第三節(jié)機械的安全特性及故障診斷技術(shù)
w 主要內(nèi)容：機械安全的定義及特性，人機系統(tǒng)常見事故及原因，機械設(shè)備故障診斷技術(shù)。
w 一、機械安全的定義及特性
w （一）機械安全定義
w （二）機械安全的特性
現(xiàn)代機械安全應(yīng)具有以下幾方面的特性 :
w 1. 系統(tǒng)性
n 現(xiàn)代機械的安全應(yīng)建立在心理、信息、控制、可靠性、失效分析、環(huán)境學(xué)、勞動衛(wèi)生、計算機等科學(xué)技術(shù)基礎(chǔ)上, 并綜合與系統(tǒng)地運用這些科學(xué)技術(shù)。
w 2. 防護性
n 通過對機械危險的智能化設(shè)計，應(yīng)使機器在整個壽命周期內(nèi)發(fā)揮預(yù)定功能，包括誤操作時, 其機器和人身均是安全的, 使人對勞動環(huán)境、勞動內(nèi)容和主動地位的提高得到不斷改善。
w 3. 友善性
n 機械安全設(shè)計涉及到人和人所控制的機器, 它在人與機器之間建立起一套滿足人的生理特性、心理特性, 充分發(fā)揮人的功能的、提高人機系統(tǒng)效率的安全系統(tǒng), 在設(shè)計中通過減少操作者的緊張和體力來提高安全性, 并以此改善機器的操作性能和提高其可靠性。
w 4. 整體性
n 現(xiàn)代機械的安全設(shè)計必須全面、系統(tǒng)地對導(dǎo)致危險的因素進行定性、定量分析和評價, 整體尋求降低風(fēng)險的設(shè)計方案。
二、人機系統(tǒng)常見的事故及其原因
w ( 一 ) 常見的事故
w 1. 卷入和擠壓
w 這種傷害主要來自旋轉(zhuǎn)機械的旋轉(zhuǎn)零部件, 即兩旋轉(zhuǎn)件之間或旋轉(zhuǎn)件與固定件之間的運動將人體某一部分卷入或擠壓。這是造成機械事故的主要原因, 其發(fā)生的頻率, 約占機械傷害事故的 47.7% 。
w 2. 碰撞和撞擊
n 這種傷害主要來自直線運動的零部件和飛來物或墜落物。例如, 做往復(fù)直線運動的工作臺或滑枕等執(zhí)行件撞擊人體；高速旋轉(zhuǎn)的工具、工件及碎片等擊中人體；起重作業(yè)中起吊物的墜落傷人或人從高層建筑上墜落傷亡等。
w 3. 接觸傷害
n 接觸傷害主要是指人體某一部分接觸到運動或靜止機械的尖角、棱角、銳邊、粗糙表面等發(fā)生的劃傷或割傷的機械傷害和接觸到過冷過熱及絕緣不良的導(dǎo)電體而發(fā)生凍傷、燙傷及觸電等傷害事故。 w ( 二 ) 事故原因
w 1. 機械設(shè)備存在先天性潛在缺陷
n 屬于這一類的潛在安全隱患涉及面很廣, 從設(shè)計到制造諸如零件材料缺陷及材料選擇不當(dāng)、基礎(chǔ)設(shè)計不當(dāng)、強度計算不準(zhǔn)、結(jié)構(gòu)設(shè)計不當(dāng)、操縱控制機構(gòu)設(shè)計不當(dāng)、顯示裝置設(shè)置不當(dāng)、無安全防護裝置以及制造中的加工裝配不當(dāng)?shù)鹊取?BR> w 2. 設(shè)備磨損或惡化
n 使用過程中由于磨損、老化降低了設(shè)備的可靠性而產(chǎn)生新的潛在危險因素, 如裂紋、腐蝕等缺陷, 但由于未被發(fā)現(xiàn)而“帶病”運轉(zhuǎn)。
w 3. 人的不安全行為
n 有的是由于安全意識差而做的有意的行為或錯誤的行為, 有的則是由于人的大腦對信息處理不當(dāng)而所做的無意行為, 如誤操作或誤動作。人的任何一種不安全行為都可能導(dǎo)致事故發(fā)生。
n 絕大多數(shù)人機事故是可以采取故障診斷等預(yù)先識別技術(shù)加以防范的。
三、機械設(shè)備故障診斷技術(shù)
w ( 一 ) 機械設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測及故障診斷模型
w 故障診斷是研究機械設(shè)備運行狀態(tài)變化的信息, 進而識別、預(yù)測和監(jiān)視機械運行狀態(tài)的技術(shù)方法。
在設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷中, 設(shè)備的狀態(tài)向量是設(shè)備異?；蚬收闲畔⒌闹匾d體，是設(shè)備故障診斷的客觀依據(jù)，所以及時而正確地掌握狀態(tài)向量是進行診斷的先決條件，為此就要用傳感器或其他檢測手段進行狀態(tài)信號的監(jiān)測。
( 二 ) 故障診斷的基本流程及實施步驟
w 故障診斷包括診斷文檔建立和診斷實施兩大部分。診斷實施過程是故障診斷的中心工作，它可以細分為4 個基本步驟:
w (1) 信號檢測。按不同診斷目的選擇最能表征設(shè)備狀態(tài)的信號, 對該類信號進行全面地檢測, 并將其匯集在一起, 形成一個設(shè)備工作狀態(tài)信號子集, 該子集稱為初始模式向量。
w (2) 特征提取 ( 或稱信號處理 ) 。將初始模式向量進行維數(shù)變換、形式變換, 去掉冗余信息, 提取故障特征, 形成待檢模式。
w (3) 狀態(tài)識別。將待檢模式與樣板模式 ( 故障檔案)對比, 進行狀態(tài)分類。
w (4) 診斷決策。根據(jù)判別結(jié)果采取相應(yīng)的對策。對策主要是指對設(shè)備及其工作進行必要的預(yù)測和干預(yù)。
( 三 ) 故障診斷與狀態(tài)監(jiān)測
w 故障診斷與狀態(tài)監(jiān)測是廣義故障診斷中不可分割的兩個有機組成部分。嚴(yán)格地講, 狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷是兩個不同的概念。狀態(tài)監(jiān)測一般由現(xiàn)場操作人員進行。故障診斷則一般由專門人員進行, 他們只是在確定設(shè)備已發(fā)生異常的基礎(chǔ)上對異常設(shè)備進行處理，提取故障特征, 識別設(shè)備狀態(tài)并提出診斷決策。雖然理論上兩者是有根本差異的, 但實際中由于兩者的密切相關(guān)性, 往往把狀態(tài)監(jiān)測也劃歸在故障診斷的研究范疇中, 統(tǒng)稱為設(shè)備的故障診斷與監(jiān)測或簡稱為故障診斷。由于狀態(tài)監(jiān)測是故障診斷的前提, 因此有時也把狀態(tài)監(jiān)測稱為故障診斷實施的第一階段, 而把狹義故障診斷稱為故障診斷實施的 第二階段。
w （四）振動監(jiān)測與診斷技術(shù)
故障診斷與狀態(tài)監(jiān)測的技術(shù)包括振動監(jiān)測與診斷技術(shù)等內(nèi)容。
w 主要內(nèi)容：機械安全的定義及特性，人機系統(tǒng)常見事故及原因，機械設(shè)備故障診斷技術(shù)。
w 一、機械安全的定義及特性
w （一）機械安全定義
w （二）機械安全的特性
現(xiàn)代機械安全應(yīng)具有以下幾方面的特性 :
w 1. 系統(tǒng)性
n 現(xiàn)代機械的安全應(yīng)建立在心理、信息、控制、可靠性、失效分析、環(huán)境學(xué)、勞動衛(wèi)生、計算機等科學(xué)技術(shù)基礎(chǔ)上, 并綜合與系統(tǒng)地運用這些科學(xué)技術(shù)。
w 2. 防護性
n 通過對機械危險的智能化設(shè)計，應(yīng)使機器在整個壽命周期內(nèi)發(fā)揮預(yù)定功能，包括誤操作時, 其機器和人身均是安全的, 使人對勞動環(huán)境、勞動內(nèi)容和主動地位的提高得到不斷改善。
w 3. 友善性
n 機械安全設(shè)計涉及到人和人所控制的機器, 它在人與機器之間建立起一套滿足人的生理特性、心理特性, 充分發(fā)揮人的功能的、提高人機系統(tǒng)效率的安全系統(tǒng), 在設(shè)計中通過減少操作者的緊張和體力來提高安全性, 并以此改善機器的操作性能和提高其可靠性。
w 4. 整體性
n 現(xiàn)代機械的安全設(shè)計必須全面、系統(tǒng)地對導(dǎo)致危險的因素進行定性、定量分析和評價, 整體尋求降低風(fēng)險的設(shè)計方案。
二、人機系統(tǒng)常見的事故及其原因
w ( 一 ) 常見的事故
w 1. 卷入和擠壓
w 這種傷害主要來自旋轉(zhuǎn)機械的旋轉(zhuǎn)零部件, 即兩旋轉(zhuǎn)件之間或旋轉(zhuǎn)件與固定件之間的運動將人體某一部分卷入或擠壓。這是造成機械事故的主要原因, 其發(fā)生的頻率, 約占機械傷害事故的 47.7% 。
w 2. 碰撞和撞擊
n 這種傷害主要來自直線運動的零部件和飛來物或墜落物。例如, 做往復(fù)直線運動的工作臺或滑枕等執(zhí)行件撞擊人體；高速旋轉(zhuǎn)的工具、工件及碎片等擊中人體；起重作業(yè)中起吊物的墜落傷人或人從高層建筑上墜落傷亡等。
w 3. 接觸傷害
n 接觸傷害主要是指人體某一部分接觸到運動或靜止機械的尖角、棱角、銳邊、粗糙表面等發(fā)生的劃傷或割傷的機械傷害和接觸到過冷過熱及絕緣不良的導(dǎo)電體而發(fā)生凍傷、燙傷及觸電等傷害事故。 w ( 二 ) 事故原因
w 1. 機械設(shè)備存在先天性潛在缺陷
n 屬于這一類的潛在安全隱患涉及面很廣, 從設(shè)計到制造諸如零件材料缺陷及材料選擇不當(dāng)、基礎(chǔ)設(shè)計不當(dāng)、強度計算不準(zhǔn)、結(jié)構(gòu)設(shè)計不當(dāng)、操縱控制機構(gòu)設(shè)計不當(dāng)、顯示裝置設(shè)置不當(dāng)、無安全防護裝置以及制造中的加工裝配不當(dāng)?shù)鹊取?BR> w 2. 設(shè)備磨損或惡化
n 使用過程中由于磨損、老化降低了設(shè)備的可靠性而產(chǎn)生新的潛在危險因素, 如裂紋、腐蝕等缺陷, 但由于未被發(fā)現(xiàn)而“帶病”運轉(zhuǎn)。
w 3. 人的不安全行為
n 有的是由于安全意識差而做的有意的行為或錯誤的行為, 有的則是由于人的大腦對信息處理不當(dāng)而所做的無意行為, 如誤操作或誤動作。人的任何一種不安全行為都可能導(dǎo)致事故發(fā)生。
n 絕大多數(shù)人機事故是可以采取故障診斷等預(yù)先識別技術(shù)加以防范的。
三、機械設(shè)備故障診斷技術(shù)
w ( 一 ) 機械設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測及故障診斷模型
w 故障診斷是研究機械設(shè)備運行狀態(tài)變化的信息, 進而識別、預(yù)測和監(jiān)視機械運行狀態(tài)的技術(shù)方法。
在設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷中, 設(shè)備的狀態(tài)向量是設(shè)備異?；蚬收闲畔⒌闹匾d體，是設(shè)備故障診斷的客觀依據(jù)，所以及時而正確地掌握狀態(tài)向量是進行診斷的先決條件，為此就要用傳感器或其他檢測手段進行狀態(tài)信號的監(jiān)測。
( 二 ) 故障診斷的基本流程及實施步驟
w 故障診斷包括診斷文檔建立和診斷實施兩大部分。診斷實施過程是故障診斷的中心工作，它可以細分為4 個基本步驟:
w (1) 信號檢測。按不同診斷目的選擇最能表征設(shè)備狀態(tài)的信號, 對該類信號進行全面地檢測, 并將其匯集在一起, 形成一個設(shè)備工作狀態(tài)信號子集, 該子集稱為初始模式向量。
w (2) 特征提取 ( 或稱信號處理 ) 。將初始模式向量進行維數(shù)變換、形式變換, 去掉冗余信息, 提取故障特征, 形成待檢模式。
w (3) 狀態(tài)識別。將待檢模式與樣板模式 ( 故障檔案)對比, 進行狀態(tài)分類。
w (4) 診斷決策。根據(jù)判別結(jié)果采取相應(yīng)的對策。對策主要是指對設(shè)備及其工作進行必要的預(yù)測和干預(yù)。
( 三 ) 故障診斷與狀態(tài)監(jiān)測
w 故障診斷與狀態(tài)監(jiān)測是廣義故障診斷中不可分割的兩個有機組成部分。嚴(yán)格地講, 狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷是兩個不同的概念。狀態(tài)監(jiān)測一般由現(xiàn)場操作人員進行。故障診斷則一般由專門人員進行, 他們只是在確定設(shè)備已發(fā)生異常的基礎(chǔ)上對異常設(shè)備進行處理，提取故障特征, 識別設(shè)備狀態(tài)并提出診斷決策。雖然理論上兩者是有根本差異的, 但實際中由于兩者的密切相關(guān)性, 往往把狀態(tài)監(jiān)測也劃歸在故障診斷的研究范疇中, 統(tǒng)稱為設(shè)備的故障診斷與監(jiān)測或簡稱為故障診斷。由于狀態(tài)監(jiān)測是故障診斷的前提, 因此有時也把狀態(tài)監(jiān)測稱為故障診斷實施的第一階段, 而把狹義故障診斷稱為故障診斷實施的 第二階段。
w （四）振動監(jiān)測與診斷技術(shù)
故障診斷與狀態(tài)監(jiān)測的技術(shù)包括振動監(jiān)測與診斷技術(shù)等內(nèi)容。