的差错率

2.人的作业可靠度 考虑了外部环境因素的人的可靠度 RH 为: RH=1-b1?b2?b3?b4?b5(1-r) ●b1——作业时间系数 ●b2——作业操作频率系数 ●b3——作业危险程度系数 ●b4——作业生理和心理条件系数 ●b5——作业环境条件系数 ●(1-r)——作业的基本失效概率或基本不可靠度 系数 1.0 1.0~3.0 b1 宽余时间充分 宽余时间不充分 b2 适当 b3 人身安全 b4 良好 不好 b5 良好 不好

继续进行 有人身危险 极少进行 可造成重大恶性事故

3.0~10.0 无宽余时间

非常不好 非常不好

(二)人机系统的可靠度计算(人+机的可靠度) 机的可靠度可以通过大量统计学数据得到。 人机系统的可靠度据不同的系统模型来求出,通常情况下可看成串联系统,其表达式为: Rs=RH?RM ●Rs:人机系统可靠度 ●RH:人的操作可靠度 ●RM:机器设备可靠度 人机系统的可靠度采用并联方法提高。 常用方法为并行工作冗余法和后备冗余法。

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【并行工作冗余法】 同时使用两个以上相同单元来完成同一系统任务,当一个单元失效时,其余单元仍能完成工作 的并联系统。 【后备冗余法】(备用单元在系统故障时才启用) 配备两个以上相同单元来完成同一系统的并联系统。 1.两人监控人机系统的可靠性

两人并联,可靠度比一人控制系统增大 异常状况 【正确操作概率】操作者可靠度 RHb=1-(1-R1)(1-R2) 【监视角度】人机系统可靠度 RSr=[1-(1-R1)(1-R2)]?RM 两人串联,可靠度比一人控制的系统减小 正常状况 【不产生误动作概率】操作者可靠度 RHc=R1?R2 【监视角度】人机系统可靠度 RSr=R1?R2?RM 2.多人表决的冗余人机系统可靠度 若由几个人构成控制系统,当其中 r 个人的控制系统工作同时失误的时候,系统才会失败。 设每个人的可靠度均为 R,系统全体人员操作可靠度 RHn:

注:C 为 n 个人中有 i 个人同意时事件数, 冗余人机系统可靠度 RSd:

多人表决的

3.控制器监控的冗余人机系统可靠度 设监控器的可靠度为 RMk,则人机系统可靠度 RSk:
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RSk=[1-(1-RMk?RH)(1-RH)]?RM 4.自动控制冗余人机系统的可靠度 设自动控制系统的可靠度为 RMz,则人机系统可靠度 RSz: RSz=[1-(1-RMz?RH)(1-RMz)]?RM 【习题】在人-机-环境串联系统中,假设环境符合标准要求,机器的可靠度为 R 机器,人的可 靠度为 R 人,则系统可靠度为( )。 A.1-R 机器?R 人 B.R 机器?R 人 C.1-(1-R 机器)(1-R 人) D.无法确定 『正确答案』B 『答案解析』本题考查的是人机系统可靠度计算。人机系统组成的串联系统的可靠度可表达为: Rs=RH?RM 参见教材 P61。 【习题】某系统由甲乙两人监控,甲的操作可靠度为 0.90,乙的操作可靠度为 0.80,机器设备 的可靠度为 0.92.当两人并联工作,并发生异常情况时,该人机系统的可靠度为( )。 A.0.980 B.0.902 C.0.720 D.0.684 『正确答案』B 『答案解析』本题考查的是人机系统可靠度计算。人机系统异常情况时,相当于两人并联,“正 确操作概率”操作者可靠度 RHb=1-(1-R1)(1-R2)。参见教材 P62。

四、人机系统可靠性设计基本原则 1.系统的整体可靠性原则(实现机械化和自动化) 从人机系统的整体可靠性出发,合理确定人与机器的功能分配,从而设计出经济可靠的人机系 统。 2.高可靠性组成单元要素原则 系统要采用经过检验的、高可靠性单元要素来进行设计。 3.具有安全系数的设计原则 设计的可靠性和有关参数应具有一定的安全系数。 4.高可靠性方式原则 为提高可靠性,宜采用冗余设计、故障安全装置、自动保险装置等高可靠度结构组合方式。 【系统“自动保险”装置】——任何人都安全 【系统“故障安全”结构】——小故障仍安全 从系统控制的功能方面来看,故障安全结构有以下几种: 消极被动式 积极主动式 运行操作式 组成单元发生故障时,机器变为停止状态 组成单元发生故障时,机器一面报警一面短时运行 即使组成单元发生故障,机器也能运行到下次的定期检修

5.标准化原则 为减少故障环节,应尽可能简化结构,尽可能采用标准化结构和方式。 6.高维修度原则 为便于检修故障,且在发生故障时易于快速修复,同时为考虑经济性和备用方便,应采用零件 标准化、部件通用化、设备系列化的产品。
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7.事先进行试验和进行评价的原则 对于缺乏实践考验和实用经验的材料和方法,必须事先进行试验和科学评价,然后再根据其可 靠性和安全性而选用。 8.预测和预防的原则 要事先对系统及其组成要素的可靠性和安全性进行预测。对已发现的问题加以必要的改善,对 易于发生故障或事故的薄弱环节和部位也要事先制定预防措施和应变措施。 9.人机工程学原则 从正确处理人-机-环境的合理关系出发,采用人类易于使用并且差错较少的方式。 10.技术经济性原则 必须考虑系统的质量因素和输出功能指标。其中还包括技术功能和经济成本。 11.审查原则 对设计进行可靠性审查和其他专业审查,也就是要重申和贯彻各专业各行业提出的评价指标。 12.整理准备资料和交流信息原则 为便于设计工作者进行分析、 设计和评价, 应充分收集和整理设计者所需要的数据和各种资料, 以有效地利用已有的实际经验。 13.信息反馈原则 应对实际使用的经验进行分析之后,将分析结果反馈给有关部门。 14.设立相应的组织机构 为实现高可靠性和高安全性的目的,应建立相应的组织机构,以便有力推进综合管理和技术开 发。 【习题】某司机驾驶一辆具有自动报警装置的小汽车,开始时汽车内仪表板上显示器各系统安 全正常,运行一段时间后,发动机机油指示灯发出报警声音,但汽车还能继续行驶,根据人机系统 可靠性设计的基本原则,此项功能设计属于( )原则。 A.系统的整体可靠性 B.高可靠性 C.具有安全系数的设计 D.人机工程学 『正确答案』B 『答案解析』本题考查的是人机系统可靠性设计的基本原则。高可靠性方式原则:为提高可靠性, 宜采用冗余设计、故障安全装置、自动保险装置等高可靠度结构组合方式。参见教材 P63。 【习题】可靠性是指系统或产品在规定的条件下和规定的时间内完成规定功能的能力。可靠性 设计的目的是保证系统或产品的可靠性得以实现,人机系统可靠性设计应遵循一系列基本原则。下 列各项原则中,属于人机系统可靠性设计的基本原则有( )。 A.系统的整体可靠性原则 B.技术经济原则 C.高维修度原则 D.人机工程学原则 E.相邻系统波及事故的处理原则 『正确答案』ABCD 『答案解析』本题考查的是人机系统可靠性设计的基本原则。包括系统的整体可靠性原则、技术 经济原则、高维修度原则、人机工程学原则等。参见教材 P63-P64。 第二章 电气安全技术 ●电气危险因素及事故种类 ●触电防护技术 ●电气防火防爆技术 ●雷击和静电防护技术
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●电气装置安全技术 ●安全技术规程、规范与标准 第一节 电气危险因素及事故种类 【能量转移论】 生物体受到伤害的原因只能是某种能量的转变。 ●第一类伤害:施加超过局部或全身性的损伤阈值的能量而产生的 ●第二类伤害:由于影响局部或全身性能量交换引起 电气危险因素是由于电能非正常状态形成的。 电气危险因素 电气事故(电能形态) 触电、电气火灾爆炸、静电、雷电、射频电磁辐射、电 触电、雷击、静电、电磁辐射、电 气系统故障等 气装置

一、触电 1.电击 ●电击伤害机理 ●电流效应影响因素 ●人体阻抗 ●电击类型 2.电伤 ●电烧伤 ●电烙印 ●皮肤金属化 ●机械损伤 ●电光性眼炎 1.电击 电流通过人体,刺激机体组织,使肌体产生针刺感、压迫感、打击感、痉挛、疼痛、血压异常、 昏迷、心律不齐、心室颤动等造成伤害的形式。严重时会破坏心脏、肺部、神经系统的正常工作, 危及生命。 (1)电击伤害机理 人体在正常能量之外的电能作用下,系统功能很容易遭受破坏。当电流作用于心脏或管理心脏 和呼吸机能的脑神经中枢时,能破坏心脏等重要器官的正常工作。

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(2)电流效应的影响因素 电流对人体的伤害程度与通过人体的电流大小、种类、持续时间、通过途径及人体状况等多种 因素有关。

感知电流

引起感觉的最小电流;(轻微针刺、发麻等) 平均值(摆脱概率 50%)【男性 1.1mA;女性 0.7mA】 能自主摆脱带电体的最大电流 平均值(摆脱概率 50%)【男性 16mA;女性 10.5mA】 最小值(摆脱概率 99.5%)【男性 9mA;女性 6mA】 引起心室发生心室纤维性颤动的最小电流

摆脱电流

室颤电流

●T>Tc,室颤电流 50mA; ●T≤Tc,室颤电流数百 mA; ●T<0.1s,只有发生在心室易损期,500mA 以上引起心室颤动 ●电流直接流过心脏,数十微安即可导致心室颤动。 (3)人体阻抗 人体阻抗是定量分析人体电流的重要参数之一,是处理许多电气安全问题所必须考虑的基本因 素。

1)组成和特征 人体皮肤、血液、肌肉、细胞组织及其结合部,构成了含有电阻和电容的阻抗。

人体阻抗等值电路

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●Rs1、Rs2——皮肤电阻 ●Cs1、Cs2——皮肤电容 ●Ri——体内电阻 【皮肤阻抗】决定于接触电压、频率、电流持续时间、接触面积、接压力、皮肤潮湿程度和温 度等。 注:工频条件下皮肤电容忽略不计,将人体阻抗看作纯电阻。 【体内电阻】基本可看做纯电阻,主要取决于电流途径和接触面积。 2)数值及变动范围 数值及变动范围(除去角质层) 干燥情况:1000~3000 欧姆 潮湿情况:500~800 欧姆

3)影响因素 接触电压的增大、电流强度及作用时间的增大、频率的增加等因素都会导致人体阻抗下降。皮 肤表面潮湿、有导电污物、伤痕、破损等也会导致人体阻抗降低。接触压力、接触面积的增大均会 降低人体阻抗。 (4)电击类型 1)根据电击时所触及的带电体是否为正常带电状态分类: 直接接触 电气设备或线路故障状态下,人体直接触及了设备或线路的带电部分 电击 间接接触 电气设备或线路在故障状态下,不带电的设备外露可导电部分或设备以外的可 电击 导电部分变为带电状态

2)按照人体触及带电体的方式分类: ①单相电击(触电事故 70%以上,安全防护重点) 指人体接触到地面或其他接地导体,同时,人体另一部位触及某一相带电体所引起的电击。

【问题思考】 如何应对单相触电事故的发生? ②两相电击(人体承受电压为线路电压) 指人体的两个部位同时触及两相带电体所引起的电击。

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【问题思考】 如发生两相触电事故,应如何做? ③跨步电压电击 指站立或行走的人体,受到出现于人体两脚之间的电压即跨步电压作用所引起的电击。

跨步电压示意图 2.电伤 电伤是电流的热效应、化学效应、机械效应等对人体所造成的伤害。伤害多见于机体的外部, 往往在机体表面留下伤痕。电伤的危险程度决定于受伤面积、受伤深度、受伤部位等。 (1)电烧伤(最为常见的电伤) 【电流灼伤】 指人体与带电体接触,电流通过人体时,因电能转换成的热能引起的伤害。 2 △W=I Rt 造成皮肤比体内灼伤严重的原因:
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●皮肤电阻较高 ●接触面积较小 注:电流越大、通电时间越长、电流途径上的电阻越大,灼伤越严重 一般发生在低压电气设备,数百毫安的电流即可造成灼伤。 【电弧烧伤】(弧光放电,最严重的电伤) 弧光放电时电流很大,能量也很大,电弧温度高达数千度,可造成大面积的深度烧伤。严重时 能将机体组织烘干、烧焦。 直接电弧烧伤 电弧发生在带电体与人体之间,有电流通过人体的烧伤 间接电弧烧伤 电弧发生在人体附近对人体形成的烧伤及被熔化金属溅落的烫伤 直接电弧烧伤 带负荷拉开裸露闸刀开关,产生的电弧烧伤操作者手部和面部 间接电弧烧伤 线路短路,开启式熔断器熔断炽热的金属微粒飞溅,误操作等 直接电弧烧伤 人体过分接近带电体,间距小于放电距离,产生强烈的电弧 间接电弧烧伤 误操作,产生强烈的电弧,造成严重的烧伤

低压系统 高压系统

(2)电烙印(不发生触电) 电流通过人体后,在皮肤表面接触部位留下与接触带电体形状相似的斑痕,如同烙印。斑痕处 皮肤呈现硬变,表层坏死,失去知觉。 (3)皮肤金属化 由于高温电弧使周围金属熔化、 蒸发并飞溅渗透到皮肤表层内部所造成的。 受伤部位呈现粗糙、 张紧,可致局部坏死。

(4)机械损伤 多数是由于电流作用于人体,使肌肉产生非自主的剧烈收缩所造成的。其损伤包括肌腱、皮肤、 血管、神经组织断裂以及关节脱位乃至骨折等。 (5)电光性眼炎 其表现为角膜和结膜发炎。弧光放电时的红外线、可见光、紫外线都会损伤眼睛。在短暂照射 的情况下,引起电光眼的主要原因是紫外线。 【习题】触电事故分为电击和电伤,电击是电流直接作用于人体所造成的伤害;电伤是电流转 换成热能,机械能等其他形式的能量作用于人体造成的伤害。人触电时,可能同时遭到电击和电伤。 电击的主要特征有( )。 A.致命电流小 B.主要伤害人的皮肤和肌肉 C.人体表面受伤都留有大面积明显的痕迹 D.受伤害的程度与电流的种类有关 E.受伤害的程度与电流的大小有关 『正确答案』DE

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『答案解析』本题主要考查的是电击的主要特征。其中的第二点“电流效应的影响因素”:电流 对人体的伤害程度与通过人体的电流大小、种类、持续时间、通过途径及人体状况等多种因素有 关。参见教材 P66。 【习题】电流的热效应、化学效应、机械效应对人体的伤害有电烧伤、电烙铁、皮肤金属化等 多种。下列关于电流伤害的说法中,正确的有( ) A.不到 10A 的电流也可以造成灼伤 B.电弧烧伤也可能发生在低压系统 C.短路时开启式熔断器熔断,炽热的金属微粒飞溅出来不至于造成灼伤 D.电光性眼炎表现为角膜炎 E.电流作用于人体使肌肉非自主地剧烈收缩可能产生机械伤害 『正确答案』ABDE 『答案解析』本题主要考查的是电流所造成的伤害即电伤。参见教材 P69。 二、电气火灾和爆炸 电气火灾爆炸是由电气引燃源引起的火灾和爆炸。

1.电气引燃源 作为火灾和爆炸的电气引燃的要因(主要形式)有:

(1)危险温度→△W=I Rt 使得电流通过导体电阻要消耗一定电能而产生的温度。 ●形成危险温度的典型形式

2

①短路 不同的电位的导电部分之间包括导电部分对地之间的低阻性短接。

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注:在电路中,电流不流经用电器,直接连接电源正负两极。 发生短路时,线路中电流增大为正常时的数倍乃至数十倍。

短路的状态过程会产生很大的冲击电流,在流过设备的瞬间产生很大的电动力,造成电气设备 损坏。 01 电气设备安装、检修中接线和操作错误; 02 运行中电气设备、线路绝缘老化、变质、高温、潮湿、腐蚀; 03 机械损伤等失去绝缘能力; 04 外壳防护等级不够,导电性粉尘或纤维进入电气设备内部; 05 因防范措施不到位,小动物、霉菌及其他植物; 06 雷击等过电压、操作过电压的作用 ②过载 设备运行负荷过大,超过了设备本身的额定负载。表现为电流过大,设备及线路发热量大,设 备异响等。

I=i1+i2+?.+in 2 △W=I Rt 电气线路或设备长时间过载也会导致温度异常上升,形成引燃源。

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【相关原理拓展】

三相四线制电路三次及其奇数倍谐波电流引起中性线过载 各相三次谐波电流在中性线上相位相同而互相叠加。如果三相负载不平衡,中性线再叠加上不 平衡电流后发热将更为严重。

【三次谐波】 在 50HZ 电路中,夹杂有 150HZ 的交流正弦波。 产生三次谐波的设备主要有:节能灯、荧光灯、计算机、变频空调、微波炉、镇流器、焊接设 备、UPS 电源等。

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如节能荧光灯,因灯管内电弧的负阻特性产生的谐波电流主要为三次谐波电流。 ③漏电 电气设备或线路发生漏电时,因其电流一般较小,不能促使线路上的熔断器的熔丝动作。

一般当漏电电流沿线路比较均匀地分布,发热量分散时,火灾危险性不大。而当漏电电流集中 在某一点时,可能因其比较严重的局部发热,引燃成灾。

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④接触不良 电气线路或电气装置中的电路连接部位是系统中的薄弱环节, 是产生危险温度的主要部位之一。

⑤铁心过热 铁心短路(片间绝缘破坏)或线圈电压过高,由于涡流损耗和磁滞损耗增加,使铁损增大,将 造成铁心过热并产生危险温度。

⑥散热不良 电气设备在运行时必须确保具有一定的散热或通风措施。如果这些措施失效,如通风道堵塞、 风扇损坏、散热油管堵塞、安装位置不当、环境温度过高或距离外界热源太近等,均可能导致电气 设备和线路过热。

⑦机械故障 由交流异步电动机拖动的设备,转动部分被卡死或轴承损坏,造成堵转或负载转矩过大,都会 因电流显著增大而导致电动机过热。 交流电磁铁在通电后,如果衔铁被卡死,不能吸合,则线圈中的大电流持续不降低,也会造成 过热。 由电气设备相关的机械摩擦导致的发热。

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⑧电压异常

电压过高:除使铁心发热增加外,对于恒阻抗设备,还会使电流增大而发热; 电压过低:除使电磁铁吸合不牢或吸合不上外,对于恒功率设备,还会使电流增大而发热。 ⑨电热器具和照明器具 正常情况下的工作温度就可能形成危险温度。

电炉子电阻丝 800℃

电熨斗 500-600℃

白炽灯丝 2000-3000℃ 100W 灯泡表面 170-220℃ ⑩电磁辐射能量 在连续发射或脉冲发射的射频(9KHz~60GHz)源的作用下,可燃物吸收辐射能量可能形成危险 温度。 (2)电火花和电弧 电火花是电极间的击穿放电;大量电火花汇集起来即构成电弧。 电弧温度高达 10000℃。电火花和电弧不仅能引起可燃物燃烧,还能使金属熔化、飞溅,构成

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二次引燃源。

电气设备正常工作或正常操作过程中产生的电火花。 刀开关、断路器、接触器、控制器接通和断开线路时;插销拔出或插入时;直流 工作电火 电动机的电刷与换向器的滑动接触处; 绕线式异步电动机的电刷与滑环的滑动接 花及电弧 触处等。 (感性电路)当火花能量超过爆炸性混合物最小引燃能量即产生爆炸 线路或设备发生故障时出现的电火花。 绝缘损坏、 导线断线、 连接松动导致短路或接地时; 电路发生故障, 熔丝熔断时; 事故电火 沿绝缘表面发生的闪络;外部原因产生的雷电直接放电及二次放电、静电、电磁 花及电弧 感应火花。 线路和设备投切过程受感性和容性负荷影响, 可能产生铁磁谐振和高次谐波, 引 起过电压,造成绝缘被击穿,产生电弧 注:电动机扫膛,风扇与其他部件碰撞产生的火花为机械性质火花。 2.电气装置及电气线路发生燃爆

油浸式变压器火灾爆炸

电动机着火

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电缆火灾爆炸 (1)油浸式变压器火灾爆炸 变压器油箱内充有大量的用于散热、绝缘、防止内部元件和材料老化以及内部发生故障时熄灭 电弧作用的绝缘油。 【爆炸产生的要因】 变压器油的闪点 130~140℃ 高温电弧作用产生易燃气体 气体累积压力增大炸裂喷油

注:充油设备的绝缘油在高温电弧作用下气化分解产生油雾和可燃气体引起爆炸 (2)电动机着火 异步电动机着火 危险性 内部和外部综合原因(制造工艺、操作运行等) 主要原 电源电压波动、频率过低、过载、堵转、扫膛、绝缘破坏、相间、匝间短路、绕 因 组断线或接触不良、选型和启动方式不当 主要引 绕组、铁心、轴承、引线;(电气和机械方面综合原因) 燃部位

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举例

电动机绕组中的电流会明显上升,但又达不到保护电动机的熔断器的熔断电流值。 因此,大电流长时间作用引起定子绕组过热,导致电动机烧毁; (3)电缆火灾爆炸 当导线电缆发生短路、过载、局部过热、电火花或电弧等故障状态时,所产生的热量将远远超 过正常状态。 【火灾案例统计】 ●绝缘材料直接被电火花或电弧引燃; ●绝缘材料在高温作用下,发生自燃; ●绝缘材料在高温作用下,加速了热老化进程; 电缆火灾的常见起因: ①电缆绝缘损坏 【例如】运输过程或敷设过程中造成了电缆绝缘的机械损伤、运行中的过载、接触不良、短路 故障等都会使绝缘损坏,导致绝缘击穿而发生电弧。

②电缆头故障使绝缘物自燃

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【例如】施工不规范,质量差,电缆头不清洁等降低了线间绝缘。

③电缆接头存在隐患 【例如】电缆接头的中间接头因压接不紧、焊接不良和接头材料选择不当,导致运行中接头氧 化、发热、流胶;结缘剂质量不合格,灌注时盒内存有空气,电缆盒密封不好,进入了水或潮气等, 都会引起绝缘击穿,形成短路设置发生爆炸。

④堆积在电缆上的粉尘起火 积粉不清扫,可燃性粉尘在外界高温或电缆过负荷时,在电缆表面的高温作用下,发生自燃起 火。

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⑤可燃气体从电缆沟窜入变、配电室 电缆沟与变、配电室的连通处未采取严密封堵措施,可燃气体通过电缆沟窜入变、配电室,引 起火灾爆炸事故。

⑥电缆起火形成蔓延 电缆受外界引火源作用一旦起火,火焰沿电缆延燃,使危害扩大。电缆在着火的同时,会产生 有毒气体,对在场人员造成威胁。

【习题】由电气引燃源引起的火灾和爆炸在火灾、爆炸事故中占有很大的比例,电气设备在异 常状态的危险温度和电弧(包括电火花)都可能引燃火灾甚至直接引起爆炸。下列电气设备的异常 状态中,可能产生危险温度的是( )。 A.线圈发生短路 B.集中在某一点发生漏电
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C.电源电压过低 D.在额定状态下长时间运行 E.在额定状态下间歇运行 『正确答案』ABC 『答案解析』本题考查的是电气装置及电气线路发生燃爆。形成危险温度的典型情况:短路、过 载、漏电、接触不良、铁心过热、散热不良、机械故障、电压异常、电热器具和照明器具、电磁 辐射能量。参见教材 P70。 【习题】电气装置运行过程中的危险温度、电火花和电弧是导致电气火灾爆炸的重要因素。下 列关于电气引燃源的说法中,正确的有( )。 A.变压器、电动机等电气设备铁心涡流损耗异常增加,将造成铁心温度升高,产生危险温度 B.短路电流流过电气设备时,主要产生很大的电动力,造成设备损坏,而不会产生危险温度 C.三相四线制电路中,节能灯、微波炉、电焊机等电气设备产生的三次谐波容易造成中性线过 载,带来火灾隐患 D.铜、铝接头经过长期带电运行,接触状态会逐渐恶化,导致接头过热,形成引热源 E.雷电过电压、操作过电压会击穿电气设备绝缘,并产生电弧 『正确答案』ACDE 『答案解析』本题考查的是电气装置及电气线路发生燃爆。B 选项,发生短路时,线路中电流增 大为正常时的数倍乃至数十倍,由于载流导体来不及散热,温度急剧上升,除对电气线路和电气 设备产生危害外,还形成危险温度。参见教材 P70。 【习题】电气装置运行时产生的危险温度、电火花(含电弧)是引发电气火灾的两大类原因, 电火花的温度高达数千摄氏度,是十分危险的引火源。下图所示的常用低压电器中,正常运行和正 常操作时不会再空气中产生电火花的是( )。

A.螺塞式熔断器 B.交流接触器 C.低压断路器 D.控制按钮 『正确答案』A 『答案解析』本题考查的是电气装置及电气线路发生燃爆。刀开关、断路器、接触器、控制器接 通和断开线路时会产生电火花。参见教材 P71。 【习题】油浸纸绝缘电缆是火灾危险性比较大的电气装置。电缆起火的原因有外部原因和内部 原因。下列电缆线起火的原因中,属于外部原因的是( )。 A.电缆终端头密封不良,受潮后发生击穿短路 B.电缆终端头端子连接松动,打火放电 C.破土动工时破坏电缆并使其短路 D.电缆严重过载,发热量剧增,引燃表面积尘
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『正确答案』C 『答案解析』本题考查的是电气装置及电气线路发生燃爆。电缆火灾的常见起因:电缆绝缘损坏; 电缆头故障使绝缘物自然;电缆接头存在隐患;堆积在电缆上的粉尘起火;可燃气体从电缆沟窜 入变、配电室;电缆起火形成蔓延。选项中仅 C 存在外部因素。参见教材 P72。 三、雷电危害 1.雷电的种类、危害形式和事故后果 (1)雷电种类

●直击雷 闪击直接击于建筑物、其他物体、大地或外部防雷装置上,产生电效应、热效应和机械力者称 为直击雷。

对地闪击 ●放电过程:先导放电、主放电、余光 ●每次雷击有三四个冲击至数十个冲击; ●一次直击雷的全部放电时间一般不超过 500ms。 注:产生沿线路或管道两个方向传播的闪电电涌(雷电波)侵入。 ●闪电感应 闪电发生时, 在附近导体上产生的静电感应和电磁感应, 它可能使金属部件之间产生火花放电。 带电积云在架空线路导线或其他高大导体上感应出大量与雷云带电极性相反的电荷, 静电 在带电积云与其他客体放电后, 感应电荷失去束缚, 如没有就近泄入地中就会以大电 感应 流、高电压冲击波的形式,沿线路导线或导体传播。 电磁 由于雷电放电时, 迅速变化的雷电流在其周围空间产生瞬变的强电磁场, 使附近导体 感应 上感应出很高的电动势。 注:产生沿线路或管道两个方向传播的闪电电涌(雷电波)侵入。 ●球雷(球形闪电,俗称地滚雷) 球雷是雷电放电时形成的发红光、橙光、白光或其他颜色光的火球。

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球雷应当是一团处在特殊状态下的带电气体 注:科学上并没有统一的定义 (2)雷电的危害形式 雷电具有雷电流幅值大、雷电流陡度大、冲击性强、冲击过电压高的特点。 【雷电的破坏作用】

●电性质的破坏作用(关键词:电、电磁辐射) 【例如】 √破坏高压输电系统,毁坏发电机、电力变压器等电气设备的绝缘,烧断电线或劈裂电杆,造 成大规模停电事故; √绝缘损坏可能引起短路,导致火灾或爆炸事故; √二次放电的电火花也可能引起火灾或爆炸,二次放电也可能造成电击,伤害人命; √形成接触电压电击和跨步电压导致触电事故; √雷击产生的静电场突变和电磁辐射,干扰电视电话通讯,甚至使通讯中断;雷电也能造成飞 行事故。 ●热性质的破坏作用(关键词:热) 【例如】 √直击雷放电的高温电弧能直接引燃邻近的可燃物; √巨大的雷电流通过导体能够烧毁导体; √使金属熔化、飞溅引发火灾或爆炸; √球雷侵入可引起火灾。 ●机械性质的破坏作用(关键词:外力) 【例如】 √通过被击物,使被击物缝隙中的气体剧烈膨胀,缝隙中的水分也急剧蒸发汽化为大量气体, 导致被击物破坏或爆炸; √雷击时产生的冲击力; √同性电荷之间的静电斥力、同方向电流的电磁作用力;

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(3)雷电危害的事故后果

2.雷电参数 雷电参数主要有雷暴日、雷电流幅值、雷电流陡度、冲击过电压等。 ●雷暴日 只要一天之内能听到雷声的就算一个雷暴日。 年雷暴日数(d/a)用来衡量雷电活动的频繁程度。 少雷区 教材 2012 规范 T≤15d/a 少雷区 T≤25d/a 中雷区 25<T≤40 多雷区 40<T 多雷区 40<T≤90 强雷区 90<T

●雷电流幅值 雷云主放电时冲击电流的最大值。(数十千安至数百千安) ●雷电流陡度 雷电流随时间上升的速度。

√波头陡度可达 50kA/s; √平均陡度约为 30kA/s。 ●雷电冲击过电压 直击雷冲击过电压很高。(数千千伏) 【习题】下列关于雷电破坏性的说法中,错误的是( )。 A.直击雷剧有机械效应、热效应 B.闪电感应不会再金属管道上产生雷电波 C.雷电劈裂树木是雷电流使树木中的气体急剧膨胀或水汽化所导致 D.雷击时电视和通讯受到干扰,源于雷击产生的静电场突变和电磁辐射 『正确答案』B 『答案解析』本题考查的是雷电危害。A 选项,直击雷具有电效应、热效应、机械效应;B 选项, 闪电感应能在金属管道上产生沿线路或管道的两个方向迅速传播的闪电电涌(即雷电波)侵入;D 选项,雷击产生的静电场突变和电磁辐射,干扰电视电话通讯,甚至使通讯中断。参见教材 P73。 【习题】雷击有电性质、热性质、机械性质等多方面的破坏作用,并产生严重后果,对人的生
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命、财产构成很大的威胁。下列各种危险危害中,不属于雷击危险危害的是( )。 A.引起变压器严重过负载 B.烧毁电力线路 C.引起火灾和爆炸 D.使人遭受致命电击 『正确答案』A 『答案解析』本题考查的是雷电危害。雷电的危害有火灾爆炸、触电、设备损坏和大规模停电。 参见教材 P74。

四、静电危害 1.静电的危害形式和事故后果 静电危害是由静电电荷或静电场能量引起的。

●材料的相对运动、接触与分离等原因导致了相对静止的正电荷和负电荷的积累。 注:电压可能高达数十千伏以上。 静电的危害形式和事故后果: 1)在有爆炸和火灾危险的场所,静电放电火花会成为可燃性物质的点火源,造成爆炸和火灾事 故; 2)人体因受到静电电击的刺激,可能引发二次事故,如坠落、跌伤等; 3)某些生产过程中,静电的物理现象会对生产产生妨碍,导致产品质量不良,电子设备损坏; 2.静电特性 (1)静电的产生 只要两种物质紧密接触而后再分离时,就可能产生静电。静电的产生是同接触电位差和接触面 上的双电层直接相关的。 【静电的起电方式】 接触-分离起电;破断起电;感应起电;电荷迁移 ①接触-分离起电 -8 两种物体接触,其间距离小于 25?10 cm 时,由于不同原子得失电子的能力不同,不同原子外 层电子的能级不同,其间即发生电子的转移。 √双电层:界面两侧会出现大小相等、极性相反的两层电荷; √接触电位差:两界面电荷的电位差

②破断起电
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材料破断后能在宏观范围内导致正、负电荷的分离。 【例如】 固体粉碎、液体分离过程的起电属于破断起电。 ③感应起电

④电荷迁移 当一个带电体与一个非带电体接触时,电荷将发生迁移而使非带电体带电。 【例如】 当带电雾滴或粉尘撞击导体时,便会产生电荷迁移;当气体离子流射在不带电的物体上时,也 会产生电荷迁移。 【固体静电】(同双电层和电位差理论) 双电层上的接触电位差是极为有限的,而固体静电电位可高达数万伏以上。 将两种相近的两个带电面看成电容器的极板,根据电容决定式可知:

橡胶、塑料、纤维等行业工艺过程中的静电高达数十千伏,甚至数百千伏,如不采取有效措施, 很容易引起火灾。 【人体静电】 人体静电引发的放电是酿成静电灾害的重要原因之一。 人体静电的产生主要由摩擦、 接触-分离 和感应所致。 【例如】 穿着化纤衣料服装的人从人造革面的椅子起立时,人体静电瞬间可达 10000V 以上。 【粉体静电】 粉体实质是微小颗粒状态下的固体,符合双电层原理。 【例如】 当粉体物料被研磨、搅拌、筛分或处于高速运动时,由于粉体颗粒与颗粒之间及粉体颗粒与管 道壁、容器壁或其他器具之间的碰撞、摩擦,或因粉体破断等都会产生危险的静电。 【液体静电】 液体在流动、过滤、搅拌、喷雾、喷射、飞溅、冲刷、灌注和剧烈晃动等过程中,由于静电荷 的产生速度高于静电荷的泄漏速度,从而积聚静电荷,可能产生十分危险的静电。 【蒸气和气体静电】 完全纯净的气体即使高速流动或高速喷射也不会产生静电, 但由于气体内往往含有灰尘、 铁末、 液滴、蒸气等固体颗粒或液体颗粒,由此碰撞、摩擦、分裂产生静电。 【例如】 喷漆过程实质是将含有大量杂质的气体高速喷出,伴随比较强的静电产生。 (2)静电的消散 消散类型 消散途径 静电中和 通过空气发生 ●自然界带电粒子有限,中和极为缓慢,不易察觉; ●带电体静电空气迅速中和发生在放电时
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静电泄漏 带电体本身及相连接物体

●表面泄漏:漏电电流遇到的是表面电阻; ●内部泄漏:漏电电流遇到的是体积电阻;

(3)静电的影响因素 ●材质和杂质的影响 杂质 液体 ●一般情况下,杂质有增加静电的趋势; ●杂质能降低原材料的电阻率的有利于静电的泄漏; ●高分子材料:增加静电的产生(如:橡胶、沥青) ●水分:流动、搅拌、喷射、沉降产生静电(如:油罐底部积水,搅动引发爆炸)

●工艺设备和工艺参数的影响 (接触面积、压力、摩擦、工艺速度) 下列是容易产生和积累静电典型工艺过程: ①纸张与辊轴摩擦、传动皮带与皮带轮或辊轴摩擦等;橡胶的碾制、塑料压制、上光等;塑料 的挤出、赛璐珞的过滤等。 ②固体物质的粉碎、研磨过程;粉体物料的筛分、过滤、输送、干燥过程;悬浮粉尘的高速运 动等。 ③在混合器中各种高电阻率物质的搅拌。 ④高电阻率液体在管道中流动且流速超过 1m/s;液体喷出管口;液体注入容器发生冲击、冲刷 和飞溅等。 ⑤液化气体、压缩气体或高压蒸气在管道中流动和由管口喷出,如从气瓶放出压缩气体、喷漆 等。 五、射频电磁场危害 射频指无线电波的频率或者相应的电磁振荡频率, 泛指 100kHz 以上的频率。 射频伤害是由电磁 场的能量造成的。 射频电磁场的主要危害 中枢神经系统机能障碍;神经衰弱症候群;植物神经紊乱,心率或血压异常;眼 射频电磁 睛损伤,晶体混浊,导致白内障;暂时或永久不育症,后代遗传病症;皮肤表层 场作用下 灼伤或深度灼伤等 高强度射 产生感应放电,造成电引爆器件发生意外; 频电磁场 感应电压较高,会给人以明显的电击;

六、电气装置故障危害 电气装置故障危害是由于电能或控制信息在传递、分配、转换过程中失去控制而产生的。断路、 短路、异常接地、漏电、误合闸、误掉闸、电气设备或电气元件损坏、电子设备受电磁干扰而发生 误动作、控制系统硬件或软件的偶然失效等都属于电气装置故障。 其主要危害在于,一定条件下会引发或转化为造成人员伤亡及重大财产损失的事故: 1.引起火灾和爆炸(危险温度、电火花、电弧) 2.异常带电 【例如】 电气设备因绝缘不良产生漏电,使其金属外壳带电; 高压故障接地时,在接地处附近呈现出较高的跨步电压,形成触电的危险条件。 3.异常停电 异常停电在某些特定场合会造成设备损坏和人身伤亡。

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【例如】 正在浇注钢水的吊车,因骤然停电而失控,导致钢水洒出引起人身伤亡事故,造成巨大的经济 损失。 4.安全相关系统失效 在过程工业如石化、化工领域,基于电气/电子/可编程电子(E/E/PE)技术的安全相关系 统,如紧急刹车(ESD)系统,用于对过程工业实施安全关键控制。如果因故障,安全相关系统在需 要应急动作时不能实现所要求的安全功能,将会导致危险事故发生。 【习题】人体静电的危害包括( )方面。 A.人体电击及由此引起的二次事故 B.引发爆炸和火灾 C.对静电敏感的电子产品的工作造成障碍 D.引起电气装置能耗增大 E.引起机械设备机械故障 『正确答案』ABC 『答案解析』本题考查的是静电危害。D 选项,耗能时并不损耗静电能;E 选项,人体静电并不会 引起机械故障。机械故障是机械力、机械传动发生了故障。参见教材 P75。 【习题】人体可以因为( )等几种起电方式而呈带静电状态。 A.压电 B.感应 C.传导 D.沉降 E.摩擦 『正确答案』BCE 『答案解析』本题考查的是静电危害。人体静电的产生主要由摩擦、接触-分离和感应所致。参见 教材 P75。 ●电气危险因素及事故种类 ●触电防护技术 ●电气防火防爆技术 ●雷击和静电防护技术 ●电气装置安全技术 ●安全技术规程、规范与标准 第二节 触电防护技术 所有电气装置都必须具备防止电击危害的直接接触防护和间接接触防护措施。 ●直接接触电击防护措施 ●间接接触电击防护措施 ●兼防直接接触和间接接触电击的措施 一、直接接触电击防护措施 直接接触电击的基本防护措施 1.绝缘 2.屏护 3.间距 主要作用是防止人体触及或过分接近带电体造成触电事故以及防止短路、 故障接地等电气事故。
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1.绝缘(保证电气系统正常运行的基本条件) 利用绝缘材料对带电体进行封闭和隔离。 (1)绝缘材料(电介质)的电气性能 ●导电能力很小(并非绝对不导电); ●工程上应用的绝缘材料电阻率一般都不低于 107Ω ?m。 【作用】 对带电的或不同电位的导体进行隔离,使电流按照确定的线路流动。 绝缘材料的品种一般分为: 气体 绝缘 材料 液体 绝缘 材料 固体 绝缘 材料 空气、六氟化硫(SF6)

绝缘矿物油;蓖麻油;十二烷基苯、聚丁二烯、硅油、三氯联苯等合成油。 树脂绝缘漆、胶和熔覆粉末;纸、纸板等绝缘纤维制品;漆布、漆管和绑扎带等绝 缘浸渍纤维制品;绝缘云母制品;电工用薄膜、复合制品和粘带;电工用层压制品; 电工用塑料和橡胶;玻璃、陶瓷等。

绝缘耐热分级和极限温度: 耐热分级 Y A E B F H C 极限温度/℃ 90 105 120 130 155 180 >180

注:当超过绝缘材料的极限温度,其老化速度将加剧。 (2)绝缘检测和绝缘试验 绝缘电阻 绝缘电阻是衡量绝缘性能优劣的最基本指标 试验

绝缘电阻 测量 兆欧表(摇表)——A 类计量仪表 【原理】 给被测物加直流电压,测量其通过的泄漏电流,进行换算,在表盘读取阻值。 【指标要求】 高压较低压要求高;新设备较老设备要求高;室外设备较室内设备要求高;移 绝缘电阻 动设备较固定设备要求高等。 指标 注: 任何情况下绝缘电阻不得低于每伏工作电压 1000 欧姆, 并应符合专业标准 的规定。
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2.屏护和间距(常用的电气安全措施) (1)屏护 屏护是一种对电击危险因素进行隔离的手段,即采用遮栏、护罩、护盖、箱匣等把危险的带电 体同外界隔离开来,以防止人体触及或接近带电体所引起的触电事故。屏护还起到防止电弧伤人、 防止弧光短路或便利检修工作的作用。 屏护装置须满足如下的条件 ●屏护装置所用材料应有足够的机械强度和良好的耐火性能。为防止因意外带电而造成触电事 故,对金属材料制成的屏护装置必须可靠连接保护线。 ●遮拦和栅遮拦的要求

遮拦, √遮拦高度不应低于 1.7m; √下部边缘离地不应超过 0.1m

栅遮拦 √高度户内不应小于 1.2m;户外不应小于 1.5m; √栏条间距离不应大于 0.2m; √低压设备,遮栏与裸导体之间的距离不应小于 0.8m; √户外变配电装置围墙的高度一般不应小于 2.5m。 ●遮栏、栅栏等屏护装置上,应有“止步,高压危险!”等标志。

●必要时应配合采用声光报警信号和联锁装置。 (2)间距 间距是指带电体与地面之间、带电体与其他设备和设施之间、带电体与带电体之间必要的安全 距离。 ↑ (电压等级、设备类型、安装方式、周围环境) 【作用】
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①防止人体触及或接近带电体造成触电事故; ②避免车辆或其他器具碰撞或过分接近带电体造成事故; ③防止火灾、过压放电及各种短路事故,以及方便操作。 ●线路间距 导线与地面和水面的距离(最大驰度时) 线路经过地区 居民区 非居民区 不能通航或浮运的河、湖(冬季水面) 不能通航或浮运的河、湖(50 年一遇的洪水水面) 交通困难地区 步行可以达到的山坡 步行不可以达到的山坡或岩石 线路电压 ≤1kV 1-10 kV 6 5 5 3 4 3 1 6.5 5.5 5 3 4.5 4.5 1.5 35 kV 7 6 5 5 3

在未经许可的情况下,架空线路不得跨越建筑物。 架空线路与有爆炸、火灾危险的厂房之间应保持必要的防火间距,且不应跨越具有可燃材料屋 顶的建筑物。 ●用电设备间距 【配电箱间距要求】 ①明装的车间低压配电箱底口距地面的高度可取 1.2m,暗装可取 1.4m。 ②明装电度表板底口距地面的高度 1.8m。 【开关间距要求】 ①常用开关电器的安装高度为 1.3~1.5m; ②开关手柄与建筑物之间应保留 150mm 的距离 ③墙用平开关离地面高度可取 1.4m。 ④明装插座离地面高度 1.3~1.8m,暗装 0.2~0.3m。 【灯具间距要求】 ①室内灯具高度应大于 2.5m;受实际条件约束达不到时,可减为 2.2m;低于 2.2m 时,应采取 适当安全措施; ②当灯具位于桌面上方等人碰不到的地方时,高度可减为 1.5m。 ③户外灯具高度应大于 3m;安装在墙上时可减为 2.5m。 【起重机具间距要求】 起重机具至线路导线间的最小距离,1kV 及 1kV 以下者不应小于 1.5m,10kV 者不应小于 2m。 ●检修间距 ①低压操作: 人体及其所携带工具与带电体之间距离不得小于 0.1m。 ②高压作业: 高压作业的最小距离 类别 无遮拦作业,人体及携带工具与带电体之间 无遮拦作业,人体及携带工具与带电体之间,用绝缘杆操作 线路作业、人体及携带工具与带电体之间 带电水冲洗,小型喷嘴与带电体之间 喷灯或气焊火焰与带电体之间 电压等级 10kV 35kV 0.7 0.4 1.0 0.4 1.5 1.0 0.6 2.5 0.6 3.0

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【习题】良好的绝缘是保证电气设备安全运行的重要条件。各种电气设备的绝缘电阻必须定期 试验。下列几种仪表中,可用于测量绝缘电阻的仪表应该是( )。

A.接地电阻测量仪 B.模拟式万用表 C.兆欧表 D.数字式万用表 『正确答案』C 『答案解析』本题考查的是触电防护技术。绝缘材料的电阻通常用兆欧表(摇表)测量。参见教 材 P79。 二、间接接触电击防护措施 1.IT 系统(保护接地)

注:I— 配电网不接地(高阻抗接地) T— 电气设备外壳接地 【安全原理】 通过低电阻接地,把故障电压限制在安全范围以内。漏电状态并未因保护接地而消失。 【适用范围】 各种不接地配电网;1-10kV 配电网;煤矿井下低压配电网 【系统要求】 ①在 380V 不接地低压系统中: √保护接地电阻 RE≤4Ω ; √配电变压器(发电机)容量不超过 100kV?A 时,RE≤10Ω 。 ②在不接地的 10kV 配电网中: 如果高压设备与低压设备共用接地装置,要求接地电阻不超过 10Ω ,并满足 RE≤120/IE

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2.TT 系统(工作接地)

注:T— 配电网直接接地 T— 电气设备外壳接地 【系统特征】 RE 接地可以降低触电危险性,但可能不足以使保护电器动作,故障得不到迅速切除,因此必须 装设剩余电流动作保护装置(电流保护器)。 【适用范围】(三相四线制) 主要用于低压用户;未装备配电变压器,从外面引进低压电源的小型用户。 3.TN 系统(保护接零)—传统的保护接零系统

注:T— 配电网直接接地 N— 正常情况下电气设备不带电金属部分与中性点直接连接 【安全原理】 某相带电部分碰连设备外壳,该相对零线的单相短路,短路电流促使保护元件迅速动作,切断 故障设备电源(第一位安全作用)。 【适用范围】 用户装有配电变压器,且低压中性点直接接地的 220/380V 三相四线配电网。 【TN 系统的类型】 PE 线与 N 线完全分开;安全性最好、最干净的系统 TN-S

有爆炸危险、火灾危险及其他安全要求高的场所

干线部分的前一段 PE 线与 N 线共用 PEN,后一段分开 TN-C-S

厂内低压配电的场所及民用楼房

TN-C

干线部分 PE 线与 N 线完全共用

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触电危险性小、用电设备简单的场合 注:支线部分 PE 线是不能与 N 线共用的。 应用保护接零应注意下列安全要求: (1)在同一接零系统中,一般不允许部分或个别设备只接地、不接零的做法;如确有困难,个 别设备无法接零而只能接地时,则该设备必须安装剩余电流动作保护装置。 【原因】 当接地的设备漏电时,该接地设备及其他接零设备都可能带有危险的对地电压。 (2)重复接地合格 重复接地指 PE 线或 PEN 线上除工作接地以外的其他点再次接地。 【重复接地的安全作用】 ●减轻 PE 线和 PEN 线断开或接触不良的危险性; ●进一步降低漏电设备对地电压; ●缩短漏电故障持续时间; ●改善架空线路的防雷性能。 【重复接地阻值合格要求】 ●电缆或架空线路引入车间或大型建筑物处 配电线路的最远端及每 1km 处,高低压线路同杆架设时共同敷设的两端应作重复接地。每一重 复接地的接地电阻不得超过 10Ω ; ●低压工作接地 接地电阻允许不超过 10Ω 的场合,每一重复接地的接地电阻允许不超过 30Ω ,但不得少于 3 处。 (3)发生对 PE 线的单相短路时能迅速切断电源 【相线对地电压 220V 的 TN 系统】 ●手持式电气设备和移动式电气设备末端线路或插座回路的短路保护元件应保证故障持续时间 不超过 0.4s; ●配电线路或固定式电气设备的末端线路应保证故障持续时间不超过 5s。 (4)工作接地合格(减轻各种过电压的危险) ●【接地阻值要求】 工作接地的接地电阻一般不应超过 4Ω ; ●高土壤电阻率地区允许放宽至不超过 10Ω 。 (5)PE 和 PEN 线安装符合要求 【安装要求】 ●PE 和 PEN 线上不得安装单极开关和熔断器; ●PE 线和 PEN 线应有防机械损伤和化学腐蚀的措施; ●PE 线支线不得串联连接,即不得用设备的外露导电部分作为保护导体的一部分。 (6)保护导体截面面积合格 保护零线截面选择(PE 与相线材料相同) 相线截面 SL/mm SL≤16 16<SL≤35 SL>35 有机械防护(PE) 无机械防护(PE) 铜质的 PEN 线 铝质的 PEN 线
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2

保护零线最小截面 SPE/mm SL 16 SL/2

2

电缆心线或金属护套作保护线以外的选择 S≥2.5 mm S≥4 mm
2 2 2 2

S≥10 mm S≥16 mm

电缆芯线

S≥4 mm

2

(7)等电位联结 保护导体与建筑物的金属结构、生产用的金属装备以及允许用作保护线的金属管道等用于其他 目的的不带电导体之间的联结。

【等电位联结的作用】 ●有条件的场所应做等电位联结,以提高 TN 系统的可靠性。 ●通过构成等电位环境的方法,将环境内的接触电压和跨步电压限制在安全范围内,从而防止 电气事故的发生。 ●等电位联结也是防雷的保护措施之一。 【等电位联结实现的手段】 ●主等电位联结(总等电位联结) 在建筑物的进线处将 PE 干线、设备 PE 干线、进水管、采暖和空调竖管、建筑物构筑物金属构 件和其它金属管道、装置外露可导电部分等相连结。 ●辅助等电位联结(主等电位联结的补充) 在某一局部将上述管道构件相连结。 【习题】某保护接地装置的接地电阻为 3Ω ,流过该接地装置的最大接地故障电流为 10A,如果 接触该设备的人的人体电阻为 1000Ω ,则在故障情况下流过人体的最大电流为( )。 A.30mA B.3A C.10A D.30A 『正确答案』A 『答案解析』本题考查的是触电防护技术。接地装置接地电阻为 3Ω ,电流为 10A。所以,电压为 30V。并联电路电压相同。所以,人上面的电压也是 30V。该电压除以人的电阻即可得到流经人的 电流,为 30mA。 【习题】低压配电及防护系统的 TN 系统就是传统的保护接零系统。TN 系统的字母“T”表示配 电变压器中性点直接接地,字母“N”表示设备金属外壳经保护线(PE 与 PEN 线)连接到配电变压 器的中性点。TN 系统中的 TN-S 系统指的是( )系统。 A.PE 线与 N 线全部分开的保护接零 B.干线部分 PE 与 N 线共用的保护接零 C.PE 线与 N 线前段共用后段分开的保护接零 D.接地保护
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『正确答案』A 『答案解析』本题考查的是触电防护技术。TN-S 系统是 PE 线与 N 线完全分开的系统。参见教材 P82。 【习题】接地保护和接零保护是防止间接接触电击的基本技能措施,其类型有 IT 系统(不接地 配电网,接地保护)、TT 系统(接地配电网、接地保护)、TN 系统(接地配电网、接零保护)。存 在火灾爆炸危险的生产场所,必须采用( )系统。 A.TN-C B.TN-C-S C.TN-S-C D.TN-S 『正确答案』D 『答案解析』本题考查的是触电防护技术。在爆炸危险、火灾危险性大及其他安全性要求高的场 所应采用 TN-S 系统。参见教材 P82。 【习题】保护接零的安全原理是当电气设备漏电时形成的单相短路,促使线路上的短路保护元 2 件迅速动作,切断漏电设备的电源。因此,保护零线必须有足够的截面。当相线截面为 10mm 时, 2 保护零线的截面不应小于( )mm A.2.5 B.4 C.6 D.10 『正确答案』D 『答案解析』 本题考查的是触电防护技术。 当截面积小于等于 16 时, 保护零线截面就取其截面积。 参见教材 P84。 【习题】电气设备外壳接保护线是最基本的安全措施之一。下列电气设备外壳接保护线的低压 系统中,允许应用的系统有( )。 A.TN-S 系统 B.TN-C-S 系统 C.TN-C 系统 D.TN-S-C 系统 E.TT 系统 『正确答案』ABCE 『答案解析』本题考查的是触电防护技术。不存在 TN-S-C 系统。 三、兼防直接和间接接触电击的措施 1.双重绝缘 (1)电气设备的防触电保护分类 仅靠基本绝缘,当设备有能触及的可导电部分,该部分不与设施固定布线中的保 0 类设 护线连接,基本绝缘失效,安全性完全取决于使用环境,只能在不导电环境中使 备 用。 【例如】木质地板和墙壁,干燥场所。适用范围受到局限 基本绝缘和附加安全措施,将能触及的可导电部分与设施固定布线中的保护线连 0Ⅰ和Ⅰ 接,软电线(缆)应有一根保护芯线; 类设备 注:0Ⅰ类金属外壳有接地端子;Ⅰ类无接地端子,但引出带有保护端子的电源 插头;
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II 设备

基本绝缘和双重绝缘(加强绝缘类型)的附加安全措施。 这种设备不采用保护接地的措施,也不依赖于安装条件。

安全特低电压(SELV)供电,且设备内可能出现的电压不会高于安全电压限值。 Ⅲ类设 【特性】电源方面就保证了安全 备 注:Ⅲ类设备不得具有保护接地手段。 (2)双重绝缘和加强绝缘措施 双重绝缘和加强绝缘是在基本绝缘的直接接触电击防护基础上,通过结构上附加绝缘或绝缘的 加强,使之具备了间接接触电击防护功能的安全措施。 工作绝 保护电气设备正常工作和防止触电的基本绝缘, 缘 位于带电体与不可触及金属件之间 保护绝 工作绝缘失效的情况下,可防止触电的独立绝缘(附加绝缘); 缘 位于不可触及金属和可触及金属间 双重绝 兼有工作绝缘和附加绝缘的绝缘 缘 加强绝 基本绝缘改进,绝缘强度和机械性能具备与双重绝缘同等防触电能力的单一绝缘, 缘 在构成上可含一层或多层绝缘材料

(3)双重绝缘和加强绝缘的安全条件 双重绝缘和加强绝缘的设备其绝缘电阻应满足以下安全条件: ●工作绝缘的绝缘电阻不得低于 2MΩ ; 保护绝缘的绝缘电阻不得低于 5MΩ : 加强绝缘的绝缘电 阻不得低于 7MΩ 。 ●双重绝缘和加强绝缘标志。“回”作为Ⅱ类设备技术信息一部分标在设备明显位置上。 注:Ⅱ类设备的选用——手持电动工具及潮湿场所及金属构架上工作时(除选用特低电压工具 外)。 2.安全电压(属于兼有直接或间接接触电击防护的安全措施) 【保护原理】 通过对系统中可能会作用于人体的电压进行限制,从而使触电时流过人体的电流受到抑制,将 触电危险性控制在没有危险的范围内。 注:特低电压供电的设备属于Ⅲ类设备 (1)特低电压的限值和额定值 ●安全电压额定值(工频有效值)及选用(依环境、人员、使用方式等确定): 42V 36V/24V 12V 6V 特别危险环境中使用的手持电动工具 有电击危险环境中使用的手持照明灯和局部照明灯 金属容器内、特别潮湿处等特别危险环境中使用的手持照明灯 水下作业等场所

(2)特低电压安全条件 1)安全电源要求(安全特低电压必须由安全电源供电) 可以作为安全电源的主要有: ①安全隔离变压器或与其等效的具有多个隔离绕组的电动发电机组,其绕组的绝缘至少相当于
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双重绝缘或加强绝缘; ②电化电源或与高于特低电压回路无关的电源; 【例如】蓄电池及独立供电的柴油发电机等; ③即使在故障时仍能够确保输出端子上的电压(用内阻不小于 3kΩ 的电压表测量)不超过特低 电压值的电子装置电源等。 2)回路配置要求 ①回路的带电部分相互之间、回路与其它回路之间应实行电气隔离,其隔离水平不应低于安全 隔离变压器输入与输出回路之间的电气隔离; ②回路的导线应与其他任何回路的导线分开敷设,保持适当的物理上的隔离。 3.剩余电流动作保护(漏电保护—RCD) 利用剩余电流动作保护装置来防止电气事故的一种安全技术措施,主要用于防止人身电击,防 止因接地故障引起的火灾和监测一相接地故障。

电子式漏电保护断路器(小型) 【主要功能】 提供间接接触电击保护,而额定漏电动作电流不大于 30mA 的剩余电流动作保护装置。 注:在其他保护措施失效时,也可作为直接接触电击的补充保护,但不能作为基本的保护措施。 (1)剩余电流动作保护装置的工作原理 【组成】 剩余电流动作保护装置由检测元件、中间环节、执行机构及辅助电源和试验装置构成。

剩余电流动作保护装置组成框图 1)检测元件(零序电流互感器) 【作用】 将漏电电流信号转换为电压或功率信号输出给中间环节。

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2)中间环节 通常含有放大器、比较器等,对来自零序电流互感器的漏电信号进行处理; 3)执行机构 漏电动作脱扣器等,接受中间环节的指令信号,实施动作; 4)辅助电源 提供电子电路工作所需的低压电源; 5)试验装置 由一只限流电阻和检查按钮串联的支路构成,模拟漏电路径,检验装置是否能够正常动作。 剩余电流动作保护工作原理

TA-零序电流互感器 QF-主开关 TL-主开关 QF-分离脱扣器线圈 (2)剩余电流动作保护装置的主要技术参数 1)额定剩余动作电流(I△n)—反应灵敏度 制造厂对剩余电流动作保护装置规定的剩余动作电流值,在该电流值时,剩余电流动作保护装 置应在规定的条件下动作。 我国标准规定的额定漏电动作电流值(A)为: 高灵敏度 中灵敏度 低灵敏度 0.006、0.01、0.03 0.05、0.1、0.3、0.5、1 3、5、10、20、30 防止各种人身触电事故 防止触电事故和漏电火灾 防止漏电火灾和监视一相接地事故

2)额定剩余不动作电流(I△no) 制造厂对剩余电流动作保护装置规定的剩余不动作电流值,在该电流值时,剩余电流动作保护 装置应在规定的条件下不动作。

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注:为了防止误动作,剩余电流动作保护装置的额定剩余不动作电流不得低于额定剩余动作电 流的 1/2。 3)分断时间(一般型和延迟型) 从突然施加剩余动作电流的瞬间起到所有极电弧熄灭瞬间,即被保护电路完全被切断为止所经 过的时间。 ●延时型 剩余电流动作保护装置主要用于分级保护的首端,仅适用于 I△n>0.03A 的间接接触电击防护。 【注意】 √延时时间优选值为:0.2、0.4、0.8、1、1.5、2s。 √分级保护时,剩余电流动作保护装置延时时间的级差为 0.2s。 直接接触电击保护用剩余电流动作保护装置的最大分断时间 额定动作电流 I△n/A 0.006 0.010 0.030 任意值 额定电流 In/A 最大分断时间/s I△n 5 5 0.5 2 I△n 1 0.5 0.2 0.25A 0.04 0.04 0.04

(3)剩余电流动作保护装置的防护要求 1)对直接接触电击事故的防护 在直接接触电击事故防护中,剩余电流保护装置只作为直接接触电击事故基本防护措施的补充 保护措施。 注:保护并不包括对相与相、相与 N 线间形成的直接接触电击事故的防护。 2)对间接接触电击事故的防护 【主要措施】 采用自动切断电源的保护方式,以防止由于电气设备绝缘损坏发生接地故障时,电气设备的外 露可接近导体持续带有危险电压而产生电击事故。

剩余电流动作保护装置用于间接接触电击事故防护时, 应正确地与电网的系统接地型式相配合。 ●在 TN 系统中,必须将 TN-C 系统改造为 TN-C-S、TN-S 系统或局部 TT 系统后,才可安装使用 剩余电流动作保护装置。

●在 TN-C -S 系统中,剩余电流动作保护装置只允许用在 N 线与 PE 线分开部分。

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3)对电气火灾的防护 ●为防止电气设备或线路因绝缘损坏形成接地故障引起电气火灾时,应装设当接地故障电流超 过预警值时,能发出报警信号或自动切断电源的剩余电流保护装置; ●为防止电气火灾发生而安装剩余电流动作电气火灾监控系统时,应对建筑物内防火分区作出 合理设计,确定适当的保护范围;剩余电流动作的预警值和预定动作时间,应满足分级保护的动作 特性相配合的要求。 (4)必须安装剩余电流动作保护装置的设备和场所 1)末端保护 Ⅰ类移动式电气设备 安装在户外的电气装置 生产用的电气设备 临时用电的电气设备 施工工地的电气机械设备

机关、学校、宾馆、饭店、企事业单位和住宅等除壁挂式空调电源插座外的其他电源插座 或插座回路 游泳池、喷水池、浴池的电气设备 医院中可能直接接触人体的电气医用设备 其他需要安装剩余电流动作保护装置的场所 2)线路保护 低压配电线路根据具体情况采用二级或三级保护时,在总电源端、分支线首端或线路末端(农 村集中安装电能表箱、农业生产设备的电源配电箱)安装剩余电流动作保护装置。 (5)剩余电流动作保护装置的运行和管理。 剩余电流动作保护装置投入运行后,运行管理单位应建立相应的管理制度,并建立动作记录。 1) 对使用中的剩余电流动作保护装置的检查与管理, 应定期用试验按钮检查其动作特性是否正 常;雷击活动期和用电高峰期应增加试验次数;用于手持电动工具和移动式电气设备和不连续使用 剩余电流动作保护装置,应在每次使用前进行试验;因各种原因停运的剩余电流动作保护装置再次 使用前,应进行通电试验,检查装置的动作情况是否正常;对已发现的有故障的剩余电流动作保护 装置应立即更换。 2) 为检验剩余电流动作保护装置在运行中的动作特性及其变化, 运行管理单位应配置专用测试 仪器,并应定期进行动作特性试验。动作特性试验项目包括测试剩余动作电流值、测试分断时间、 测试极限不驱动时间。进行特性试验时,应使用经国家有关部门检测合格的专用测试设备,由专业 人员进行。严禁采用相线直接对地短路或利用动物作为试验物的方法进行试验。 3)电子式剩余电流动作保护装置,工作年限一般为 6 年。超过规定年限应进行全面检测,根据 检测结果,决定可否继续使用。 4)运行中剩余电流动作保护器动作后,应认真检查其动作原因,排除故障后再合闸送电。经检 查未发现动作原因时,允许试送电一次。如果再次动作,应查明原因,找出故障,不得连续强行送 电。必要时对其进行动作试验,经检查确认剩余电流保护装置本身发生故障时,应在最短时间内予 以更换。严禁退出运行、私自撤除或强行送电。 5)运行中遇有异常现象,应由专业人员进行检查处理。装置损坏后,专业单位检查维护。 6) 在剩余电流动作保护装置的保护范围内发生电击伤亡事故, 应检查剩余电流动作保护装置的 动作情况,分析未能起到保护作用的原因,在未调查前,不得拆动剩余电流动作保护装置。 【习题】电气设备的防触电保护可分成 5 类,各类设备使用时,对附件加安全措施的装接要求 不同,下列关于电气设备装接保护接地的说法中,正确的是( )。 A.0Ⅰ类设备必须装保护接地 B.Ⅰ类设备可以装接也可以不装接保护接地 C.Ⅱ类设备必须装接保护接地 D.Ⅲ类设备应装接保护接地 『正确答案』A 『答案解析』本题考查的是触电防护技术。0Ⅰ类设备和Ⅰ类设备应该装保护接地。Ⅱ类设备不采 用保护接地措施。Ⅲ类设备不得具有保护接地手段。参见教材 P85。
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【习题】安全电压是在一定条件下,一定时间内不危及生命安全的电压,我国标准规定的工频 安全电压等级有 42V、36V、24V、12V 和 6V(有效值),不同的用电环境,不同种类的用电设备应 选用不同的安全电压,在金属容器内、特别潮湿处等特别危险环境中所使用的手持照明灯电压不得 超过( )V A.12 B.24 C.36 D.42 『正确答案』A 『答案解析』本题考查的是触电防护技术。金属容器内、特别潮湿处等特别危险环境中使用的手 持照明灯应采用 12V 特低电压。参见教材 P86。 【习题】漏电保护又称剩余电流保护。漏电保护是一种防止电击导致严重后果的重要技术手段。 但是,漏电保护不是万能的。下列触电状态中,漏电保护不能起保护作用的是( )。 A.人站在木桌上同时触及相线和中性线 B.人站在地上触及一根带电导线 C.人站在地上触及漏电设备的金属外壳 D.人坐在接地的金属台上触及一根带电导线 『正确答案』A 『答案解析』本题考查的是触电防护技术。A 选项,人会承受相间电压,形成回路。参见教材 P87。 第三节 电气防火防爆技术 危险物质分类、分组 危险环境 防爆电气设备 防爆电气线路

危险物质及危险环境 防爆电气设备和防爆电气线路

一、危险物质及危险环境 (一)危险物质分类、分组 对危险物质进行分类、分组,目的在于便于对不同的危险物质,采取有针对性的防范措施 1.危险物质分类 爆炸危险物质分为以下三类: I类 Ⅱ类 Ⅲ类 矿井甲烷 爆炸性气体、蒸气; 爆炸性粉尘、纤维或飞絮

2.Ⅱ类、Ⅲ类爆炸性物质的进一步分类(级) (1)Ⅱ类爆炸性气体 按最大试验安全间隙(MESG)和最小引燃电流比(MICR)分: 类别 Ⅱ-A Ⅱ-B Ⅱ-C 对应气体 丙烷 乙烯 氢气 危险性 小 中 大 MESG/mm MESG≥0.9 0.9>MESG>0.5 MESG≤0.5 MICR MICR>0.8 0.8≥MICR≥0.45 MICR<0.45

【注释】 MESG:两个容器由长度 25mm 的间隙连通,规定条件下,一个容器爆炸不会使另一容器内燃爆的
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最大连通间隙的宽度;(衡量爆炸性物品传爆能力) MICR:规定条件下,气体、蒸汽等爆炸混合物与甲烷爆炸性混合物的最小点燃电流之比; (2)Ⅲ类爆炸性粉尘、纤维或飞絮 类别 名称 定义 >500μ m 的固体颗粒 纤维,可悬浮在空气中,也可依靠自身质量沉淀下来 飞絮:人造纤维、棉花、剑麻、黄麻、 麻屑、可可纤维、麻絮、木丝绵等
3

危险性

Ⅲ-A 可燃性飞絮



Ⅲ-B 非导电粉尘 指电阻系数大于 10 Ω ?m的可燃性粉尘 Ⅲ-C 导电粉尘 指电阻系数等于或小于 10 Ω ?m的可燃性粉尘
3

中 大

【注释】 可燃性粉尘:≤500μ m 固体颗粒,可悬浮或沉淀,可在空气中燃烧或焖然,大气压力和常温条 件可与空气形成爆炸性混合物。 3.Ⅱ类、Ⅲ类爆炸物质的分组【引燃温度(自然点)】 组别 T1 T2 T3 T4 T5 T6 引燃温度 T/℃ 450<T 300<T≤450 200<T≤300 135<T≤200 100<T≤135 85<T≤100

引燃温度分组表 (二)危险环境 对不同危险环境进行分区,目的是便于根据危险环境特点正确选用电气设备、电气线路及照明 装置等防护措施。 1.爆炸性气体环境 (1)爆炸性气体环境危险场所分区(出现频繁程度和持续时间) 0区 1区 正常运行时连续或长时间出现或短时间频繁出现爆炸性气体、蒸气或薄雾的区域 【例如】油罐内部液面上部空间 正常运行时可能出现(预计周期性出现或偶然出现)爆炸性气体、蒸气或薄雾的区域 【例如】油罐顶上呼吸阀附近

正常运行时不出现,即使出现也只可能是短时间偶然出现爆炸性气体、蒸气或薄雾区 2 区域 【例如】油罐外 3m 内 (2)释放源的等级(等级和通风条件) 释放源是划分爆炸危险区域的基础,有如下情况: 连续级释放源 一级释放源 二级释放源 多级释放源 (3)通风类型划分 1)通风的主要方式 自然通风 【定义】由风或温度的配合效果而引起的空气流动或新鲜空气的置换
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连续释放、长时间释放或短时间频繁释放 正常运行时周期性释放或偶然释放 正常运行时不释放或不经常且只能短时间释放 包含上述两种以上特征

【例如】户外开放场所、户外开放式建筑或良好自然通风条件的户外环境 【定义】利用人工方法等使危险环境的空气流动或新鲜空气置换 人工通风 强制性通风 整体场所进行的普遍性强制通风 局部场所进行的针对性强制通风

2)通风的有效性(良好、一般、差) 通风有效性主要反映通风连续性的优劣,影响着爆炸危险环境的存在或形成。 良好通风 通风连续的存在 一般通风 正常运行时,预计通风存在,允许短时,不经常的不连续通风 差的通风 不能满足上述两种标准的通风,但预计不会出现长时间的不连续通风 注:“无通风”指不采取与新鲜空气置换措施的状态。 3)通风的等级(依据 IEC 和我国有关标准) 高级通风 (VH) 中级通风 (VM) 低级通风 (VL) 能够在释放源处瞬间降低其浓度,使其低于爆炸下限(LEL),区域范围很小 甚至可以忽略不计; 能够控制浓度, 使得区域界限外部的浓度稳定地低于爆炸下限, 虽然释放源正 在释放中,并且释放停止后,爆炸性环境持续存在时间不会过长; 在释放源释放过程中,不能控制其浓度,并且在释放源停止释放后,也不能阻 止爆炸性环境持续存在。

(4)爆炸性气体场所危险区域的划分 综合考虑释放源级别和通风条件,并应遵守以下原则: 1)首先按释放源级别划分区域 【分区方法】以释放源从高至低对应爆炸性气体环境危险分区,如遇多级释放源,则就高原则。 2)其次根据通风条件调整区域划分 【调整方法】 ①通风良好(爆炸下限 25%以下):降低等级(含局部机械通风); ②通风不良:提高等级(含局部障碍物、死角、凹坑处); ③利用堤或墙等障碍物限制爆炸性气体混合物扩散 (5)爆炸性气体环境危险区域的范围 爆炸性气体环境危险区域的范围应按下列要求确定; √爆炸危险区域的范围应根据释放源的级别和位置、易燃物质的性质、通风条件、障碍物及生 产条件、运行经验,经技术经济比较综合确定。 √建筑物内部,宜以厂房为单位划定爆炸危险区域的范围。当厂房内空间大,释放源释放的易 燃物质量少时,可按厂房内部分空间划定爆炸危险的区域范围。 √当易燃物质可能大量释放并扩散到 15m 以外时,爆炸危险区域的范围应划分附加 2 区。 √在物料操作温度高于可燃液体闪点的情况下,可燃液体可能泄漏时,其爆炸危险区域的范围 可适当缩小。 2.爆炸性粉尘环境 在一定条件下,粉尘、纤维或飞絮的可燃性物质与空气形成的混合物被点燃后,能够保持燃烧 自行传播的环境。 根据粉尘、纤维或飞絮的可燃性物质与空气形成的混合物出现的频率和持续时间及粉尘层厚度 进行分类为: 20 区 可燃性粉尘连续出现或经常出现其数量足以形成可燃性粉尘与空气混合物和 (或)可能形成无法控制和极厚的粉尘层的场所及容器内部。

正常运 可能出现粉尘数量足以形成可燃性粉尘与空气混合物但未划入 20 区的场所。 21 行过程 【例如】与充入或排放粉尘点直接相邻的场所、出现粉尘层和正常操作情况 区 下可能产生可燃浓度的可燃性粉尘与空气混合物的场所。
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可燃性粉尘云偶尔出现并且只是短时间存在、或可燃性粉尘偶尔出现堆积或 22 异常情 可能存在粉尘层并且产生可燃性粉尘空气混合物的场所。 区 况 【特殊情况】 如果不能保证排除可燃性粉尘堆积或粉尘层时, 则应划为 21 区。 3.火灾危险环境 21 区 22 区 23 区 具有闪点高于环境温度的可燃液体,在数量和配置上能引起火灾危险的环境 具有悬浮状、堆积状的可燃粉尘或纤维,虽不可能形成爆炸混合物,但在数量和配置 上能引起火灾危险的环境 具有固体可燃物质,在数量和配置上能引起火灾的危险情况

【习题】对于 II 类爆炸性气体,按最大试验安全间隙(MESG)和最小引燃电流比(MICR)进一 步划分为 II-A、II-B 和 II-C 三类。MESG≥0.9mm,MICR>0.8 的属于 II 类爆炸性气体中的( ) 类。 A. II-A B. II-B C. II-B D. II-B 或 II-B 『正确答案』A 『答案解析』本题考查的是电气防火防爆技术。II-A 的 MESG≥0.9mm,MICR>0.8。参见教材 P91。 【习题】爆炸危险场所电气设备的类型必须与所在区域的危险等级相适应。因此,必须正确划 分区域的危险等级。对于气体、蒸汽爆炸危险场所,正常运行时预计周期性出现或偶然出现爆炸性 气体、蒸汽或薄雾的区域应将其危险等级划为( )区。 A.0 B.1 C.2 D.20 『正确答案』B 『答案解析』本题考查的是电气防火防爆技术。1 区指的是正常运行时可能出现(预计周期性出 现或偶然出现)爆炸性气体、蒸气或薄雾的区域。参见教材 P92。 【习题】不同爆炸环境应选用相应等级的防爆设备。爆炸危险场所分级的主要依据有( )。 A.爆炸危险物出现的频繁程度 B.爆炸危险物出现的持续时间 C.爆炸危险物释放源的等级 D.电气设备的防爆等级 E.现场通风等级 『正确答案』ABCE 『答案解析』本题考查的是电气防火防爆技术。划分危险区域时,应综合考虑释放源级别、通风 条件、以及爆炸危险物出现的频繁程度和持续时间。参见教材 P93。

二、防爆电气设备和防爆电气线路 1.防爆电气设备 (1)防爆电气设备类型(与爆炸危险物质分类对应)
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爆炸危险物质分类 I类 矿井甲烷 Ⅱ类 爆炸性气体、蒸气; Ⅲ类 爆炸性粉尘、纤维或飞絮

防爆电气设备分类 I类 煤矿瓦斯气体环境 Ⅱ类 煤矿甲烷以外的爆炸气体环境 Ⅲ类 爆炸性粉尘环境

【注释】 ①Ⅱ类设备适用范围Ⅱ-C>Ⅱ-B>Ⅱ-A ②Ⅲ类设备适用范围Ⅲ-C>Ⅲ-B>Ⅲ-A (2)设备保护等级(EPL) 目的在于指出设备的固有点燃风险,区别爆炸性气体环境、爆炸性粉尘环境和煤矿有甲烷的爆 炸环境的差别。 防爆电气设备分类 I类 Ⅱ类 Ⅲ类 煤矿瓦斯气体环境 煤矿甲烷以外的爆炸气体环境 爆炸性粉尘环境 设备保护等级(EPL) Ma、Mb Ga、Gb、Gc Da、Db、Dc

【注释】 √a 级:具有“很高”的保护等级,有足够的安全程度;任何情况下(正常运行、预期故障、 罕见故障、气体突出时设备带电等)也不可能成为点燃源。 √b 级:具有“高”的保护等级;在正常运行过程中,在预期的故障条件下不会成为点燃源; 在从气体突出到设备断电的时间范围内预期的故障条件下不可能成为点燃源。 √c 级:具有“加强”的保护等级,在正常运行过程中,不会成为点燃源。 (3)防爆电气设备防爆结构型式 ●爆炸性气体环境防爆电气设备结构形式及符号 Ⅰ、Ⅱ类防爆电气设备结构型式与设备保护等级对应关系 型式 d-隔爆型 EPL 型式 EPL EPL Gb 或 Mb 浇封型 ma Ga 或 Ma Gc t-隔爆型 ta Da tb Db tc Dc mb Gb 或 Mb nC-火花保护 Gc Mc Gc nR-限制呼吸 Gc i-本质安全型 ia Da ib Db Ic Dc e-增安型 Gb 或 Mb 本质安全型 ia Ga 或 Ma 正压型 px Gb 或 Mb nL-限能型 Gc m-浇封型 ma Da mb Db mc Dc py Gb o-油浸型 Gb pz Gc q-充砂型 Gb 或 Mb p-正压型 P Db 或 Dc ib Gb 或 Mb ic Gc

型式 nA-无火花型

Ⅲ类防爆电气设备结构型式与设备保护等级对应关系 型式 EPL

(4)防爆电气设备的标志 防爆电气设备的标志应设置在设备外部主体部分的明显地方,且应设置在设备安装之后能看到 的位置。 【示例】 ●Ex d ⅡB T3 Gb——隔爆型“d”,保护等级为 Gb,用于Ⅱ-B 类 T3 组爆炸性气体环境的防爆 电气设备。 ●Ex p ⅢC T120℃Db IP65——正压型“p”,保护等级为 Db,用于有Ⅲ-C 导电性粉尘的爆炸 性粉尘环境的防爆电气设备,其最高表面温度低于 120℃,外壳防护等级为 IP65。

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(5)爆炸危险环境中电气设备的选用 【一般原则】 √所选用的防爆电气设备的类别和组别不应低于危险环境内爆炸性混合物的类别和组别。 Ⅱ、Ⅲ类防爆电气设备的 EPL 与爆炸危险环境区域的对应关系 EPL 区域 Ga 0 Gb 1 Gc 2 Da 20 Db 21 Dc 22

√应根据电气设备使用环境的区域、电气设备的种类、防护级别和使用条件等选

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