化工特色院校机电安全课程设置探究*

程家骥，王亚朋

(青岛科技大学环境与安全工程学院，山东 青岛 266042)

机电安全是安全工程本科专业课程体系的重要组成部分，主要以工业生产中的安全问题为核心，以基础机械加工、电气防护为理论基础，综合在生产过程中金属加工设备、加工工艺、场地和电气系统相关的辐射、静电、高温等不安全因素有可能导致的燃烧、爆炸、机械伤害、电击等安全事故问题，最终形成的一门兼顾基础理论知识和综合实际应用的专业课程[1-2]。

现阶段机电安全根据其应用场景的不同大致可以分为矿山机电安全、施工机电安全、制造机电安全和化工机电安全几个领域[3]。其中矿山机电安全起步较早，现形成了一套比较成熟的课程体系。化工机电安全主要是依托化工机械与设备领域，具有典型的交叉学科属性，其内容以通用机械电气知识为基础，涵盖化工设备和化工容器等相关内容，在化工设备工程师与安全管理人员之间建立起交流的桥梁[4-5]。因此，化工特色院校有必要根据化工机械设备应用场景建设机电安全相关课程。

青岛科技大学是一所以化工为特色省属重点学校，形成了以材料科学与工程、化学工程与技术、动力工程及工程热物理等为代表的多个优势特色学科群。该校安全工程专业建立于2004年，始终保持以化工安全为核心的建设思路，每年都会向山东省及附近区域输送大批的安全技术人才。遵照工程认证标准，新开设的“机电安全”作为安全工程专业本科生基础课程将会紧密结合化工机械、化工生产等化工特色领域进行建设。

1 课程内容

国内相关化工生产企业单位通常聘用机械工程、化学工程和化工设备等专业的高校毕业生从事化工设备装置的运行、维修和管理工作，这些工作人员对于工作中面对的机电设备的安全专业知识和业务能力并不扎实，存在较大的安全隐患[6]。而对于安全工程专业毕业的人员，其在学校专业课学习过程中通常只针对普适的基础知识进行了学习，对于化工设备专业知识有所欠缺，难以短时间内学以致用。因此，应在机电安全课程中注重安全知识与化工设备的结合，加强化工特种设备机电安全管理专业技能的学习。机电安全知识较为广泛，合理设置课程内容和学习顺序及方法是保证教学效果的基础，课程主要应分为绪论、基础理论和专业知识及应用等(见图1)。

图1 化工特色院校机电安全课程体系结构Fig.1 Curriculum system structure of electromechanical safety in colleges with characteristics in chemical engineering

1.1 绪 论

机电安全课程第一堂课的效果将影响学生对本课程的兴趣和学习效果，绪论部分尤为重要，主要包含以下内容：(1)意义与必要性。从化工设备的发展史、生产经营现状与机电安全的内在联系、国家安全生产导向的客观要求和经济发展的迫切需求等方面进行论述。(2)法律和法规。法律和法规是约束人员按规定管理机械、电气设备的有效手段。现阶段我国高度重视相关法律法规的建设，以“安全第一，预防为主，综合治理”为基础，逐渐建设起机电相关安全管理的法律体系。目前我国机电安全领域的法律由特种设备相关的法律法规构成。(3)机械产品类别。机械产品是本课程的基础，通过对产品类别的介绍可以拓宽学生对本课程的认识。现阶段机械行业的主要类别包括：农业机械、重型矿山机械、工程机械、石化通用机械、电工机械、车床、仪器仪表等10余种。(4)伤害类型。本课程的目的是防止伤害的发生以及降低产生危害的程度，只有让学生了解机电伤害的类型才能激发其学习动力。机电伤害类型包括：物体打击、车辆伤害、机械伤害、起重伤害、触电等10余项。

1.2 机电知识

机电知识种类繁多、涉及工艺面广、危险程度不同、伤害种类各异，让学生全面的了解机电相关伤害所涉及的领域，是培养机电设备安全管理专业人才的重要环节，主要知识内容包括以下部分：(1)金属冷加工安全技术：金属切削机床基础知识与安全、车床安全技术、钻床安全技术、铣床安全技术、刨床安全技术、磨床安全技术、冲压机械的安全技术、砂轮机安全技术；(2)金属热加工安全技术：铸造安全技术、锻造安全技术、热处理安全技术、焊接与切割安全技术；(3)机械制造场所安全技术：厂区总体布置的基本要求、厂区物流的基本要求、作业场所职业健康的通用要求、作业场所的安全标志和警示标识；(4)电气安全基础知识：用电安全技术概述、电气事故、工业企业供配电、电气系统及设备安全、电气防火防爆基础知识；(5)电击危害与防护技术：触电危害、直接接触电击防护、间接接触电击防护；(6)静电、雷电、电磁辐射的危害及防护：静电危害与防护技术、雷电危害与防护技术、电磁辐射防护技术；(7)电气防火与防爆安全技术：电气火灾与爆炸的成因与条件、电气防火与防爆的一般要求、电气火灾与爆炸的预防措施、电气火灾灭火要求、防爆电气设备及其选择。通过上述内容的学习，可以了解各类结构存在的风险，不同加工特点与危险辨识，在此基础上得出不同环节的安全防护装置与措施。此外，还能对工业电力体系有所了解，明晰危害因素及防范措施。

1.3 化工设备知识

通过对化工设备知识的学习能使学习的机电知识具象化，让学生明白不同环节化工设备所涉及的危险因素，主要知识内容包括：(1)化工设备图：化工设备图概述、视图的表达方法、化工设备图的阅读；(2)化工工艺图：带控制点工艺流程图、设备布置图、管路布置图；(3)化工设备常用材料：金属材料及其性能、金属材料简介、非金属材料及主要性能、化工设备的腐蚀及防腐；(4)机械传动：带传动、链传动、齿轮传动、常用联接件；(5)轴与轴承：轴、轴承、联轴器；(6)流体输送机械：泵、离心泵、特殊泵、风机、压缩机；(7)固体物料机械：固体物料输送机械、固体物料粉碎机械、固体物料筛分机械；(8)其他化工机械：搅拌机械、制冷机、压(过)滤机；(9)化工反应器：反应器结构型式及分类、气液相反应器、气固相固定床催化反应器、流化床反应器、管式裂解炉；(10)化工容器：内压薄壁容器、外压容器、压力容器的基本结构和附件、高压容器、安全附件；(11)塔设备：板式塔的种类和结构、填料塔；(12)换热设备：间壁式换热器、混合式换热器、换热器的选用与操作；(13)干燥设备：回转圆筒式干燥器、沸腾床干燥器、喷雾干燥器；(14)物料分离设备：旋风分离器、离心机；(15)化工管路：金属管和非金属管、管件和阀门、管路的安装、管路的保温(保冷)、伴热和涂漆。通过上述知识的学习，可以了解化工设备的组成，特种设备的特点以及各类设备都包含哪些机电风险。

2 教学模式

机电安全相关人才的培养需要强大师资队伍的支持，可以借助中国机电工程协会的专家资源，邀请相关领域的行业专家开展讲座教学，扩展学生的知识学习广度。本课程将内容大致分为4个部分，分别是：机械设备相关危险场景及对策；电气设备相关场景及对策；化工设备成套系统及常见危险源；化工设备常用组件，每部分分别邀请1～2名专家开展一次报告讲座。在平时的日常教学中，利用数字多媒体技术克服以往课堂教学枯燥无味的问题，创新教学模式，提高学生学习兴趣[7]。除了以往的使用PPT讲授课程，还应引入虚拟仿真技术开展教学。基于虚拟仿真技术的教学手段不仅可以降低教学花费，突破教学时间、地点的限制，还可以将书本内的抽象知识具象化，让真实的现场情景置于学生面前，增加学生对知识的感受，激发学生主动学习兴趣。并且可以将虚拟仿真技术与课程作业相结合，学生根据所设置的4个部分挑选教师发布的相关课题，在仿真模拟的过程中了解化工生产的实际情况及危险发生的发展过程，在加深学生对知识理解的同时提高学生的个体创新能力。在知识点教学过程中，特别是涉及化工设备知识点的教学应注重案例教学的开展。在每次化工设备教学时可以向学生展示相关的设备模型，并利用视频、模型等手段让学生更加真切的认识到生产中所涉及的化工设备，为以后学生进入企业工作打下坚实的基础[8-9]。

3 课程考核

课程考核是检验学生学习效果的重要手段，由于本课程的目的是培养学生的应用能力，传统的单一试卷测试不能全面的评价出学生的学习效果，也不利于提高学生对知识点的应用能力。本课程考核以课堂表现为基础，试卷测试为衡量标准，另外又让学生随机抽取一个化工设备生产案例，然后分析生产过程中该设备可能涉及的危险源及防范措施，二则分别占比60%与40%。通过这种考核方式，既考察了学生对书本知识的学习效果，又促进了学生对知识的应用，提高了其发现问题、提出问题和解决问题的能力[10]。

3.1 试卷考核设置

试卷考核分为平时考核与期末考核，分别占比40%与60%。其中平时考核分为机械设备相关危险场景及对策；电气设备相关场景及对策；化工设备成套系统及常见危险源；化工设备常用组件四部分，在每部分教学结束后采用随堂考试，总成绩取四次考试的平均值。期末考核设置在课程介绍后，分为主观题与客观题两类，分别占比60%与40%。涉及金属冷加工安全技术、金属热加工安全技术、机械制造场所安全技术、电气安全基础知识知识点占比20%，涉及电击危害与防护技术、静电、雷电、电磁辐射的危害及防护、电气防火与防爆安全技术知识点占比30%，涉及化工设备图、化工工艺图、化工设备常用材料、机械传动、轴与轴承知识点占比30%，涉及流体输送机械、固体物料机械、其他化工机械、化工反应器、化工容器、塔设备、换热设备、干燥设备、物料分离设备、化工管路知识点占比20%。

3.2 案例分析设置

根据实际生产的关联性将化工设备知识体系分为4个部分：(1)化工设备常用材料、机械传动、固体物料机械；(2)流体输送机械、轴与轴承、其他化工机械；(3)化工反应器、化工容器、物料分离设备、换热设备；(4)干燥设备、物料分离设备、塔设备、化工管路，每部分设置一个相关案例。

让学生随机抽选一个案例作为主题进行危险性分析，并撰写报告，报告根据要求应包括(1)事故发生单位概况；(2)事故发生的时间、地点以及事故现场情况；(3)事故的简要经过；(4)事故已经造成或者可能造成的伤亡人数(包括下落不明的人数)和初步估计的直接经济损失；(5)已经采取的措施；(6)其他应当报告的情况等六个部分。最终根据提交报告的标准性和事故分析的合理性进行评分。

4 结 语

化学工业是国民经济的重要基础产业，与国计民生有着极为密切的关系。抓好化工行业安全生产，专业性人才培养是核心。只有注重化工安全人才的培养，才能提升化工安全从业人员的整体素质，从而有效预防和遏制化工事故的发生。通过对化工特色“机电安全”课程体系的设计，将传统的机电安全与化工设备课程进行了紧密的结合，提高了其在化工生产过程中机电安全专业知识的应用能力，为安全工程特色人才的培养提供坚实的保障。