能量转移论
目录
|
能量转移论简介
1966年美国运输部国家安全局局长哈登引申了吉布森1961年提出的观点：“生物体受伤害的原因只能是某种能量的转变”，并提出了“根据有关能量对伤亡事故加以分类的方法”，以及生活区远离污染源等观点。
能量是物体做功的本领，人类社会的发展就是不断的开发和利用能量的过程。但能量也是对人体造成伤害的根源，没有能量就没有事故，没有能量就没有伤害。所以台布森、哈登等人根据这一概念，提出了能量转移论。其基本观点是：不希望或异常的能量转移是伤亡事故的致因。即人受伤害的原因只能是某种能量向人体的转移，而事故则是一种能量的不正常或不期望的释放。
输送到生产现场的能量，依生产的目的和手段不同，可以相互转变为各种形式。按照能量的形式，分为势能、动能、热能、化学能、电能、辐射能、声能、生物能等。在能量转移论中，把能量引起的伤害分为两大类。
第一类伤害是由于施加了超过局部或全身性的损伤阂值的能量而产生的。人体各部分对每一种能量都有一个损伤阂值。当施加于人体的能量超过该阂值时，就会对人体造成损伤。大多数伤害均属于此类伤害。例如，在工业生产中，一般都以36v为安全电压，这就是说，在正常情况下，当人与电源接触时，由干36v在人体所承受的阂值之内，就不会造成任何伤害或伤害极其轻微；而内于220v电压大大超过人体的阂值，与其接触，轻则灼伤，或某些功能暂时性损伤，重则造成终身伤残甚至死亡。
第二类伤害则是由于影响局部或全身性能量交换引起的。譬如因机械因素或化学因素引起的窒息(如溺水、一氧化碳中毒等)。
能量转移论的另一个重要概念是：在一定条件下，某种形式的能量能否造成伤害及事故，主要取决于人所接触的能量的大小，接触的时间长短和频率、力的集中程度，受伤害的部位及屏障设置的早晚等。
用能量转移论的观点分析事故致因的基本力法是：首先确认某个系统内的所有能量源，然后确定可能遭受该能量伤害的人员及伤害的可能严重程度；进而确定控制该类能量不正常或不期望转移的方法。
能量转移论的运用
防护能量逆流于人体的措施
能量能否产生伤害，造成人员伤亡事故取决于：人接触能量的大小；接触时间和频率；力的集中程度；屏障设置得早晚，设置的越早，效果越好。
按能量大小，可研究建立单一屏障还是多重屏障。防护能量逆流于人体的方法大致分为十二个类型：
- 限制能量，如限制行车速度，规定矿井照明用低压电等；
- 用较安全的能源取代危险性大的能源，如用水力采煤取代爆破，应用二氧化碳灭火剂代替四氯化碳等；
- 防止能量蓄积，如控制爆炸性气体的浓度，溜井放矿尽量不要放空（减少和释放位能）等；
- 控制能量释放，采用保护性容器（如耐压氧气罐、盛装辐射性同位素的专用容器）；
- 延缓能量释放；
- 开辟释放能量的渠道，如接地电线、通过局部通风装置抽排炮烟等；
- 设置屏障，如防冲击波的消波室、消声器以及原子防护屏等；
- 在人、物于能源之间设屏障，如防护罩、防火门、密闭门、防水闸墙等；
- 在人与物之间设置屏障，如安全帽、安全鞋、手套、口罩等个体防护品等；
- 提高防护标准，如采用双重绝缘工具、连续监测和远距遥控等；
- 改善效果及防止损失扩大，如改变工艺流程，变不安全流程不安全流程，搞好急救；
- 修复或恢复，治疗、矫正以及减轻伤害程度或恢复原有功能。
一定量的能量集中于一点要比它大而铺开所造成的伤害程度更大。因此，可以通过延长能量释放时间或使能量在大面积内消散的方法来降低其危害的程度；对于需要保护的人和物应远离释放能量的地点，以此来控制由于能量转移而造成的事故。
最理想的是，在能量控制系统中优先采用自动化装置，而不需要操作者再考虑采取什么措施。安全工程技术人员在系统设计时应充分利用能量转移理论，对能量加以控制，使其保护在容许范围内。
能量转移致使伤亡事故发生的理论还需结合因果论、事件树和轨迹交叉等致因伤害论点，加以综合研究。这些研究有赖于对伤亡事故建立模型，以便进一步分析各类型事故的发生规律和机理。
危险因素防护原则
1、消灭潜在危险的原则
这一原则的实质是利用先进的科学技术，研制出适应具体生产条件下的确保安全的装置，或称故障自动保险或失效保护(fail-safe)装置，以增加系统的可靠性。即使当事人违章操作，或个别部件发生了故障，也会由于安全装置的作用而完全避免伤亡事故的发生。
2、降低潜在危险因素数值的原则
这一原则保证提高安全水平，但不能达到最大限度地防护危险因素。实质上该原则只能获得折衷的解决办法。例如作业或环境中存在有化学能的有害气体，这就要从确保降低吸入尘毒数量，加强个体防护。这称之为第二位的fail-safe。
3、距离防护原则
生产中的危险和有害因素的作用，依照与距离有关的某种规律而减弱。许多因素的这一性质可以很有效地加以运用。例如防止火药爆破冲击波及对放射性等致电离辐射的防护，噪声的防护等均可应用安全距离防护的原则来减弱其危害。
采取自动化和遥控，使操作人员远离作业地点，以实现生产设备高度自动化，这是今后的发展方向。
4、时间防护原则
这一原则是使人处在危险和有害因素作用的环境中的时间缩短到安全限度之内。例如采场放炮后要经过充分的时间通风才能进入。
5、屏蔽原则
这一原则是在危险和有害作用的范围内设置障碍以保障人员的安全。如防水闸墙、井口安全门等的设置。
6、坚固原则
这个原则是以安全为目的，提高结构强度相联系的，通常称之为强度安全系数。例如竖井提升的钢丝绳，坚固性防爆的电机外壳等。
7、薄弱环节原则
与上述原则相反，利用薄弱的元件，当它们在危险因素未达到危险值之前预先破坏，例如保险丝、安全阀等。
8、不予接近的原则
这一原则是使人不能落入危险和有害因素作用的地带，或者在人操作的地带中防止危险和有害因素的落入。例如安全栅栏等。
9、闭锁原则
这一原则是以某种方法保证一些元件强制发生相互作用，以保证安全操作。例如防爆电器设备，当防爆性能破坏时则自行断电，提升罐笼的安全门不关闭就不能合闸开启等。
10、取代操作人员的原则
在不能消除危险和有害因素的条件下，为摆脱不安全因素对操作工人的危害，可用机器人或自动控制器来代替人。
总之，把能量管理好，就可以把安全生产管理好，例如管好电能可以防止触电事故；防止坠井就是把位能管好不使之转变为动能；防止炮烟中毒是要管好化学能；冒顶、落石、物体打击也是位能的转换等。
能量转移论的评价
用能量转移的观点分析事故致因的方法，可应用于各种类型的包含、利用、储存任何形式能量的系统，也可以与其他的分析方法综合使用，用来分析、控制系统中能量的利用、贮存或流动。但该方法术适用于研究、发现和分析不与能量相关的事故致因等。
能量转移论与其他的事故致因理论相比，具有两个主要优点：一是把各种能量对人体的伤害归结为伤亡事故的直接原因，从而决定了以对能量源及能量输送装置加以控制作为防止或减少伤害发生的最佳手段这一原则；二是依照该理论建立的对伤亡事故的统计分类，是一种可以全面概括、阐明伤亡事故类型和性质的统计分类方法。
能量转移论的不足之处是：由于机械能(动能和势能)是工业伤害的主要能量形式，因而使得按能量转移的观点对伤亡事故进行统计分类的方法。尽管具有理论上的优越性，在实际应用上却存在困难。它的实际应用尚有待于对机械能的分类并深入细致的研究，以便对机械能造成的伤害进行分类。