一种化工生产安全操作教学或竞赛系统的制作方法

本发明涉及教学仿真装置领域，具体地，涉及基于一种化工生产安全操作教学或竞赛系统。

背景技术：

化工生产过程中一旦发生安全事故将严重危害人民群众的生命财产安全，常见的事故类型有：

(1)火灾事故：包括易燃气体火灾事故、易燃液体火灾事故、易燃固体火灾事故等；

(2)中毒窒息事故：包括泄漏中毒事故、检修中毒事故、清理渣液中毒事故、有毒气体(氯气、硫化氢、一氧化碳等)中毒事故、有毒液体蒸汽中毒事故、粉尘伤害事故、缺氧窒息事故等；

(3)超温超压事故：包括反应超温超压、容器超压、管路超压、运传设备超温超压、换热器内漏超压等；

(4)灼伤事故：包括化学灼伤事故、高温烫伤事故、低温冻伤事故等；

(5)机械伤害事故：包括运转设备、输送设备、特种车辆等引发的事故；

(6)电伤害事故：包括非防爆电器、雷电静电、临时配电等引发的事故。

目前，化工类本科院校和职业院校的化工生产安全及环保教学和培训长期以理论学习和书面学习为主，学生对化工生产中常见安全事故的现象不清楚，对常见安全事故的处理程序和操作不明确，缺乏实际动手操作的训练，并且国内的大多数本科院校和职业院校尚未建立具备实操性的化工生产安全及环保教学实训教学装置。而对真实的生产现场装置进行操作，一旦发生上述事故没有及时进行正确的处理，将引发严重的安全危险。

技术实现要素：

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种化工生产安全操作教学或竞赛系统。本化工生产安全技能竞赛装置和系统基本涵盖了以上常见的事故类型。为将化工生产中可能发生的健康、安全和环境问题最大限度地控制在合理的范围内，达到保障化工生产从业人员健康、促进其安全、保护生产地区生态环境的目的，必须培养化工从业人员的化工安全素养，提高化工从业人员处理初期化工安全事故的能力，才能从根本上解决问题。

根据本发明提供的一种化工生产安全操作教学或竞赛系统，包括：现场仿真装置、控制子系统、事故现象模拟子系统、评分子系统；

所述现场仿真装置为真实生产装置的仿真结构，且装入仿真填料运行；所述事故现象模拟子系统根据真实生产装置的事故发生位置布置于所述现场仿真装置上，所述控制子系统连接所述事故现象模拟子系统进行事故模拟控制和动作信息检测，所述评分子系统与所述控制子系统连接，根据自所述控制子系统获得的所述动作信息确定评分结果。

作为一种优化方案，所述事故现象模拟子系统包括智能控制阀门；

所述智能控制阀门设置于所述现场仿真装置的管道系统和/或设备开关上；

所述控制子系统用于：通过控制所述智能控制阀门的开度模拟管道泄漏故障和设备停机故障的发生和解决。

作为一种优化方案，所述事故现象模拟子系统包括仿真火焰发生器；

所述仿真火焰发生器至少设置于所述现场仿真装置的电源和/或电路连接线路上，所述控制子系统通过控制所述仿真火焰发生器模拟火灾的发生和解决。

作为一种优化方案，所述仿真火焰发生器包括灯、风扇和若干红布条；所述红布条的一端固定在所述风扇的出风口，另一端为自由端，所述灯设于所述风扇的出风口；

所述控制子系统用于：控制所述灯和风扇同时工作，和响应所述动作信息控制所述灯和风扇同时停止工作。

作为一种优化方案，所述事故现象模拟子系统包括蒸汽模拟发生系统；

所述蒸汽模拟发生系统至少设置于所述现场仿真装置的蒸汽运输管路和/或反应器上，所述控制子系统通过控制所述蒸汽模拟发生系统模拟蒸汽泄漏事故的发生和解决。

作为一种优化方案，所述蒸汽模拟发生系统包括超声波雾化器、气泵、雾气传输管、电磁阀；

所述气泵设置在所述雾气传输管中，所述超声波雾化器的出口连通所述雾气传输管的进雾口，所述雾气传输管设置有至少一个出雾口，所述出雾口设置有所述电磁阀，所述出雾口设于所述蒸汽运输管路和/或反应器上；

所述控制子系统用于：通过控制超声波雾化器、气泵产生雾气并选择至少一所述电磁阀开启，和响应所述动作信息控制所述蒸汽模拟发生系统完全或部分停止工作。

作为一种优化方案，所述事故现象模拟子系统还包括阀门检测器、按钮检测器；所述阀门检测器用于监测所述现场仿真装置中阀门的所述动作信息，所述按钮检测器用于监测所述现场仿真装置中按钮的所述动作信息。

作为一种优化方案，所述评分子系统包括机评单元、裁判评分单元、综合评分单元；

所述机评单元根据自所述控制子系统接收的输入输出信号、动作信息和预设的评分规则获得机评分数，所述裁判评分单元根据外部输入获得裁判评分数，所述综合评分单元根据所述机评分数和裁判评分数确定所述评分结果。

作为一种优化方案，所述现场仿真装置包括通过管道系统依次连接的进料口、预热器、反应器、冷却器、原料贮槽、进料泵、反应釜、出料口；所述预热器、冷却器、反应釜分别设置有水循环管道，所述反应釜还设置有蒸汽输送管道和循环水泵，所述循环水泵设于所述反应釜的水循环管道中。

作为一种优化方案，所述现场仿真装置还包括设备显示屏和工艺触控显示屏，所述设备显示屏和工艺触控显示屏都与所述控制子系统连接；

所述预热器、反应器、冷却器、原料贮槽、进料泵、反应釜分别设置有所述设备显示屏，用于显示当前模拟的设备名称；

所述现场仿真装置还设有一所述工艺触控显示屏，用于显示当前模拟的工艺名称。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

本发明专利提供了一种化工生产安全操作教学或竞赛系统，该装置和系统模拟当代化工常见的危险品事故。并根据是事故模拟出事故现象，操作者通过对事故处理过程中，能强化危险品化学与环保意识，弥补高校实际操作能力不足这一社会问题。为高校、职业院校及岗前培训提供了重要的实践环节。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。附图中：

图1是可选的一种化工生产安全操作教学或竞赛系统结构示意图；

图2是可选的一种化工生产安全操作教学或竞赛系统中故障发生、处理、评分的流程示意图；

图3是可选的一种化工生产安全操作教学或竞赛系统的现场仿真装置结构示意图。

具体实施方式

下文结合附图以具体实施例的方式对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，还可以使用其他的实施例，或者对本文列举的实施例进行结构和功能上的修改，而不会脱离本发明的范围和实质。

本发明专利所阐述的装置和系统能够模拟化工生产中常见危险化工工艺及危险化学品发生事故的现象，学生或选手能够结合具体化工实训装置进行事故处理操作，系统软件能对操作进行自动评分，建立一套完整的化工生产安全技能竞赛装置和化工生产安全技能评价体系。

在本发明提供的一种化工生产安全操作教学或竞赛系统的实施例中，如图1所示，包括：现场仿真装置、控制子系统、事故现象模拟子系统、评分子系统；

所述现场仿真装置为真实生产装置的仿真结构，且装入仿真填料运行；所述事故现象模拟子系统根据真实生产装置的事故发生位置布置于所述现场仿真装置上，所述控制子系统连接所述事故现象模拟子系统进行事故模拟控制和动作信息检测，所述评分子系统与所述控制子系统连接，根据自所述控制子系统获得的所述动作信息确定评分结果。

如图所示，本发明的培训与考核系统分为四部分：现场仿真装置、控制子系统、事故现象模拟子系统、评分子系统。

现场仿真装置：所有设备以化工厂主装置为背景，按一定比例缩小而制成。装置涵盖多种危化工艺，每种危化工艺包括多个典型的产品工艺。设备外形仿真化工厂装置，增强现场互动。现场动设备结合化工厂实际情况选用相同或相近类型设备。执行机构，特别是调节阀，采用真实可动的气动调节阀。检测仪表采用工业用真实现场仪表及远传仪表，使学生认识各种检测仪表，结合执行机构并了解其功用。

控制子系统：采用一种适用于工业生产的集散控制子系统，可以采用浙江中控技术股份有限公司生产的DCS控制子系统。控制子系统的输入信号为现场仿真装置检测仪表、仿真系统输出的状态信号以及手动阀门的反馈信号。控制子系统的输出信号，直接送到现场的执行机构上。另外控制子系统会将所有的输入、输出信号输送给评分子系统。

事故现象模拟子系统：由仿真火焰发生器、蒸汽模拟发生器等设备组成，利用声、光、电、水、气等手段模拟化工生产中的着火、泄漏中毒、停电、换热器内漏等常见事故，既能营造事故发生时的紧张氛围，又能在保障操作人员的人身安全的前提下，使操作人员在特定的化工事故环境中能感受到事故现象。

评分子系统：分为两大块内容。

第一是机评系统，机评系统的信号来源于现场仿真装置的手动阀门信号与控制子系统的所有输入输出信号。机评系统对事故的确认汇报、事故处理步骤的完整性、次序性、时效性进行综合评分，选手现场操作完成后由计算机自动给出分数。

第二是裁判或教师评分子系统，根据参赛队员的个体防护、人员救护、现场处置措施等项目，由裁判或教师进行现场评分。

所述事故现象模拟子系统包括智能控制阀门；

所述智能控制阀门设置于所述现场仿真装置的管道系统和/或设备开关上；

所述控制子系统用于：通过控制所述智能控制阀门的开度模拟管道泄漏故障和设备停机故障的发生和解决。

所述事故现象模拟子系统包括仿真火焰发生器；

所述仿真火焰发生器至少设置于所述现场仿真装置的电源和/或电路连接线路上，所述控制子系统通过控制所述仿真火焰发生器模拟火灾的发生和解决。

所述仿真火焰发生器包括灯、风扇和若干红布条；所述红布条的一端固定在所述风扇的出风口，另一端为自由端，所述灯设于所述风扇的出风口；

所述控制子系统用于：控制所述灯和风扇同时工作，和响应所述动作信息控制所述灯和风扇同时停止工作。

仿真火焰发生器由灯泡、风扇和红布条构成，当装置某处发生“着火”时，灯光亮起，风扇转动向上吹起红布条，用于模拟着火。

所述事故现象模拟子系统包括蒸汽模拟发生系统；

所述蒸汽模拟发生系统至少设置于所述现场仿真装置的蒸汽运输管路和/或反应器上，所述控制子系统通过控制所述蒸汽模拟发生系统模拟蒸汽泄漏事故的发生和解决。

所述蒸汽模拟发生系统包括超声波雾化器、气泵、雾气传输管、电磁阀；

所述气泵设置在所述雾气传输管中，所述超声波雾化器的出口连通所述雾气传输管的进雾口，所述雾气传输管设置有至少一个出雾口，所述出雾口设置有所述电磁阀，所述出雾口设于所述蒸汽运输管路和/或反应器上；

所述控制子系统用于：通过控制超声波雾化器、气泵产生雾气并选择至少一所述电磁阀开启，和响应所述动作信息控制所述蒸汽模拟发生系统完全或部分停止工作。

蒸汽模拟发生系统由超声波雾化装置、风扇、管道及电磁阀组成，当装置某处发生“泄漏”时，超声波雾化装置启动、风扇开启、电磁阀开启，水经超声波雾化成水汽，由风扇加压通过管道输送至泄漏处，用于模拟泄漏的“蒸汽”。

所述事故现象模拟子系统还包括阀门检测器、按钮检测器；所述阀门检测器用于监测所述现场仿真装置中阀门的所述动作信息，所述按钮检测器用于监测所述现场仿真装置中按钮的所述动作信息。

所述评分子系统包括机评单元、裁判评分单元、综合评分单元；

所述机评单元根据自所述控制子系统接收的输入输出信号、动作信息和预设的评分规则获得机评分数，所述裁判评分单元根据外部输入获得裁判评分数，所述综合评分单元根据所述机评分数和裁判评分数确定所述评分结果。图2为故障发生、处理、评分的一种流程示意图。

如图3所示，所述现场仿真装置包括通过管道系统依次连接的进料口、预热器、反应器、冷却器、原料贮槽、进料泵、反应釜、出料口；所述预热器、冷却器、反应釜分别设置有水循环管道，所述反应釜还设置有蒸汽输送管道和循环水泵，所述循环水泵设于所述反应釜的水循环管道中。

所述现场仿真装置还包括设备显示屏和工艺触控显示屏，所述设备显示屏和工艺触控显示屏都与所述控制子系统连接；

所述预热器、反应器、冷却器、原料贮槽、进料泵、反应釜分别设置有所述设备显示屏，用于显示当前模拟的设备名称；

所述现场仿真装置还设有一所述工艺触控显示屏，用于显示当前模拟的工艺名称。工艺触控显示屏将切换控制信息发送给所述控制子系统，所述控制子系统响应所述切换控制信息切换所述设备显示屏和工艺触控显示屏上的显示信息。

现场装置区有预热器、反应器、冷却器、贮罐、泵、反应釜等设备通过管道和阀门连接而成一套硬件装置，每个设备配备一个LED显示屏用于显示设备名称，整个装置配备一个LED显示屏用于显示产品工艺名称，另外配备一块触摸控制屏用于现场产品工艺的切换，当现场需要某种产品工艺时，只要在触摸控制屏上选择该产品工艺，现场的LED显示屏就会显示该产品工艺名称以及和该产品工艺相对应的设备名称。

以“进料泵泄漏”为例：

事故现象：进料泵轴封泄漏，可燃气体报警仪报警。

1、事故汇报：

选择“进料泵泄漏”按钮进行事故汇报。

2、现场处理

带耐酸碱手套、穿防化服、佩戴护目镜、佩戴安全帽。

触摸静电接地球、现场隔离、蒸汽保护泄漏现场。

3、停泄漏进料泵

停泄漏进料泵、关泄漏进料泵入口阀、关泄漏进料泵出口阀。

4、启动备用进料泵

开备用进料泵入口阀、开备用进料泵、开备用进料泵出口阀。

5、事故处理结束，机评系统根据操作者的步骤及顺序等因素进行自动评分，裁判对操作者的个人防护等项目进行打分，两项得分相加即为操作者的总得分。

本发明主要由现场仿真装置、控制子系统、事故现象模拟子系统、评分子系统构成，涵盖多种危化工艺(包括加氢、聚合、氯化等工艺但不限于)，每种危化工艺包括多个典型的产品工艺路线(包括柴油加氢、甲醇合成、苯胺合成、聚氯乙烯、顺丁橡胶、丙烯酸树脂、氯乙烯、氯甲烷、氯乙酸等产品但不限于)，通过现场硬件和DCS软件界面组成完整的危化品生产工艺流程。系统根据竞赛和考核需要，使用同一套硬件可以切换显示现场装置名称和所涉及的设备名称。系统在实物装置上通过声、光、电、水、气等手段和DCS操作界面工艺参数的变化来模拟常见化工事故的现象。操作者能够结合具体实物装置和DCS软件进行事故处理操作。

本发明专利提供了一种化工生产安全操作教学或竞赛系统，该装置和系统模拟当代化工常见的危险品事故。并根据是事故模拟出事故现象，操作者通过对事故处理过程中，能强化危险品化学与环保意识，弥补高校实际操作能力不足这一社会问题。为高校、职业院校及岗前培训提供了重要的实践环节。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，本领域技术人员知悉，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等同替换。另外，在本发明的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本发明的保护范围。