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摘 要 探讨GB 21746—2008《教学仪器设备安全要求总则》中教学仪器设备安全要求在化工实训类教学设备机械设计中的应用和实现其安全性的设计依据，介绍GB 21748—2008《教学仪器设备安全要求 仪器和零部件的基本要求》在化工实训类教学设备机械安全设计中的具体使用，并总结了化工实训类教学设备机械设计中安全设计的原则。
关键词 化工实训类教学设备；机械设计；安全要求
中图分类号：G710 文献标识码：B
文章编号：1671-489X（2014）15-0157-02
随着我国职业教育和高等教育的迅速发展，化工实训类教学设备的应用范围和需求量也得到了空前的增长。此类教学设备以非标设计居多，在满足实训教学功能的同时，对设备的安全性和可靠性提出了更高的要求。笔者根据多年的设计经验，探讨GB 21746—2008《教学仪器设备安全要求总则》中教学仪器设备安全要求在化工实训类教学设备中的应用和实现其安全性的设计依据，并对GB 21748-2008《教学仪器设备安全要求 仪器和零部件的基本要求》在化工实训类教学设备安全设计中的具体使用做了归纳。
1 GB 21746—2008《教学仪器设备安全要求总则》中教学仪器设备安全要求在化工实训类教学设备中的应用和实现其安全性的设计依据
化工实训类教学设备中压力容器和压力管道的安全要求 GB 21476—2008《教学仪器设备安全要求总则》规定教学设备及其零部件应有足够的强度、刚度、稳定性和可靠性，但未指出保证强度、刚度、稳定性和可靠性的具体设计准则，对此笔者认为应以工业标准为依据进行相关的设计。化工实训类教学装置在高温、高压的工作条件下经常要用到压力容器和压力管道，为此化工实训类教学设备中的压力容器必须严格按照GB150—1998《钢制压力容器》、GB151—1999《管壳式换热器》、JB/T 4735—1997《钢制焊接常压容器》等工业标准进行选材、设计、制造、安装、检验和验收。压力容器的安全要求和安全管理也应严格按照TSG R0004—2009《固定式压力容器安全技术监察规程》执行。压力管道的设计按照GB 50316—2000《工业金属管道设计规范》进行，其安全要求和安全管理严格按照TSG D0001—2009《压力管道安全技术监察规程-工业管道》执行。
化工实训教学设备保温和保冷的安全要求 GB 21476—2008《教学仪器设备安全要求总则》中要求设备在高温或低温条件下运行不得对人体造成伤害，而化工实训教学装置的许多反应是在高温或者低温情况下进行的，这就要求设备在满足功能上热能要求的同时，设备外表面的温度不对人体造成伤害。具体到设备或者管道的保温和保冷设计，必须参照GB/T 8715—2008《设备及管道绝热设计原则》和GB/T 4272—2008《设备及管道绝热技术通则》进行保温和保冷材料的选择和厚度的计算。
化工实训教学设备中联锁装置、锁定装置和报警装置的应用 GB 21476—2008《教学仪器设备安全要求总则》提出了为保证教学仪器设备的内在安全性，应设置合理的联锁、锁定装置。化工实训类教学设备的使用与实际的化工装置运行具有很大的相似性，也会对装置的温度、压力、流量等操作参数进行测量和监控，为保证装置的平稳安全运行，设计化工实训类教学设备时，通常也会引入联锁装置、锁定装置和报警装置，设置系统操作时的温度、压力和流量等的波动范围，对其参数设定进行锁定，同时将温度、压力和流量进行关联，确保整个装置的各种操作参数在安全的范围内，一旦情况出现异常，启动报警装置同时依靠联锁装置停机或停车，防止事故的发生。
化工实训类教学设备中平台栏杆类设备的安全要求 化工实训类教学装置中通常会用到模仿工厂情景的平台栏杆、斜梯和直梯，在国标GB 21476—2008中并未对这类设备提出明确的安全要求。此类固定式钢梯及平台的设计，在满足装置对场地要求的同时，可参照工业标准进行相关设计。其强度的校核可根据GB 50017—2003《钢结构设计规范》进行，其安全要求应参照GB 17888.1～17888.4—2008《机械安全 进入机械的固定设施》和GB 4053.1～4053.3—2008《固定式钢梯及平台安全要求》进行安全设计。
2 GB 21748—2008《教学仪器设备安全要求 仪器和零部件的基本要求》中对教学仪器设备的机械性能提出了相应的附加要求
阀门的安全要求 阀门的选材必须以现行的国家标准为依据，从而保证材料和结构形式的可靠性。为保障阀门在长期使用过程中的旋转灵活和开关可靠，应对阀门的旋转部件做好润滑防护。涉及对压力需严格控制的化工教学设备，相关设备上应设置安全阀、减压阀等泄压装置，且安全阀、减压阀等安全装置的安全设定值应定期进行校验，保证此类阀门调节功能的有效性。
设备外观、设备布置和管线配管的安全要求 在人员可能接近的金属制件、控制柜、抽屉、结构和组件上不应有锐角、凸出部位、锐角边、刺、粗糙的表面和飞边等，在设备制造的技术要求中须明确毛刺、锐角、毛边的处理措施。化工实训类教学装置一般都需要进行与化工厂类似的设备布置和管线配管设计，故而在设备布置和管线配管时，一方面要考虑设备布置和管线安装的稳固性，另一方面也要考虑人员进入操作区域的安全性，减少外伸和凸出的部件或尽量将外伸和凸出的部件布置在不会对人员造成伤害的区域。配管在考虑工艺流程走向的同时，也要考虑避免对人员行进和操作的干扰，降低人员与管线发生碰撞、刮擦的可能性。在无法避免上述可能的危险情况时，应在产品的操作说明书中要求操作人员穿戴安全帽、防滑工作鞋等安全防护用品。
转动设备防护装置的安全要求 机械产品上高速运转的传动机构，应使用使人体不能直接进入危险区的防护罩。对于设备上外露的齿轮、风扇、皮带、支撑架或其他往复运动的、旋转的、传动和活动的部件都应设有充分的安全防护罩。在易产生碎片或尘埃和可能有飞甩物存在的情况下，应设有防护罩（网）、吸尘装置及回跳保险，防护罩的密度应能使飞甩物不能通过。
紧固件的安全要求 化工实训类教学设备中法兰、阀门、设备支撑件等以螺栓连接为主，螺栓、螺母等紧固件的选择应尽可能选用标准件。按照GB21748—2008《教学仪器设备安全要求 仪器和零部件的基本要求》的规定，化工实训类教学设备中紧固件的防松方式一般选用弹簧垫圈、锁紧垫圈和锁紧螺母。对于预期不会经常拆卸的地方选用锁紧螺母代替弹簧垫圈，需要经常拆卸且带螺母的地方弹簧垫圈使用较多，而对于有螺栓或螺钉且不使用螺母的地方多用弹簧垫圈和锁紧垫圈。在一般应用中，螺钉或螺栓的最少旋入量要等于螺杆上部带螺纹部分的名义直径；在高应力状态下应用时，螺钉或螺栓的最少选入量应等于螺杆上部带螺纹部分的名义直径的1.5倍。
3 结论
化工实训类教学设备的安全设计是可以依照国家颁布的教学仪器设备安全要求的相关标准进行的，其安全要求也是可以根据相关工业标准得到实现的，归纳起来，有以下两条安全设计原则：
化工实训类教学设备的安全要求在机械设计中，国标中对教学仪器设备安全要求有定性要求而没有具体实践标准时，化工实训类教学设备的安全要求可以按照工业相关标准进行安全性设计，以不低于工业标准的安全性设计来满足教学仪器设备的安全要求。
对于教学仪器设备安全要求的相关国家标准中有明确要求的部分，可以根据化工实训类教学设备的特点，合理地进行直接应用，也可根据相关安全原则，进行转化后再应用。
关键词 化工实训类教学设备；机械设计；安全要求
中图分类号：G710 文献标识码：B
文章编号：1671-489X（2014）15-0157-02
随着我国职业教育和高等教育的迅速发展，化工实训类教学设备的应用范围和需求量也得到了空前的增长。此类教学设备以非标设计居多，在满足实训教学功能的同时，对设备的安全性和可靠性提出了更高的要求。笔者根据多年的设计经验，探讨GB 21746—2008《教学仪器设备安全要求总则》中教学仪器设备安全要求在化工实训类教学设备中的应用和实现其安全性的设计依据，并对GB 21748-2008《教学仪器设备安全要求 仪器和零部件的基本要求》在化工实训类教学设备安全设计中的具体使用做了归纳。
1 GB 21746—2008《教学仪器设备安全要求总则》中教学仪器设备安全要求在化工实训类教学设备中的应用和实现其安全性的设计依据
化工实训类教学设备中压力容器和压力管道的安全要求 GB 21476—2008《教学仪器设备安全要求总则》规定教学设备及其零部件应有足够的强度、刚度、稳定性和可靠性，但未指出保证强度、刚度、稳定性和可靠性的具体设计准则，对此笔者认为应以工业标准为依据进行相关的设计。化工实训类教学装置在高温、高压的工作条件下经常要用到压力容器和压力管道，为此化工实训类教学设备中的压力容器必须严格按照GB150—1998《钢制压力容器》、GB151—1999《管壳式换热器》、JB/T 4735—1997《钢制焊接常压容器》等工业标准进行选材、设计、制造、安装、检验和验收。压力容器的安全要求和安全管理也应严格按照TSG R0004—2009《固定式压力容器安全技术监察规程》执行。压力管道的设计按照GB 50316—2000《工业金属管道设计规范》进行，其安全要求和安全管理严格按照TSG D0001—2009《压力管道安全技术监察规程-工业管道》执行。
化工实训教学设备保温和保冷的安全要求 GB 21476—2008《教学仪器设备安全要求总则》中要求设备在高温或低温条件下运行不得对人体造成伤害，而化工实训教学装置的许多反应是在高温或者低温情况下进行的，这就要求设备在满足功能上热能要求的同时，设备外表面的温度不对人体造成伤害。具体到设备或者管道的保温和保冷设计，必须参照GB/T 8715—2008《设备及管道绝热设计原则》和GB/T 4272—2008《设备及管道绝热技术通则》进行保温和保冷材料的选择和厚度的计算。
化工实训教学设备中联锁装置、锁定装置和报警装置的应用 GB 21476—2008《教学仪器设备安全要求总则》提出了为保证教学仪器设备的内在安全性，应设置合理的联锁、锁定装置。化工实训类教学设备的使用与实际的化工装置运行具有很大的相似性，也会对装置的温度、压力、流量等操作参数进行测量和监控，为保证装置的平稳安全运行，设计化工实训类教学设备时，通常也会引入联锁装置、锁定装置和报警装置，设置系统操作时的温度、压力和流量等的波动范围，对其参数设定进行锁定，同时将温度、压力和流量进行关联，确保整个装置的各种操作参数在安全的范围内，一旦情况出现异常，启动报警装置同时依靠联锁装置停机或停车，防止事故的发生。
化工实训类教学设备中平台栏杆类设备的安全要求 化工实训类教学装置中通常会用到模仿工厂情景的平台栏杆、斜梯和直梯，在国标GB 21476—2008中并未对这类设备提出明确的安全要求。此类固定式钢梯及平台的设计，在满足装置对场地要求的同时，可参照工业标准进行相关设计。其强度的校核可根据GB 50017—2003《钢结构设计规范》进行，其安全要求应参照GB 17888.1～17888.4—2008《机械安全 进入机械的固定设施》和GB 4053.1～4053.3—2008《固定式钢梯及平台安全要求》进行安全设计。
2 GB 21748—2008《教学仪器设备安全要求 仪器和零部件的基本要求》中对教学仪器设备的机械性能提出了相应的附加要求
阀门的安全要求 阀门的选材必须以现行的国家标准为依据，从而保证材料和结构形式的可靠性。为保障阀门在长期使用过程中的旋转灵活和开关可靠，应对阀门的旋转部件做好润滑防护。涉及对压力需严格控制的化工教学设备，相关设备上应设置安全阀、减压阀等泄压装置，且安全阀、减压阀等安全装置的安全设定值应定期进行校验，保证此类阀门调节功能的有效性。
设备外观、设备布置和管线配管的安全要求 在人员可能接近的金属制件、控制柜、抽屉、结构和组件上不应有锐角、凸出部位、锐角边、刺、粗糙的表面和飞边等，在设备制造的技术要求中须明确毛刺、锐角、毛边的处理措施。化工实训类教学装置一般都需要进行与化工厂类似的设备布置和管线配管设计，故而在设备布置和管线配管时，一方面要考虑设备布置和管线安装的稳固性，另一方面也要考虑人员进入操作区域的安全性，减少外伸和凸出的部件或尽量将外伸和凸出的部件布置在不会对人员造成伤害的区域。配管在考虑工艺流程走向的同时，也要考虑避免对人员行进和操作的干扰，降低人员与管线发生碰撞、刮擦的可能性。在无法避免上述可能的危险情况时，应在产品的操作说明书中要求操作人员穿戴安全帽、防滑工作鞋等安全防护用品。
转动设备防护装置的安全要求 机械产品上高速运转的传动机构，应使用使人体不能直接进入危险区的防护罩。对于设备上外露的齿轮、风扇、皮带、支撑架或其他往复运动的、旋转的、传动和活动的部件都应设有充分的安全防护罩。在易产生碎片或尘埃和可能有飞甩物存在的情况下，应设有防护罩（网）、吸尘装置及回跳保险，防护罩的密度应能使飞甩物不能通过。
紧固件的安全要求 化工实训类教学设备中法兰、阀门、设备支撑件等以螺栓连接为主，螺栓、螺母等紧固件的选择应尽可能选用标准件。按照GB21748—2008《教学仪器设备安全要求 仪器和零部件的基本要求》的规定，化工实训类教学设备中紧固件的防松方式一般选用弹簧垫圈、锁紧垫圈和锁紧螺母。对于预期不会经常拆卸的地方选用锁紧螺母代替弹簧垫圈，需要经常拆卸且带螺母的地方弹簧垫圈使用较多，而对于有螺栓或螺钉且不使用螺母的地方多用弹簧垫圈和锁紧垫圈。在一般应用中，螺钉或螺栓的最少旋入量要等于螺杆上部带螺纹部分的名义直径；在高应力状态下应用时，螺钉或螺栓的最少选入量应等于螺杆上部带螺纹部分的名义直径的1.5倍。
3 结论
化工实训类教学设备的安全设计是可以依照国家颁布的教学仪器设备安全要求的相关标准进行的，其安全要求也是可以根据相关工业标准得到实现的，归纳起来，有以下两条安全设计原则：
化工实训类教学设备的安全要求在机械设计中，国标中对教学仪器设备安全要求有定性要求而没有具体实践标准时，化工实训类教学设备的安全要求可以按照工业相关标准进行安全性设计，以不低于工业标准的安全性设计来满足教学仪器设备的安全要求。
对于教学仪器设备安全要求的相关国家标准中有明确要求的部分，可以根据化工实训类教学设备的特点，合理地进行直接应用，也可根据相关安全原则，进行转化后再应用。