安全管理工程之能量轉(zhuǎn)移論

一、能量與事故

近代工業(yè)的發(fā)展起源于將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，并以水為介質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)檎羝缓髮⒄羝臒崮苻D(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能輸送到生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)。這就是蒸汽機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)換情況。電氣時(shí)代是將水的勢(shì)能或蒸汽的動(dòng)能轉(zhuǎn)換為電能，在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)再將電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能進(jìn)行產(chǎn)品的制造加工。核電站則是用原子能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿摹？傊?，能量（energy）是具有做功本領(lǐng)的物理元，它是由物質(zhì)和場(chǎng)構(gòu)成系統(tǒng)的最基本的物理量。

輸送到生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的能量，依生產(chǎn)的目的和手段不同，可以相互轉(zhuǎn)變?yōu)楦鞣N形式。按照能量的形式，分為：

1. 勢(shì)能（potential energy）；

2. 動(dòng)能（kinetic energy）；

3. 熱能（heat energy）；

4. 化學(xué)能（chemical energy）；

5. 電能（electric energy）；

6. 原子能（atomic energy）；

7. 輻射能（radioactive energy）：

8. 聲能（sound energy）

9. 生物能（biological energy）

1966年美國(guó)運(yùn)輸部國(guó)家安全局局長(zhǎng)哈登（haddon）引伸了吉布森（gibson）1961年提出的下述觀點(diǎn)：“生物體（人）受傷害的原因只能是某種能量的轉(zhuǎn)換”，并提出了“根據(jù)有關(guān)能量對(duì)傷亡事故加以分類的方法”。他分為兩類傷害，見表2-l、2-2。

haddon提出了關(guān)于防止表中的能量破壞性作用的處理原則順序。

表2-1 第1類傷害的實(shí)例：這些傷害是由于施加了超過(guò)局部或全身性傷閾限的能量引起的

2-2 第2類傷害的實(shí)例：這些傷害是由于影響了局部的或全身性能量交換引起的

二、防護(hù)能量逆流于人體的措施

haddon認(rèn)為，在一定條件下某種形式的能量能否產(chǎn)生傷害、造成人員傷亡事故，應(yīng)取決于：（1）人接觸能量的大小；（2）接觸時(shí)間和頻率；（3）力的集中程度，他認(rèn)為預(yù)防能量轉(zhuǎn)移的安全措施可用屏障樹（防護(hù)系統(tǒng)）的理論加以闡明；（4）屏障設(shè)置得越早，效果越好。

按能量大小，可研究建立單一屏障還是多重屏障（冗余屏障）。

防護(hù)能量逆流于人體的典型系統(tǒng)可大致分為十二個(gè)類型：

1. 限制能量的系統(tǒng)：如限制能量的速度和大小，規(guī)定極限量和使用低壓測(cè)量?jī)x表等等。

2. 用較安全的能源代替危險(xiǎn)性大的能源：如用水力采煤代替爆破；應(yīng)用co2滅火劑代替ccl4等等。

3. 防止能量蓄積：如控制爆炸性氣體ch4的濃度，應(yīng)用低高度的位能，應(yīng)用尖狀工具（防止鈍器積聚熱能）等，控制能量增加的限度。

4. 控制能量釋放：如在貯存能源和實(shí)驗(yàn)時(shí)，采用保護(hù)性容器（如耐壓氧氣罐、盛裝放射性同位素的專用容器）以及生活區(qū)遠(yuǎn)離污染源等等。

5. 延緩能量釋放：如采用安全閥、逸出閥，以及應(yīng)用某些器件吸收振動(dòng)等。

6. 開辟釋放能量的渠道：如接地電線，抽放煤體中的瓦斯等等。

7. 在能源上設(shè)置屏障：如防沖擊波的消波室，除尖過(guò)濾或氫子體的濾清器，消聲器以及原子輻射防護(hù)屏等等。

8. 在人、物與能源之間設(shè)屏障：如防護(hù)罩、防火門、密閉門、防水閘墻等。

9. 在人與物之間設(shè)屏蔽：如安全帽、安全鞋和手套，口罩等個(gè)體防護(hù)用具等。

10. 提高防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)：如采用雙重絕緣工具、低電壓回路、連續(xù)監(jiān)測(cè)和遠(yuǎn)距遙控等等，增強(qiáng)對(duì)傷害的抵抗能力（人的選拔，耐高溫、高寒、高強(qiáng)度材料）。

11. 改善效果及防止損失擴(kuò)大：如改變工藝流程，變不安全流程為安全流程，搞好急救。

12. 修復(fù)或恢復(fù)：治療、矯正以減輕傷害程度或恢復(fù)原有功能。

從系統(tǒng)安全觀點(diǎn)研究能量轉(zhuǎn)移的另一概念是，一定量的能量集中于一點(diǎn)要比它大而鋪開所造成的傷害程度更大。因此，可以通過(guò)延長(zhǎng)能量釋放時(shí)間或使能量在大面積內(nèi)消散的方法來(lái)降低其危害的程度。對(duì)于需要保護(hù)的人和物應(yīng)遠(yuǎn)離釋放能量的地點(diǎn)，以此來(lái)控制由于能量轉(zhuǎn)移而造成的事故。

最理想的是，在能量控制系統(tǒng)中優(yōu)先采用自動(dòng)化裝置，而不需要操作者再考慮采取什么措施。安全工程技術(shù)人員應(yīng)充分利用能量轉(zhuǎn)移的理論在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中克服不足之處，并且對(duì)能量加以控制，使其保持在容許限度之內(nèi)。

能量轉(zhuǎn)移致使傷亡事故發(fā)生的理論還需結(jié)合因果論、事件鏈和軌跡交叉論等傷害致因論觀點(diǎn)，加以綜合研究。這些研究有賴于對(duì)傷亡事故建立“模型”，以便進(jìn)一步分析各類型事故的發(fā)生規(guī)律和機(jī)理。