第二章安全科学原理
第一节安全科学自然属性
一、安全科学
1．定义：安全科学是一门专门研究安全的本质及其运动、转化规律与保障条件的科学。
2．内容：
1）研究领域：人类的生产、生存和生活活动。
2）研究对象：主要是人类技术系统领域的灾害事故。
3）目的：保护人的安全与健康，避免财产的损失，保障技术功能和环境的安全。
4）任务：宏观上--安全理论与策略，微观上--安全手段和方法。
5）特点：综合性和交叉性。涉及数、理、化、天文、地理、生物、经济、法学、管理、教育等自然科学和社会科学知识，形成了大量的安全科学与相关学科的交叉学科。
3．产生和发展：
1）产生：产生于20世纪70年代，是现代化生产和现代科技发展的需要与结果。
2）发展：安全技术可分为4个发展阶段：
工业革命前：原始劳动，“无知”（不自觉）阶段。
工业革命后：使用大型动力机械和能源，局部安全认识阶段。
二战后：军事工业、航空工业、核工业等，系统安全认识阶段。
20世纪70年代后：大量高科技的应用，安全系统认识阶段（动态安全认识阶段）。
在我国：1991年1月创刊《中国安全科学学报》，设立了安全工程和卫生工程两个专业学科，60多所大学对安全专业进行招生，2000年成立了煤矿安全监察局和安全生产监督管理局，2002年6月29日九届全国人大28次会议通过、12月1日实施《中华人民共和国安全生产法》。
4．安全科学的属性：
安全科学是一门跨门类、综合性很强的横断科学，也是一门典型的交叉科学。人类活动中的安全问题，伴随着人类的诞生而产生，安全也是人类生存和发展的最基本的需要，她具有自然和社会双重属性。
（1）安全条件与自然科学有关；
（2）安全机制与人体科学和思维科学有关；
（3）安全管理与系统科学和社会科学有关。
二、安全与危险的统一性和矛盾性
1．安全的相对性
（1）绝对的安全状态是不存在的，系统地安全是相对于危险而言的；
（2）安全标准是相对于人的认识和社会经济的承受能力而言，抛开社会环境讨论安全是不能实现的；
（3）安全对于人的认识具有相对性：人的认识是无限发展的，对安全机理和运行机制的认识也在不断深化。
2．危险的绝对性
（1）事物一诞生危险就存在，中间过程中危险势可能变大或变小，但不会消失；
（2）危险存在于一切系统的任何时间和空间中。
不论我们的认识对么深刻，技术多么先进，设施多么完善，危险始终不会消失，人、机、环境综合功能的残缺始终存在。
3．安全与危险是一对矛盾，具有矛盾的所有特性
（1）双方相互反对，相互排斥、相互否定，安全度越高危险势就越小；
（2）安全与危险两者相互依存，共同处于一个统一体中，存在着相对方转化的趋势。
安全与危险这对矛盾的运动、变化和发展推动着安全科学的发展和人类安全意识的提高。
三、安全科学的联系观和系统观
客观世界普遍联系的观点是唯物辩证法总的特征之一。安全科学欲反映对安全与危险造成影响的因素的内在规律性，必须全面地分析各要素，利用各个学科已取得的成果，对开放的大系统进行分析和综合，找出安全的客观规律和实现途径。
在安全领域中，各种安全和危险要素很多，叠加在一起整体影响力会大大增加，所以为了实现系统总体功能向有利的方向发展，我们必须对各要素统筹兼顾，增加安全因子的整体功能，削弱危险因子的整体功能。决不能头痛医头、彼此隔离，那样会大大降低系统的安全功能。
四、安全中的质变和量变
哲学中的量变与质变，在安全科学中表现为流变与突变。安全流变是事物损伤随时间的渐变积累演化的描述。安全突变是事物缺陷随时间的渐变积累演化达到事物自身极限后的瞬变过程描述。
1．流变－突变理论的物质观
流变－突变理论承认世界的物质性和物质对意识的根源性，认为世界的统一性在于它自身的物质性。物质世界是互相联系并发展变化的客观实在，流变－突变理论就是对客观物质世界的反映。从“一切皆流，一切皆变”出发，认识物质的具体形态、具体表现、具体关系。科学的发展使人们对事物的量和质有了更深的
认识，看到量与质更为紧密的关系；使人的认识没有停留在量的规定性与质的规定性的传统理解上，认识到在质中不仅包含定性的质，而且包含定量的质。近代化学早已把硬度、熔点、比重看成定量的质；近代物理学中把硬度、能量、功、电阻等看成定量的质。正因为质不仅包含定性的质，而且包含定量的质，才会有量的增加和减少所引起的质变。
物质世界具有质的多样性，而多样性只能统一于物质。流变－突变理论是从一个侧面描述了物质世界的多样性、运动性，认为物质世界在不断流变中突变。
2．流变－突变理论的时空观
空间和时间是一切存在的基本形式，时空是一定物质关系的表现，是从物质的运动来认识时空的属性。时空不但在量上是无限的，在质上也是无限的。一个事物或一个物体的空间广延和时间持续的特征，是该事物或物体的内在属性；而这种特征只能通过同本身也具有一定量的时空特征的其他事物或物体进行比较，才能被人们所认识。流变－突变理论中包含上述时空观，认为一切流变－突变现象离不开空间内物质的相互作用，不论这种相互作用是微观的、细观的还是宏观的，其共性总是在时空中要表现出来。
3．流变－突变理论的运动观
流变－突变是物质的一种运动形式。事物的属性是在流变－突变中显示出来。凡是有物质的地方就有矛盾，就有运动，这是运动的绝对性。流变－突变是一事物向另一事物转变的流程。流变－突变理论就是要从事物的常住性和变动性中找出事物综合特征变化的规律性。流变－突变现象中变化的原因是一种广义的力，如温度差、环境变化等。
五、安全问题的简单性和复杂性、精确性和模糊性
1．简单性和复杂性
1）简单性
复杂系统可分解成简单要素、单元；复杂系统内外部的联系遵循简单的规律。
2）复杂性
安全系统中包含无穷多层次的矛盾，形成极为复杂的结构和机制，与外部世界又有多种多样的联系，存在多种相互作用。
2．精确性和模糊性
安全科学的认识，总是从模糊走向精确，模糊和精确是辨证统一的。模糊性可以说明精确性，适当的模糊反而精确。但是，模糊定性描述的边界太广，将会降低安全程度。
六、安全事件的必然性和偶然性
必然性就是客观事物的联系和发展中不可避免，一定如此的趋势。
偶然性是在事物发展过程中由于非本质的原因而产生的事件，它在事物的发展过程中可能出现，也可能不出现，可以这样出现，也可以那样出现。
比如，具有自燃倾向的煤在富氧和蓄热的条件下必然自燃，但条件的具备带
有很大的偶然性，且这种偶然性完全服从于火灾系统内部隐藏的必然性。
二者相互联系，相互依赖，在一定条件下相互转化。
第二节事故概述
一、事故概念
1．事故：事故是系统运行过程中发生的意外的、突发的事件的统称，通常会使系统的正常运行中断，造成人员伤亡或财产损失等不良后果。
2．系统：所谓系统，是指由相互间具有有机联系的组成部分结合而成的一个能完成特定功能的整体。其组成部分是各个子系统。系统，大到整个宇宙，或一个城市，或一座工厂，或一个车间乃至某个生产线，小到如工人用钉锤钉钉子。
二、事故特征
1．事故是在系统运行过程中发生的
每个系统都有它一定的功能。当系统发生事故时，通常会使系统的运行中断或其功能受到影响。
例如，钉钉子的工人不小心把钉锤打在自己的手上，会暂停钉钉子，甚至手部受伤。
又如，1998年海南三亚某220kV变电站，因人员违章作业造成主变跳闸，事发后未向中调如实汇报；随后雷击线路发生接地故障，因主变的退出，三亚地区电网的零序阻抗和零序电流的分布和大小发生了极大的变化，继电保护设置不能正常动作，导致7个110kV变电站停电，海南南部电网瓦解，三亚市全市停电48分钟，波及通什市、保亭县停电，南山电厂甩负荷解列。
2．事故是意外的突发事件，属于随机事件
随机事件很难预测，但它也有规律可循，通常遵循“大数定律”。由大量事件统计分析，可以得出很多有参考价值的规律性结论，如三角形规律、设备故障的浴盆曲线、事故的多发时间、事故的多发作业等。
3．事故是一个动态过程，有萌发、发展、突发3个阶段
萌发阶段最重要。在萌发阶段，往往会出现许多征兆，如果此时能被仪表显示并为人所感知，就有可能控制其发展而把事故扼杀在萌芽状态。所以，萌发阶段是消除事故的最关键时期。然而约有30％～40％的事故是由于在萌发阶段没有被发现（没有显示或没有被感知）而导致的。当然，事故发展阶段也不失为发掘事故隐患的重要时机，如能及时采取措施，也能阻止事故的发生。
4．事故的发生有它的必然性
任何系统只要存在不安全因素，且未予消除或控制，迟早会发生事故。事故发生的根本原因是系统内潜在的各种不安全因素（事故隐患）。
不安全因素包括：硬件的缺陷（如没有发现的设计缺陷、材质缺陷、老化、磨损等），操作规程缺陷，以及常常被忽视而又十分重要的操作人员的知识、技能、安全素养方面的缺陷。随着计算机技术迅猛发展，许多人的操作由计算机替代或参与，又带来了计算机软件的安全性问题。上述种种不安全因素在特定条件
下就会导致事故。如果及时发现并设法消除了不安全因素，就会避免事故的发生。5．事故的发生规律
1）事故多发时间
（1）节假日及其前后：节假日及其前后，操作人员思想受干扰多，工作时注意力容易分散。
（2）交接班前后：交接班前后的一个邻近时间段，有人称之为“注意力低峰”。交班者注意力放松，接班者还未完全进入“角色”。有时在交班前，为了赶在下班前完成某项任务，草草收尾，因而遗漏某个操作或有意违规，以达到加快完成任务的目的。结果导致严重的事故，甚至把集体艰苦奋斗多年的事业毁于一旦。在交接班前后，不但容易出现事故，而且一旦发生事故，由于不易做到指挥统一，协调一致，还可能扩大事故。国内外都有过此种教训。
（3）凌晨04:00～06:00：国外核电厂异常事件（包括事故）按时间分布统计结果表明：异常事件的发生率在凌晨04:00～06:00出现峰值。通常人在凌晨是最发困的时候，思想较难集中。
2）事故多发季节
触电事故多发生在夏季；雷击事故多发生在春夏之交雷雨季节；火灾事故多发生在秋冬季。
3）事故的多发作业
（1）高处作业。高层建筑、架桥、大型设备吊装等。
（2）地下作业。煤矿井下，地下隧道作业等。
（3）带电作业。常因违规操作而触电伤亡。
（4）高速转动作业。例如高速车床。
（5）有污染的作业。例如，在高噪声、含有毒物质、有放射性物质的环境下作业。
（6）在交叉路口、陡坡、急转弯、闹市区行车。雾天行车或飞机航行。
（7）复杂操作。如飞机起飞、着陆过程，在航空事故中大部分发生在这个阶段。
（8）单调的监控作业。随着自动化程度的日益提高，许多手工操作由机器完成，人们只起监控作用。在绝大多数情况下，机器是正常运行，人的工作负荷很小，但又不能离开作业区域或做其他事情，此时非常容易产生心理疲劳，以致对突然发生的异常工况失去感知能力而导致事故。这种形似安详的作业存在着的事故风险正日益明显，并受到重视。
4）事故发生周期
（1）容易发生在人处于自己生物节律的临界期或低潮期
人体生物节律是指人从出生那天起，其体力、情绪和智力就开始分别以23天、28天、33天的周期从“高潮期－临界期－低潮期－高潮期……”的顺序，循环往复，各按正弦曲线变化，直至生命结束。人的行为受这3种生物节律的影响。在高潮期，人处于相应的良好状态，表现为体力充沛、精力旺盛，心情愉快，情绪高昂，思维敏捷，记忆力好。在低潮期，人则处于较差状态。生物节律曲线与时间轴相交的前后2～3天为“临界期”，此时人的体力、情绪和智力正在变化过渡之中，是最不稳定的时期，机体各方面协调性差，最易出差错而导致事故。
（2）事故发生率随时间的变化往往呈波动性
在一段较长时间的低事故率之后，常常会出现一个高事故率时期，或出现一次特大事故。例如，中国民航，近50年来3～5年为一个短期波动；至2001年初，曾连续安全飞行18个月无事故，是近10年来最长的安全周期；但2002年4，5两月连续发生两起特大空难。其他行业也有类似情况。出现这种波动性的原因是由于从上到下的麻痹松懈情绪。
三、安全与事故的关系
1.安全与事故的自然生存规律
安全与事故的自然生存规律，是指安全与事故普遍存在于自然界和人类社会活动之中，具有与客观事物规律相依而生的自然属性。但是，两者又有本质上的区别：安全是客观事物规律运动的产物，事故是客观事物异常运动的产物。在日常生产实践和社会活动中，人们之所以常把隐患称之为安全隐患；把事故称之为意外事件、突发事件，也有的称之为意外的变故或灾祸；把安全称之为没有危险、不受威胁、不发生事故，安全等于无事故等，说明人们对安全、隐患、事故的认识处于感性认识阶段，并没有揭示出安全、隐患、事故的本质。感性知识只能解决事物的现象问题，理性认识才能解决事物的本质问题。因此，要想从本质上超前有效预防事故的发生，必须认识并掌握安全与事故的运动规律。
2.安全与事故的发展变化规律
安全与事故的发展变化规律，是指在生产系统中，安全与事故既相互联系，又相互排斥，并在一定条件下相互转化，且具有促进客观事物向高层次发展的社会属性。
下面就以安全与事故在生产中的变化规律为例进行判断。
安全、隐患、事故在生产系统中，各自占有一定的动态变化范围（如图所示），其中，内圆①是指生产实践规律运动，即安全占有的范围；外圆与内圆之间的月牙部分②是指生产实践异常运动，即隐患占有的范围；月牙下部的弓形③是指生产实践发生的异常灾变，即事故占有的范围。这三者在生产中各自占有的范围，既不是等分的，也不是固定不变的。当人们改变了生产实践的异常运动，即消除一部分隐患时，安全就随着生产实践规律运动的含量增加而扩大了占有的范围。这时隐患也就随着生产实践异常运动含量的减少而缩小了所占有的范围。反之，当生产实践的异常运动失去了控制，发生了灾变时就是事故占有的范围。但是，在发生事故后，人们吸取了事故教训，制定了防范措施再用来指导生产实践时，安全又随着生产规律含量的增加而扩大了占有范围。
32
1
安全、隐患、事故关系示意图
3.事故的统计规律
1）三角形规律
2）设备故障的浴盆曲线
第三节事故致因理论
一、早期事故致因理论
1919年，英国的格林伍德（M. Greenwood）和伍兹（H. H. Woods）对许多工厂事故进行了统计分析，发现工人中的某些人更容易发生事故。（重点人）美国的法默（Farmer）提出事故频发倾向理论：认为工厂中少数人具有稳定的、内在的、容易发生事故的倾向。
最著名的美国安全工程师海因里希（W. H. Heinrich）的因果连锁理论（也称多米诺骨牌理论）。
20世纪的二三十年代，美国的海因里希把当时英国工业安全实际经验总结、概括，上升为理论，提出了所谓的“工业安全公理”，出版了流传全世界的《工业事故预防》一书。在这个书里面，海因里希阐述了工业事故发生的因果连锁论：（1）事故致因中人与物的问题，
（2）事故发生频率与伤亡严重度之间的关系，
（3）不安全行为的产生原因，
（4）安全管理工作与企业其它管理工作之间的关系、安全工作的基本责任，（5）以及安全与生产之间的关系等工业安全中最重要、最基本的问题。
海因里希最早提出了事故因果连锁的概念，以事故因果连锁模型来表述对事故发生机理的认识。他认为，事故的发生不是一个孤立的事件，而是一系列互为因果的原因事件相继发生的结果。
事故因果连锁共包括事故的基本原因、事故的间接原因、事故的直接原因、事故、事故后果五个互为因果的事件。人们用多米诺骨牌来形象地描述这种事故因果连锁，得到图3-1样的骨牌系列。在多米诺骨牌系列中一颗骨牌被碰倒，则将发生连锁反应，其余的骨牌特相继被碰倒。如果移去连锁中的一个骨牌，则连锁被破坏，事故过程将被中止。
海因里希最初提出的事故因果连锁的五个事件如下：
（1）遗传及社会环境。遗传因素及社会环境是造成人的性格上缺点的原因。遗传因素可能导致鲁莽、固执等不良性格；社会环境可能妨碍教育、助长性格上弱点的发展。
（2）人的缺点。它包括鲁莽、固执、过激、神经质、轻率等性格L的先天的缺点，以及缺乏安全知识和技能等后天的缺点。这些缺点是使人产生不安全行为或造成机械、物质的不安全状态的原因。
（3）人的不安全行为或物的不安全状态。所谓人的不安全行为或物的不安全状态是指那些曾经引起事故，或可能引起事故的人的行为，或机械、物质的不安全状态，它们是造成事故的直接原因。
（4）事故。由于物体、物质、人的作用或反作用，使人员受到伤害或可能受到伤害的、出乎意料之外的，失去控制的事件。
（5）伤害。直接由于事故产生的人身伤害。
在海因里希事故因果连锁的基础上，博德提出了反映现代安全观点的事故因果连锁(见图)。
博德认为，尽管人的不安全行为和物的不安全状态是导致事故的重要原因，必须认真追究，却不过是其背后原因的征兆，是一种表面现象。它们的产生是由于个人原因，如缺乏知识、技能，态度不端正，身体或精神方面的问题等，以及工作条件方面的原因，如操作规程不合适，设备材料不合适，不良的环境因素等。
博德事故因果连锁中最具特色的是把事故的根本原因归结于管理失误。管理失误主要表现为对导致事故的各种原因因素控制不足，也可以说是对危险源控制不足。
二、二次世界大战后的事故成因理论
1961年吉布森（Gibson）、1966年哈登（Hadden）等人提出了解释事故发
生机理的能量意外释放论，认为事故是一种不正常的或不希望的能量释放。
美国矿山局的札别塔基斯（Micllael Zabetakis）依据能量转移理论建立了新的事故因果连锁模型
（1）事故：是能量或危险物质的意外释放，是伤害的直接原因。为防止事故的发生，可以通过技术改进来防止能量意外释放，通过教育训练提高职工识别危险的能力，佩戴个体防护用品来避免伤害。
（2）不安全行为和不安全状态：人的不安全行为和物的不安全状态是导致能量意外释放的直接原因，它们是管理欠缺、控制不力、缺乏知识、对存在的危险估计错误或其他个人因素等基本原因的征兆。
（3）基本原因包括以下3个方面的问题:
○1企业领导者的安全政策及决策。它涉及生产及安全目标；职员的配置；信息利用；责任及职权范围、职工的选择、教育训练、安排、指导和监督；信息传递，设备、装置及器材的采购、维修；正常时和异常时的操作规程；设备的维修保养等。
○2个人因素。能力、知识、训练；动机、行为；身体及精神状态；反应时间；个人兴趣等。
能量转移理论观点的事故连锁模型
○3环境因素。
为了从根本上预防事故，必须查明事故的基本原因，并针对查明的基本原因采取对策。三个心理学成分共有六个问题，按感觉－认识－行为响应的顺序排列。如果前面对任何一个问题的处理失败，都立即导致不希望的形势（危险迫近、造成伤害或物质损坏）出现；如果每步都处理成功，则最后导致无危险或无损坏（伤害）。在第一组中如处理成功，使危险不能构成，就不存在第二组的问题（危险
放出）。当危险构成部分（第一组）处理失败之后，在危险放出期间若能处理成功，也不会导致人受伤害或物质受损坏。
三、防止能量或危险物质意外释放、避免人员伤害或财物损失的主要技术措施
1）用安全的能源代替不安全的能源。
2）限制能量。
3）防止能量蓄积。
4）缓慢地释放能量。
5）采取防护措施。
6）在时间上或空间上把能量与人隔离。
7）信息形式的屏蔽。
四、现代系统安全理论
20世纪50年代后，随着战略武器的研制、宇宙开发和核电站的建设等作为现代科学技术标志的复杂巨系统相继问世，以瑟利、安德森为代表的众多学者提出了系统安全理论。
他们认为任何活动都可归结为由人、机（机器、物）、环境组成的一个系统，事故是由人的不安全行为、物的不安全状态和不良的环境造成的，也即事故三要素理论。
系统安全理论：全面考虑了引起事故的各方面因素，而且特别关注其中人的因素，强调应通过加强管理，促进人—机—环境的匹配与协调来预防事故。
我国安全专家认为，事故的发生不是单一因素造成的，也并非偶然失误或单纯设备故障所形成的，而是各种因素综合作用的结果。
综合论认为，事故的发生是社会因素、管理因素、生产中各种危险源被偶然事件触发所造成的结果，见下图
综合论事故模型
社会因素
经济
文化
学校教育
民族习惯
社会历史
法律
社会因素管理因素
（事故隐患）
生产中的危险因素偶然事件事故损失
触发
（管理责任）
管理缺陷
（物的环境原因）
不安全状态
不安全行为
（人的原因）
起因物
肇事人
加
害
物
物体
物质
能量
事故类型
受
害
人
自己
他人
事故现象
事故经过
直接原因
间接原因
基础原因
事故
现象第四节事故预防原则
一、事故可预防性理论
现代工业生产系统是人造系统，这种客观实际给预防事故提供了基本的前提。所以说，任何事故从理论和客观上讲都是可预防的。认识这一特性，对坚定信念、防止事故发生有促进作用。因此，人类应该通过各种合理的对策和努力，从根本上消除事故发生的隐患，把工业事故的发生降低到最小限度。
二、事故的宏观战略预防对策
采取综合、系统的对策是搞好职业安全卫生和有效预防事故的基本原则。随着工业安全科学技术的发展，安全系统工程、安全科学管理、事故致因理论、安全法制建设等学科和方法技术的发展，在职业安全卫生和减灾方面总结和提出了一系列的对策。安全法制对策、安全管理对策、安全教育对策、安全工程技术对策、安全经济手段等都是目前在职业安全卫生和事故预防及控制中发展起来的方法和对策。
1．安全法制对策
安全法制对策就是利用法制的手段，对生产的建设、实施、组织，以及目标、过程、结果等进行安全的监督，使之符合职业安全卫生的要求。
职业安全卫生的法制对策是通过如下几方面的工作来实现的。
（1）职业安全卫生责任制度：职业安全卫生责任制度就是明确企业一把手是职业安全卫生的第一责任人；管生产必须管安全；全面综合管理，不同职能机构有特定的职业安全卫生职责。如一个企业，要落实职业安全卫生责任制度，
需要对各级领导和职能部门制定出具体的职业安全卫生责任，并通过实际工作得到落实。
（2）实行强制的国家职业安全卫生监督：国家职业安全卫生监督就是指国家授权劳动行政部门设立的监督机构，以国家名义并运用国家权力，对企业、事业和有关机关履行劳动保护职责、执行劳动保护政策和劳动卫生法规的情况依法进行的监督、纠正和惩戒工作，是一种专门监督，是以国家名义依法进行的具有高度权威性、公正性的监督执法活动。
（3）建立健全安全法规制度：这是指行业的职业安全卫生管理要围绕着行业职业安全卫生的特点和需要，在技术标准、行业管理条例、工作程序、生产规范以及生产责任制度方面进行全面的建设，实现专业管理的目标。
（4）有效的群众监督：群众监督是指在工会的统一领导下，监督企业、行政和国家有关劳动保护、安全技术、工业卫生等法律、法规、条例的贯彻执行情况，参与有关部门制定职业安全卫生和劳动保护法规、政策的制定，监督企业安全技术和劳动保护经费的落实和正确使用情况，对职业安全卫生提出建议等。
2．工程技术对策
工程技术对策是指通过工程项目和技术措施实现生产的本质安全化，或改善劳动条件提高生产的安全性。如对于火灾的防范，可以采用防火工程、消防技术等技术对策；对于尘毒危害，可以采用通风工程、防毒技术、个体防护等技术对策；对于电气事故，可以采取能量限制、绝缘、释放等技术方法；对于爆炸事故，可以采取改良爆炸器材、改进炸药等技术对策等。
在具体的工程技术对策中，可采用如下技术原则。
（1）消除潜在危险的原则：即在本质上消除事故隐患，是理想的、积极、进步的事故预防措施。其基本的做法是以新的系统、新的技术和工艺代替旧的不安全系统和工艺，从根本上消除发生事故的基础。例如，用不可燃材料代替可燃材料；以导爆管技术代替导火索起爆方法；改进机器设备，消除人体操作对象和作业环境的危险因素，排除噪声、尘毒对人体的影响等，从本质上实现职业安全卫生。
（2）降低潜在危险因素数值的原则：即在系统危险不能根除的情况下，尽量地降低系统的危险程度，使系统一旦发生事故，所造成的后果严重程度最小。如手电钻工具采用双层绝缘措施；利用变压器降低回路电压；在高压容器中安装安全阀、泄压阀抑制危险发生等。
（3）冗余性原则：即通过多重保险、后援系统等措施，提高系统的安全系数，增加安全余量。如在工业生产中降低额定功率；增加钢丝绳强度；飞机系统的双引擎；系统中增加备用装置或设备等措施。
（4）闭锁原则：在系统中通过一些原器件的机器连锁或电气互锁作为保证安全的条件。如冲压机械的安全互锁器，金属剪切机室安装出入门互锁装置，电路中的自动保安器等。
（5）能量屏障原则：在人、物与危险之间设置屏障，防止意外能量作用到人体和物体上，以保证人和设备的安全。如建筑高空作业的安全网、反应堆的安全壳等，都起到了屏障作用。
（6）距离防护原则：当危险和有害因素的伤害作用随距离的增加而减弱时，应尽量使人与危险源距离远一些。噪声源、辐射源等危险因素可采用这一原则减
小其危害。化工厂建在远离居民区、爆破作业时的危险距离控制，均是这方面的例子。
（7）时间防护原则：即使人暴露于危险、危害因素的时间缩短到安全程度之内。如开采放射性矿物或进行有放射性物质的工作时缩短工作时间；粉尘、毒气、噪声的安全指标，随工作接触时间的增加而减少。
（8）薄弱环节原则：即在系统中设置薄弱环节，以最小的、局部的损失换取系统的总体安全。如电路中的保险丝、锅炉的熔栓、煤气发生炉的防爆膜、压力容器的泄压阀等。它们在危险情况出现之前就发生破坏，从而释放或阻断能量，以保证整个系统的安全性。
（9）坚固性原则：这是与薄弱环节原则相反的一种对策，即通过增加系统的强度来保证其安全性，如加大安全系数、提高结构强度等措施。
（10）个体防护原则：根据不同作业性质和条件配备相应的保护用品及用具。采取被动的措施，以减轻事故和灾害造成的伤害或损失。
（11）代替作业人员的原则：在不可能消除和控制危险、危害因素的条件下，以机器、机械手、自动控制器或机器人代替人或人体的某些操作，摆脱危险和有害因素对人体的危害。
（12）警告和禁止信息原则：采用光、声、色或其他标志等作为传递组织和技术信息的目标，以保证安全，如宣传画、安全标志、板报警告等。
显然，工程技术对策是治本的重要对策。但是，工程技术对策需要安全技术及经济作为基本前提，因此，在实际工作中，特别是在目前我国安全科学技术和社会经济基础较为薄弱的条件下，这种对策的采用受到一定的限制。
3．安全管理对策
管理就是创造一种环境和条件，使置身于其中的人们能进行协调的工作，从而完成预定的使命和目标。安全管理是通过制定和监督实施有关安全法令、规程、规范、标准和规章制度等规范人们在生产活动中的行为准则，使劳动保护工作有法可依、有章可循，用法制手段保护职工在劳动中的安全和健康。安全管理对策是工业生产过程中实现职业安全卫生的基本的、重要的、日常的对策。工业安全管理对策具体由管理的模式、组织管理的原则、安全信息流技术等方面来实现。安全的手段包括：法制手段、监督；行政手段，责任制等；科学的手段，推进科学管理；文化手段，进行安全文化建设；经济手段，伤亡赔偿、工伤保险、事故罚款等。
4．安全教育对策
安全教育的对策是应用启发式教学法、发现法、讲授法、谈话法、读书指导法、演示法、参观法、访问法、实验实习法、宣传娱乐法等，对政府官员、社会大众、企业职工、社会公民、专职安全人员等进行意识、观念、行为、知识、技能等方面的教育。安全教育的对外通常有政府有关官员、企业法人代表、安全管理人员、企业职工、社会公众等。教育的形式有法人代表的任职上岗教育，企业职工的三级教育、特殊工种教育、企业日常性安全教育，安全专职人员的学历教育等。教育的内容涉及专业安全科学技术知识、安全文化知识、安全观念知识、安全决策能力、安全管理知识、安全设施的操作技能、安全特殊技能、事故分析与判断的能力等。
三、人为事故的预防
人为事故在工业生产发生的事故中占有较大比例。有效控制人为事故，对保障安全生产发挥着重要作用。
人为事故的预防和控制，是在研究人与事故的联系及其运动规律的基础上认识到人的不安全行为是导致与构成事故的要素，因此，要有效预防、控制人为事故的发生，依据人的安全与管理的需求，运用人为事故规律和预防、控制事故原理联系实际而产生的一种对生产事故进行超前预防、控制的方法。
1．人为事故的规律
在生产实践活动中，人既是促进生产发展的决定因素，又是生产中安全与事故的决定因素。在第二章中我们已清楚地揭示了人一方面是事故要素，另一方面是安全因素。人的安全行为能保证安全生产，人的异常行为会导致与构成生产事故。因此，要想有效预防、控制事故的发生，必须做好人的预防性安全管理，强化和提高人的安全行为，改变和抑制人的异常行为，使之达到安全生产的客观要求，以此超前预防、控制事故的发生。
下表中揭示了人为事故的基本规律。为了深入地研究人为事故规律，我们还可利用安全行为科学的理论和方法。
人为事故的基本规律
异常行为系列原因内在联系外延现象
产生异常行为内因表态始发致
因
生理缺陷
耳聋、眼花、各种疾病、反应迟钝、
性格孤僻等
安技素质差
缺乏安全思想和安全知识，技术水平
低，无应变能力等
品德不良
意志衰退、目无法纪、自私自利、道
德败坏等
动态续发致
因
违背生产规律
有章不循、执章不严、不服管理、冒
险蛮干等
身体疲劳
精神不振、神志恍惚、力不从心、打
盹睡觉等
需求改变
急于求成、图懒省事、心不在焉、侥
幸心理等
产生异常行为外因外侵导发致
因
家庭社会影响
情绪反常、思想散乱、烦恼忧虑、苦
闷冲动等
环境影响
高温、严寒、噪声、异光、异物、风
雨雪等
异常突然侵入
心慌意乱、惊慌失措、恐惧胆怯、措
手不及等
管理延发致
因
信息不准指令错误、警报错误
设备缺陷
技术性能差、超载运行、无安技设备、
非标准等
异常失控管理混乱、无章可循、违章不纠
在掌握了人们异常行为的内在联系及其运行规律后，为了加强人的预防性安全管理工作，有效预防、控制人为事故，我们可从以下4个方面入手。
（1）从产生异常行为表态始发致因的内在联系及其外延现象中得知：要想有效预防人为事故，必须做好劳动者的表态安全管理。例如，开展安全宣传教育、安全培训，提高人们的安全技术素质，使之达到安全生产的客观要求，从而为有效预防人为事故的发生提供基础保证。
（2）从产生异常行为动态续发致因的内在联系及其外延现象中得知：要想有效预防、控制人为事故，必须做好劳动者的动态安全管理。例如，建立、健全安全法规，开展各种不同形式的安全检查等，促使人们的生产实践规律运动，及时发现并及时改变人们在生产中的异常行为，使之达到安全生产要求，从而预防、控制由于人的异常行为而导致的事故发生。
（3）从产生异常行为外侵导发致因的内在联系及其外延现象中得知：要想有效预防、控制人为事故，还要做好劳动环境的安全管理。例如，发现劳动者因受社会或家庭环境影响思想散乱，有产生异常行为的可能时，要及时进行思想工作，帮助解决存在的问题，消除后顾之忧等，从而预防、控制由于环境影响而导致的人为事故发生。
（4）从产生异常行为管理延发致因的内在联系及其外延现象中得知：要想有效预防、控制人为事故，还要解决好安全管理中存在的问题。例如，提高管理人员的安全技术素质，消除违章指挥；加强工具、设备管理，消除隐患等，使之达到安全生产要求，从而有效预防、控制由于管理失控而导致的人为事故。
2．强化人的安全行为，预防事故发生
强化人的安全行为，预防事故发生，是指通过开展安全教育提高人们的安全意识，使其产生安全行为，做到自我预防事故的发生。主要应抓住两个环节：一要开展好安全教育，提高人们预防、控制事故的自为能力；二要抓好人为事故的自我预防。如何开展安全教育提高人的预防、控制事故的自为能力，在第四章第二节中已做了叙述，下面仅就人为事故的自我预防加以概述：（1）劳动者要自觉接受教育，不断提高安全意识，牢固树立安全思想，为实现安全生产提供支配行为的思想保证。
（2）要努力学习生产技术和安全技术知识，不断提高安全素质和应变事故能力，为实现安全生产提供支配行为的技术保证。
（3）必须严格执行安全规律，不能违章作业、冒险蛮干，即只有用安全法规统一自己的生产行为，才能有效预防事故的发生，实现安全生产。
（4）要做好个人使用的工具、设备和劳动保护用品的日常维护保养，使之保持完好状态，并要做到正确使用，当发现有异常时要及时进行处理，控制事故发生，保证安全生产。
（5）要服从安全管理，并敢于抵制他人违章指挥，保质保量地完成自己分担的生产任务，遇到问题要及时提出，求得解决，确保安全生产。
3．改变人的异常行为，控制事故发生
改变人的异常行为，是继强化人的表态安全管理之后的动态安全管理。通过强化人的安全行为预防事故的发生，改变人的异常行为控制事故发生，从而达到超前有效预防、控制人为事故的目的。
要改变人的异常行为，控制事故发生，主要有如下5种方法。
（1）自我控制：是指在认识到人的异常意识具有产生异常行为、导致人为事故的规律之后，为了保证自身，在生产实践中的自我改变异常行为，控制事故的发生。自我控制是行为控制的基础，是预防、控制人为事故的关键。例如，劳动者在从事生产实践活动之前或生产之中，当发现自己有产生异常行为的因素存在时，像身体疲劳、需求改变，或因外界影响思想混乱等，能及时认识和加以改变，或终止异常的生产活动，均能控制由于异常行为而导致的事故。又如当发现生产环境异常，工具、设备异常时，或领导违章指挥有产生异常行为的外因时，能及时采取措施，改变物的异常状态，抵制违章指挥，也能有效控制由于异常行为而导致的事故发生。
（2）跟踪控制：是指运用事故预测法对已知具有产生异常行为因素的人员做好转化和行为控制工作。例如，对已知的违反安全人员指定专人负责做好转化工作和进行行为控制，防止异常行为的产生和导致事故发生。
（3）安全监护：是指对从事危险性较大生产活动的人员指定专人对其生产行为进行安全提醒和安全监督。例如，电工在停送电作业时，一般要有两人同时进行，一人操作、一人监护，防止误操作的事故发生。
（4）安全检查：是指运用人自身技能，对从事生产实践活动人员的行为进行各种不同形式的安全检查，从而发现并改变人的异常行为，控制人为事故发生。
（5）技术控制：是指运用安全技术手段控制人的异常行为。例如，绞车安装的过卷装置，能控制由于人的异常行为而导致的绞车过卷事故；变电所安装的连锁装置，能控制人为误操作而导致的事故；高层建筑设置的安全网，能控制人从高处坠落后导致人身伤害的事故发生等。
四、设备因素导致事故的预防
设备与设施是生产过程的物质基础，是重要的生产要素。物作为事故第二大要素，已在上述的安全系统论原理中得到揭示。为了有效预防、控制设备导致的事故发生，运用设备事故规律和预防、控制事故原理联系生产或工艺实际，即提出了这种超前预防、控制事故的方法。
1．设备因素与事故的规律
设备事故规律，是指在生产系统中由于设备的异常状态违背了生产规律，致使生产实践产生了异常运动而导致事故发生所具有的普遍性表现形式。
（1）设备故障规律：是指由于设备自身异常而产生故障及导致发生的事故在整个寿命周期内的动态变化规律。认识与掌握设备故障规律，是从设备的实际技术状态出发，确定设备检查、试验和修理周期的依据。例如，一台新设备和同样一台长期运行的老、旧设备，由于投运时间和技术状态不同，其检查、试验、检修周期是不应相同的。应按照设备故障变化规律来确定其各自的检查、试验、检修周期。这样既可以克服单纯以时间周期为基础表态管理的弊端，减少一些不必要的检查、试验、检修的次数，节约一些人力、物力、财力，提高设备安全经济运行的效益，又能提高必要的检查、试验、检修的效果，确保设备安全运行。
设备在整个寿命期内的故障变化规律大致分为3个阶段：第一阶段，是设备故障的初发期；第二阶段，是设备故障的偶发期；第三阶段，是设备故障的频发期。
设备故障初发期是指设备在开始投运的一段时间内，由于人们对设备不够熟悉，使用不当，以及设备自身存在一定的不平衡性，因而故障率较高。这段时间也称设备使用的适应期。
设备故障偶发期是指设备在投运后，由于经过第一段运行，其适应性开始稳定，除在非常情况下偶然发生事故外，一般是很少发生故障的。这段时间较长，也称设备使用的有效期。
设备故障频发期是指设备经过了第一、二段长时期运行后，其性能严重衰退，局部已经失去了平衡，因而故障－修理－使用－故障的周期逐渐缩短，直至报废为止。这段时间故障率最高，也称设备使用的老化期。
从设备故障变化规律中得知，设备在第一阶段故障初发期，尽管故障率较高，但多半是属于局部的、非实质性故障，因而只需增加安全检查的次数，即检查周期要短。其定期试验、定期检修的周期，可同第二阶段故障偶发期的试验、检修周期相同。但到了第三阶段故障频发期时，随着设备故障频率的增高，其定期检查、试验、检修的周期均要相应地缩短，这样才能有效预防、控制事故发生，保证设备安全运行。
（2）与设备相关的事故规律：设备不仅因自身异常能导致事故发生，而且与人、与环境的异常结合也能导致事故发生。因此要想超前预防、控制设备事故的发生，除要认识掌握设备故障规律外，还要认识掌握设备与人、与环境相关的事故规律，并相应地采取保护设备安全运行的措施，才能达到全面有效预防、控制设备事故的目的。
（3）设备与人相关的事故规律：设备与人相关的事故规律，是指由于人的异常行为与设备结合而产生的物质异常运动，是导致事故的普遍性表现形式。例如，人们违背操作规程使用设备、超性能使用设备、非法使用设备等所导致的各种与设备相关的事故，均属于设备与人相关事故规律的表现形式。
（4）设备与环境相关的事故规律：设备与环境相关的事故规律，是指由于环境异常与设备结合而产生的物质异常运动，是导致事故的普遍性表现形式。其中又分为固定设备与变化的异常环境相结合而导致的设备故障，如由于气温变化或环境污染导致的设备故障；另一种是移动性设备与异常环境结合而导致的设备事故，如汽车在交通运输中由于路面异常而导致的交通事故等。
2．设备故障及事故的原因分析
导致设备发生事故的原因，从总体上分为内因耗损和外因作用两大原因。内因耗损是检查、维修问题，外因作用是操作使用问题。其具体原因又分为：是设计问题还是使用问题，是日常维修问题还是长期失修问题，是技术问题还是管理问题，是操作问题还是设备失灵问题等。
设备事故的分析方法，同其他生产事故一样，均要按“三不放过"原则进行，即事故原因查不清不放过，事故的责任者及群众受不到教育不放过，没有制定防范措施不放过。
通过设备事故的原因分析，针对导致事故的问题采取相应的防范措施，如建立、健全设备管理制度，改进操作方法，调整检查、试验、检修周期，加强维护保养，以及对老、旧设备进行更新、改造等，从而防止同类事故重复发生。
3．设备导致事故的预防、控制要点
在现代化生产中，人与设备是不可分割的统一整体，没有人的作用，设备是
不会自行投入生产使用的；同样，没有设备，人也是难以从事生产实践活动的，只有把人与设备有机地结合起来，才能促进生产的发展。但是人与设备又不是同等的关系，而是主从关系。人是主体，设备是客体，设备不仅是人设计制造的，而且是由人操纵使用的，服从于人、执行人的意志；同时，人在预防、控制设备事故中始终是起着主导支配的作用。
因此，对设备事故的预防和控制要以人为主导，运用设备事故规律和预防、控制事故原理，按照设备安全与管理的需求，重点做好如下预防性安全管理工作：
（1）首先要根据生产需求和质量标准，做好设备的选购、进厂验收和安装调试，使投产的设备达到安全技术要求，为安全运行打下基础。
（2）开展安全宣传教育和技术培训，提高人的安全技术素质，使其掌握设备性能和安全使用要求，并要做到专机专用，为设备安全运行提供人的素质保证。
（3）要为设备安全运行创造良好的条件，如为设备安全运行保持良好的环境，安装必要的防护、保险、防潮、防腐、保暖、降温等设施，以及配备必要的测量、监视装置等。
（4）配备熟悉设备性能、会操作、懂管理、能达到岗位要求的技术工人，其中操作危险性设备要做到持证上岗，禁止违章使用。
（5）按设备的故障规律定好设备的检查、试验、修理周期，并要按期进行检查、试验、修理，巩固设备安全运行的可靠性。
（6）要做好设备在运行中的日常维护保养，如该防腐的要防腐、该降温的要降温、该去污的要去污、该注油的要注油、该保暖的要保暖等。
（7）要做好设备在运行中的安全检查，做到及时发现问题，及时加以解决，使之保持安全运行状态。
（8）根据需要和可能，有步骤、有重点地对老、旧设备进行更新、改造，使之达到安全运行和发展生产的客观要求。
（9）建立设备管理档案、台账，做好设备事故调查、讨论分析，制定保证设备安全运行的安全技术措施。
（10）建立、健全设备使用操作规程和管理制度及责任制，用以指导设备的安全管理，保证设备的安全运行。
4．设备的检查、修理及报废
设备的检查、修理及报废，是对设备进行预防性管理、保证安全运行的3个相互联系的重要环节。
五、环境因素导致事故的预防
1．环境与事故的规律
环境，是指生产实践活动中占有的空间及其范围内的一切物质状态。其中，又分为固定环境和流动环境两种类别。固定环境是指生产实践活动所占有的固定空间及其范围内的一切物质状态。流动环境是指流动性的生产活动所占有的变动空间及其范围内的一切物质状态。
环境包括的内容，依据其导致事故的危害方式分为如下5个方面内容：①
环境中的生产布局，地形、地物等；②环境中的温度、湿度、光线等；③环境中的尘、毒、噪声等；④环境中的山林、河流、海洋等；⑤环境中的雨水、冰雪、风云等。
环境是生产实践活动必备的条件，任何生产活动无不置于一定的环境之中，没有环境，生产实践活动是无法进行的。例如，建筑楼房不仅要占用自然环境中的土地，而且施工过程还要人为形成施工环境，否则无法建筑楼房。又如，船舶须置于江、河、湖、海的环境之中才能航行，否则寸步难行。
同时环境又是决定生产安危的一个重要物质因素。其中，良好的环境是保证安全生产的物质因素，异常环境是导致生产事故的物质因素。例如，在生产过程中，由于环境中的温度变化，高温天气能导致劳动者中暑，严寒能导致劳动者冻伤，也能影响设备安全运行而导致设备事故。又如，生产环境中的各种有害气体能引起爆炸事故和导致劳动者窒息；尘、毒危害能导致劳动者患职业病；以及生产环境中的地形不良、材料堆放混乱或有其他杂物等，均能导致事故发生。
总之，环境是以其中物质的异常状态与生产相结合而导致事故发生的。其运动规律，是生产实践与环境的异常结合，违反了生产规律而产生的异常运动，是导致事故的普遍性表现形式。
2．环境导致事故的预防、控制要点
在认识到良好的环境是安全生产的保证、异常环境是导致事故的物质因素及其运动规律之后，依据环境安全与管理的需求对环境导致事故的预防和控制，主要应做好如下4个方面工作：运用安全法制手段加强环境管理，预防事故的发生；治理尘、毒危害，预防、控制职业病发生；应用劳动保护用品，预防、控制环境导致事故的发生；运用安全检查手段改变异常环境，控制事故发生。
第五节安全系统工程
一、概述
近20多年来，人们把系统工程应用于安全领域，形成了安全系统工程技术。
安全系统工程：运用系统工程的原理和方法，对系统或生产过程小的危险性进行识别、分析、评价及预测，并根据其结果，采取综合安全措施于以控制或消除系统中存在的危险因素，使事故发生的可能性减少到最低限度，从而达到最优的安全状态。
二、安全系统工程的发展
1947年9月，美国航空料学院报道了一篇题为“安全工程”的论文，其中写道：“正如飞机性能、稳定性和结构完整性—样，必须进行安全设汁，并使之成为飞机不可分割的—部分。安全组也像应力组、空气动力系组和荷载组一样，必须成为制造厂的重要组织机构之—。”这是最早提出系统安全令概念的一篇论文。
20世纪60年代初，这一概念开始为合同文件所正式采用。
1962年4月．美国空军公布了弹道导弹部的BSD第62—41号文“发展空军弹道导弹的系统安今工程”，这—文件向有关的承包商提出了系统安全的要求。
英国以原子能公司为中心，从20世纪60年代中期开始收集有关核心站故障的数据．采用概率的方法对系统的安全性，可靠性进行评价，后来进—步推动了定量评价的工作。
1974午，美国原子能委员会发表了原子能电站事故评价有关报告，收集了原子能电站各个部位历年发生的事故，分析了发生的概率，采用了事故树和事件树分析方法，作出核电站的安全性评价。这个报告发表后，引起了世界各国的关注。
日本引进安全系统工程的方法虽然较晚，但发展很快。自从1971年科技联盟召开了“可靠性安全学术讨论会”以来，几十年来在电子、宇航、航空、铁路、公路、原子能、化工、冶金等领域，研究工作十分活跃。在安全系统工程的内容，他们还推广了事故树定性分析法，甚至要求每个工人都能熟练应用。
我国引进安全系统工程的方法始于1976年，1982年首次组织了全国性的安全系统工程研计会。而后，安全系统工程的研究与应用热潮在全国兴起，目前已在全国范围内得到广泛的使用，在安全系统工程理论的研究上也取得了很多的成果。在发展安全系统工程理论上作出了贡献。
当前，安全系统工程已普遍引起了各国的重视。国际安全系统工程学会每两年举办—次年会。1983年在美同休斯敦召开的第六次会议，参加国有40多个，从讨论议题涉及面的广泛，可以看出这门学科越来越引起了人们的兴趣。
即安全系统工程所包括的内容是广泛的。根据目前国内外的资料，安全系统工程的内容主要包括事故成因理论、系统安全分析、安全评价和安全措施等几个方面。
三、安全系统工程的内容
1．系统安全分析
系统安全分析：对系统进行深入、细致分析，充分了解和查明系统存在的危险性，估计事故发生的概率和可能产生伤害及损失的严重程度，为确定出哪种危险能够通过修改系统设计或改变控制系统运行程序来进行预防提供依据。系统安全分析是安全系统工程的核心，分析结果的正确与否，关系到整个安全工作的成败。
系统安全分析的方法有几十种，它们从各种不同的角度对系统的安全性进行分析。每一种系统安全分析方法都有其产生的历史背景和适用条件，所以并不能处处都通用。要完成一个准确的分析需要综合使用多种分析方法，取长补短，有时还要相互比较，看哪些方法和实际情况更为吻合。因此，应当熟悉各种分析方法的内容和长处，用起来才能得心应手。通过实践，比较实用的系统安全分析方法主要有安全检查表、预先危险性分析、故障类型和影响分析、事件树分析、事故树分析和因果分析等。
2．系统安全评价
安全评价是对系统的危险性进行定性和定量分析，得出系统发生危险的可
安全科学原理研究综述 1安全科学原理研究的意义 每门学科都有其特定的基础科学原理。对于成熟的学科，其科学原理通常都基本形成了。但对于安全学科却很有必要和非常迫切开展基础性和系统性的安全科学原理研究，因为安全学科是以一门新兴综合交叉学科，安全科学原理形成是关系到安全学科能否被承认为独立的学科和拥有自己基础理论的学科的重大问题。因为目前安全科学原理还没有完全建立，国际上对安全学科是否为一门科学仍然存在着争议。 安全科学原理是安全活动或工作必须遵循的基本规律和原则，是基于经验或理论归纳得出的安全事物发展的客观规律。安全科学原理是为安全实践和事实所证明，反映安全事物在一定条件下发展变化的客观规律的论断，是人类安全活动的基本法则或方法论。安全科学原理是普适性的安全科学理论。 安全科学原理为安全科学发展和安全活动提供理论支持和方向引导，对安全科技工作实践具有指导性，是一切安全活动必须遵循的规律及基本原则。安全科学原理一般具有多个层次的功能和作用，可用于解释生产生活中的事故致因、概括事故灾难规律、用于指导预防事故灾难、确保人安全健康等。安全科学原理是安全学科的理论支柱、是安全科学理论的核心、是安全科学创新的基因、是安全科学发展的灵魂、是事故预防与控制的钥匙、是构筑安全系统的指南。 安全科学与工程学科在我国已经发展成为一级学科，在英美等发达国家中安全学科被列为与理、工、文、管、法、医、人文等学科交叉的综合学科。但作为安全学科的理论基础——安全科学原理，目前却远不能满足作为该学科发展的需要，国际上也如此，例如，由国际劳工局主编的《职业健康与安全百科全书》（第四版）[1]共四卷105章，其中仅有第56章“事故预防”中的几个小节提及事故致因模型和事故预防原理，而事故预防原理仅仅是安全科学原理的一部分内容。 通过对安全科学原理本身及其发展开展基础、系统、深入的研究，可为安全科学与工程学科奠定坚实的理论基础，为安全科学的发展提供理论支持，并使安全学科能够持续发展下去。 2安全科学原理研究的三条途径 从安全科学学的高度，通过阅读大量相关文献并经过系统梳理和归
第一章 一、填空题： 1．水电站生产电能的过程是有压水流通过水轮机，将转变为，水轮机又带动水轮发电机转动， 再将转变为。 2．和是构成水能的两个基本要素，是水电站动力特性的重要表征。 3．我国具有丰富的水能资源，理论蕴藏量为kW，技术开发量为kW。 4．水轮机是将转变为的动力设备。根据水能转换的特征，可将水轮机分为和 两大类。 5．反击式水轮机根据水流流经转轮的方式不同分为、、、几种。 6．反击式水轮机的主要过流部件（沿水流途经从进口到出口）有：，，， ，。 7．冲击式水轮机按射流冲击转轮的方式不同可分为、和三种。 8．混流式水轮机的转轮直径是指；轴流式水轮机的转轮直径是 指。 9．冲击式水轮机的主要过流部件有、、、。 10．水轮机的主要工作参数有、、、、等。 包括、、，其关系是。11．水轮机的总效率 12．水轮机工作过程中的能量损失主要包括、、三部分。 二、简答题 1．水力发电的特点是什么？ 2．我国水能资源的特点？ 3．反击式水轮机主要过流部件有哪些？各有何作用？ 4．当水头H，流量Q不同时，为什么反击式水轮机转轮的外型不相同？ 5．水轮机是根据什么分类的？分成哪些类型？。 6．反击式水轮机有哪几种？根据什么来区分？ 7．冲击式水轮机有哪几种？根据什么来区分？ 三、名词解释 1．HL240—LJ—250： 2．2CJ30—W—150/2×10： 3．设计水头： 4．水轮机出力： 5．水轮机效率： 6．最优工况： 7．水头： 8．转轮的标称直径
第二章 一、填空题 1．水轮机工作过程中的能量损失主要包括、、三部分。 2．根据水轮机汽蚀发生的条件和部位，汽蚀可分为：、、三种主要类型。3．气蚀现象产生的根本原因是水轮机中局部压力下降到以下. 4．水轮机的总效率 包括、、，其关系是。 5．立式水轮机的安装高程是指高程，卧式水轮机的安装高程是指。 6．水轮机的吸出高度是指转轮中到的垂直距离。 7．蜗壳根据材料可分为蜗壳和蜗壳两种。 8．金属蜗壳的断面形状为形，混凝土蜗壳的断面形状为形。 二、名词解释 1．汽化压力： 2．汽蚀现象： 3．水轮机安装高程： 4．吸出高度： 5．气蚀系数： 4．包角φ： 5．尾水管高度： 三、简答题 1．为什么高水头小流量电站一般采用金属蜗壳，低水头大流量电站采用混凝土蜗壳？ 2．水轮机的尾水管有哪些作用？ 3．蜗壳水力计算有哪些假定原则，各种计算方法的精度如何？ 4．汽蚀有哪些危害？ 5．防止和减轻汽蚀的措施一般有哪些？ 6．水轮机安装高程确定的高低各有什么优缺点？ 7．各类水轮机的安装高程如何确定？特别是要注意到哪些因素？ 8．尾水管的作用、工作原理是什么？尾水管有哪几种类型？ 四、计算 1．某水轮机采用金属蜗壳，最大包角为345○，水轮机设计流量Q○=10 m3/s，蜗壳进口断面平均流速v e=4m3/s，试计算蜗壳进口断面的断面半径ρe。 2．某水电站采用混流式水轮机，所在地海拔高程为450.00米，设计水头为100米时的汽蚀系数为0.22，汽蚀系数修正值为0.03，试计算设计水头下水轮机的最大吸出高度H S。
情景1 水轮机概论 1.1 水轮机基本参数 水轮机是把水流能量转换成旋转机械能的水力机械，是水电厂最主要的动力设备。水轮机主轴带动发电机轴旋转，利用发电机将机械能转换成电能。水轮机一般装在水电站的厂房内，如图1-1所示，当水流经引水道进入水轮机，由于水流和水轮机的相互作用，水流的能量便传给了水轮机，水轮机获得能量后开始旋转而做功。因为水轮机轴和发电机轴相连，水轮机便把它获得的能量传给了发电机，并驱动带有磁场的发电机转子转动而形成旋转磁场，发电机定子绕组切割磁力线而感应出电动势，带上外负荷后便输出了电流。 当水流通过水轮机时，水能即转变成机械能，这一工作过程的特性可用水轮机基 本参数来表征。其基本参数有：水头H 、流量Q 、功率P 、效率η和转速n 等。 1.1.1 水轮机水头H 1．净水头H 净水头是水轮机进口与出口测量断面的总水头差，即水轮机做功用的有效水头，用符号H 表示，单位为m 。图1-2为反击式水电站水轮机装置示意图。 对于反击式水轮机，进口断面取在蜗壳进口处Ⅰ-Ⅰ断面，出口断面取在尾水管出口Ⅱ-Ⅱ断面，则净水头为 ??? ? ??++-???? ??++=I I g g p Z g g p Z H II II II II I I 2222υαρυαρ （1-1） 式中：Z I 、Z II 分别为断面Ⅰ-Ⅰ和Ⅱ-Ⅱ处相对于某基准的位置高度，m ；I p 、II p 分别为断面Ⅰ-Ⅰ和Ⅱ-Ⅱ处的流体压强，Pa ； I υ、II υ分别为Ⅰ-Ⅰ和Ⅱ-Ⅱ处过流断面的平 图1-1 拦河坝式水电站坝后式厂房 1-水轮机；2-发电机；3-尾水管；4-桥机；5-引水道
均流速，m/s ；I α、II α分别为Ⅰ-Ⅰ和Ⅱ-Ⅱ处的过流断面速度分布不均匀系数；ρ为水的密度，kg/m 3；g 为重力加速度。 净水头H 又可表示为： 1-?-=A g h H H （1-2） 式中：H g 为水电站水头（毛水头）；1-?A h 为水电站引水建筑物中的水力损失。 毛水头是水电站上、下游水位的高程差，用符号g H 表示，单位为m 。 2．额定水头H r 额定水头是水轮机在额定转速下，输出额定功率时的最小净水头，单位为m 。 3．设计水头H d 设计水头是水轮机在最高效率点运行时的净水头，单位为m 。 4．最大（最小）水头H max （H min ） 最大（最小）水头是在运行范围内，水轮机水头的最大（最小）值，单位为m 。 5．加权平均水头H w 加权平均水头是在电站运行范围内，考虑负荷和工作历时的水轮机水头的加权平均值，单位为m 。 图1-2 立轴反击式水轮机的工作水头
( 安全管理 ) 单位：_________________________ 姓名：_________________________ 日期：_________________________ 精品文档 / Word文档 / 文字可改 安全科学原理(新版) Safety management is an important part of production management. Safety and production are in the implementation process
安全科学原理(新版) 备注说明：安全管理是生产管理的重要组成部分，安全与生产在实施过程，两者存在着密切的联系，存在着进行共同管理的基础。 1.认识论 以安全系统作为研究对象，建立了人——物——能量——信息的安全系统要素体系，提出系统自组织的思路，确立了系统本质安全的目标。通过安全系统论、安全控制论、安全信息论、安全协调学、安全行为科学、安全环境学、安全文化建设等科学理论研究，提出在本质安全化认识论基础上全面、系统、综合地发展安全科学理论。 2.理论系统 安全原理的理论系统还在发展和完善之中，目前已有的初步体系有：安全的哲学原理：从历史学和思维学的角度研究实现人类安全生产和安全生存的认识论和方法论。如有了这样的归纳：远古人类的安全认识论是宿命论的，方法论是被动承受型的；近代人类的安全认识提高到了经验的水平；现代随着工业社会的发展和技术
的进步，人类的安全认识论进入了系统论阶段，从而在方法论上能够推行安全生产与安全生活的综合型对策，甚至能够超前预防。有了正确的安全哲学思想的指导，人类现代生产与生活的安全才能获得高水平的保障。 安全系统论原理：从安全系统的动态特性出发，研究人、社会、环境、技术、经济等因素构成的安全大协调系统。建立生命保障、健康、财产安全、环保、信誉的目标体系。在认识了事故系统人——机——环境——管理四要素的基础上，更强调从建设安全系统的角度出发，认识安全系统的要素：人——人的安全素质（心理与生理，安全能力，文化素质）；物——设备与环境的安全可靠性（设计安全性，制造安全性，使用安全性）；能量——生产过程能量的安全作用（能量的有效控制）；信息——充分可靠的安全信息流（管理效能的充分发挥）是安全的基础保障。从安全系统的角度来认识安全原理更具有理性的意义，更具科学性原则。 安全控制论原理：安全控制是最终实现人类安全生产和安全生存的根本措施。安全控制论提出了有效的控制原则。安全控制论要
一、简介 （一）、简介 水轮机是水电厂将水轮转换为机械能的重要设备。 1、按能量方式转换的不同，它可分为反击式和冲击式两类。反击型利用水流的压能和动能，冲击型利用水流动能。 2、反击式中又分为混流、轴流、斜流和贯流四种； 3、冲击式中又分为水斗、斜击和双击式三种。 1）、混流式： 水流从四周沿径向进入转轮，近似轴向流出 应用水头范围：30m~700m 特点：结构简单、运行稳定且效率高
水流在导叶与转轮之间由径向运动转变为轴向流动 应用水头：3~80m 特点：适用于中低水头，大流量水电站 分类：轴流定桨、轴流转桨 3）、冲击式 转轮始终处于大气中，来自压力钢管的高压水流在进入水轮机之前已经转变为高速射流，冲击转轮叶片作功。 水头范围：300~1700m 适用于高水头，小流量机组。 （二）、水轮机主要类型归类 二、水轮机主要基本参数 1、水轮机主要基本参数
水头：Hg、H、Hmax、Hmin、Hr（设计水头）流量：Q 转速:f=np/60 出力：N=9.81QHη（Kw） 效率：η 2、水轮机型式代号 混流式：HL 斜流式：XL 轴流转桨式：ZZ 轴流定桨式：ZD 冲击（水斗式）：CJ 双击式：SJ
斜击式：XJ 贯流转桨式：GZ 贯流定桨式：GD 对于可逆式，在其代号后增加N 3、混流式水轮机 型号：HL100—LJ—210 HL：代表混流式水轮机100：转轮型号（也称比转速）LJ：立式金属蜗壳 210：转轮直径（210厘米）4、轴流式水轮机
ZZ560—LH—1130 ZZ：轴流转桨式水轮机 560：转轮型号 LH：立式混凝土蜗壳 1130：表示转轮直径为1130厘米5、冲击式水轮机 CJ47—W—170/2X15.0 CJ：冲击式 W：卧轴 170：转轮直径170cm 2：2个喷嘴
第三章 水轮机工作原理 本章教学要求： 1． 了解水流在反击式水轮机中的运动规律； 2． 熟练掌握水轮机的速度三角形及其作用； 3． 熟练掌握水轮机的基本方程极其意义； 4． 掌握水轮机效率的定义； 5． 掌握水轮机在最优工况、非最优工况下的运行特点。 第一节 水流在反击式水轮机转轮中的运动 一、蜗壳中的水流运动 反击式水轮机蜗壳的主要作用是以最小的水力损失把水流引向转轮前的导水机构，并使水流能均匀而轴对称地进入导水机构，同时，让水流具有一定的速度环量，以提高作用于工作轮上的有效水能及转轮的运行稳定性。蜗壳的水力设计就是以完成蜗壳的上述任务为前提。而蜗壳中的水流运动规律又取决于蜗壳的内壁轮廊线，故蜗壳内壁轮廓线的形状控制了蜗壳内的水流运动规律。 关于蜗壳中的水流运动规律，一般认为有两种形式。根据设计者的意图，设计出来的蜗壳形状也稍有不同。这两种规律是： 1．蜗壳断面的平均速度周向分量均u V 为常数的规律 常数均==0V V u （3-1） 式中0V 为蜗壳进口断面的水流速度。 2． 蜗壳中水流按等速度矩规律运动。即位于蜗壳内任一点水流速度的切向分量u V 与该点距水轮机轴线的半径r 的乘积不变。 C r V u ==?常数 （3-2） 式中u V ——某一点水流速度的圆周分量，见图3-1所示； r ——研究点距水轮机轴线的半径。 图3-1 蜗壳中的水流运动 实践证明，水轮机按“等速度矩规律”设计的蜗壳性能较好。“等速度矩”规律对蜗壳中的水流运动作如下假设： 1．忽略水流粘性及与管壁的磨擦损失。 2．蜗壳内壁是光滑的，认为蜗壳中的水流运动是无旋流动。 3．蜗壳中的水流运动是以水轮机轴为对称的运动。即蜗壳内水流速度V ，压力P 等运动要素有：0,0=??=??θ θP V 。 因此，蜗壳内的水流运动为理想液体作轴对称流动。 由式3-2可知，蜗壳中距水轮机轴线半径相同的各点，其水流切向速度u V 相等；蜗壳中距水轮机轴线半径不同的点，其切向速度u V 与半径r 成反比。 蜗壳中各断面所通过流量变化规律。为了提高机组的运行稳定性，使蜗壳中的水流能均匀地，轴对称地进入导水机械及转轮，要求通过蜗壳各断面的流量均匀地减小。 设通过水轮机的全部流量为Q ，则通过蜗壳任一断面的流量i Q ，为：
西安科技大学 2009年硕士研究生入学考试试题 ───────────────────────────────── 科目编号：839 科目名称：安全学原理试卷类型：A 考生须知： 1、答案必须写在答题纸上，写在试题或草稿纸上不给分。 2、答题须用蓝、黑色钢笔或圆珠笔，用铅笔、红色笔者不给分。 3、答题必须写清题号，字迹要清楚，卷面要保持整洁。 4、试题要随答题纸一起交回。 一、名词解释（每题4分，共28分） 安全安全文化系统工程可靠性 事故法则安全三同时原则重大危险源 二、判断题（正确标√，错误标×；每题1分，共20分） 1、第二类危险源的存在是事故发生的前提条件。（） 2、“本质安全”中系统的安全性是靠系统的自身功能来实现的。（） 3、人眼视角的大小与人眼到物体的距离成正比。（） 4、事故频发倾向理论认为只要企业中没有事故频发倾向者就不会有事故。（） 5、事故是人们在实现其目的的行动过程中，突然发生的、迫使其行动暂时或永远终止的一种预料事件。（） 6、通过人们的努力，100%的安全性还是达不到的。（） 7、安全度指的是人的身心安全程度及其事物保障的可靠程度，是安全达到科学分析高度的充分前提。（） 8、“江山易改，本性难移”这说明人的本质是稳定的，也是绝对不变的。（） 9、公共安全文化不包括消防安全文化。（） 10、根据《安全色》（GB2893-2001），紧急停止按钮颜色属于安全色应用。（） 11、维修系统在规定条件下和规定时间内，完成维修的概率称为有效度。（） 12、根据《企业职工伤亡事故分类》（GB6441-1986），起重机安装时吊具坠落伤人属于起重伤害。（） 13、安全法规建立在一定经济基础之上，其本质不是社会关系的调节器。（） 14、实现安全所消耗的人力、物力和财力的总和称为安全成本。（） 15、某矿2004年有员工100人，原煤产量为80万吨，在这一年里由于安全事故死亡1人，则该矿2004年百万吨煤死亡率为0.125。（）
第二章水轮机的工作原理 第一节水流在反击式水轮机转轮中的运动 一、复杂的空间非恒定流 水轮机内的水流运动是复杂的空间非恒定流 1) 水头、流量在不断变化 2) 叶片形状为空间扭曲面，水流在两叶片之间的流道内为复合运动，流速的大小、方向在不断地变化，而转轮本身也在运动。 二、恒定流状态 水轮机在某一工作状况时，(H、Q、N、η不变)，水流在水轮机的蜗壳、导水叶及尾水管中的流动是恒定流。 水流在转轮内的流动相对于转轮旋转坐标而言，也是恒定流。 水流在转轮中的运动非常复杂，上述假定可以简化分析。 三、水流运动是空间三元流 水流运动规律用速度三角形表达 = + V——水流绝对流速（相对于地球） U——水流随转轮旋转牵连流速 W——水流沿叶片流动的相对流速 用速度三角形分析水流运动的方法是研究转轮流速场的重要方法。 对于混流式水轮机，可以认为任一水流质点在转轮中的运动是沿着某一喇叭形的空间曲面(称之为流面)而作的螺旋形曲线运动。 流面即由某一流线绕主轴旋转而成的回旋曲面。在整个转轮流道内有无数个这样的流面。 流面上每一个进口点的速度三角形是相同的；每一个出口点的速度三角形也是相同的。
根据恒定流假定可知，任一水流质点在转轮进口的运动状态及其流动到转轮出口的运动状态可由同一时刻该流面上任意进、出口点的速度三角形表示。 速度与分速度的空间矢量关系 第二节 水轮机工作的基本方程式 一、动量矩定理 单位时间内水流对转轮的动量矩改变，应等于作用在该水流上的外力的力矩总和。即： ) (2211r V r V g Q M u u e -= γ
其中M 为水流对转轮的力矩，方程右端为水流本身速度矩的变化。该式表达了水轮机中水流能量转换为旋转机械能的平衡关系。 二、水轮机的基本方程 在稳定工况下(n 、Q 、H 均不变)，转轮内的水流运动时相对的恒定流，因此转轮的出力为： ?γ?)(2211r V r V g Q M N u u e e -= =)(2211u u e V U V U g Q -= γ s e e H Q N ηγ= 所以，水轮机的基本方程为： 2211u u s V U V U g H -=η 该方程式对反击式、冲击式水轮机均适用。 三、基本方程的物理意义 方程的实质：由水流能量转换为旋转机械能的平衡方程，方程左边为转换成的机械能。 水流与叶片相互作用，使得水轮机做功。水流通过水轮机时，叶片迫使水流动量矩发生变化，而水流以反作用力作用在叶片，从而使转轮获得力矩。 水能转变为旋转机械能的必要条件：水流在转轮出口的能量小于进口处的能量，即转轮的进口和出口必须存在速度矩的差值。 第三节 水轮机的效率及最优工况 一、水轮机的效率(efficiency) 水轮机的能量损失导致N < N s ，效率η<1 效率是由水力效率、流量效率、机械效率组成 1. 水力损失(head loss)及水力效率 蜗壳、导叶、转轮、尾水管 —— 沿程损失 旋涡、 脱流、 撞击 —— 局部损失 水轮机的水力效率为: H H H H H e H =??∑-= %100η
文件编号：TP-AR-L2515 In Terms Of Organization Management, It Is Necessary To Form A Certain Guiding And Planning Executable Plan, So As To Help Decision-Makers To Carry Out Better Production And Management From Multiple Perspectives. （示范文本） 编订：_______________ 审核：_______________ 单位：_______________ 安全科学原理(正式版)
编订人：某某某 审批人：某某某 安全科学原理(正式版) 使用注意：该安全管理资料可用在组织/机构/单位管理上，形成一定的具有指导性，规划性的可执行计划，从而实现多角度地帮助决策人员进行更好的生产与管理。材料内容可根据实际情况作相应修改，请在使用时认真阅读。 1.认识论 以安全系统作为研究对象，建立了人——物——能量——信息的安全系统要素体系，提出系统自组织的思路，确立了系统本质安全的目标。通过安全系统论、安全控制论、安全信息论、安全协调学、安全行为科学、安全环境学、安全文化建设等科学理论研究，提出在本质安全化认识论基础上全面、系统、综合地发展安全科学理论。 2.理论系统 安全原理的理论系统还在发展和完善之中，目前已有的初步体系有：安全的哲学原理：从历史学
和思维学的角度研究实现人类安全生产和安全生存的认识论和方法论。如有了这样的归纳：远古人类的安全认识论是宿命论的，方法论是被动承受型的；近代人类的安全认识提高到了经验的水平；现代随着工业社会的发展和技术的进步，人类的安全认识论进入了系统论阶段，从而在方法论上能够推行安全生产与安全生活的综合型对策，甚至能够超前预防。有了正确的安全哲学思想的指导，人类现代生产与生活的安全才能获得高水平的保障。 安全系统论原理：从安全系统的动态特性出发，研究人、社会、环境、技术、经济等因素构成的安全大协调系统。建立生命保障、健康、财产安全、环保、信誉的目标体系。在认识了事故系统人——机——环境——管理四要素的基础上，更强调从建设安全系统的角度出发，认识安全系统的要素：人——人的
液力传动与流体机械项目: 三峡大坝水轮机发电原理 汇报人：刘宝 张文辉 赵俊伟 吕九九 指导教师：赵静一 燕山大学机械工程学院 2012年9月
目录 一、水力发电简介 (3) 二、三峡水轮机组简介 (5) 三、混流式水轮发电机结构 (7) 四、混流式水轮机的工作原理 (10)
一、水力发电简介 水是自然中最有用的动力，因为它最容易被掌控。流水可经由水闸或管线被输送，更重要的，一条流可藉水坝区隔成能容纳大量水的水库，当需要时便释出其所需的量。水力常被规划成水力发电厂，通常建基于大型的水坝，最佳的地理位置是在高山地区且狭窄而两侧陡峭的河谷，水坝建于如此的河谷可以产生超过100公里长的蓄水库。大规模的计划或许就不只一个简单的水坝和蓄水库。在澳洲的雪山，雪河的水藉由一连串的地下通道，转至十六个发电厂。水力亦被用来储存其他发电厂多余的能量，这可所谓的抽蓄发电厂来处理，及使用两个分离且不同水平面的蓄水库。正常运作下，位置较高的水库的水被用来驱动涡轮产生电，而经过涡轮的水便储存在较低的水库。一但有多余的电，便被用来抽取较低水库的水回到较高的水库。电力的需求在白天时达到最高点，这亦意味着，大多数的发电站，抽水的工作通常在夜间完成。 水力发电是利用河川、湖泊等位于高处具有位能的水流至低处，将其中所含之位能转换成水轮机之动能，就是利用流水量及落差来转动水涡轮。再藉水轮机为原动机，推动发电机产生电能。因水力发电厂所发出的电力其电压低，要输送到远距离的用户，必须将电压经过变压器提高后，再由架空输电路输送到用户集中区的变电所，再次降低为适合于家庭用户、工厂之用电设备之电压，并由配电线输电到各工厂及家庭用户。 水轮机由古代的水轮、水车演变而来，其工作流程为上游水库中的水经大坝引水管，流入坝体下方发电厂房的蜗壳、导水机构及水轮机转轮中，将势能转化为推动转轮叶片旋转的动能。转轮通过主轴与发电机转子联轴，带动转子旋转并切割发电机定子磁力线圈，利用电磁感应原理在发电机线圈中产生高压电，再经过变压器升压通过输电线路将电力输出到电网中。水轮机中作完功的水则通过大坝尾水管排向下游。 水轮机按工作方式可分为冲击式水轮机和反击式水轮机两大类。反击式水轮机又可分为混流式、轴流式、斜流式和贯流式。三峡电站采用的混流式机组是使用最广泛的一种。1827年法国工程师B.富尔内隆制成6马力的反击式水轮机，1849年经美国工程师J.B.弗朗西斯设计改进，形成了现代混流式水轮机，故称为弗朗西斯水轮机。1850年出现冲击式水轮机。1880年美国工程师L.A.佩尔顿取得水斗型冲击式水轮机的专利，世人称之为佩尔顿水轮机。1912年奥地利工程师V.卡普兰设计出第一台转桨轴流式水轮机，被称为卡普兰水轮机。到20世纪40-50年代又相继出现贯流式和斜流式水轮机，同时水轮机又发展为水泵水轮机，应用于抽水蓄能电站。随着二战后水电开发的进展，水轮机的性能和结构日趋完善，功率有了大幅提高。 利用天然水流为资源。水力发电则系利用筑坝蓄水，昼夜取舍，不尽不竭，既便利又为经济。故近五十年来，世界各国发电，多由火力侧重于水力，都在努力开发水力资源。美国全国发电量最初用火力者在百分之八十以上，至目前为止，水力已占将及半数，由此可见开发水力之重要。而在燃料缺乏之国家，如瑞士、意大利等国，更须大量开发水力发电，以补其缺。
目录 第一章基本资料 (1) 第二章机组台数与单机容量的选择 (2) 第三章水轮机主要参数的选择与计算 (5) 第四章水轮机运转特性曲线的绘制 (10) 第五章蜗壳设计 (13) 第六章尾水管设计 (17) 第七章心得体会 (20) 参考文献 (20) 第一章基本资料 基本设计资料 黄河B水电站是紧接L水电站尾水的黄河上游的一个梯级水电站。水库正常蓄水位2452 m，电站总装机容量4200 MW，额定水头205 m。 经水能分析，该电站有关动能指标如表1所示： 表1 动能指标 第二章机组台数与单机容量的选择 水电站的装机容量等于机组台数和单机容量的乘积。根据已确定的装机容量，就可以拟定可能的机组台数方案，选择机组台数与单机容量时应遵循如下原则： 机组台数与工程建设费用的关系 在水电站的装机容量基本已经定下来的情况下，机组台数增多，单机容量减小。通常小机组单位千瓦耗材多、造价高，相应的主阀、调速器、附属设备及电气设备的套数增加，投资亦增加，整体设备费用高。另外，机组台数多，厂房所占的平面尺寸也会增大。一般情况下，台数多对成本和投资不利。因此，较少的机组台数有利于降低工程建设费用
机组台数与设备制造、运输、安装以及枢纽安装布置的关系 单机容量大，可能会在制造、安装和运输方面增加一定的难度。然而，有些大型或特大型水电站，由于受枢纽平面尺寸的限制，总希望单机容量制造得大些。 机组台数对水电站运行效率的影响 水轮机在额定出力或者接近额定出力时，运行效率较高。机组台数不同，水电站平均效率也不同。机组台数较少，平均效率越低。机组台数多，可以灵活改变机组运行方式，调整机组负荷，避开低效率区运行，以是电站保持较高的平均效率。但机组台数多到一定程度，再增加台数对水电站运行效率增加的效果就不显着。当水电站在电力系统中担任基荷工作时，引用流量较固定，选择机组台数较少，可使水轮机在较长时间内以最大工况运行，使水电站保持较高的平均效率。当水电站担任系统尖峰负荷并且程度调频任务时，由于负荷经常变动，而且幅度较大，为使每台机组都可以在高效率区工作，则需要更多的机组台数。 另外，机组类型不同，高效率范围大小也不同，台数对电厂平均效率的影响就不同。对于高效率工作区较窄的，机组台数应适当多一些。轴流转浆式水轮机，由于单机的效率曲线平缓且高效区宽，台数多少对电厂的平均效率影响不明显；而混流式、轴流定浆式水轮机其效率曲线较陡，当出力变化时，效率变化较剧烈，适当增加台数可明显改善电厂运行的平均效率。 机组台数与水电站运行维护的关系 机组台数多，单机容量小，水电站运行方式较灵活机动，机组发生事故停机产生的影响小，单机轮换检修易于安排，难度也小。但台数多，机组开、停机操作频繁，操作运行次数随之增多，发生事故的几率也随之增高，对全厂检修很麻烦。同时，管理人员多，维护耗材多，运行费用也相应提高。故不能用过多的机组台数。 机组台数与其他因素的关系 对于区域电网的单机：装机容量较小≯15%系统最大负荷（不为主导电站）；装机容量较大≯10%系统容量(系统事故备用容量)，因而，单机容量与台数选取不受限制。 根据设计规范要求，机组单机容量应以水轮机单机运行时其出力在机组的稳定运行区域范围内确定为原则。不同型式的水轮机的稳定运行负荷区域如表1。 表2 不同型式的水轮机的稳定运行负荷区域
安全科学原理的内容 安全科学是现在很多人在意的科学概念，所以很多人都想要知 道安全科学的一些内容。下面是为你精心推荐的安全科学原理内容，希望对您有所帮助。 (1)安全的哲学原理：从历史学和思维学的角度研究实现人类安全生产和安全生存的认识论和方法论。如有了这样的归纳：远古人类的安全认识论是宿命论的，方法论是被动承受型的;近代人类的安全 认识提高到了经验的水平;现代随着工业社会的发展和技术的进步， 人类的安全认识论进入了系统论阶段。从而在方法论上能够推行安全生产与安全生活的综合型对策，甚至能够超前预防。有了正确的安全哲学思想的指导，人类现代生产与生活的安全才能获得高水平的保障。 (2)安全系统论原理：从安全系统的动态特性出发，研究人、社会、环境、技术、经济等因素构成的安全大协调系统。建立生命保障、健康、财产安全、环保、信誉的目标体系。在认识了事故系统人一机一环境一管理四要素的基础上，更强调从建设安全系统的角度出发，认识安全系统的要素：人——人的安全素质(心理与生理;安全能力; 文化素质);物——设备与环境的安全可靠性(设计安全性;制造安全性;使用安全性);能量——生产过程能的安全作用(能的有效控制); 信息——充分可靠的安全信息流(管理效能的充分发挥)是安全的基 础保障。从安全系统的角度来认识安全原理更具有理性的意义，更具科学性原则。
(3)安全控制论原理：安全控制是最终实现人类安全生产和安全生存的根本措施。安全控制论提出了一系列有效的控制原则。安全控制论要求从本质上来认识事故(而不是从形式或后果)，即事故的本质是能量不正常转移，由此推出了高效实现安金系统的方法和对策。 (4)安全信息论原理：安全信息是安全活动所依赖的资源。安全信息原理研究安全信息定义、类型，研究安全信息的获取、处理、存储、传输等技术。 (5)安全经济学原理：从安全经济学的角度，研究安全的“减损效益”(减少人员伤亡、职业病负担、事故经济损失、环境危害等)，研究安全的增值效益，即研究安全的“贡献率”，用安全经济学理论指导安全系统的优化。 (6)安全管理学原理：安全管理最基本的原理首先是管理组织学的原理，即安全组织机构合理设置，安全机构职能的科学分工，安全管理体制协调高效，管理能力自组织发展，安全决策和事故预防决策的有效和高效。其次是专业人员保障系统的原理，即遵循专业人员的资格保证机制：通过发展学历教育和设置安全工程师职称系列的单列，对安全专业人员进出具体严格的任职要求;建立兼职人员网络系统： 企业内部从上到下(班组)设置全面、系统、有效安全管理组织网络等。三是投资保障机制，研究安全投资结构的关系，正确认识预防性投入与事后整改投入的关系。要研究和掌握安全措施投资政策和立法，讲求谁需要、谁受益、谁投资的原则;建立国家、企业、个人协调的投 资保障系统等等。
第一章绪论（一）选择题 1．水轮机的工作水头是（）。 （A）水电站上、下游水位差（B）水轮机进口断面和出口断面单位重量水流的能量差 2．水轮机的效率是（）。（A）水轮发电机出力与水流出力之比（B）水轮机出力与水流出力之比 3．反击式水轮机是靠（）做功的。（A）水流的动能（B）水流的动能与势能 4．冲击式水轮机转轮是（）。（A）整周进水的（B）部分圆周进水的 5．喷嘴是（）水轮机的部件。（A）反击式（B）冲击式 （二）填空题 1．水电站中通过 ____________能转变成旋转机械能，再通过____________把旋转机械能转变成电能。 2．水轮机分为 _____________ 和 _____________两大类。 3．轴流式水轮机分为_____________ 和 _____________两种。 4．水轮机主轴的布置形式有_____________和_____________两种。 5．冲击式水轮机有_____________、_____________ 和_____________三种。（三）问答题 1.水轮机有哪些类型?划分类型的依据是什么?各类水轮机的适用范围是什
么？ 2.混流式与轴流式水轮机主要不同点有哪些？其适用范围有什么不同？ 3.简述各类水轮机转轮区水流的流动与转轮的结构特点。 4.水轮机的基本工作参数有哪些？有何含义？它们的代表符号和单位是什么？ 5.反击式与冲击式水轮机各有哪些过流部件?各有何作用? 6.水电站和水轮机的特征水头都有哪些？它们之间有何区别？ 7．冲击式水轮机的特点是什么？类型有哪些？试说明冲击式水轮机适合高水头的原因？ 8．反击式和冲击式水轮机在能量转换上有何区别？ 9．贯流式水轮机的特点是什么？类型有哪些？ 10．灯泡贯流式水轮机有哪些优点？简述灯泡贯流式水轮机基本组成部分。 11．灯泡贯流式机组的布置形式有几种，各自的适用条件是什么？ 12．灯泡贯流式机组与立式机组有何区别，相比较其优点是什么？ 13．喷管的作用是什么，其型式有几种？折向器和分流器的作用是什么，二者有何区别？ 14.水轮机的型号如何表示?各部分代表什么意义? 15．解释水轮机型号：?HL160-LJ-520、 ZZ560-LH-800、GD600-WP-250、 2CJ30-W-120/2×10。 16．了解我国已建及正在建的大型水电站的机组的单机容量和适用水头。 （四）计算题 1．某水轮机的水头为18.6m ，流量为1130m 3/s ，水轮机的出力为180MW ，若发电机效率97.0=g η，求水轮机的效率和机组的出力g P 。 2．某水轮机蜗壳进口压力表的读数为a P 310650?，压力表中心高程为887m ，压 力表所在钢管内径D = 6.0m ，电站下游水位为884m ，水轮机流量Q = 290 m 3/s ，若水轮机的效率%92=η，求水轮机的工作水头与出力。
YF-ED-J6882 可按资料类型定义编号 安全科学原理实用版 Management Of Personal, Equipment And Product Safety In Daily Work, So The Labor Process Can Be Carried Out Under Material Conditions And Work Order That Meet Safety Requirements. （示范文稿） 二零XX年XX月XX日
文件名安全科学原理实用版日期20XX年XX月版次1/1编制人XXXXXX审核XXXXXX批准XXXXXX 安全科学原理实用版 提示：该安全管理文档适合使用于日常工作中人身安全、设备和产品安全，以及交通运输安全等方面的管理，使劳动过程在符合安全要求的物质条件和工作秩序下进行，防止伤亡事故、设备事故及各种灾害的发生。下载后可以对文件进行定制修改，请根据实际需要调整使用。 1.认识论 以安全系统作为研究对象，建立了人—— 物——能量——信息的安全系统要素体系，提 出系统自组织的思路，确立了系统本质安全的 目标。通过安全系统论、安全控制论、安全信 息论、安全协调学、安全行为科学、安全环境 学、安全文化建设等科学理论研究，提出在本 质安全化认识论基础上全面、系统、综合地发 展安全科学理论。 2.理论系统 安全原理的理论系统还在发展和完善之
中，目前已有的初步体系有：安全的哲学原理：从历史学和思维学的角度研究实现人类安全生产和安全生存的认识论和方法论。如有了这样的归纳：远古人类的安全认识论是宿命论的，方法论是被动承受型的；近代人类的安全认识提高到了经验的水平；现代随着工业社会的发展和技术的进步，人类的安全认识论进入了系统论阶段，从而在方法论上能够推行安全生产与安全生活的综合型对策，甚至能够超前预防。有了正确的安全哲学思想的指导，人类现代生产与生活的安全才能获得高水平的保障。 安全系统论原理：从安全系统的动态特性出发，研究人、社会、环境、技术、经济等因素构成的安全大协调系统。建立生命保障、健
安全科学原理 1.认识论 以安全系统作为研究对象，建立了人——物——能量——信息的安全系统要素体系，提出系统自组织的思路，确立了系统本质安全的目标。通过安全系统论、安全控制论、安全信息论、安全协调学、安全行为科学、安全环境学、安全文化建设等科学理论研究，提出在本质安全化认识论基础上全面、系统、综合地发展安全科学理论。 2.理论系统 安全原理的理论系统还在发展和完善之中，目前已有的初步体系有：安全的哲学原理：从历史学和思维学的角度研究实现人类安全生产和安全生存的认识论和方法论。如有了这样的归纳：远古人类的安全认识论是宿命论的，方法论是被动承受型的；近代人类的安全认识提高到了经验的水平；现代随着工业社会的发展和技术的进步，人类的安全认识论进入了系统论阶段，从而在方法论上能够推行安全生产与安全生活的综合型对策，甚至能够超前预防。有了正确的安全哲学思想的指导，人类现代生产与生活的安全才能获得高水平的保障。 安全系统论原理：从安全系统的动态特性出发，研究人、社会、环境、技术、经济等因素构成的安全大协调系统。建立生命保障、健康、财产安全、环保、信誉的目标体系。在认识了事故系统人——机——环境——管理四要素的基础上，更强调从建设安全系统的角度出发，认识安全系统的要素：人——人的安全素质（心理与生理，安全能力，文化素质）；物——设备与环境的安全可靠性（设计安全性，制造安全性，使用安全性）；能量——生产过程能量的安全作用（能量的有效控制）；信息——充分可靠的安全信息流（管理效能的充分发挥）是安全的基础保障。从安全系统的角度来认识安全原理更具有理性的意义，更具科学性原则。
安全控制论原理：安全控制是最终实现人类安全生产和安全生存的根本措施。安全控制论提出了有效的控制原则。安全控制论要求从本质上来认识事故(而不是从形式或后果),即事故的本质对是能量不正常转移，由此推出了高效实现安全系统的方法和对策。 安全信息论原理：安全信息是安全活动所依赖的资源。安全信息原理研究安全信息定义、类型，研究安全信息的获取、处理、存储、传输等技术。安全经济学原理：从安全经济学的角度，研究安全的“减损效益”（减少人员伤亡、职业病负担、事故经济损失、环境危害等），研究安全的增值效益，即研究安全的“贡献率”，用安全经济学理论指导安全系统的优化。 安全管理学原理：安全管理最基本的原理首先是管理组织学的原理，即安全组织机构合理设置，安全机构职能的科学分工，安全管理体制协调高效，管理能力自组织发展，安全决策和事故预防决策的有效和高效。其次是专业人员保障系统的原理，即遵循专业人员的资格保证机制：通过发展学历教育和设置安全工程师职称系列的单列，对安全专业人员提出具体严格的任职要求；建立兼职人员网络系统：企业内部从上到下（班组）设置全面、系统、有效安全管理组织网络等。三是投资保障机制，研究安全投资结构的关系，正确认识预防性投入与事后整改投入的关系，要研究和掌握安全措施投资政策和立法，讲求“谁需要，谁受益，谁投资”的原则；建立国家、企业、个人协调的投资保障系统等等。 安全工程技术原理：随着技术和环境的不同，发展相适应的硬技术原理、机电安全原理、防火原理、防爆原理、防毒原理等。目前还在发展中的安全理论还有：安全仿真理论、安全专家系统、系统灾变理论、本质安全化理论、安全文化理论等. 3.方法与特征 自组织思想和本质安全化的认识，要求从系统的的本质入手，要求主动、协调、综合、全面的方法论。具体表现为：从人与机器和环境的本质安全入手，人的本质安全指不但要要解决人的知识、技能、意识素质，还要从人的观念、伦理、情感、态度、认知、品德等人文素质入手，从而提出安全文化建设的思路；物和环
本篇重要内容：水轮机(The hydraulic turbine) 水轮机是将水能转变为旋转机械能，从而带动发电机发出电能的一种机械，是水电站动力设备之一。研究的目的是充分利用水能资源，为厂房布置设计作准备。 第二章 水轮机类型与构造 第一节水轮机基本类型、特点、适用条件 一、水轮机的基本类型 （一）按主轴装置方式划分 1. 立式水轮机：水轮机主轴竖直安装；大中型水轮机均采用该装置方式。 2. 卧式水轮机：水轮机主轴水平安装；小型或微型水轮机采用。 （二）按能量转换特征 水轮机是水电站的主要动力设备之一。根据能量转换的特征，可将水轮机分为反击式、冲击式两大类。各种类型水轮机按照其水流方向和工作特点不同又有如下不同的形式。 ???? ?? ???? ??? ?? ? ????? ?? ? ?双击式斜击式水斗式（切击式）冲击式斜流式贯流转桨式） 贯流式（贯流定桨式，轴流转桨式）轴流式（轴流定桨式，混流式 反击式水轮机 二、水轮机的特点及适用条件 （一）反击式水轮机的特点及适用条件 特点:（1）水流流经转轮时，水流充满整个转轮叶片流道，利用水流对叶片的反作用力，即叶片正反面的压力差使转轮旋转； （2）主要利用水流的势能和动能，主要是利用水流的势能； （3）水轮机在工作工程中，转轮完全浸没在水中。 反击式水轮机根据水流流经转轮的方式不同分为混流式、轴流式、斜流式、贯流式四种。 1、混流式（法郎西斯式）：水流径向流入转轮，轴向流出。 适用范围：H=30~700 m , 单机容量：几万kW~几十万kW 优点：适用范围广，结构简单，运行稳定，效率高，适用高水头小流量电站。
2、轴流式（卡普兰式）：水流沿转轮轴向流入，轴向流出，水流方向始终平行于主轴。 (a)、轴流定浆式：叶片不能随工况的变化而转动。改变叶片转角时需要停机进行。结构简单，效率低。适用H、Q变化不大的情况（工况较稳定），H：3~50m。 (b)、轴流转浆式：叶片能随工况的变化而转动，进行双重调节（导叶开度、叶片角度）。适用水头流量的变化，高效率区广，大中型电站多采用。H：3~80m。（葛洲坝：17万kW、12.5万kW，Hr=27m）。 混流式转轮轴流定桨式转轮 3、斜流式（法国德里亚齐式）：水流斜向流进、流出转轮。转轮叶片随工况变化而转动，高效率区广。兼有轴流转浆式运行效率高，混流式水轮机汽蚀性能好、强度高的优点。适用水头范围H=40~200m。是具有可逆性的水泵―水轮机，广泛地用于抽水蓄能电站，因其结构复杂很少用于小型水电站。 斜流式 4、贯流式水轮机（卧轴流式）
第三章水轮机工作原理 本章教学要求： 1．了解水流在反击式水轮机中的运动规律； 2．熟练掌握水轮机的速度三角形及其作用； 3．熟练掌握水轮机的差不多方程极其意义； 4．掌握水轮机效率的定义； 5．掌握水轮机在最优工况、非最优工况下的运行特点。 第一节水流在反击式水轮机转轮中的运动 一、蜗壳中的水流运动 反击式水轮机蜗壳的要紧作用是以最小的水力损失把水流引向转轮前的导水机构，并使水流能均匀而轴对称地进入导水机构，同时，让水流具有一定的速度环量，以提高作用于工作轮上的有效水能及转轮的运行稳定性。蜗壳的水力设计确实是以完成蜗壳的上述任务为前提。而蜗壳中的水流运动规律又取决于蜗壳的内壁轮廊线，故蜗壳内壁轮廓线的形状操纵了蜗壳内的水流运
动规律。 关于蜗壳中的水流运动规律，一般认为有两种形式。依照设计者的意图，设计出来的蜗壳形状也稍有不同。这两种规律是： 1．蜗壳断面的平均速度周向重量均u V 为常数的规律 常数均==0V V u （3-1） 式中0V 为蜗壳进口断面的水流速度。 2． 蜗壳中水流按等速度矩规律运动。即位于蜗壳内任一点水流速度的切向重量u V 与该点距水轮机轴线的半径r 的乘积不变。 C r V u ==?常数 （3-2） 式中 u V ——某一点水流速度的圆周重量，见图3-1所示； r ——研究点距水轮机轴线的半径。
图3-1 蜗壳中的水流运动 实践证明，水轮机按“等速度矩规律”设计的蜗壳性能较好。“等速度矩”规律对蜗壳中的水流运动作如下假设： 1．忽略水流粘性及与管壁的磨擦损失。 2．蜗壳内壁是光滑的，认为蜗壳中的水流运动是无旋流淌。 3．蜗壳中的水流运动是以水轮机轴为对称的运动。即蜗壳内水流速度V ，压力P 等运动要素有：0,0=??=??θ θP V 。 因此，蜗壳内的水流运动为理想液体作轴对称流淌。 由式3-2可知，蜗壳中距水轮机轴线半径相同的各点，其水流切向速度u V 相等；蜗壳中距水轮机轴线半径不同的点，其切向 速度u V 与半径r 成反比。 蜗壳中各断面所通过流量变化规律。为了提高机组的运行稳