安全检测技术张乃禄课件

安全检测技术课程目录010203安全检测技术概述检测技术基础常用传感器介绍发展历程、核心作用与应用基本原理、误差分析与信号处理温度、压力、气体、振动传感器040506生产过程参数检测环境与灾害检测生产装置安全检测工艺参数监测与仪表应用有毒气体、粉尘、防雷防静电特种设备与无损检测技术0708检测仪表与防爆技术安全监控系统应用课程总结与展望防爆原理、标准与应用系统设计、案例与新技术第一章安全检测技术概述安全检测技术是保障生产安全、维护人员健康、预防事故发生的关键技术手段随着工业化进程的加速和安全意识的提高,安全检测技术经历了从简单的人工巡检到现代化智能监测的重大变革危险辨识安全评价风险控制识别生产过程中潜在的危险源和风险因科学评估危险程度,量化风险等级,为决通过技术和管理手段,将风险降低到可接素,建立全面的危险源清单策提供依据受水平安全检测技术在安全工程三大基本工作中发挥着核心作用,是实现本质安全的重要保障通过实时监测、预警和数据分析,有效降低事故发生概率,保护人员生命财产安全安全检测技术的定义与分类技术定义主要分类安全检测技术是指运用各种检测手段和仪器设备,对生产过程、作业环境及设备设施中存在的不安全因物理检测素进行识别、监测、分析和评价的综合性技术体系它通过实时或定期采集相关参数,及时发现异常状态,为安全管理和事故预防提供科学依据温度、压力、振动、噪声、辐射等物理量的检测与监控化学检测有毒有害气体、液体成分分析、腐蚀性物质检测等生物检测生物危害因素、微生物污染、职业健康相关指标检测安全检测技术的应用领域工业生产安全环境监测涵盖化工、冶金、矿山、电力等高危行业的生产过程监测,实时对大气、水体、土壤中的污染物进行连续监测,评估环境质量状掌握设备运行状态、工艺参数变化,预防火灾、爆炸、中毒等重况包括工业废气排放监测、污水处理效果检测、环境噪声测量大事故通过多参数联动监测,构建立体化安全防护网络等,确保符合环保法规要求,保护生态环境特种设备安全监测作业环境与职业健康针对锅炉、压力容器、起重机械、电梯等特种设备开展定期检验监测作业场所的温度、湿度、照明、通风、有害物质浓度等参和在线监测采用无损检测技术发现潜在缺陷,通过状态监测预数,评估职业危害因素暴露水平开展职业健康体检和个体防护测设备寿命,防止设备失效引发事故效果检测,保障劳动者身心健康第二章检测技术基础检测技术基础是安全检测技术的理论支撑,涉及测量原理、信号处理、数据分析等多个方面掌握检测技术基础知识,有助于正确选用检测方法,准确分析检测结果,提高检测工作的科学性和可靠性检测原理误差分析信号处理物理量转换、传感机制、测量方法系统误差、随机误差、精度评定采集、滤波、放大、转换技术传感器的工作原理与分类传感器定义传感器是能够感受被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置它是检测系统的感觉器官,将物理量、化学量等非电量转换为电信号,实现信息的获取、传电阻式传感器输和处理利用电阻变化原理,如应变片、热敏电阻核心作用•实时感知环境参数变化•将物理量转换为电信号•为控制系统提供数据输入电容式传感器•实现自动化监测与报警基于电容量变化,用于位移、压力检测热电偶传感器温差电势原理,广泛用于温度测量光电式传感器光电转换效应,应用于位置和速度检测传感器性能指标:灵敏度、精度、线性度、响应时间、稳定性和可靠性是评价传感器质量的关键参数选型时需综合考虑测量范围、环境条件、成本因素等,确保传感器满足实际应用需求第三章安全检测常用传感器安全检测系统中使用的传感器种类繁多,每种传感器都有其特定的应用场景和技术特点了解各类传感器的工作原理、性能特征和适用范围,是正确选择和使用传感器的基础温度传感器压力传感器气体传感器振动与位移传感器热电偶:利用热电效应,测量范围压阻式:基于压阻效应,灵敏度高,电化学型:选择性好,灵敏度高,用用于设备状态监测和故障诊断,广-200℃~1800℃,响应快,适用适合动态压力测量于有毒气体检测包括加速度传感器、位移传感器于高温环境等,可及时发现设备异常振动电容式:采用电容变化原理,精度半导体型:响应快,成本低,适用于热电阻:利用金属电阻温度系数,高,抗过载能力强,广泛应用于过可燃气体监测精度高,稳定性好,常用于中低温程控制测量传感器应用案例工业锅炉温度监测系统某大型化工企业采用多点热电偶温度传感器对高压蒸汽锅炉进行实时监测系统在锅炉炉膛、过热器、省煤器等关键部位布置20余个测温点,实时采集温度数据1技术特点:采用K型热电偶,测量范围0-1200℃,精度±

0.5%,配备智能温度变送器,实现4-20mA标准信号输出系统设置多级报警阈值,当温度超限时自动触发声光报警并联动控制系统应用效果:有效预防锅炉超温事故,提高运行效率5%,减少能源浪费,年节约成本超过50万元有毒气体泄漏报警系统某石化企业在生产区域部署了综合气体检测报警系统,针对硫化氢、一氧化碳、氨气等有毒有害气体进行24小时连续监测2系统配置:采用电化学气体传感器,检测精度达到ppm级别,响应时间小于30秒在装置区、储罐区、装卸区等重点部位设置固定式检测仪,同时配备便携式检测仪供巡检使用安全保障:系统与DCS集成,实现气体浓度超标时自动启动通风系统、切断危险源、疏散人员等应急措施,大幅降低中毒事故风险机械设备振动故障诊断某制造企业对关键旋转设备安装了振动监测系统,通过分析振动信号特征实现故障早期预警和诊断3监测方案:在电机、泵、风机等设备轴承部位安装加速度传感器,采集振动加速度、速度和位移信号系统采用频谱分析、包络分析等技术识别轴承磨损、不平衡、不对中等典型故障维护优化:从事后维修转变为预测性维护,设备故障率下降40%,非计划停机时间减少60%,延长设备使用寿命3-5年第四章生产过程工艺参数检测生产过程工艺参数是反映生产运行状态的重要指标,其准确检测和有效控制直接关系到产品质量、生产效率和安全生产温度、压力、流量、液位是四大基本工艺参数,构成了过程控制的基础温度检测压力检测反应过程的热力学状态,影响反应速率和产确保设备安全运行,防止超压爆炸事故品质量液位检测流量检测防止溢出或抽空,保障设备安全和工艺稳定控制物料配比,保证生产连续性和稳定性安全意义:工艺参数异常往往是事故的先兆建立完善的参数监测体系,设定合理的报警限值,及时发现和处理异常情况,是预防生产事故的关键措施生产过程检测仪表实例智能温度变送器差压流量计超声波液位计测量原理:•孔板节流装置•差压变送器•流量积算仪•精度±

1.0%广泛用于蒸汽、液体、气体流量测量,成本低,可靠性高功能特点:技术优势:•数字化信号处理•非接触式测量•HART通讯协议•不受介质影响•自诊断功能•安装维护简便•精度±

0.2%•精度±3mm应用于化工反应釜、加热炉等高精度温度控制场合适用于储罐、反应釜、污水池等液位监测仪表选型原则:根据介质特性、工况条件、精度要求、经济性等因素综合考虑优先选用成熟可靠的产品,重视仪表的防护等级和防爆性能,确保长期稳定运行第五章环境与灾害检测技术环境安全检测是保护劳动者健康、预防职业病、防范环境污染的重要手段通过对作业环境中的有毒有害因素进行系统监测,及时发现和控制危险源,营造安全健康的工作环境有毒有害气体工业粉尘硫化氢、一氧化碳、氨气、苯呼吸性粉尘、全尘浓度检测,评系物等毒性气体的实时监测与估尘肺病风险,指导防护措施浓度报警噪声监测作业场所噪声级别测量,评价噪声危害程度,采取降噪控制措施环境检测应遵循国家职业卫生标准,定期开展检测评价,建立职业健康档案对超标作业场所采取工程控制、个体防护等综合措施,将危害因素控制在允许范围内高温作业安全检测高温环境危害高温作业环境对人体造成多方面影响,包括中暑、脱水、热痉挛、热衰竭等急性热损伤,以及心血管疾病、生殖系统损害等慢性影响长期在高温环境下工作还会降低劳动效率,增加事故风险检测方法与指标WBGT指数:综合评价湿球温度、黑球温度和干球温度的热环境指标热应激监测:通过心率、体温等生理指标评估热负荷红外热成像:非接触式测量表面温度分布,识别高温危险区域环境参数:温度、湿度、风速、热辐射强度的连续监测℃32高温作业分级标准阈值85%防雷电与防静电安全检测1防雷装置检测技术接地电阻测量:采用接地电阻测试仪检测接地网电阻值,要求石油化工企业接地电阻≤4Ω,一般工业建筑≤10Ω定期检测确保接地系统有效性避雷针保护范围:通过滚球法计算避雷针保护区域,检查是否覆盖全部需要保护的设施检测引下线连接是否可靠,防雷带安装是否符合规范浪涌保护器检测:测试SPD的工作状态、泄漏电流、残压等参数,确保电涌保护设备正常运行2静电积累与释放监测静电电位测量:使用静电电压表监测设备、管道、人体表面静电电位石油化工行业要求人体静电电位1000V,设备表面5000V接地连接检查:检测静电接地装置的连续性和有效性,测量接地电阻,确保静电能够及时泄放检查跨接线、接地夹具的安装质量环境湿度监控:监测作业环境相对湿度,湿度低于40%时静电危险增加,需采取加湿措施或加强防护防护要点:易燃易爆场所严格执行防雷防静电规范,定期检测接地系统,消除静电积累隐患建立检测档案,不合格项目及时整改,防止雷击和静电引发火灾爆炸事故放射性危害检测技术放射性物质检测仪器安全防护与监测规范个人剂量计剂量限值:职业照射年有效剂量限值为20mSv,公众照射限值为1mSv实行辐射分热释光剂量计、电子个人剂量计,实时区管理,控制区、监督区设置明显标识监测工作人员累积辐射剂量监测频次:高剂量工作场所每月至少监测一次,一般场所每季度至少监测一次个人剂便携式测量仪量监测每月一次α、β、γ射线测量仪,用于现场辐射水平应急响应:建立辐射事故应急预案,配备应急巡测和污染检查监测设备发现剂量异常立即启动应急程序,疏散人员,控制污染扩散固定式监测系统健康管理:从事放射工作人员上岗前、在岗安装在辐射工作场所的固定监测装置,期间、离岗时进行职业健康检查,建立个人连续监测环境剂量率剂量档案表面污染仪检测设备、地面、工作台表面的放射性污染程度第六章生产装置安全检测技术生产装置是工业生产的核心,其安全状态直接影响生产安全和经济效益通过科学的检测技术和方法,及时发现设备隐患,预防设备失效,保障装置长周期安全稳定运行无损检测应用特种设备检验运用超声、射线、磁粉等无损检测方法,发现设备状态监测按照国家法规要求,对压力容器、锅炉、起重材料内部缺陷和表面裂纹,评估结构完整性和采用振动分析、温度监测、油液分析等技术,机械等特种设备进行定期检验,确保设备符合剩余寿命实时掌握设备健康状况,实现从故障维修向预安全技术规范测性维护转变无损检测技术简介无损检测NDT是在不损伤被检测对象的前提下,利用物理或化学方法,检测材料或工件内部和表面缺陷的技术它是保证产品质量、设备安全的重要手段超声检测射线检测磁粉与渗透检测UT RTMT/PT原理:利用超声波在材料中原理:X射线或γ射线穿透物传播时遇到缺陷产生反体时,因材料密度、厚度差磁粉检测:利用磁场使铁磁射、折射、散射等现象,通异而产生不同的衰减,在胶性材料表面和近表面缺陷过分析回波信号判断缺陷片或探测器上形成影像,显处产生漏磁场,磁粉聚集形位置和大小示内部缺陷成磁痕显示缺陷适用于铁磁性材料表面裂纹检应用:适用于金属材料焊缝应用:用于焊缝质量检测、测检测、锻件探伤、厚度测铸件探伤、结构完整性评量等检测灵敏度高,可发估检测结果直观,留有永渗透检测:利用毛细作用,渗现

0.1mm以上的缺陷,能检久记录,适合复杂形状工透液渗入表面开口缺陷,经测较厚工件件显像剂作用放大显示缺陷适用于非铁磁性材料局限:要求被检表面光滑,需局限:设备昂贵,检测成本表面缺陷检测,操作简便,成要耦合剂,对表面开口缺陷高,存在辐射危害需严格防本低不敏感,检测结果受操作人护,对裂纹等平面缺陷检出员经验影响率较低,厚度受限第七章安全检测仪表与防爆技术在易燃易爆危险场所使用的安全检测仪表必须具备防爆性能,防止电气设备产生的电火花、热表面等点燃性能源引燃爆炸性混合物,造成火灾爆炸事故防爆技术是保障危险场所安全生产的关键技术隔爆型d将能点燃爆炸性混合物的部件封闭在外壳内,外壳能承受内部爆炸压力,并阻止火焰传出增安型e采取措施提高安全程度,防止正常运行和规定故障条件下产生电弧、火花或危险温度本质安全型i在正常和故障状态下,电路中的电能不足以点燃爆炸性混合物,安全性最高正压型p通过保持设备内部保护气体压力高于周围爆炸性环境,阻止外部混合物进入防爆技术法规与标准法律法规体系我国防爆电气管理遵循《安全生产法》《特种设备安全法》等法律,执行《爆炸性环境用防爆电气设备通用要求》GB

3836.1等国家强制性标准01危险场所分类根据爆炸性环境出现的频率和持续时间分为0区、1区、2区02设备选型依据场所分类选择相应防爆型式和等级的电气设备03安装验收防爆认证流程按规范安装,验收合格后方可投入使用防爆电气产品必须取得防爆合格证方可生产销售认证流程包括:

041.企业向防爆检验机构提交产品技术资料和样品维护检修

2.检验机构进行型式试验,检验产品是否符合标准要求定期检查维护,保持防爆性能有效

3.试验合格后颁发防爆合格证,证书有效期5年

4.获证产品应在明显位置标注防爆标志、防爆合格证编号

5.生产企业接受监督检查,保证产品质量持续符合要求选用要求:用户应选用取得防爆合格证的产品,核对防爆标志与使用场所是否匹配,查验产品标识和技术文件完整性第八章安全检测与监控系统组成安全检测与监控系统是集数据采集、传输、处理、显示、报警、控制于一体的综合性系统它实现对生产过程、设备状态、环境参数的全方位实时监控,为安全管理提供信息化支撑感知层传输层各类传感器采集现场数据有线或无线网络传输数据应用层处理层监控画面、报警管理、决策支持数据处理、分析、存储系统功能:实时数据监测、历史数据查询、趋势分析、报警管理、视频监控、应急联动、统计报表、移动应用等支持多级权限管理,保障系统安全可靠运行安全检测监控系统设计开发需求分析明确监控对象、参数、范围,确定系统功能需求、性能指标、接口要求进行现场调研,了解工艺流程和安全管理要求系统设计设计系统架构、网络拓扑、硬件配置、软件功能选择合适的传感器、采集设备、通信方式、数据库和组态软件设备安装调试按照设计方案安装传感器、控制器、服务器等设备进行单机调试和系统联调,确保各模块正常工作系统集成测试进行功能测试、性能测试、压力测试、容错测试编写用户手册和操作规程,对操作人员进行培训验收与维护组织项目验收,移交技术文档建立运维机制,定期巡检维护,确保系统长期稳定运行典型应用案例分享12富锰渣安全生产检测监控系统基于物联网的油田井场安全监控系统项目背景:某铁合金企业富锰渣生产线涉及高温、粉尘、有毒气体等多种危项目需求:油田井场数量多、分布广、环境恶劣,传统巡检方式效率低、成本险因素,传统人工监管难以全面覆盖,安全风险较大高,难以及时发现设备故障和安全隐患系统方案:部署温度、压力、氧含量、一氧化碳等在线监测装置,建立DCS控系统架构:采用物联网技术,在各井场部署无线传感器节点,监测压力、温度、制系统在关键工位安装高清摄像头,实现视频与数据联动监控流量、可燃气体等参数通过4G/5G网络将数据上传至云平台技术亮点:采用冗余配置提高系统可靠性,关键参数多重报警保护开发手机智能功能:利用大数据分析技术进行异常检测和故障预警集成北斗定位实APP实现移动监控,管理人员随时掌握生产状态现人员和车辆管理支持远程控制井口设备,实现无人值守应用效果:系统投运后,安全事故零发生,生产效率提升12%,能耗降低8%实实施成果:覆盖300余口油井,巡检工作量减少70%,故障处理时间缩短50%设现了生产过程的透明化管理和精细化控制备维护由被动响应转为主动预防,年节约成本500万元以上安全检测系统新技术趋势物联网与智能检测大数据与安全风险预测云平台与远程监控物联网技术实现海量传感器的互联互通,构建全域通过大数据平台汇聚多源异构安全数据,建立数据基于云计算架构,实现检测数据的集中存储、统一感知网络智能传感器具备自校准、自诊断、自仓库和知识库运用机器学习算法挖掘数据中的管理和弹性扩展支持多终端访问,管理人员通过补偿功能,提高检测精度和可靠性边缘计算技术规律和关联,识别异常模式构建风险预测模型,PC、手机、平板随时查看监控信息云端部署降将数据处理下沉到现场端,降低网络负载,提高响提前预警潜在危险,从被动应对转向主动防御实低企业IT投入,按需付费更加经济区域级、行业应速度5G通信保障大带宽、低时延、高可靠的现从事后分析到事前预测的转变级安全监管平台实现跨企业数据共享和协同监数据传输管未来展望:人工智能、数字孪生、区块链等新技术将进一步融入安全检测领域,推动安全管理向数字化、网络化、智能化方向发展,构建更加主动、精准、高效的安全保障体系法律法规与技术标准更新最新法律法规国家标准与行业规范新《安全生产法》2021年修订,强化企业主体责任,明确三管三必须,加大处罚力度,最高可处一亿元罚款应急管理部规章《工贸企业重大事故隐患判定标准》《化工园区安全风险智能化管控平台建设指南》等新规陆续出台双重预防机制推进安全风险分级管控和隐患排查治理双重预防机制建设,要求企业建立信息化系统安全生产标准化新版《企业安全生产标准化基本规范》GB/T33000,提升标准化等级要求检测仪表标准:•GB/T18287《移动式平台可燃气体检测报警仪》•GB12358《作业场所环境气体检测报警仪》•GB/T3836系列防爆电气设备标准习题与思考题精选123理论知识巩固实际案例分析技术应用设计简答题:案例一:某化工企业氯气泄漏事故设计任务一:为某石油化工装置设计可燃/有毒气体检测报警系统

1.简述安全检测技术在安全工程三大基分析:该企业未安装氯气浓度在线监测系本工作中的作用统,人工巡检频次低,未能及时发现泄漏要求:明确检测点位布置、传感器选型、报事故后采取的措施是什么如何预防类似警设定、联锁控制方案

2.说明传感器的分类及各类传感器的工事故作原理设计任务二:设计一套基于物联网的危化品

3.解释防爆电气设备的主要防爆型式及案例二:锅炉超压爆炸事故仓库安全监控系统其适用场所分析:压力检测仪表失效,安全阀未定期校要求:系统架构设计、功能模块划分、数据论述题:验,操作人员违规超压运行请从检测技术采集与传输方案、监控平台设计角度提出改进建议•论述物联网技术在安全检测系统中的设计任务三:开发一个安全检测数据分析平应用及发展趋势案例三:有限空间作业中毒窒息台•分析大数据在安全风险预测中的价值分析作业前未进行气体检测,盲目施救导致要求:数据库设计、算法选择、可视化展和实现方法伤亡扩大设计一套有限空间作业安全检示、预警模型建立测方案教学资源与辅助材料电子教案多媒体课件推荐参考书目获取渠道:•课程官方网站下载•教学管理系统资源库•课程微信公众号•云盘共享链接包含详细教案、知识点总结、习题解析等核心教材:

1.《安全检测技术》

2.《传感器原理及应用》

3.《工业过程控制》拓展阅读:安全检测技术人才培养目标创新整合1工程实践能力2专业基础知识3核心能力培养实践教学体系工程实践能力构建课程实验-综合实训-企业实习-毕业设计四位一体的实践教学体系建设安全检测实验室,配备主流检测仪表和监控系统,开展验证性、设计性、综合性实验掌握安全检测仪表的选型、安装、调试技能,具备系统设计和故障诊断能力,能够解决实际工程问题与企业合作建立实习基地,让学生深入生产一线,参与实际项目,提升工程素养和职业能力创新意识培养强化安全意识和职业道德教育,培养学生的责任感和使命感,为安全生产事业贡献力量鼓励学生关注行业前沿技术,参与科技创新项目,培养创新思维和研发能力,推动安全技术进步跨学科整合融合自动化、计算机、化工、管理等多学科知识,培养复合型安全工程人才,适应智能化发展需求未来发展展望新工科背景下的发展方向新工科建设对安全工程专业提出了新的要求,安全检测技术教学需要与时俱进,培养适应新时代需求的创新型工程人才课程内容应紧跟技术发展趋势,增加智能化、数字化内容,强化学生的工程能力和创新能力培养基础理论更新完善传感器、信号处理、数据分析等基础知识体系新技术融入增加物联网、大数据、人工智能等新技术内容实践能力强化加强实验教学、项目训练和企业实习创新思维培养鼓励科技创新,参与科研项目和学科竞赛国际视野拓展引入国际先进理念和技术,培养全球化人才智能化与数字化趋势未来的安全检测技术将更加智能化、网络化、集成化智能传感器、边缘计算、云平台、数字孪生等技术的应用,将实现从设备级监测向系统级、企业级、区域级监管的跨越基于大数据和人工智能的风险预测预警将成为主流,实现安全管理的主动化、精准化课程总结核心价值理论与实践安全检测技术是保障生产安全、预防事故发生的课程强调理论与实践相结合,既要掌握基本原理技术基础通过系统学习,掌握了传感器原理、和方法,更要具备解决实际问题的能力通过案检测方法、仪表应用、系统设计等核心知识,为例分析、实验训练、项目实践,培养了工程思维从事安全工程工作奠定了坚实基础和动手能力持续学习安全检测技术快速发展,新技术、新产品、新标准不断涌现需要保持学习热情,关注行业动态,不断更新知识结构,提升专业水平,适应技术进步和岗位需求学习要点回顾•安全检测技术的定义、分类和应用•特种设备检验和无损检测•检测技术基础理论和误差分析•防爆技术原理和应用规范•各类传感器的原理和选型方法•安全监控系统设计和实施•温度、压力、流量、液位检测技术•物联网、大数据等新技术应用•环境监测和职业健康检测•相关法律法规和技术标准寄语:希望同学们以所学知识服务安全生产实践,为减少事故、保护生命财产安全贡献自己的力量安全工作任重道远,让我们共同努力,推动安全科技进步,建设更加安全的工作环境和生活环境!谢谢聆听欢迎提问与交流感谢各位学习本课程!如有任何疑问或建议,欢迎随时与我交流讨论联系方式资源获取任课教师:张乃禄教授课程网站:访问教学管理系统课程主页电子邮箱:zhangnl@university.edu.cn微信公众号:安全检测技术课程组办公地点:安全工程学院A座302室学习交流群:扫描二维码加入课程QQ群答疑时间:每周三下午14:00-16:00在线平台:中国大学MOOC搜索课程名称祝愿大家在安全工程领域学有所成,事业有成!。