電機(jī)組仿真系統(tǒng)在《鍋爐運(yùn)行》課程中的應(yīng)用

龔德鴻

【摘 要】根據(jù)《鍋爐運(yùn)行》課程的教學(xué)難點(diǎn)分析，在課堂多媒體教學(xué)的基礎(chǔ)上，引入火電機(jī)組仿真系統(tǒng)的操作畫面和實(shí)操動畫改良教學(xué)課件，增加火電機(jī)組仿真系統(tǒng)實(shí)操環(huán)節(jié)，改進(jìn)考核方式，培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。

【關(guān)鍵詞】《鍋爐運(yùn)行》 ? ?電機(jī)組仿真系統(tǒng) ? ? 教學(xué)內(nèi)容 ? ? 教學(xué)方法 ? ? 發(fā)展方式

《鍋爐運(yùn)行》是能源與動力工程專業(yè)核心課程《鍋爐原理》的后續(xù)課程，學(xué)生在掌握燃料特性、燃燒理論、鍋爐本體結(jié)構(gòu)、主要輔助系統(tǒng)、鍋內(nèi)過程和熱力計(jì)算等內(nèi)容的基礎(chǔ)上，通過《鍋爐運(yùn)行》課程的學(xué)習(xí)，進(jìn)一步學(xué)習(xí)鍋爐啟停、運(yùn)行調(diào)整、故障處理和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的內(nèi)容。

與《鍋爐原理》課程教學(xué)內(nèi)容比較，《鍋爐運(yùn)行》課程更側(cè)重于運(yùn)行特性分析及系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)整操作方面的能力培養(yǎng)。許多內(nèi)容與汽輪機(jī)運(yùn)行、熱工過程自動調(diào)節(jié)等內(nèi)容有較多的交叉，如鍋爐啟動操作，由于單元機(jī)組均為滑參數(shù)聯(lián)和啟動，鍋爐、汽輪機(jī)同時(shí)啟動，許多環(huán)節(jié)相輔相成，在未學(xué)習(xí)汽輪機(jī)運(yùn)行課程的情況下給教學(xué)及學(xué)生的理解帶來一定困擾，必須要借助一些特殊的教學(xué)手段或工具，才能有效保證本門課程的教學(xué)質(zhì)量。

貴州大學(xué)能源與動力工程專業(yè)火電機(jī)組仿真實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有6套仿真模型，基本覆蓋了本省幾乎所有壓力等級的火電機(jī)組，借助火電機(jī)組仿真系統(tǒng)，根據(jù)鍋爐運(yùn)行課程的難點(diǎn)、重點(diǎn)，在教學(xué)中插入火電機(jī)組仿真系統(tǒng)中的實(shí)操畫面及特別制作的實(shí)操動畫，在課堂教學(xué)中實(shí)現(xiàn)理論教學(xué)與虛擬仿真教學(xué)的無縫連接，將有助于提高教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果。

一、《鍋爐運(yùn)行》課程主要難點(diǎn)梳理

雖然在制訂課程教學(xué)大綱時(shí)，對每一章的難點(diǎn)、重點(diǎn)均進(jìn)行了標(biāo)注，并在平時(shí)教學(xué)中重點(diǎn)進(jìn)行了講授，但教學(xué)效果仍達(dá)不到最佳。因此從09級開始，課程結(jié)束時(shí)通過問卷調(diào)查，對《鍋爐運(yùn)行》的各個(gè)章節(jié)進(jìn)行難點(diǎn)摸底，從中挑出問題較為集中的十個(gè)問題作為課程教學(xué)難點(diǎn)，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法上進(jìn)行改進(jìn)，并根據(jù)火電機(jī)組仿真系統(tǒng)的特點(diǎn)與上述內(nèi)容進(jìn)行銜接。十個(gè)難點(diǎn)包括：

1）鍋爐啟動過程;

2）爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成及功能;

3）直流鍋爐的冷態(tài)、熱態(tài)清洗;

4）主要參數(shù)的動態(tài)特性分析;

5）燃燒器的調(diào)節(jié)及運(yùn)行方式;

6）制粉系統(tǒng)與燃燒器的連接;

7）制粉系統(tǒng)的運(yùn)行調(diào)節(jié);

8）單元機(jī)組的調(diào)峰;

9）直流鍋爐中間點(diǎn)溫度;

10）鍋爐事故處理過程實(shí)例。

二、教學(xué)內(nèi)容重新設(shè)計(jì)

《鍋爐運(yùn)行》課程主要著重于學(xué)生運(yùn)行能力的培養(yǎng)，更強(qiáng)調(diào)學(xué)生分析問題、解決問題的能力訓(xùn)練，因此在教學(xué)中既要鞏固學(xué)生在鍋爐原理課程中的基礎(chǔ)知識理論，又要注重學(xué)生運(yùn)用理論知識解決專業(yè)技術(shù)問題和工程實(shí)際問題的能力培養(yǎng)。

在保持原有教學(xué)大綱框架基礎(chǔ)上，在上述十個(gè)難點(diǎn)教學(xué)中，通過火電機(jī)組仿真系統(tǒng)相關(guān)內(nèi)容與原理論教學(xué)內(nèi)容結(jié)合，對教學(xué)內(nèi)容重新進(jìn)行設(shè)計(jì)，變抽象、枯燥的理論教學(xué)為具體對象的操作，增加實(shí)操環(huán)節(jié)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性，取得了較好的教學(xué)效果。表1列舉了基礎(chǔ)理論與火電機(jī)組仿真系統(tǒng)相結(jié)合的一些實(shí)例：

表1 理論教學(xué)與虛擬仿真結(jié)合的實(shí)例

序號 教學(xué)難點(diǎn) 火電機(jī)組仿真系統(tǒng)

1 鍋爐啟動過程 重點(diǎn)通過點(diǎn)火操作、高低旁路操作演示

2 爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成及功能 FSSS系統(tǒng)中的吹掃過程，MFT畫面

3 直流鍋爐的冷態(tài)、熱態(tài)清洗 凝結(jié)水系統(tǒng)、給水除氧系統(tǒng)

4 主要參數(shù)的動態(tài)特性分析 過、再熱器系統(tǒng)

5 燃燒器的調(diào)節(jié)及運(yùn)行方式 燃燒器一覽

6 制粉系統(tǒng)與燃燒器的連接 制粉系統(tǒng)

7 制粉系統(tǒng)的運(yùn)行調(diào)節(jié) 首臺制粉系統(tǒng)的啟動過程

8 單元機(jī)組的調(diào)峰 CCS系統(tǒng)

9 直流鍋爐中間點(diǎn)溫度 過、再熱器系統(tǒng)

10 鍋爐事故處理過程實(shí)例 仿真系統(tǒng)事故庫的投入及處理

三、教學(xué)方法優(yōu)化

在原有教學(xué)中，全部教學(xué)內(nèi)容已實(shí)現(xiàn)多媒體教學(xué)，在原黑板教學(xué)的基礎(chǔ)上，通過大量圖片、動畫等新型教學(xué)手段，教學(xué)質(zhì)量及教學(xué)效果已獲得一定提高，但同時(shí)也出現(xiàn)了一些弊端，如多媒體課件翻頁速度快，學(xué)生略開小差，就會跟不上教師的上課節(jié)奏;容易讓學(xué)生養(yǎng)成不記筆記的習(xí)慣，學(xué)生動手能力下降。因此在教學(xué)中引入虛擬仿真教學(xué)手段很有必要。

根據(jù)《鍋爐運(yùn)行》課程體系的構(gòu)架，在原多媒體課件中引入火電機(jī)組仿真系統(tǒng)的部分畫面和實(shí)操動畫的基礎(chǔ)，安排4個(gè)學(xué)時(shí)的火電機(jī)組仿真系統(tǒng)的實(shí)際操作，分別為：

1）第一章《鍋爐啟停過程》教學(xué)結(jié)束后，學(xué)生主要進(jìn)行鍋爐上水、點(diǎn)火、起壓等過程操作;

2）第三章《鍋爐運(yùn)行參數(shù)的監(jiān)督與調(diào)節(jié)》教學(xué)結(jié)束后，學(xué)生主要進(jìn)行過、再熱器系統(tǒng)，汽包水位單沖量、三沖量控制系統(tǒng)切換等操作，初步進(jìn)行燃燒調(diào)節(jié)操作，為第四章教學(xué)打下一定基礎(chǔ);

3）第五章《制粉系統(tǒng)運(yùn)行與調(diào)整》教學(xué)結(jié)束后，學(xué)生主要通過首套制粉系統(tǒng)的啟動操作進(jìn)一步熟悉制粉系統(tǒng)的運(yùn)行調(diào)整對象;

4）第六章《鍋爐常見故障及事故處理》教學(xué)結(jié)束后，通過在仿真系統(tǒng)事故庫中一至兩個(gè)典型鍋爐事故的投入，學(xué)生進(jìn)行事故現(xiàn)象查找、事故分析訓(xùn)練。

四、改變考核方式

《鍋爐運(yùn)行》課程是能源與動力工程專業(yè)重要的專業(yè)課程，與實(shí)際聯(lián)系緊密，原采用期末考試的方式進(jìn)行考核，同時(shí)課程中較少涉及設(shè)計(jì)計(jì)算，主要是對鍋爐系統(tǒng)運(yùn)行過程中一些問題進(jìn)行分析和處理，學(xué)生主要通過死記硬背來對付考試，考完即忘完。因此對課程考核方式進(jìn)行了調(diào)整，采用出勤（20%）、隨堂作業(yè)（10%）、實(shí)操表現(xiàn)（10%）和期末考試（60%）四個(gè)部分組成學(xué)生的最終成績。

五、教學(xué)體會

通過10、11級的教學(xué)實(shí)施，在不改變學(xué)時(shí)的基礎(chǔ)上，增加4個(gè)學(xué)時(shí)的實(shí)操環(huán)節(jié)并未影響課程教學(xué)進(jìn)度，虛擬仿真教學(xué)手段的引入，較大程度提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和學(xué)習(xí)效果;實(shí)操環(huán)節(jié)增加了學(xué)生對原理論教學(xué)中很少介紹到的油系統(tǒng)、吹灰系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、壓縮空氣系統(tǒng)等內(nèi)容理解，豐富了學(xué)生的專業(yè)知識面;考核方式的改革提高了學(xué)生的出勤率和學(xué)習(xí)積極性。實(shí)踐表明，火電機(jī)組仿真系統(tǒng)等虛擬仿真教學(xué)手段引入課堂教學(xué)符合高校教學(xué)的需要，是實(shí)踐性環(huán)節(jié)的重要組成部分，是專業(yè)理論教學(xué)的必要補(bǔ)充，對提高學(xué)生專業(yè)素質(zhì)有很大的幫助。

【參考文獻(xiàn)】

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