鑄造企業設備本質安全管理的探索與實踐

（中國航發北京航空材料研究院，北京 100095）

0.引言

鑄造行業具有一定的危險性，金屬熔煉、鑄造設備構成了鑄造生產系統的物質基礎。熔煉、鑄造生產過程中存在的各種危險有害因素為潛在事故的發生創造了必要條件，要想預防事故發生，就必須消除物質系統中的危險有害因素，控制物的不安全狀態。設備本質安全是指設備本身固有安全性能，即使由于人因產生誤操作，設備也能夠自動排除失誤，切換至安全狀態。鑄造企業實行設備本質安全管理，可減少設備故障，減少鑄造生產過程中危險有害因素，保障企業安全生產。本文從系統觀點出發，依據企業特色，對鑄造企業設備本質安全管理進行了探索和實踐。

1.設備本質安全的基本特征

設備本質安全管理是對設備實施一系列調節、控制行為或過程，使設備實現或盡可能的接近本質安全，以保證設備具有“失誤—安全”和“故障—安全”功能，即設備具有自動防止人的不安全行為與自動切換至安全狀態的功能。本質安全的設備具有以下基本特征：

（1）符合安全人機工程學原則。設備運行過程中，能最大限度的降低工作人員的體力消耗，緩解工作人員的精神緊張狀態。

（2）充分的安全防護裝置。設備運行過程中，因誤操作或設備故障運行時，安全防護裝置能自行屏護操作人員或有效隔離危險源，保障安全生產。

（3）明顯的安全警示標志。設備機身等明顯處，設置警示標志，充分表明設備運行操作過程中有可能產生的危險或遺留風險。

（4）人體不會受到傷害。具有本質安全的設備，即使發生誤操作或誤判斷，人的身體仍在危險源傷害的范圍之外，從而保障作業人員的安全。

（5）有效的安全應急措施。制定有效的安全應急措施，設備運行過程中，一旦產生危害，保證人和物的損失程度均在可接受范圍之內。

2.設備本質安全管理的探索與實踐

從人機工程原理出發，事故發生的主要因素就是沒有實現人—機—環系統的協調搭配，所以本文從系統觀點出發，進行鑄造設備本質安全管理的探索與實踐。

2.1 規范設備本質安全管理工作步驟

本企業設備本質安全管理工作主要按照以下五個步驟開展：

（1） 確定范圍。明確鑄造企業設備安全管理的重點，形成企業危險點清單。

（2）危險識別。對清單中設備存在的危險因素進行系統識別。形成反映評價單元危險事件與危險狀態的表格，詳細描述設備危險單元可能導致的事故傷害情景。

（3）風險評價。運用安全檢查表、作業條件危險性評價法等進行風險評價。

（4）確定風險控制措施。根據風險評價的結果，確定應該采取的控制措施。

（5）持續改進。對系統施加風險控制措施并持續改進。

2.2 建立基于設備周期的安全管理模式

物的不安全因素存在于設備設計、制造及使用的各個環節。對于金屬熔煉、鑄造類設備，若要使設備具有本質安全基本特征，實現設備本質安全化，也要“層層設防”，對設備的設計、制造和使用及維護保養整個生命周期進行安全管理。

（1）在設計階段，企業在立項論證采購新設備時將重點考慮設備結構的設計是否合理，使用過程中的危險因素是否可控，設備安全防護裝置是否滿足國家安全生產標準化要求等。因此，設備設計者要根據鑄造企業設備預期使用目標，進行危險識別與風險評價，考慮擬采取的風險消減措施。

（2）在制造階段，設備零部件低價采購，以次充好，不符合行業技術標準規定。因此，必須根據國家、行業技術標準規定，對原材料、在制品、零部件等進行嚴格的質量檢驗。

（3）使用過程中，制定設備安全作業指導書，辨識作業過程中的各種危險有害因素，并施加風險控制措。員工作業前對設備的水、電、氣等配套設施及安全附件、防護裝置進行點檢并確認是否處于正常工作狀態。員工正確佩戴勞動防護用品，遵守設備安全作業指導書規程，保障設備安全生產。

（4）在維護保養階段，企業建立設備三級保養制度，按設備使用工時有計劃有步驟地進行維護保養。企業實施TPM（全員生產維護）9步法管理：1）成立設備維護團隊；2）設備清潔清掃；3）設備維修改善；4）設備可視化；5）建立設備檔案；6）設備日常維護；7）設備備件庫存；8）設備運行狀態跟蹤；9）設備管理持續改進。

2.3 制定多層次設備本質安全風險控制措施

設備本質安全管理的關鍵是對設備設計、制造和使用過程中潛在或可能存在的危險因素進行控制，以提高設備整體的安全性能。按照設備本質安全管理風險控制選用原則的優先順序，逐級實現“消除風險—降低風險—個人防護”的全過程。合理的安全風險控制措施是風險控制的關鍵。因此，本企業制定了多層次的設備本質安全風險控制措施，以降低風險。

（1）強化設備本質安全設計。企業依據安全存在、有限損壞及冗余配置設備安全設計的三原理，強化設備本質安全設計。

（2）制定設備安全防護措施。安全防護措施是采用安全防護裝置，以防止作業人員遭受由設計不能避免或消除的危險。安全防護裝置通過自身的結構功能限制和防止了設備的某種危險因素。

（3）制定指示性安全技術措施。對于本質安全設計和安全防護措施無效或不完全有效的設備風險，通過文字、標記、符號或圖表等信息，向操作者做出說明，提出警告，并將遺留風險通知作業人員。

2.4 建設鑄造企業設備本質安全監測平臺

鑄造企業工藝過程復雜，涉及到金屬熔煉、精煉、重力澆注、差壓澆注等多種工藝，易發生熔化爐體泄漏、侵蝕、型腔噴濺等事故，造成重大傷亡事件及經濟財產損失。因此，以易發生事故的高溫熔融金屬爐體與鑄造設備為防控對象，搭建了三系統集成的高溫熔融金屬爐體與設備安全監測平臺，以此為例對鑄造企業設備的本質安全管理進行實踐。

（1）建設高溫熔融金屬爐體侵蝕及泄漏預警系統。金屬液體在高溫熔融熔化爐體內經過熔化、精煉等工藝，需在澆注作業前需進行真空除氣等步驟。真空除氣時將真空除氣蓋蓋在熔化爐上并密封，打開真空除氣泵抽真空，觀察真空計儀表，當真空計達到設定值時保持一段時間，如真空計值無變化，則說明熔化爐體無侵蝕泄露風險，如真空計儀表一直達不到設定值或達到設定值時突然下降，則說明該熔化爐爐壁有較大燒穿和熔體泄漏風險。

（2）建設高溫金屬熔化爐體材料侵蝕預報系統。金屬溶液在爐體內熔化時，會加入其它合金元素如鋅元素等，會對熔化爐體進行侵蝕。通過高溫熔融金屬對爐體材料侵蝕過程機理分析，并利用數據分析建立爐體材料侵蝕預報系統，對爐體材料的服役生命周期進行安全評估。再根據爐體材料服役生命周期，定期進行熒光、射線檢測等手段檢查使用過程中爐體材料內部缺陷，保障設備使用安全。

（3）建設鑄造設備數字化管理系統。鑄造生產過程中的設備啟停、溫度實時監控、設備異常分析報警，數據的實時采集及結構化存儲，生產過程關鍵參數的自動采集等，保障設備運行狀態實時監控可視化及異常狀態報警。

3.結語

設備本質安全管理貫穿于設備整個生命周期，是一種基于人—機—環系統的協調搭配的管理模式。鑄造企業設備本質安全管理從高溫金屬液熔煉設備、鑄造設備出發，強調對“物的不安全狀態”的控制，從根本上發現和消除事故與危害隱患。通過實踐表明，設備安全管理標準化、規范化是設備本質安全管理的根本所在，也是確保企業安全生產必須遵循的“物的安全原則”，對提升鑄造企業事故預防能力，實現安全生產具有重要作用。