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机械安全

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机械安全基本概念与设计通则
第1部分基本术语方法学GB T国家技术监督局1995年9月22日批准1996年6月1日实施前言本标准是根据ISO的2类技术报告ISO TR机械安全基本概念设计通则第1部分基本术语方法学制定的在标准技术要素上与之等效在概述要素一般要素和补充要素方面根据国内情况有以下几点改变
1 删去了EN292 2的前言因为该前言只说明标准的起草单位引言只是说明欧洲机械安全标准的分类及各类标准之间的关系都与本标准的技术内容关系不大故将其删去
2 删去了原引用标准一章中所列的所有欧洲标准和标准草案因为对应于这些标准和标准草案我们将陆续制定相应的国家标准因此在本标准正文中有关引用这些标准或标准草案的地方在文字叙述上都做了相应的修改
3 删去了原提示的附录BEN292中所用术语按字母顺序的三国(英德法)文字索引ISO TR是等同采用欧洲标准EN的现在已发至ISO TC 199各成员国试用根据ISO2类技术报告的规定自出版之日起三年后进行复审若复审通过即转为正式ISO标准若通不过再延长三年然后再复审若再通不过该项目就撤消标准在机械安全基本概念与设计通则的总标题下包括以下两部分
第1部分GB T基本术语方法学
第2部分GB T技术原则与规范本标准的附录A为提示的附录本标准自1996年6月1日开始实施本标准由机械工业部提出本标准由全国机械安全标准化技术委员会归口标准负责起草单位机械工业部机械标准化研究所参加起草单位北京第一机床厂东风汽车公司本标准主要起草人马贤智李勤陈燕南胡天锡王行贤王援朝ISO前言ISO(国际标准化组织)是各国家标准组织(ISO成员组织)世界范围的联合体国际标准的制定工作通常是由ISO技术委员会完成的每个成员组织只要对技术委员会的议题感兴趣都有权向该委员会提出国际组织政府非政府都可以和ISO联系也可以参加其工作在电气标准化的各方面ISO和国际电工委员会(IEC)是紧密协作的ISO技术委员会的主要任务是制定国际标准在特殊场合下技术委员会可以建议出版下列类型之一的技术报告1类当短期内不能作为国际标准出版而需要坚持尽力去反复努力时2类当项目还处于技术发展中或由于其他某种原因将来可以成为国际标准而目前还不能协调为国际标准时3类当技术委员会从作为国际标准正规出版的那些出版物(例如科学发展动态)中收集不同种类数据时1类和2类技术报告在出版后三年内要进行复审以决定它们是否可以转为国际标准3类技术报告不需要进行复审直到它们不再有效或不再适用ISO TC 199 机械安全技术委员会在1991年11月的第6号决议中已同由CEN TC 114起草的欧洲标准EN的内容并进一步推荐该欧洲标准为ISO的2类技术报告出版首先通过ISO IEC实施并尽可能广泛宣传该文件以2类技术报告系列出版物出版(根据ISO IEC导则第1部分)作为机械安全领域未来标准暂用因为对于如何制定机械安全标准急需加以引导以此用于满足统一的需要该文件不能看作国际标准它只能提供暂时应用这样在实际使用中可以收集它的信息和经验对该文件内容方面的意见应送到ISO中央秘书处2类技术报告的复审工作不应晚于出版后三年随后可再延长三年应转为国际标准或撤消ISO TR 12100在机械安全基本概念设计通则的总标题下由以下两部分组成
第一部分基本术语方法学
第二部分技术原则和规范ISO TR 12100这一部分的附录A和附录B是提示的附录正文
1 范围标准给出了机械安全的基本术语与定义规定了为实现机械安全的通用设计方法标准适用于各类机械产品的设计也适用于具有类似危险的其他技术产品的设计
2 引用标准以下标准所包含的条文通过在本标准中引用而构成本标准的条文本标准出版时所示版本均为有效所有标准都会被修订使用本标准的各方应探讨使用以下标准最新版本的可能性GB T机械安全基本概念与设计通则第2部分技术原则与规范
3 基本术语及定义本标准采用下列定义31机械(机器) 由若干个零部件组合而成其中至少有一个零件是可运动的并且有适当的机器致动机构控制和动力系统等它们的组合具有一定应用目的如物料的加工处理搬运或包装等机械这一术语也包括为了同一个应用目的将其安排控制得象一台完整机器那样发挥它们功能的若干台机器的组合机器的图解表示见附录A32可靠性reliability机器零部件或装置在规定条件下和规定期限内执行所要求的功能而不出现故障的能力33机器的可维修性 ofamachine根据实际情况采用特定的方法对机器执行所需的各种维修活动使其实现或恢复预定使用(见3 12)条件下功能状态的能力34机器的安全性safety ofamachine机器在按使用说明书规定的预定使用(见3 12)条件下(有时在使用说明书中给定的期限内)执行其功能和在运输安装调整维修拆卸和处理时不产生损伤或危害健康的能力35危险hazard可能损伤或危害健康的起源注危险一词一般与其他词联合使用限定其起源和预料其对身体损伤或危害健康的性质如电击危险挤压危险剪切危险中毒危险等(由机械产生的各种危险见第4章)36危险状态hazardous situation使人面临一种或多种危险的某一状态37风险risk在危险状态下可能损伤或危害健康的概率和程度的综合38风险评价risk assessment为了选择适当的安全措施对在危险状态下可能损伤或危害健康的概率和程度的全面评估注关于风险评价见第6章39危险机器功能harzadous machine function运行时产生危险的某种机器功能
3 10 危险区danger zone 使人面临损伤或危害健康风险的机械内部和(或)周围的某一区域注产生本定义中所设想的风险中的危险既可在机器预定使用期间经常存在(危险运动件的运动焊接时的电弧等) 也可能意外地出现(意外起动等)
3 11 机器设计design ofamachine 机器设计包括下列活动a) 对机器自身的研究考虑其寿命的以下各阶段1)制造2)运输和交付使用装配安装调整3)使用设定示教编程或过程转换运转清理查找故障维修4)从安全的角度停止使用拆卸及处理b)对机器寿命的上述各方面(除制造外)编制说明书(见GBT的5 5)
3 12 机器的预定使用intended use ofamachine 根据制造方提供的信息或根据其设计结构与功能对机器的合理使用预定使用要与操作手册中的技术说明相一致并要适当考虑可预见的误用注关于可预见的误用下列行为在风险评价时要特别注意可预见的不正确行为是由于一般不小心所致而不是由于有意滥用机器机器使用时在失灵差错故障等情况下人的反射行为在操作时由于采取最省力的方法所导致的行为对有些机器(尤其是非专业人员使用的机器) 某些人(如孩子或无劳动能力的人)的可预见行为
3 13 安全功能safety functions
3 131主要安全功能safety critical functions 出现故障会立即增加损伤或危害健康风险的机器功能主要安全功能有以下两类a)特定安全功能safety specific functions预期达到特定安全的主要安全功能如预防意外起动的功能(与防护装置联用的联锁装置等)单循环功能双手操纵功能等b)相关安全功能safety related functions除特定安全功能以外的主要安全功能如在设定时通过旁通(抑制)安全装置对危险机构的手动控制保持机器在安全运行限制中的速度或温度控制
3 132辅助安全功能back up safety functions 发生故障时不立即产生危险但会降低安全程度的机器功能特别明显的是某种主要安全功能的自动监控(如属于联锁装置的限位开关正确操作监控)注见GB T的376
3 14 自动监控automatic monitoring 当部件或零件执行其功能的能力被削弱或由于加工条件的改变会产生危险时保证起动安全措施的辅助安全功能自动监控有以下两类连续自动监控利用这种监控当机器出现故障时可以立即起用安全措施非连续自动监控利用这种监控当机器发生故障时在下一个循环期间起用安全措施
3 15 意外起动unexpected(or 由于其不可预测性对人产生风险的某种起动
3 16危险故障failure to danger 在机械或其动力源中产生危险状态的某种故障
3 17 故障保护状态(最小危险故障) fail-safe failure to danger)当机器的动力源或某一零部件发生故障时其安全功能仍保持不变的理想状态实际上当故障对所考虑的安全功能的影响减弱时就更接近于达到这种
3 18 通过设计减小风险risk reduction by design 安全措施包括通过适当地选择设计结构尽可能避免或减小某些危险如果危险不能充分避免或减小应通过尽量减少操作者介入危险区的需要以限制其面临危险注通过设计减小风险的详细规定见GB T的第3章
3 19 安全防护safeguarding 采用称为安全防护装置(防护装置安全装置)的特定技术手段防止人们遭到不能由设计适当避免或充分限制的各种危险的安全措施注有关安全防护见GB T的第4章
3 20 使用信息由各种通讯环节如文字标志信号符号或图表等构成的安全措施这些通讯环节可以单独使用或联合使用的形式向使用者传递信息以指导专业和(或)非专业使用者注有关使用信息见GB T的第5章
3 21 操作者operator 对机械进行安装使用调整维护清理修理或运输的人员
3 22 防护装置guard 通过物体障碍方式专门用于提供防护的机器部分根据其结构防护装置可以是壳罩屏门封闭式防护装置等注1 防护装置的作用可以是单独作用只有当它关闭时才是有效的与有或无防护锁的联锁装置联合作用在这种情况下防护装置无论在任何位置都能保证防护作注2 关闭对固定式防护装置来说是保持在应有位骨
3 221固定式防护装置fixed guard 按以下方式保持在应有位置(即关闭)的防护装置永久固定(如焊接的等)或借助紧固件(螺钉螺栓等)固定不用工具不可能拆除或打开
3 222活动式防护装置movable guard 一般通过机械方法(如铰链滑道)与机器构架或邻近的固定元件相连接并且不用工具就可打开的防护装置
3 223可调式防护装置adjustable guard 整个装置可调或者带有可调部分的固定式或活动式防护装置在特定操作期间调整件保持固定
3 224联锁防护装置interlocking guard 与联锁装置联用的防护装置(见由此在防护装置关闭前被其抑制的危险机器功能不能执行当危险机器功能在执行时如果防护装置被打开就给出停机指令当防护装置关闭时被其抑制的危险机器功能可以执行但防护装置关闭的自身不能启动它们的运行
3 225带防护锁的联锁防护装置interlocking guard with guard locking 具有联锁装置(见3 23 1)和防护锁紧装置的防护装置由此在防护装置关闭和锁定前被其抑制的危险机器功能不能执行防护装置在危险机器功能伤害风险通过前一直保持关闭和锁定当防护装置关闭和锁定时被其抑制的危险机器功能可以执行防护装置关闭和锁定的自身不能启动它们的运行
3 226可控防护装置control guard 具有联锁装置(有或无防护锁)的防护装置由此关闭防护装置危险机器功能开始运行
3 23 安全装置safety device 消除或减小风险的单一装置或与防护装置联用的装置(而不是防护装置)
3 231联锁装置interlocking 防止机器零部件在特定条件下(一般只要防护装置不关闭)运转的机械电气或其他类型的装置
3 232使动(控制)装置与起动操纵器一起使用并且只有在连续动作时才能使机器工作的附加手动操纵装置
3 233止动操作装置hold to run control device 只有当手动操纵器动作时机器才能起动并保持运转的操纵装置放开时该手动操纵器能自动回复到停止位置
3 234双手操纵装置two hand control device 至少需要两个手动操纵器同时动作才能起动并保持机器或其元件运转的止动操纵装置这种操纵装置可以为操作手动操纵器的人提供防护措施
3 235自动停机装置trip device 当人或其身体的某一部分超越安全限度时使机器或其零部件停止运转(或保证别的安全状态)的装置自动停机装置可以是a) 机械驱动的如触发线可伸缩探头压敏装置等b) 非机械驱动的如光电装置电容装置超声装置等
3 236机械抑制装置mechanical restraint device 在机构中引入机械障碍(如楔支柱撑杆止转棒等)靠其自身强度防止某种危险运动(如由于锤头的正常保持系统失效而落下)的装置
3 237限制装置limiting device 防止机器或机器要素超过设计限度(如空间限度压力限度等)的装置
3 238有限运动控制装置limited movement control device 只允许机器零部件在有限的行程内动作的控制装置在该控制装置有下一个分离动作前机器零部件不能再进一步运动这样可使风险尽可能减小至最小
3 24 阻挡装置deterring impedeing device 不完全阻止进入危险区的某种物体障碍通过提供自由进入的障碍减小进入危险区的概率
4 由机械产生的危险41概述本章的目的是识别和描述机械可能产生的各种危险(根据它们的性质和由它们产生的后果) 以简化危险分析尤其在进行机器设计时制定有关机械安全标准时风险评价时42机械危险机械危险是指由于机器零件工具工件或飞溅的固体流体物质的机械作用可能产生伤害的各种物理因素的总称
421 机械危险的基本形式主要有挤压危险剪切危险切割或切断危险缠绕危险吸入或卷入危险冲击危险刺伤或扎穿危险摩擦或磨损危险高压流体喷射危险
422 由机器零件(或工件)产生的机械危险是有条件的主要由以下因素产生形状切割要素锐边角形部分即使它们是静止的相对位置机器零件运动时可能产生挤压剪切缠绕等区域的相对位置质量和稳定性在重力的影响下可能运动的零部件的位能质量和速度可控或不可控运动中的零部件的动能加速度机械强度不够可能产生危险的断裂或破裂弹性元件(弹簧)的位能或在压力或真空下的液体或气体的位能
423 与机械有关的滑倒倾倒和跌落危险也应包括在4 2条内43电气危险电击或燃烧等危险这类危险可能引起伤害或死亡电气危险可由以下原因引起a) 人体与以下要素接触带电(压)零件(直接接触)在故障条件下变为带电的零件尤其是绝缘失效而导致的带电零件(直接接触)b) 人体接近带电零件尤其在高压范围内c) 对预定使用条件绝缘不充分d) 静电现象例如人体与带电荷的零件接触e) 热辐射或热现象如熔化粒子的喷射短路和过载化学效应等也可能由于电击所导致的惊恐使人跌倒(或由人体碰倒物体而跌倒)44热危险热危险可能导致由于与超高温物体或材料火焰或物接触及热源辐射所产生的烧或烫伤过热或过冷的工作环境危害健康的影响45噪声危险噪声可能导致如下结果永久性听力损失耳鸣疲劳精神压抑等其他影响如失去平衡失去知觉等干扰语言通讯和听觉信号等46振动危险振动可能传至全身尤其是手和臂(使用手持式机械)最严重的振动(或长时间不太严重的振动)可能产生生理严重失调(血脉失调如白指神经失调骨关节失调腰痛和坐骨神经痛等)47辐射危险辐射危险由各种辐射源产生并可能由离子化或非离子化辐射产生一低频无线电射频和微波红外线可见光紫外线X射线和射线射线电子束或离子束中子48材料和物质产生的危险由机械所加工使用或排除的各种材料和物质及用于构成机械的各种材料可能产生以下几种不同危险接触或吸入有害有毒腐蚀性和(或)有刺激性的液体气体雾气烟雾和灰尘所导致的危险火灾与危险生物(如霉菌)和微生物(病毒或细菌)危险49机器设计时忽略人类工效学原则而产生的危险机械与人的特征和能力不协调可能产生以下危险生理影响例如不利于健康的姿势极度或重复用力所导致的危险心理生理影响由于在机器的预定使用(见3 12)限度内对其进行操作监视或维护而造成心理负担过重或准备不足紧张等而产生的危险人的各种差错
4 10 综合危险有些单一危险看起来微不足道当它们组合起来时就相当于严重危险
5 选择安全措施的对策安全措施包括设计阶段的措施和需由用户补充的措施在任何条件下设计者都应遵循如下工作顺序规定机器的各种限制(见5 1)鉴别危险和估价风险(见5 2)最大限度地除去危险或限制风险(见5 3)针对某些遗留的风险设计防护装置和(或)安全装置(安全防护装置)(见5 4)通知和警告使用者有关某些遗留风险(见5 5)考虑必须的某些附加预防措施(见5 6)注在本章中推荐的对策是反复的为了获得满意的结果有时需要连续几次(由各试验阶段分开)应用图1)中所示的程序执行这一过程需按顺序考虑机器安全机器执行其功能的能力和被调整维修的能力机器的制造和使用成本图1) 在设计中选择安全措施对策示意图) 充分安全吗意味着所需求的安全水平达到了吗肯定等效的安全水平不能更容易地获得吗肯定采取的措施不会过分减少机器执行其功能的能力和(或)不会产生新的不可预见的危险或问题吗对所有操作条件和调整程序都能解决吗(见571)各种解决方案是相互兼容的吗这些解决方案不会危及操作者的工作条件吗能够包括在设计阶段的某些措施应优先于由用户采取的措施(见图2)图2 设计者和用户间的责任关系用户的责任是考虑采取最大限度减小遗留风险的措施减小遗留风险的措施不属于本标准的范围为了使机器连续安全运转所采取的是安全措施必须使机器使用方便而不影响其预定使用如果做不到这一点就可能导致避开安全措施以达到机器的最大效用(还可见571)51机器的限制规范机器设计(见3 11)应从确定以下各种限制开始使用限制确定机器的预定使用(见3 12)等空间限制机器的运动范围所需的安装空间操作者一机器和机器一动力源间的关系等时间限制根据机器的预定使用和(或)它的某些组成部分(工具磨损件电气装置等) 确定其可预见的寿命极限52危险状态(见3 6)的系统评价鉴别可能由机器产生的各种危险(见第4章)后设计者应力图预见可能导致引起损伤和危害健康的各种危险状态为此设计者应考虑
521 人与机器寿命各阶段的相互作用(如在3 11a中所列的)
522 机器的可能状态a) 机器执行预定功能(机器正常运转)b) 由于各种原因机器不能执行预定功能(失灵) 这些原因包括被加工材料或工件的性能或尺寸的变化机器的一个(或多个)零(部)件或使用功能失效外部干扰(如冲击振动电磁场)设计误差或缺陷(如软件差错)动力源干扰操作者对机器失控(尤其是手持式机械)
523 可能出现可预见的机器误用情况(见3 12的例子)53危险的消除或风险限制(通过设计减小风险)这一目标可通过将确定风险的两个因素(见6 2)中的每一个分别或同时完全消除或尽可能减少到最小来达到使达到这一目标成为可能的所有技术措施都归于通过设计减小风险(见GBT的第3章)54对不能根据5 3来避免或充分限制的危险的安全防护(见GBT的第4章)55给用户关于遗留风险的通知和警告给用户关于遗留风险的通知和警告是必要的所谓遗留风险是指通过设计减小风险和采用安全防护技术对其都是无效或不完全有效的那些风险(见GBT的第5章)使用说明书和警告中应说明预定克服有关危险的程序和操作模式指明是否需要专门培训并且如有必要应对个人防护装备做出规定(见GBT的511和513)56附加预防措施在这一步设计者应确定是否需要另外安排与紧急状态有关的或可能作为其基本功能辅助效应改善安全的附加措施例如使机器容易维修(可维修性)也是一种安全因素57附注
571 设计者应尽可能为操作者全面地确定不同的机器运转模式和不同的干预程序然后选用与这些模式和程序有关的安全措施以防止操作者因为技术难度而导致采用危险的操作模型和干预技术
572 如果设计者根据上述的要求采取的安全措施不能完全满足基本安全要求这就必须由用户通过安全培训规定安全工作程序进行监督制定允许的工作制度等加以弥补这些不属于本标准的内容
573 机器设计中(由设计者采取安全措施包括信息)应事先考虑到在非专业人员使用的情况下将不进行先期培训和(或)提供指导这一情况(见GBT的511)
6 风险评价61概述章的目的是揭示如何及在什么程度上使设计者利用他们的先进经验评价有关特定情况下的风险过程(通常是根据经验的)更合理以改善对每种危险形式安全措施的选择注1 必须假定当在机器上存在危险时如果不采取安全措施迟早会导致损伤或危害健康注2 机器必须在本标准3 4的意义上是安全的但是绝对安全是不可能达到的最高可能的安全水平是在所考虑的工艺状态下目标被达到现有工艺水平决定于机器的实际结构和使用有关的各种约束(包括成本约束) 用于达到安全目标的措施根据特定时间工艺状态是可行的当允许开发下一代更安全的机器或允许为同一用途而设计另一种更安全的机器时就不再可行注3 风险评价的概念是为了帮助设计者和安全工程师根据现有工艺水平和由此引起的各种约束确定最合适的安全措施使其可能达到最高安全水平仅在表示事故不多或性质不严重的事故资料的基础上的风险评价不能用来确定机器所必需的安全水平尤其在没有事故历史资料时不得自行作出低风险水平的推测并且不允许由此而采用不严格的安全措施62风险评价时应考虑的因素与特定状态或技术过程有关的风险由以下两方面因素联合得出a) 发生损伤或危害健康的概率这种概率与人们进入危险区(见3 10)的频次或出现在危险区(即面临危险)的时间有关b) 损伤或危害健康的可预见的最严重程度在特定危险状态下损伤或危害健康的程度可随只能部分预见的多种因素而改变在进行风险评价时应考虑可能出自每种可鉴别危险的最严重的损伤或对健康的危害即使这种损伤或对健康的危害出现概率不高也必须考虑在设计机器时为了选择适当的安全措施对于与上述a和b每种风险因素有关的技术和人的因素都进行分析是十分有用的注必须强调除了由于如噪声或有毒物质造成的某些损伤或对健康的危害有些定量化的因素例如暴露在某一噪声级的时间极限值大气中有毒物质的最大浓度允许值(职业暴露极限)等外风险评价一般是主观作出的然而只要能得到有关危险和在危险状态中的有关事故情况的充分信息有关不同类型机器的类似危险状态之间的比较通常是可能的附录A机器的图解表示提示的附录

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