分析評估危險源和減少機械產品的風險

高鵬

摘 要：機械安全檢測是一個對危險分析、確認、評估、最終消除或減少的過程。風險分析是機械安全檢測中的一項重要內容，通過分析機械和人，在規定的使用條件下，面臨或處于一種或幾種危險因素的狀態或環境中，驗證和確認設計者是否對機械設備的各種危險進行了充分的限制以減小危險發生的概率；制造商是否將遺留風險通報給客戶，以便客戶在使用過程中加以防范。機械風險分析和評價應當貫穿于機械安全檢測的全過程。

關鍵詞：風險分析 風險評估 機械安全 危險源

中圖分類號：TU714 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）02（c）-0182-02

1 機械產品的風險分析

機械產品進行安全檢測前，進行風險分析是很重要的環節。危險識別是分析存在的各種危險，包括使用限值（可能的誤用）、時間限值（可能的壽命）、空間限值（安裝、人機界面等）；確定危險及危險狀況，對產品整個生命周期（制造、運輸、服役、組裝、安裝、正常使用、退役、拆卸、處理）進行分析，剖析操作人員與產品的關系，判斷可能的誤用。

1.1 機械產品的危險源

確定危險源對進行風險分析是至關重要的，只有了解危險源才能有的放矢地進行風險分析。機械產品及其配套設施或系統中的危險源有：（1）電擊傷；（2）機械危險包括能量的意外釋放（動能、勢能、壓力等）；（3）過熱或過冷的工作環境；（4）電磁和有害射線的輻射；（5）噪聲強度過高的環境；（6）激光、電焊弧光等輻射；（7）暴露于無防護設施的操作過程；（8）人員意外暴露在危險環境中；（9）跌落（從工作臺、扶梯、塔架等高處跌落）；（10）不符合人類工效學的設計而產生的危險；（11）振動；（12）照明；（13）粉塵與油霧；（14）使用的物質與材料（包括各種材料、產品、廢棄物的收集與排放等）；（15）火災或爆炸；（16）綜合危險；（17）殘余風險。

其中機械危險分為：纏繞、摩擦或磨損帶來的危險、擠壓、噴射、剪切、穩定性帶來的危險、刺傷或刺穿、吸入或卷入、沖擊、設備形狀帶來的危險等。

1.2 風險分析的基本理論

1.2.1 能量意外釋放理論

該理論認為事故是一種不正常的或不希望的能量釋放。該理論用于驗證產品是否有效防止了能量的意外釋放，防止人體與過量的能量接觸；是否采用安全能源代替不安全能源；是否有效地限制了能量，防止能量的蓄積；是否在作業過程中實現了緩慢地釋放能量；是否設置了有效的屏蔽來約束人體與能量隔離。

1.2.2 軌跡交叉理論

軌跡交叉理論指人的運動軌跡與物的運動軌跡發生意外交叉——人的不安全因素和物的不安全狀態發生在同一時間、同一空間，導致發生事故。該理論用于確認產品采取預防措施的有效性，在運行過程中盡量減少或避免人與物接觸導致的危險。

1.2.3 系統安全理論

系統安全指應用系統安全管理及系統安全工程原理，識別危險源，使系統在規定的性能、時間和成本范圍內達到最佳的安全程度。系統安全理論是基于控制論中的負反饋概念發展起來的，把人、機械、環境作為一個系統，研究其中的相互作用、反饋和調整，發現事故的致因，揭示預防事故的途徑。

2 風險評估

對每種風險或危險狀況進行估計。通常用表1來進行風險估計和風險指數。

2.1 風險指數

評定風險及確定是否需進一步減小風險：

評定，盡可能地定量風險；

風險指數是傷害的概率和嚴重程度的積，能夠定量分析；

風險指數作為反映風險大小的具體指標，也是目前被世界各國廣泛接受的技術指標，因此在評價機械設備安全質量時應用了該指標（見表1）。

風險指數（R）=危險狀態的概率/頻率（P）×傷害嚴重程度（S）。

2.2 風險指數的含義

從表2可以看出，應根據機械的具體特點，針對不同的風險采取相應等級的措施。

2.3 舉例說明

對動力驅動的車床尾部頂尖，防護罩打開時，要求點動且速度不大于20 mm/s，據表1所示，P應取5，S應取3，據表2所示R為15，屬于較高風險部件。這表明當防護罩打開時，頂尖速度大于20 mm/s，或非點動控制，都可能造成較嚴重的傷害。

對于主軸，防護裝置打開時，不應動作或在點動方式下運動且轉速不大于50 r/min，據表1所示，P應取5，S應取6，據表2所示R為30，屬于高風險部件。

2.4 安全控制電路的等級劃分

在機械設備風險評估的基礎上，確定機械設備（或其部件）的危險等級。根據歐洲機械安全標準ENISO 13849-1，危險等級分為a，b，c，d，e五個等級，危險等級依次增高，等級e為最高。危險等級的劃分和確定，通常用S代表傷害程度，F代表面臨危險的時間和頻率，P代表避免危險的可能性。

3 減少、消除風險的策略

機械安全標準都是為了消除或減小風險，使機械產品達到可接受的安全水平。

3.1 通過設計采取保護措施

這包括：（1）本質設計措施；（2）通過安全防護裝置采取保護；（3）對遺留或不可避免的危險源通過完善使用信息進行保護。

①本質設計措施（即本質安全）。

對高速運動的部件或類似危險源可以通過降低運動部件速度，或改變運動部件的形狀、材料進行保護。

②安全防護裝置措施。

對不能降低運動速度或材料強度的危險源，在產品上或其周圍設立固定式防護、可移式保護罩、聯鎖保護或其他措施進行保護。

③完善使用信息。

對于無法安裝防護的部位、有可能殘留危險的部位：

首先，在產品上或其配件上施加：警告標志、標記或警告裝置；其次，說明書中描述危險源，提出保護裝置的維護和保養方法。

通過隨機文件向用戶通報遺留風險，告知用戶采取保護措施，如建立或提供：安全工作程序；監督制度；工作許可證系統；附加防護裝置的規定和使用；個人的防護裝置的使用；培訓等。

另外，影響到安全的參數應由專業技術人員或由設計者設定，非專業人員不能進行此類操作，并增加鑰匙或密碼由專業人員管理。

參考文獻

[1] 禇衛中，主編.機械安全技術及應用[M].北京：機械工業出版社，2014.

[2] EN ISO13849-1-2008，機械安全控制系統的安全相關部件.第1部分：設計用一般原理[S].