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安全检测技术课件 第1章_图文

安全检测技术课件 第1章_图文

第1章 绪 论

第1章 绪 论
1.1 安全生产技术 1.2 安全检测技术 1.3 安全检测技术的发展

第1章 绪 论

1.1 安全生产技术
1.1.1 我国安全生产现状?

目前, 我国正处于经济的转型期, 随着我国工业化和 市场经济的快速发展,我国安全生产特大事故发生的概率也 在增加。近几年,发生一次死亡10人以上的特大事故都在120 起以上, 死亡人数约2500人;发生一次死亡30人以上的特别 重大事故15起, 平均每月发生1起。2003年全国共发生一次 死亡10人以上特大事故129起,死亡2562人;发生一次死亡30 人以上的特别重大事故15起,死亡825人。特别重大事故由于 伤亡人数多, 经济损失重大,在国内外造成了重大的社会影 响。

第1章 绪 论 2001年,广西南丹县龙泉矿冶总厂所属拉甲坡矿发生透 水事故,造成81人死亡,直接经济损失8000多万元;2002年, 黑龙江鸡西矿务局城子河煤矿发生瓦斯爆炸事故,造成124 人死亡,直接经济损失984万元;2003年12月23日,中国石 油天然气总公司四川管理局重庆钻探公司西北气矿发生特大 井喷事故,造成243人死亡,上万人住院就诊,经济损失巨 大;2004年11月28日陕西陈家山发生的我国煤矿40多年一遇 的特大瓦斯爆炸事故调查还未完结,2005年大年初六,相隔 不到3个月又发生了辽宁阜新孙家湾213人死亡的特大矿难…… 使这类事故又有了新的突破。煤矿、道路交通、建筑、危险 化学品等领域伤亡事故多发的状况尚未从根本上扭转。安全 事故频繁发生,对人民群众的生命与财产造成了重大的损失。

第1章 绪 论 党和政府一贯高度重视安全生产工作,并出台了《安全 生产法》。党的十六大提出要“高度重视安全生产,保护国 家财产和人民生命的安全"。安全生产是社会文明和进步的重 要标志,是国民经济稳定运行的重要保障,是坚持以人为本 安全理念的必然要求,是坚持人与自然和谐发展的前提条件, 是全面建设小康社会宏伟目标的重要内容。尽快改变我国安 全生产科技相对落后的局面,为安全生产提供足够的技术支 撑和保障,已成为我国科技界的共识。发展和提高我国的安 全检测技术水平,识别各种危险源和确定事故隐患分布,有 效控制事故与灾害的发生,将直接影响我国经济的可持续、 健康发展和全面建设小康社会目标的实现。

第1章 绪 论 1.1.2我国安全生产科技的主要差距

1.安全生产科学理论需要不断发展
安全科学理论是发展安全科技的基础,超前的科学理论 能够有效地指导安全科技研究和安全生产工作实践。我国的 安全科学最早是从劳动保护工作中发展起来的。长期以来, 在人们的观念中,安全是一种常识,既没有科学的认识,也 没有学科的地位。到目前为止,安全科学的学科性质、研究 对象、研究范畴还没有统一的认识,与相关学科和专业的关 系也还没有理清,在高层次的科学研究领域更没有纳入到资 助的范围。因此,安全理论的发展应该放到“科技兴安”战 略地位。

第1章 绪 论 2.危险源辨识、风险分析和风险评估技术需要不断完 善?

风险辨识、评价和控制的技术和方法是安全科学技术中
的前沿课题之一。我国对高危行业的特种设备和一些涉及生 命安全的危险装置受先天制造质量和后天维护技术水平等因 素制约,存在诸多缺陷,但由于受到综合国力的制约,不可 能像发达国家那样进行定期报废和更新,又由于缺乏适合于 我国国情的检验检测、安全评估、寿命预测和基础数据库, 造成各类潜在危险的大量存在,缺乏有效的预控手段。

第1章 绪 论

3.安全检测、危险源监测和灾害事故预警要逐步建立? 危害检测和危险监控是事故预防的基本技术手段,现代化生 产迫切需要发展在线、智能化检测监测技术和手段。发达国 家已有先进技术对关键装备、大型承压设备和危险装置进行 在线检测,对埋地燃气管道腐蚀与泄漏实施不开挖在线检测 监测,但我国在这方面的研究却刚刚起步甚至基本上是空白。 生产装置除有良好的安全监测技术外,还建立完善、严格的 机械完好性保证制度,以预防性检修为准则,很少发生现场 泄漏问题,而我国大多数企业仍采用坏了才修的原则,现场跑 冒滴漏严重,既造成环境污染,又潜存事故隐患。?
对矿山等的自然灾害预测、预警和监测技术,我国普遍 存在着技术相对落后、使用面不宽、传感器种类少、稳定性 差、使用寿命短等问题,与发达国家存在相当大的差距。

第1章 绪 论 4.风险控制和灾害事故防治技术要不断更新 风险控制是实现系统安全的最终目的。在针对危害识

别和风险评价提出的危险、事故隐患,采用先进的防治技
术进行有效的风险控制方面和研究重大突变事故的预防措 施方面的研究远远不够,要形成体系还需要相当长的时间。 矿山煤层与瓦斯突出、冲击地压、地热等自然灾害的治理 缺乏有效的技术和必要的理论支撑,煤层的瓦斯抽放还缺 乏有效的手段,矿井通风的可靠性也缺乏有效的保证。

第1章 绪 论 5.应急救援技术能力和水平要不断提高? 科学的事故防范体系不仅要有预防的措施,还需要有 应急的对策。在危险化学品应急救援方面,我国还仅仅停 留在化学品登记、物化性质咨询方面,对应急救援技术与 装备的研究开发差距很大;在特种设备应急救援方面,尚 未建立起应对各类特种设备恶性事故应急救援系统及有效 的应急抢险装备;在矿山、交通、建筑、电力供应等方面, 普遍存在着对重大突发性灾害应急预案缺乏深入的研究, 很难有效实施;全国各级各类应急救援力量缺乏有效整合, 尚未建立协同作战机制。而发达国家目前已有完整的体系, 特别在城市公共安全应急救援方面,技术装备先进,应急 机制健全。

第1章 绪 论 6.事故调查分析处理要不断改善 事前预防、事中应急、事后补救是安全保障的基本方法 体系。发生事故后的科学调查处理是事后补救的基础。我国 在事故调查分析的组织、目的、程序以及相关的技术手段等 方面与发达国家差距很大。必须改变重大事故发生后只重视 责任原因,而忽视本质和预防原因的调查。

第1章 绪 论 7.安全技术标准体系需要不断完善,并改善其科学性 和有效性? 安全技术标准是发挥安全科技功能的支持条件。目前我 国安全技术标准缺口大,已有标准的科技含量低,大多缺少 详细的安全技术设计要求,与发达国家的差距很大,要与国 际安全技术标准接轨还有大量工作要做。? 8.安全信息管理技术需要加强和提高 安全信息是科学决策和管理的基础。要利用先进管理理 论和现代信息技术,通过互联网连接各种静态、动态安全信 息,资源共享,实现国家安全生产的动态监管,提高时效性、 准确性。

第1章 绪 论 9.安全生产科技投入有待加强

安全科技的投入水平既是国家经济实力的体现,同时也
是社会管理者意识的表现。安全生产科技工作作为以社会公 益性为主导的事业,我国的投入水平与发达国家相比存在巨 大差距,需要建立多元化的安全科学投入机制。?

第1章 绪 论 1.1.3 生产安全科技的现状与发展趋势

1.发达国家?

发达国家主要依靠自动化的检测与控制技术、预警技 术,严格的预警机制以及规范的管理保证生产的安全进行, 其先进的危险辨识技术、评估技术和软件已广泛地应用于 企业安全管理当中。在危险辨识和风险评估方面,发达国 家的大公司普遍开发了先进的危险辨识、评估技术和相关 软件,并广泛应用于企业生产的安全管理之中。利用风险 分析软件,建立电脑数据分析模型,纳入预警系统,确定 公司设施的设计和运行中存在的严重环境缺陷,并进行校 正。几十年前就已开展特种设备安全检测、评估、寿命预 测和风险评估技术方面的研究,建立了大量的基础数据库。

第1章 绪 论 在危险源监测、预警方面,发达国家已有先进的技术和 设备可以对大型承压设备、储罐进行在线检测,对埋地燃气 管道腐蚀和泄漏实施不开挖在线检测监测,红外成像技术和 激光扫描技术也已应用于天然气管道的泄漏检测之中。? 在灾害事故防治方面,发达国家的大公司通过采用先进 的防雷防静电和抑爆等安全技术,已基本控制重、特大灾害 事故,研究重点正逐步转移到创造安全健康的工作环境。? 在安全生产信息化方面,已普遍利用现代网络化技术建 立先进的信息管理系统,实现了统一管理、数据规范和资源 共享。

第1章 绪 论 2.我国? 近年来,我国的安全生产科技也得到了较大的发展,具

备了一定的规模,管理水平不断提高,成为我国科技事业的
重要组成部分,对推动安全生产事业的发展起到了重要作用。 安全生产信息化、产业化高速发展。信息技术的突飞猛 进和安全监测、监控的重要性,促进了各类传感器、数据传 输技术、信息接口和GIS、GPS技术在安全生产领域的大量应

用,提高了安全生产信息化水平。

第1章 绪 论 3.发展趋势 发达国家主要依靠自动化安全检测与控制技术、预警 技术,严格的预警机制以及规范的管理保证生产的安全进 行,先进的危险辨识技术、评估技术和软件已广泛应用于 企业安全管理。我国主要以日常监督为主,安全生产监测、 监控自动化程度较低,预警及应急技术刚刚起步。

第1章 绪 论 1.1.4生产安全关键技术 1.灾前抑制

当热量过分集中于某一客体,并且超过其所能承受的能
量阈值时,将引发重大的事故或灾害。如果不断聚集的热量 作用于可燃物,可能导致火灾或爆炸;作用于非可燃物,则 可能因局部过热受到破坏,而引发事故。? 灾前抑制措施可以感知外界的异常,并通过自身变化弥

补或消除热量等能量意外集中释放的变化,达到最大程度的
抑制事故发生的目的。其抑制作用可以持续到事故已经发生、 发展阶段,起到延缓进程,保护结构不受损的作用。

第1章 绪 论 2.前兆检测 由于很多火灾、爆炸等事故是因为物体过热或热量相 对集中造成的,根据事故前所表现出来的温度或热特性, 已经形成很多检测设备,例如热像技术以其独有的方便直 观等特点被广泛应用。一般材料的破损缺陷会直接导致热 或能量的异常集中分布,所以超声波等材料的缺陷检测技 术对事故前兆检测也是极其重要的一环。

第1章 绪 论 3.早期监测 由被动式的抗灾技术向新一代的主动式防治技术转变的

关键是以智能监测技术为核心,结合灾前抑制和高效扑救技
术,实施最直接的灾害防治。传感手段、信号处理算法是智 能探测的两个基本方面,新的监测技术一般都是从这两个方

面入手,提高其智能程度、反应速度与稳健性。图像模式、
次声等新型传感手段结合多信号多判据、基于模糊逻辑和神 经网络技术、现场总线、专用集成芯片等技术,把智能监测 带到一个崭新的时代。研究过程也从单一的实物探索尝试, 发展到与计算机模拟、虚拟实验等方式相结合。

第1章 绪 论 传感技术的发展和水平直接影响着安全监测技术的水平。 现代传感技术的发展日新月异,安全监测也受惠其中,对众 多技术先进、工艺成熟的传感器件,安全工程有了更大的选 择余地。用于灾害监测的传感器非常多,如化学传感器、声 学传感器、机械传感器、磁传感器、辐射传感器、热传感器、 生物传感器、膜传感器、光纤传感器、硅传感器、应用MEMS 的微传感器等。?

传感器的信号已不再是简单的二值量,有意义的结论往 往是对信号的深入加工分析,例如变化率检测、趋势分析、 斜率求取、复合滤波、功率谱分析、时间序列分析、多传感 器相关运算、模糊统计、模糊推理、神经网络等。神经网络 与模糊系统融合的信号检测算法也已经应用于灾害探测,将 模糊理论和神经网络有机地结合起来,取长补短,提高整个 系统的学习能力和表达能力,可以进一步提高监测系统的智 能化水平。

第1章 绪 论 4.灾害扑救? 灾害发生后,有效的扑救技术可以大幅度地减小灾害损 失。扑救过程涉及清洁、高效救灾,人员疏散,人员防护, 防排烟等技术。? 智能机器人技术在灾害救援方面也得到了应用。研制机 器人的初衷就是制造一种用来代替人在复杂、危险及人的生 理条件所不能承受的环境中工作的机器。从20世纪50年代末 至今,机器人已经研制出三代。从第二代机器人起,已经有 专门研制的机器人从事恶劣、危险环境下的检修、清洁等安 全防范工作,以及从事消防灭火、火场搜索救援工作。1999 年英国消防科技部门成功研制了能扑灭特种火灾的机器人, 这种外壳用特种不锈钢制成的机器人貌似叉车,可进入800℃ 高温处灭火救灾,能用水、泡沫和干粉扑灭各种火灾,并可 把储有易燃易爆物品的容器移到安全区域,也可将汽车残骸 等笨重物移出路口,为消防人员和消防车进出提供方便。

第1章 绪 论 1.2.1检测技术

1.2安全检测技术

1.检测与测量的概念

检测主要包括检验和测量两方面的含义。检验是分辨出 被测参数量值所归属的某一范围带,以此来判别被测参数是 否合格或现象是否存在。测量是把被测未知量与同性质的标 准量进行比较,确定被测量对标准量的倍数,并用数字表示 这个倍数的过程。?
在自动化领域,检测的任务不仅是对成品或半成品的检 验和测量,而且为了检查、监督和控制某个生产过程或运动 对象使之处于人们选定的最佳状况,需要随时检验和测量各 种参量的大小和变化等情况。这种对生产过程和运动对象实 时定性检验和定量测量的技术又称为工程检测技术。

第1章 绪 论 测量有两种方式,即直接测量和间接测量。? 直接测量是在对被测量进行测量时,对仪表读数不经任 何运算,直接得出被测量的数值。 如用温度计测量温度,用万用表测量电压。? 间接测量是测量几个与被测量有关的物理量,通过函数 关系式计算出被测量的数值。如功率?P与电压V和电流I有 关,即P=I·V,通过测量的电压和电流,计算出功率。?

直接测量简单、方便,在实际中使用较多。但在无法采 用直接测量方式,直接测量不方便或直接测量误差大等情况 下可采用间接测量方式。

第1章 绪 论 2.传感器与敏感器的概念? 传感器是将非电量转换为与之有确定对应关系的电量输 出的器件或装置,它本质上是非电量系统与电量系统之间的 接口。传感器是必不可少的转换器件。从能量的角度出发, 可将传感器划分为两种类型,一类是能量控制型传感器(也称 有源传感器),一类是能量转换型传感器(也称无源传感器)。 能量控制型传感器是指传感器将被测量的变化转换成电参数 (如电阻、电容)的变化,传感器需外加激励电源才可将电参 数的变化转换成电压、电流的变化。如铂电阻温度传感器。 铂电阻阻值随被测温度的变化而变化,需外加电桥电路,才 可将阻值的变化转换成电压的变化。而能量转换型传感器可 直接将被测量的变化转换成电压、电流的变化,不需外加激 励电源,如热电偶、光电池、压电传感器等。

第1章 绪 论 在很多情况下,所要测量的非电量并不是我们所持有的 传感器所能转换的那种非电量,这就需要在传感器前面增加 一个能把被测非电量转换为该传感器能够接收和转换的非电 量(即可用非电量)的装置或器件。这种把被测非电量转换为 可用非电量的器件或装置称为敏感器。例如用电阻应变片测

量电压时,就要将应变片粘贴到受压力的弹性元件上,弹性
元件将压力转换为应变,应变片再将应变转换为电阻的变化。 这里应变片便是传感器,而弹性元件便是敏感器。敏感器和

传感器虽然都是对被测非电量进行转换的,但敏感器是把被
测量转换为可用非电量,而传感器是把被测非电量转换为电 量。

第1章 绪 论 3.安全检测系统的结构 由于被测对象复杂多样,检测系统的结构也不尽相同。 一般检测系统是由传感器、信号调理器和输出环节三部分组 成的。? 传感器处于被测对象与检测系统的接口处,是一个信号 变换器。它直接从被测对象中提取被测量的信息,感受其变 化,并转化成便于测量的电参数。由传感器检测到的信号一 般为电信号,它不能直接满足输出的要求,需要进一步的变 换、处理和分析,即通过信号调理电路将其转换为标准电信 号,输出给输出环节。根据检测系统输出的目的和形式不同, 输出环节主要有显示与记录装置、数据通信接口和控制装置。

第1章 绪 论 传感器的信号调理电路是由传感器的类型和对输出信 号的要求决定的。不同的传感器具有不同的输出信号。能 量控制型传感器输出的是电参数的变化,需采用电桥电路 将其转换成电压的变化;而电桥电路输出的电压信号幅值 较小,共模电压又很大,需采用仪表放大器进行放大;在 能量转换型传感器输出的电压、电流信号中一般都含有较 大的噪声信号,需加滤波电路将有用信号提取,而滤除无 用的噪声信号。而且,一般能量型传感器输出的电压信号 幅度都很低,也需采用仪表放大器进行放大。

目前常用的硬件信号调理方法有测量电桥、信号放大、 信号隔离、硬件滤波、V/F转换、F/V转换和V/I转换等, 一般被称为模拟信号调理技术。

第1章 绪 论 1.2.2安全检测的意义 工业事故属于工业危险源,后者通常指人(劳动者)-机 (生产过程和设备)-环境(工作场所)有限空间的全部或一部分, 属于“人造系统”,绝大多数具有观测性和可控性。表征工 业危险源状态的可观测的参数称为危险源的“状态信息”。 状态信息是一个广义的概念,包括对安全生产和人员身心健 康有直接或间接危害的各种因素,如反映生产过程或设备的 运行状况正常与否的参数,作业环境中化学和物理危害因素 的浓度或强度等。安全状态信息出现异常,说明危险源正在 从相对安全的状态向即将发生事故的临界状态转化,提示人 们必须及时采取措施,以避免事故发生或将事故的伤害和损 失降至最小程度。

第1章 绪 论 安全检测方法依检测项目不同而异,种类繁多。根据

检测的原理机制不同,大致可分为化学检测和物理检测两
大类。化学检测是利用检测对象的化学性质指标,通过一 定的仪器与方法,对检测对象进行定性或定量分析的一种

检测方法。它主要用于有毒有害物质的检测,如有毒有害
气体、水质和各种固体、液体毒物的测定。物理检测利用 检测对象的物理量(热、声、光、磁等)进行分析,如噪声、

电磁波、放射性、水质物理参数(水温、浊度、电导率等)等
的测定均属物理方法。

第1章 绪 论 1.2.3 安全检测的目的 1.安全检测的目的

(1)能及时、正确地对设备的运行参数和运行状况做出全
面检测,预防和消除事故隐患。?

(2)对设备的运行进行必要的指导,提高设备运行的安全
性、可靠性和有效性,以期把运行设备发生事故的概率降低 到最低水平,将事故造成的损失减低到最低程度。? (3)通过对运行设备进行检测、隐患分析和性能评估等, 为设备的结构修改、设计优化和安全运行提供数据和信息。

第1章 绪 论 2.事故增加的原因

事实上,如果加强运行设备的安全检测,有许多事故是 可以防患于未然的。下面是一些事故增加的原因,也正是安 全检测技术所要解决的问题。? (1)现代生产设备向大型化、连续化、快速化和自动化 方向发展。一方面在提高劳动生产率、降低生产成本、节约 资源和人力等方面带来很大好处,但另一方面由于设备故障 率增加,而导致由事故所造成的损失,却在成百倍地增长。
(2)高新技术的采用对现代设备(特别是航天、航空、航 海和核工业等部门)的安全性、可靠性提出了越来越高的要 求,多年来航天、航空、核电站的多次灾难性事故,更说明 了进行安全检测的迫切性。

第1章 绪 论 (3)现有大量的生产设备老化,要求加强对其进行安全 监测。许多老设备、老装置,服役已接近其寿命期,进入 “损耗故障期”,故障率增大,有的甚至超期服役,全部更 新经济负担又很重,因此如对其加强安全检测,将能延长设 备的使用寿命。

第1章 绪 论 1.2.4安全检测的任务 在工业生产过程中,各种有关因素,如烟、尘、水、气、 热辐射、噪声、放射线、电流、电磁波以及化学因素,还有 其他主、客观因素等,造成对生产环境的污染,对生产产生 不安全作用,也对人体健康造成危害。查清、预测、排除和 治理各种有害因素是安全工程的重要内容之一。安全检测的 任务是为安全管理决策和安全技术有效实施提供丰富、可靠 的安全因素信息。狭义的安全检测侧重于测量,是对生产过 程中某些与不安全、不卫生因素有关的量连续或断续监视测 量,有时还要取得反馈信息,用以对生产过程进行检查、监 督、保护、调整、预测,或者积累数据,寻求规律。广义的 安全检测,是把安全检测与安全监控统称为安全检测,认为 安全检测是指借助于仪器、传感器、探测设备迅速而准确地 了解生产系统与作业环境中危险因素与有毒因素的类型、危 害程度、范围及动态变化的一种手段。

第1章 绪 论 为了获取工业危险源的状态信息,需要将这些信息通过 物理的或化学的方法转化为可观测的物理量(模拟的或数字的 信号),这就是通常所说的安全检测和安全监测。它是作业环 境安全与卫生条件、特种设备安全状态、生产过程危险参数、 操作人员不规范动作等各种不安全因素检测的总称。不安全

因素具体包括如下几种:?
(1)粉尘危害因素浓度、粒径分布;全尘或呼吸性粉尘; 煤尘、石棉尘、纤维尘、岩尘、沥青烟尘等。 (2) 化学危害因素可燃气体、有毒有害气体在空气中的

浓度和氧含量。

第1章 绪 论 (3)物理危害因素噪声与振动、辐射(紫外线、红外线、 射频、微波、激光、同位素)、静电、电磁场、照度等。?

(4)机械伤害因素人体部位误入机械动作区域或运动机 械偏离规定的轨迹。?
(5)电气伤害因素触电、电灼伤。? (6)气候条件因素气温、气压、湿度、风速等。

第1章 绪 论 1.运行状态检测 设备运行状态检测的任务是了解和掌握设备的运行状态,

包括采用各种检测、测量、监视、分析和判断方法。结合系
统的历史和现状,考虑环境因素,对设备运行状态进行评估, 判断其处于正常或非正常状态,并对状态进行显示和记录, 对异常状态做出报警,以便运行人员及时加以处理,并为设 备的隐患分析、性能评估、合理使用和安全评估提供信息和 基础数据。?

第1章 绪 论 通常设备的状态可分为正常状态、异常状态和故障状态 三种情况。?

(1)正常状态指设备的整体或局部没有缺陷,或虽有缺
陷但性能仍在允许的限度以内。? (2)异常状态指设备的缺陷已有一定程度的扩展,使设 备状态信号发生一定程度的变化。设备性能已劣化,但仍能 维持工作,此时应注意设备性能的发展趋势,即设备应在监

护下运行。

第1章 绪 论 (3)故障状态则是指设备性能指标已有大的下降,设备 已不能维持正常工作。设备的故障状态尚有严重程度之分,

包括:已有故障萌生并有进一步发展趋势的早期故障;程度
尚不严重,设备尚可勉强“带病”运行的一般功能性故障; 已发展到设备不能运行必须停机的严重故障;已导致灾难性 事故的破坏性故障;以及由于某种原因瞬问发生的突发紧急 故障等。

第1章 绪 论 2.安全预测和诊断? 安全预测和诊断的任务是根据设备运行状态监测所获得

的信息,结合已知的结构特性、参数以及环境条件,并结合
该设备的运行历史(包括运行记录、曾发生过的故障及维修 记录等),对设备可能要发生的或已经发生的故障进行预报、 分析和判断,确定故障的性质、类别、程度、原因和部位, 指出故障发生和发展的趋势及其后果,提出控制故障继续发 展和消除故障的调整、维修和治理的对策措施,并加以实施, 最终使设备复原到正常状态。

第1章 绪 论 3.设备的管理和维修? 设备的管理和维修方式的发展经历了三个阶段,即从 早期的事后维修(Run-to-BreakdownMaintenance),发展到 定 期 预 防 维 修 方 式(Time?basedPreventireMaintenance) , 现在正向视情维修(Condition-basedMaintenance)发展。 定期预防维修制度可以预防事故的发生,但可能出现过剩 维修和不足维修的弊病。视情维修是一种更科学、更合理 的维修方式。但要做到视情维修,必须依赖于完善的状态 监测和安全诊断技术的发展和实施。随着我国安全诊断技 术的进一步发展和实施,我国的设备管理、维修工作将上 升到一个新的水平,我国工业生产的设备完好率将会进一 步提高,恶性事故将会逐渐得到控制,使我国的经济建设 向更健康的方向发展。

第1章 绪 论

1.3安全检测技术的发展
1.3.1安全检测与仪表发展

1815年,当时工业发达的英国发明了第一项安全仪器—— 安全灯,它是利用瓦斯在灯焰周围燃烧,根据火焰高度来测 量瓦斯含量的简单仪器。由于它构造简单、性能可靠、使用 寿命长,一百多年来一直被沿用下来,至今仍在许多国家使 用。随后,由于基础科学的发展和科学技术的进步,在石油、 化工、制药、冶金、煤炭等工业生产中,陆续出现了利用光 学原理、热导原理、热催化原理、热电效应、弹性形变、半 导体器件、气敏元件等多种工作原理和不同性能的各类检测 仪器,对影响生产安全的各种因素实现了不同程度的监测, 并逐渐形成了不同种类的检(监)测仪器仪表。

第1章 绪 论 20世纪50年代之后,由于电子通讯和自动化技术的发展, 出现了能够把工业生产过程中不同部位的测量信息远距离传 输并集中监视、集中控制和报警的生产控制装置,初步实现 了由“间断”、“就地”检测到“连续”、“远地”检测的 飞跃,由单体检测仪表发展到监测系统。早期的监测系统,

其监测功能少、精度低、可靠性差、信息传递速度慢。20世
纪80年代以来,电子技术和微电子技术的发展,特别是计算 机技术的应用,实现了化工生产过程控制最优化和管理调度

自动化相结合的分级计算机控制,检测仪器仪表和监测系统,
无论其功能、可靠性和实用性都产生了重大的飞跃,使安全 监测技术与现代化的生产过程控制紧密地联系在一起。

第1章 绪 论 目前,大型化工企业中的安全监测系统,已可使检(监) 测的模拟量和开关量达上千个,巡检周期短,能同时完成信 号的自动处理、记录、报警、联锁动作、打印、计算等;监 测参数除可燃气体(如H2、CO等)成分、浓度、可燃粉尘浓度、 可燃液体泄漏量之外,还有温度、压力、压差、风速、火灾 特征(烟、温度、光)等环境参数和生产过程参数。由于可以 从连续监测数据、屏幕显示图形和经过数据处理得到各种图 表,及时掌握整个化工生产过程的过程参数、环境参数和生 产机械的状态,就保证了生产的连续与均衡、减少停顿和阻 塞,防止重大事故发生。同时,由于及时掌握生产设备和机 械的工作状态,可以分析设备的配置情况和利用率,发现生 产薄弱环节,改善管理,提高生产效率。

第1章 绪 论 改革开放以来,我国的工业生产发展很快,国家十分重 视安全,在安全检测仪表的研究和生产制造方面投入了很大 的力量,使安全仪表生产具备了相当的规模,形成了以北京、 抚顺、重庆、西安、常州、上海等为中心的生产基地,可以 生产多种型号环境参数、工业过程参数及安全参数的监测、 遥测仪器。此外,具有发达国家20世纪90年代水平的安全监 测系统已开始装备我国的石油、化工、煤矿等工业生产部门; 安全监测、报警及联锁控制装置等,也在我国自行设计的石 化生产设备中获得了应用,这标志着我国安全监测仪器的研 制和装备进入了新的水平。但必须指出,我国安全监测传感 器目前种类较少,质量尚不稳定;监测数据处理、计算机应 用与一些发达国家有一定差距,这些都需要在今后重点解决。

第1章 绪 论 1.3.2安全监控与技术发展 1.过程控制

在一体化生产中,一些重要的工艺参数大都由变送器、 工业仪表乃至计算机来测量和调节,以保证生产过程及产品 质量的稳定,这就是过程控制。在比较完善的过程控制设计 中,有时也会考虑工艺参数的超限报警、外界危险因素(如 可燃气体、有毒气体在环境中的浓度,烟雾、火焰信息等) 的检测,甚至停车等连锁系统。然而,这种设计思想仍然着 眼于表层信息捕获的习惯模式。

第1章 绪 论 2.应急控制? 在对危险源的可控制性进行分析之后,选出一个或几个

能将危险源从事故临界状态拉回到相对安全状态,以避免事
故发生或将事故的伤害、损失降至最小程度。这种具有安全 防范性质的控制技术称为应急控制。监测与控制功能合二为 一称为监控,将安全监测与应急控制结合为一体的仪器仪表 或系统,称为安全监控仪器或安全监控系统。

第1章 绪 论 从安全科学的整体观点出发,现代生产工艺的过程控制 和安全监控功能应融为一体,综合成一个包括过程控制、安

全状态信息监测、实时仿真、应急控制、自诊断以及专家决
策等各项功能在内的综合系统。这种系统既能够对生产工艺 进行比较理想的控制,从而使企业受益,又能够出现异常情

况时及时给出预警信息,紧急情况下恰到好处地自动采取措
施,把安全技术措施渗透到生产工艺中去,避免事故的发生 或将事故危害和损失降到最低程度。

第1章 绪 论 监控技术的发展主要表现在:①监控网络集成化。它是 将被监控对象按功能划分为若干系统,每个系统由相应的监 控系统实行监控,所有监控系统都与中心控制计算机连接, 形成监控网络,从而实现对生产系统实行全方位的安全监控

(或监视)。②预测型监控。这种监控即控制计算机根据检测
结果按照一定的预测模型进行预测计算,根据计算结果发出 控制指令。这种监控技术对安全具有重要的意义。

第1章 绪 论 锅炉、压力容器、压力管道等特种设备安全检测技 术的发展趋势是:开发检测新技术和电子监控等先进的 安全控制技术和产品,实现检测监控设备的数字化、智 能化、小型化,积极推进检测监控仪器的国产化,重点 发展新材料的研究推广使用,加强设计、制造、安装等 环节的监察,提高特种设备本身的安全性能和安全防范 能力。

第1章 绪 论 网络安全检测技术基于自适应安全管理模式,这种管 理模式认为任何一个网络都不可能安全防范其潜在的安全 风险。它有两个特点:一是动态性和自适应性,这可以通 过网络安全扫描软件的升级以及网络安全监控中的入侵特 征库的更新来达到。二是应用层次的广泛性,可以应用于 操作系统、网络层和应用层等各个层次网络安全漏洞的检 测。? 网络安全自动检测系统和网络入侵监控预警系统的开 发为网络信息资源的安全提供了预防和防范攻击的有效措 施。不断发现、总结,及时抽象、概括最新的攻击方法, 将其纳入系统,可增强系统的识别和防范能力。

第1章 绪 论 我国煤矿安全检测技术也有较大进步,主要表现在:① 煤矿安全检测技术理论更加成熟,开发出更先进更实用的检

测设备;②煤矿安全检测设备的生产逐渐进入正规化,设备
操作更简便,数据处理更直观;③在计算机技术的发展基础 上,开发了矿井安全预警系统。

第1章 绪 论 1.3.3安全检测与监控技术发展概况 1.危险性分析和定量分析阶段 “安全第一”是安全活动的中心,早在1906年,美国就 首次提出“安全第一、质量第二、产量第三”的口号,并采 取了一系列安全操作的新措施。1912年,日本也提出了“安 全第一”的思想,1927年日本内务省组织开展了以“安全第 一”为方针的“安全周”运动,并把每年7月1日到7月7日定 为“安全周”,大部分工厂提出了“001”口号,即做到事故、 公害为零,生产为世界一流。?

第1章 绪 论 对于安全监测技术,实际上自有工业生产以来就已存 在。安全监测技术作为一门学科,则是20世纪60年代以后 才发展起来的。第二次世界大战以后,关于劳动安全方面 的一门边缘学科——人机工程学诞生了。人机工程学的发展 最早是从军事上开始的,1959年成立了国际人机工程学会, 标志着这门学科的成熟。1961年《国际劳工评论》给人机 工程学下了一个定义,即“运用生物学和技术科学对人及 其工作进行最适宜的调整,使之提高工效,并能胜任愉 快”。人机工程学解决的问题,一方面是从机器方面考虑 如何适应人体在劳动中的生理特征;另一方面是使人如何 适应机器,最终达到保证人和机器的安全。人机工程学的 提出和发展,无疑是人类对安全技术研究的一大进步。?

第1章 绪 论 2.实时在线检测监控阶段? 20世纪70年代,过程系统的在线故障监测与安全诊断技 术随着生产和科学技术的发展迅速得到发展。这是动态系统 的故障监测与诊断问题,是应用现代控制理论、数理统计等 方法来分析处理非正常工况下系统特性的结果。所谓故障监 测、诊断和预报系统,通常有两种含义:一种是指某些专用 的仪器,如对于汽轮发电机组等旋转机械设备,就有转速测 量仪、旋转机械振动检测仪和频谱分析仪等,可以检测出这 类机械设备的运转是否正常。另一种是指计算机数据采集分 析系统,它可以采集生产过程的有关数据,完成工况分析, 对设备是否正常,引起故障的原因是什么,故障的程度有多 大,工况的趋势是否安全等问题进行分析、判断并得出结论。

第1章 绪 论 近年来,在线故障监测与安全诊断技术的研究十分活跃, 现代安全诊断技术和方法取得了长足发展,如红外诊断技术

(包括红外测温、红外气体分析和红外气体泄漏监测)、声发
射监测技术、智能安全监测系统等,其工程应用也日益广泛。 发达国家在安全检测监控技术领域起步较早、研究投入 较多,安全监测技术这一领域的理论、方法、技术和装备等 已遍及诸多行业,如航天、航空、核工业、石油、化工、电 力、采矿、林业和建筑等各种社会支柱产业中。在我国,安 全监测技术的发展,在国家经济建设中发挥了越来越大的作 用,也取得了十分明显的社会经济效益。


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