受限空间实训装置的设计制造及在教学中的应用

傅建新

摘要：受限空间作业是化工行业一项很重要的操作，为了避免安全事故的发生，受限空间作业之前必须经过很严格的安全培训，受限空间实训装置的设计制造就是为了解决化工专业学生的训练需要。学生在训练的过程中有一种身临其境的感觉，教学效果也能达到预期目的。并且通过受限空间实训装置的设计与制造，使教师的专业能力得到了锻炼，提高了教师的专业水平。建成的受限空间实训装置得到了企业的高度赞誉，设计建设经验具有推广价值。

关键词：受限空间;设计;人孔;制造;应用

受限空间作业是指工厂的各种设备内部（炉、塔釜、罐、仓、池、槽车、管道、烟道等）和城市（包括工厂）的隧道、下水道、沟、坑、井、池、涵洞、阀门间、污水处理设施等封闭、半封闭的设施及场所（如船舱、地下隐蔽工程、密闭容器等场所），以及农村储存各种蔬菜的井、窖、通风不良的矿井等空间或场所的作业。总之，一切通风不良、容易造成有毒有害气体积聚和缺氧的设备、设施和场所的作业都叫受限空间作业。

受限空间作业存在很大的安全风险，受限空间危害因素有：气体危害、窒息危害、有毒有害气体、可燃气体和爆炸性气体、被淹没/埋没、机械危害及其它伤害（如电击、温度、辐射、噪音）等。全国每年都用这类安全事故发生，因此进入受限空间作业的人员必须经过严格的安全培训，培训内容包括即将进去作业的受限空间中可能存在的危险介质，作业风险与控制措施，监测监控设施、通讯设施及个体防护装备的正确使用，应急处置措施及自救互救方法等。

一、受限空间实训装置的建设意义

随着我国石油化工领域迅猛发展，各类检维修工作量也随之增加。检维修涉及的特种作业也逐渐增加，其中受限空间作业尤为重要，但受限空间作业的风险也最高。通常作业空间较为狭小，工作不便，通风不理想，聚积的有害气体无法扩散;另外作业空间可能存在危险化学品，处理不完全或者隔离措施不当也将引发危险，有毒有害气体液体浓度过高，引发危险。我们上海石化工业学校地处杭州湾，周边有上海石化股份有限公司和上海漕泾开发区两大化工基地，我们学校的龙头专业是化工专业，我们的每年的毕业生有一部分会进入到化工企业，在工作中也肯定会有受限空间作业。但是我们原先这方面的教学只能借助于图片和视频，学生没有身临其境的感觉，教学效果也达不到预期的效果。基于这方面的考虑，我们需要建造一个这样的受限空间实训设备，它可以提供和化工生产相似的实践教学环境，从而实现了实训、实习的安全。现在相关的一些学校很少有这样的教学装置，如果建造成功，它不但可供本校学生实习使用，还可以用于化工企业的培训。最后学校经过讨论把这个任务交给了我，这对我来说这既是挑战，也是一次很好的锻炼机会。

二、受限空间实训装置的设计原则及要求

1、受限空间实训装置的设计原则

为满足化工专业实训、实习教学和化工企业员工技能培训需要，且体现质量、安全、健康、环保的现代生产理念，设计受限空间实训装置时要遵循以下原则。

（1）真實性原则。鉴于化工生产的特殊性，以及应急状态下的情况处理，受限空间实训装置应给受训者提供真实生产场景，给与受训者有一种“身临其境”的感觉，以增强对化工生产氛围的体验和化工生产装置的认知。

（2）全面性原则。既能使学生掌握正常工况下各类设备、容器的操作和维护，又能进行装置应急状态下的事故处理等方面的技能操作训练。

（3）降低成本的原则。为了使设备更接近于实战，也为了节约成本，决定用旧设备进行改造，利用废弃的灌设备和容器来加工制造实训设备。联系石化股份公司后得到大力支持，无赏提供了两台旧设备，如图1、图2所示。

2、受限空间实训装置的设计要求

实践教学、岗位培训、技能考核相结合。受限空间实体实训装置既要能满足相关专业学生应用型专业技能实训、实习的要求，又要能满足企业员工岗位培训、技能考核的需要。

三、受限空间实训装置的设计方案

1、整体设计：采用旧罐改造，竖罐与卧罐采用焊接拼接，但焊缝不需要太高的要求，只要不泄露就行。竖罐直接与基座相连接，卧罐安放在裙式支座上，结构紧凑，便于搬运。筒体上有管接头，可以连接管道，但不需要通水和通气（但需要有模拟管道，以接近真实场景）。

2、人孔设计：人孔是指用于人员进出设备以便安装、检修和安全检查的开孔结构。主要由短筒节（或短管）、法兰和带把手的人孔盖组成。受限空间作业需要穿戴一些劳动防护用品（如佩戴供气式呼吸器、逃生气、安全帽、防护服、安全鞋、防护手套等其他常规的劳动防护装备），因此人孔直径不能太小，否则无法进入，但也不能太大，太大不符合实际情况。

人孔结构和尺寸一般都已标准化，可参照有关手册选用或设计。人孔直径通常为600mm。人孔中心距地板一般为750mm左右。便于工作人员在安装、清洗、维护时进出油罐或通风。立式油罐的容量在5000m3以下时设置1至2个人孔，5000m3以上的设置2个人孔。由于是实训设备，还要考虑在实训教学过程中的意外状况，故在竖罐的下部与卧罐的封头处各设一个人孔便于在紧急状态下使用。

3、攀爬与安全保护设计：为了便于实训教学时学生的攀爬，在竖罐与卧罐的内、外共设有五个楼梯，并在竖罐与卧罐的顶部设有保护栏杆。每完成一稿设计都去征求化工科老师和学校领导的意见，经过多次修改后，最终完成了设计方案，效果如图3所示。

4、材料选用：竖罐与卧罐采用不锈钢材质设计，目的是防腐蚀，延长设备使用寿命。石化股份公司提供的竖罐与卧罐都是不锈钢材质（牌号304），具体设计图纸如图4所示。

四、受限空间实训装置的制造与安装

学校与上海蓝滨石化设备有限责任公司商量后决定由他们来完成设备的制造和安装，最后在上海石化股份公司、上海蓝滨石化设备有限责任公司和学校的三方努力下，在2014年8月建设完成了受限空间实训装置，图5是受限装置改造地基预埋件图，图6是受限空间实训装置建成后的实物图。

五、受限空间实训装置在教学中的应用

从2015年3月开始这个受限空间实体实训装置就发挥了很大的作用。学校每年都有化工科的学生在任课老师的带领下进行模拟受限空间作业的培训，主要培训内容从工作程序、受限空间作业安全管理制度等方面的模拟操作。例如：作业前按要求正确填写作业申请表，了解受限空间内的危害因素，并准备相应的安全防护用品，落实安全防护措施。作业开始前受限空间进出口清理，保证人员顺利进出，受限空间与其他系统连通的可能危及安全作业的管道应采取有效隔离措施。监护人须随时保持与受限空间作业人员的联络，作业开始前检查安全措施落实情形，统一联系信号等。

六、结语

随着受限空间发生安全事故的频率不断增加，进入受限空间作业的人员必须经过严格的安全培训。我校自主设计的受限空间实训装置为学生提供了一个模拟化工生产现场受限空间作业的实践学习机会，使学生在进入企业之前就对化工企业中受限空间作业的工作程序、安全管理制度等有了一定的认识。该实训装置应用到教学中，提高了学生学习的积极性，增强了教师理实一体教学的主动性。同时建成的受限空间实训装置得到了企业的高度赞誉，设计建设经验具有推广价值。

参考文献：

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