110 地方特考四等 職業安全衛生 安全工程概要 考古題詳解

核心觀念與解題方法

本題屬於安全工程概要的基本名詞題，作答宜採「定義 → 發生機制 → 重要特徵 → 易混淆概念」的方式。每一小題均應先寫出精確定義，再補充判斷條件與工程上的安全意義。

(一) 危害（hazard）

核心觀念

危害是指某一物質、設備、能量、作業環境或作業行為，具有造成人員傷害、健康損害、財產損失或環境損害之潛在能力。

危害本身表示「可能造成損害的來源或條件」，不等同於風險。風險則是危害造成特定損害的可能性及其後果嚴重度的綜合評估，可概念化表示為：

例如：

• 未加防護的旋轉機械具有夾捲危害。
• 高壓氣體鋼瓶具有壓力釋放、爆裂及飛散危害。
• 苯具有致癌及毒性危害。
• 潮濕地面與漏電設備具有感電危害。

解題方法

作答時須指出「危害是造成損害的潛在來源」，並與風險加以區分。危害即使尚未造成事故，仍然存在；風險則須進一步考慮暴露情形、暴露頻率、控制措施及可能後果。

解題技巧與常見陷阱

• 不可將危害直接寫成「事故」；危害是事故的潛在來源。
• 不可將危害與風險視為同義詞。
• 「有毒物質」、「高溫表面」、「高速旋轉設備」均屬危害來源；「發生中毒」、「遭機械夾傷」則屬危害造成的結果。

(二) 限制流（choked flow）

核心觀念

限制流是指可壓縮流體通過噴嘴、孔口、閥門或管路縮口時，流量達到最大值的狀態。此時縮口處流速達到當地音速，馬赫數為：

當下游壓力繼續降低時，流體在縮口處已達音速，壓力擾動無法逆向傳遞至上游，因此流量不再因下游壓力降低而增加，形成「流量受限」狀態。

對理想氣體、等熵流動而言，臨界壓力比為：

其中：

• $P_0$：上游滯止壓力
• $P_2$：下游壓力
• $k$：比熱比，$k=C_p/C_v$

當下游與上游壓力比低於臨界值時，即進入限制流狀態。限制流下的質量流率可表示為：

其中：

• $\dot{m}_{\max}$：最大質量流率
• $C_d$：流量係數
• $A$：流通截面積
• $R$：氣體常數
• $T_0$：上游絕對溫度

解題方法

判斷限制流的切入點如下：

1. 先確認流體為氣體等可壓縮流體。
2. 找出最小流通截面，即喉部或孔口。
3. 判斷喉部流速是否達到音速。
4. 比較下游壓力與臨界壓力比。
5. 若低於臨界壓力比，則流量達最大值，持續降低下游壓力不會增加質量流率。

工程安全意義

壓縮氣體鋼瓶、壓力容器洩漏、洩壓閥、噴嘴及爆破片的洩放計算，均須考慮限制流。若錯誤地認為下游壓力越低，洩漏量會無限增加，會低估或誤判洩壓設備的設計條件。

解題技巧與常見陷阱

• 關鍵字為「流速達音速」、「最大流量」、「下游壓力再降低，流量不再增加」。
• 限制流不是指流體完全停止，而是流量受到上游條件及最小截面限制。
• 判斷公式須使用絕對壓力，不可使用表壓。
• 對空氣而言，$k\approx1.4$，臨界壓力比約為 $0.528$；當下游絕對壓力約低於上游絕對壓力的 $52.8\%$ 時，通常可視為達到限制流。

(三) 閃火點（flash point）

核心觀念

閃火點是指在規定試驗條件下，液體表面所產生的蒸氣與空氣形成可燃混合物，接觸外部點火源時，能夠瞬間閃燃的最低液體溫度。

閃火點的重點包括：

1. 對象是可燃性液體。
2. 液體必須先揮發產生蒸氣。
3. 蒸氣與空氣濃度達到可燃範圍。
4. 必須有外部點火源。
5. 只發生短暫閃燃，不代表能持續燃燒。

閃火點與蒸氣壓及可燃下限有關。溫度升高時，液體蒸氣壓增加，蒸氣濃度達到可燃下限的機會提高，因此可形成閃燃。

與相關名詞的區別

• 閃火點：點火後僅短暫閃燃。
• 燃點（fire point）：點火後可持續燃燒的最低溫度，通常高於閃火點。
• 自燃溫度（autoignition temperature）：不需外部火花或火焰，物質自行著火的最低溫度。

閃火點可依試驗方法分為開口杯及閉口杯測定。閉口杯蒸氣較不易逸散，通常測得的閃火點較低；實際數值仍須依指定試驗方法判定。

解題方法

作答時依「蒸發 → 混合 → 點火 → 瞬間閃燃」說明即可：

解題技巧與常見陷阱

核心觀念

本題考查可燃氣體在空氣與純氧環境下的可燃濃度界限轉換：

• $L_1$：空氣中的燃燒下限（LFL）
• $U_1$：空氣中的燃燒上限（UFL）
• $L$：純氧燃燒下限（LOL）
• $U$：純氧燃燒上限（UOL）

題目要求將已知的丙烯 LFL、UFL 代入指定公式，並注意濃度必須使用莫耳分率，而非莫耳百分率。

已知：

丙烯及各氣體的莫耳比熱為：

解題方法

一、計算純氧燃燒下限 LOL

使用公式：

代入數值：

分別計算：

因此：

換算成莫耳百分率：

所以：

二、計算純氧燃燒上限 UOL

使用公式：

先計算分子：

核心觀念

本題考查三相變壓器二次側的：

1. 相數與線數。
2. 線電壓、相電壓的判讀。
3. 變壓器繞組的接線型式。

圖中二次側端子標示為 $A、B、C、N$，其中 $N$ 為三組二次繞組的共同接點，且共同點接地。因此可判定二次側為三相中性線系統。

以命題當年（民國 110 年）常用之小型工廠配電電壓配置作答。

解題方法

判讀圖形時，先觀察二次側三組繞組的接線：

• 三組繞組上端分別接至 $A、B、C$ 三相端子。
• 三組繞組下端連接在同一共同點。
• 共同點引出中性線 $N$，並接地。

三組繞組各自代表一相，故共有三相；外部引出 $A、B、C、N$ 四條線，故為三相四線式。

若各相繞組電壓相同，三相平衡時，線電壓與相電壓關係為：

其中 $V_L$ 為線電壓，$V_P$ 為相電壓。

（一）幾相幾線的配置

二次側為：

說明如下：

• $A、B、C$ 為三條相線。
• $N$ 為中性線。
• 三相繞組的共同點接出中性線，形成星形接線。

（二）可以提供的電壓

此系統可提供兩類電壓。

1. 線電壓

任兩相之間的電壓為線電壓，例如：

依小型工廠常用的 $220/127\text{ V}$ 三相四線式配電系統，線電壓為：

可供三相負載或兩相間的單相負載使用。

2. 相電壓

任一相線與中性線之間的電壓為相電壓，例如：

核心觀念

本題考查修護後產品壽命資料的平均值，以及指數分布下的失誤率與可靠度。

由於題目假設馬達修護後的功能和使用壽命與新產品相同，因此每次「修好後使用至故障」均可視為一次獨立壽命觀察。採用平均失誤中間時間估計：

題目並提供可靠度公式：

其中：

• $R(t)$：經過 $t$ 年仍未發生故障的機率
• $\mu$：年失誤率
• $t$：使用時間，單位為年

本題依題目所給之指數失誤模型計算。

解題方法

八次修好後至故障的時間為：

總使用天數為：

平均壽命為：

因為 $365$ 天為 $1$ 年：

因此，平均失誤中間時間為 $1.5$ 年。

（一）平均失誤中間時間 MTBF

（二）年失誤率

在指數分布且失誤率為固定值的假設下：

代入 $MTBF=1.5$ 年：

因此：

（三）未來 1 年內不發生故障的機率

可靠度公式為：

當 $t=1$ 年、$\mu=\frac{2}{3}$ 次／年時：

因此，檢修完成後未來 1 年內不發生故障的機率為：

約為：

（四）未來 2 年內發生故障的機率

先求 2 年內仍不故障的機率：