2023年《安全技术》之机械安全技术趋向分析.docx

机械平安技术趋向分析 1　前言 随着社会的进步和科学技术的开展，平安问题越来越受到人们的重视，平安已经逐渐形成了一门独立的学科，并得到了人们的认同。众所周知，机械工业是母工业，它是所有产业的根底。机械平安关系到生产人员的人身平安、企业的财产平安，是可持续开展的重要组成局部。所以机械平安技术得到了广阔机械技术人员和管理人员的高度重视，开展很快。当然，作为平安学科的一局部，机械平安无论在理论体系方面还是在应用方面，仍然存在许多问题和缺乏，需要人们努力去完善，去解决。 2 机械平安技术的开展简史 机械是一种古老的装置，人类已经使用了几千年。但是，将机械平安作为一门技术甚至一门学科来对待来研究是20世纪60年代以后的事情。这主要与科学技术的开展有关。机械平安技术源于机械故障诊断技术。美国是发源地。在真正意识到机械平安的重要性以后，美国于1967年4月成立了机械故障预防小组(MFPG，Mechanical Fault Prevention Group)，开始专门研究机械故障。在其影响下，美国的ASME、EPRI等著名组织与机构也开始仿效，成立了专门的机构从事机械故障方面的研究并开展学术交流活动。 在欧洲，英国最早开展这项活动，瑞典、丹麦、法国、挪威、葡萄牙等虽然起步较晚，但是进步很快。亚洲反响相对慢一些。日本于20世纪70年代初开始研究这项技术，我国于70年代末开始接触机械诊断技术，于80年代正式研究它，真正应用是90年代llj。机械平安技术另外一个重要的组成局部就是机械平安设计。20世纪80年代，由于市场竞争剧烈，加上机械事故的日益增多，世界各国通过对传统平安工程设计方法的反思，在常规的机械设计根底上提出了机械平安设计的概念。 机械平安设计的思想是在设计时尽量采用当代最先进的机械平安技术，事先对机械系统内部可能发生的平安隐患及危险进行识别、分析和评价，然后再根据其评价结果来进行具体结构的设计。这种设计是力图保证所设计的机械能平安地度过整个生命周期。机械平安技术与传统的机械设计及平安工程设计方法相比，主要表达在以下几个方面： ①系统性，它自始至终运用了系统工程的思想，将机械作为一个系统来考虑； ②综合性，机械平安设计综合运用了心理学、控制论、可靠性工程、环境科学、工业工程、计算机及信息科学等方面的知识； ③科学性，机械平安设计包括了机械平安分析、平安评价与平安设计。机械平安技术既全面又综合地考虑了各种影响因素，通过定性、定量的分析和评价，最大限度地降低了机械在平安方面的风险。 机械平安技术法规与标准也是机械平安技术的一个重要组成局部。标准化工作历来是推广应用先进的科学技术的重要保障。为了推动机械平安技术，欧洲共同体理事会于1985年与欧洲标准化委员会(CEN)达成协议，由CEN负责机械平安标准的制定工作。为了完成这一任务，CEN专门建立了23个有关机械平安的标准化委员会，另外还有将近40个技术委员会的工作与机械平安工作有关。这些标准化技术委员会先后一共制定了600多项机械平安方面的标准。此外，欧洲共同体理事会还专门制定了有关机械平安方面的法规，有力地推动了机械平安学科的开展。 在欧共体带动下，国际标准化组织(1SO)与CEN先后签订了“技术信息交换协议〞，即里斯本协议、“技术合作协议〞，即维也纳协议，并于1991年1月成立了“机械平安技术委员会〞(即ISO／TCl99)。该委员会的任务与目标主要有： ①帮助制造企业生产符合平安和人类健康的机械产品； ②协调制造企业、用户和有关方面在平安技术检查方面的有关事宜； ③统一世界各国机械平安标准的水平； ④消除国际机械产品贸易技术壁垒，扩大国际机械贸易市场。 ISO／TCl99自从成立以后，在机械平安标准的制定、协调方面做了大量的工作，为完善和建设机械平安学科作出了重要的奉献。 3　机械平安技术的现状及目前存在的主要问题 在短短的几十年里，由于科学技术的突飞猛进，机械平安技术也开展很快，许多方面已经到达了相当高的水平。 3．1机械故障诊断技术 (1)计算机技术的开展使得在线监测技术日益完善。在线工况监视与测量技术的实现使得视情维修制度这种科学的维修制度有了技术保障，并且使得实时诊断成为可能，并且已有众多的机械故障诊断软件系统可供实用。 (2)故障诊断方法不断出现新成果。灰色分析、时间序列分析、倒频谱分析、全息谱分析、故障诊断人工智能专家系统、人工神经网络系统等技术已经大量应用于机械故障诊断，并且很多技术已经趋向成熟，如超声波技术、声发射技术、热象诊断技术、油样分析技术及涡流诊断技术等。 3．2　机械平安设计 经过30多年的开展，机械平安设计在国外已形成一套比较成熟的方法。从20世纪90年代开始，欧盟和美国把机械平安设计正式列入国家先进制造技术的体系之中，并将其作为重点扶植的研究领域。他们将平安系统工程方法、平安人机工程学、可靠性工程学等学科结合起来，从机械结构设计、平安防护、使用信息三方面来考虑机械的平安性。美国在90年代已建立起一套机械平安设计——风险评价模式和设计程序，其目的是将机械的隐患与危险消除在设计过程的每一环节上，从而保证机械平安。 机械平安设计的主要内容由危险识别、风险评价与平安设计组成。危险识别包括机械危险与非机械危险两方面的内容。风险评价即平安评价，它建立在危险识别分析的根底上，根据现有的工艺水平对机械在每一种危险状态下可能产生的伤害的概率与严重程度进行全面评估和评定。作为机械平安设计的最后一个环节，平安设计必须一方面将风险评估的结果作为设计依据，另一方面那么必须从具体结构、平安防护措施与平安使用信息三方面来进行。 3．3 机械平安法规与标准 目前在机械平安方面影响最大的行政法规是欧洲共同体所制定与发布的机械平安指令98／37／EC。该指令从1998年8月起实施。机械平安指令98／37／EC最早的版本是1989年的89／392／EEC，中间还有两个版本：91／368／EEC与93／44／EEC。按照机械平安指令98／37／EC的规定，除了医疗器械、低压电器设备及建筑用升降机设备外，所有机器和平安性零件都在其适用范围。指令由正文及7个附件组成。 正文包括：机械的范围、投放市场与自由流通、合格评定程序、CE标志，最终要求。附件分别是：有关机器与平安性零部件的设计和制造的根本健康与平安要求，机器的合格声明的要求，CE标志，EC合格声明书，EC型式试验，各成员国认可机构应考虑的最低标准。 机械平安指令98／37／EC是欧盟各国内部使用的强制性执行的文件。它要求各国要在一定的时间内将其转化本钱国法律。指令列举了60多个由欧洲标准化委员会(CEN)制定的欧盟机械平安指令的协调标准。该指令指出，任何符合协调标准的机械都可视为符号指令98／37／EC的要求。 4 开展趋向 近年来，机械平安技术开展很快。从最近的研究动态与技术信息分析，机械平安技术的开展趋势有： ①进一步开展机械故障专家诊断系统； ②进一步完善和研究机械故障诊断理论方法； ③进一步完善机械平安检测技术； ④机械平安设计； ⑤建立机械平安保障体系。 4.1 进一步开展机械故障专家诊断系统 20多年来，机械故障诊断专家系统研究一直比较活泼。其原因是因为随着科学技术的进步与开展，大量机械设备的结构、性能与作用等日益高级化、复杂化，修理人员一般很难凭经验解决问题，需要利用人工智能，将专家的知识系统地存入计算机内以提供诊断支援。目前许多机械设备的故障诊断专家系统已趋成熟，但仍有许多复杂的难题有待进一步研究与探讨。 4．2 进一步完善和研究机械故障诊断理论与方法 目前许多机械工程专家正在研究一些新的机械故障诊断理论与方法，如小波包变换诊断的理论与方法、人工神经网络模型方法、虚拟现实技术、非线性模型理论与技术等。 4．3 进一步完善机械平安检测技术 虽然现代化的测试技术与设备在不断更新，但是机械设备本身的复杂性及其工作环境的复杂性和大量不可预测的偶发事件的存在，机械平安检测技术仍然需要不断完善和进步。 4．4 机械平安设计 虽然目前许多机械在平安设计方面已有比较成熟的理论与方法，但是随着科学技术的进步与开展，又有新的课题需要解决。此外，对于有些大型、复杂的关键机械设备，目前平安设计只有理论，还没有成熟的、理想的平安设计方法。 4．5 建立机械平安保障体系 现代机械的开展方向为大型、重载和高速化，智能化及微型化三化一体。由于涉及平安的因素很多，单一学科的理论与方法已经不能解决问题。在这种情况下，人们提出了建立机械平安保障体系的思路。 专家们认为，机械平安保障体系应该由感知体系，信息传输、提取与处理体系，分析体系，平安反响体系，自诊断体系和管理体系组成。这种平安保障体系的核心思想是综合利用各学科的理论、技术与方法来实现和保证机械的平安。机械平安保障体系涉及多门学科与技术，目前还在研究与探讨之中。 中国平安科学学报