“能源與動(dòng)力工程專業(yè)”課程教學(xué)改革初探

任常在　劉錫林　崔祖濤　周林元　代元軍

【摘 要】火力發(fā)電機(jī)組仿真及認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)可有效提高學(xué)生對(duì)火電廠實(shí)際運(yùn)行的認(rèn)知，為學(xué)生盡快投入到一線生產(chǎn)提供可視化理論實(shí)踐教學(xué)。火力發(fā)電機(jī)組仿真教學(xué)可實(shí)現(xiàn)安全、高效的重復(fù)性操作，而認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)可對(duì)火力發(fā)電廠的整個(gè)生產(chǎn)運(yùn)行進(jìn)行初步了解，兩種教學(xué)方式的協(xié)同應(yīng)用可較大程度的完善現(xiàn)有教學(xué)過程中的不足。

【關(guān)鍵詞】火電;機(jī)組仿真;認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)

中圖分類號(hào)： TM621 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095-2457（2019）21-0125-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.21.056

新疆是我國首個(gè)開展能源綜合改革試點(diǎn)的省區(qū)，新疆能源資源豐富，僅煤炭預(yù)測儲(chǔ)量就在2.19萬億噸。與煤炭資源發(fā)展相對(duì)應(yīng)的二次能源是電力，2018年新疆發(fā)電量為3147.6億千瓦時(shí)，而新疆全區(qū)年用電量為2138.33億千瓦時(shí)，結(jié)余1009.27億千瓦時(shí)，為中東部輸送近千億千萬時(shí)電能。新疆的煤炭開采及電力生產(chǎn)需要大量的高級(jí)技術(shù)人員，新疆工程學(xué)院是新疆唯一一所公辦工科類本科院校，建校之初為新疆煤礦學(xué)校，“十三五”階段正在努力打造以“煤炭、煤電、煤化工”為核心的應(yīng)用型本科院校。自建校以來已為新疆培養(yǎng)近6萬名專業(yè)技術(shù)人才，現(xiàn)已成長為現(xiàn)代化建設(shè)及行業(yè)發(fā)展的科技精英、管理骨干和領(lǐng)軍人物，為地方優(yōu)勢特色和支柱產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了強(qiáng)有力的人才保證和智力支持。對(duì)于應(yīng)用型本科高校，理論教學(xué)與實(shí)踐認(rèn)知的有機(jī)結(jié)合，才能使實(shí)際生產(chǎn)的經(jīng)驗(yàn)、理論知識(shí)系統(tǒng)的傳授給學(xué)生，然而，對(duì)于火電專業(yè)，實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)卻存在一些突出的問題。例如：火電廠三大設(shè)備：鍋爐、汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)，設(shè)備龐大，輔機(jī)系統(tǒng)復(fù)雜，短時(shí)間將設(shè)備進(jìn)行全面了解，困難較大;而大多數(shù)的火電廠都在離市區(qū)較遠(yuǎn)的郊區(qū)，且火電廠的安全操作規(guī)程較嚴(yán)格，不適合大批量接納學(xué)生進(jìn)行深入學(xué)習(xí);學(xué)校對(duì)于實(shí)踐教學(xué)經(jīng)費(fèi)的支出有效，不能滿足長時(shí)間的電廠實(shí)地教學(xué)。然而，隨著計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的快速發(fā)展，火力發(fā)電機(jī)組的仿真教學(xué)已引入課堂，已有部分學(xué)者對(duì)能動(dòng)專業(yè)采用火電廠仿真機(jī)培訓(xùn)教學(xué)進(jìn)行了探討[1-2]，楊宏民[3]，研究了以仿真機(jī)為中心的教學(xué)平臺(tái)，可以有效提高專業(yè)教學(xué)水平和效果。張軒[4]著重分析了高職院校熱動(dòng)專業(yè)的實(shí)習(xí)面臨的困難及就業(yè)特點(diǎn)，特提出高職院校熱動(dòng)專業(yè)推出火電廠仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)的必要性。蘇澤光[5]等人基于WEB開發(fā)了火力發(fā)電廠仿真教學(xué)平臺(tái)，該平臺(tái)的實(shí)踐教學(xué)的應(yīng)用明顯地促進(jìn)了學(xué)生對(duì)火電廠實(shí)際生產(chǎn)知識(shí)的掌握。本文以新疆工程學(xué)院熱能與動(dòng)力工程專業(yè)為例，結(jié)合火力發(fā)電仿真機(jī)組與認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)協(xié)同教學(xué)，闡述應(yīng)用火電廠機(jī)組仿真平臺(tái)與認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)協(xié)同教學(xué)的重要性，為西部應(yīng)用型本科院校能動(dòng)專業(yè)實(shí)踐教學(xué)提供思路。

1 火力發(fā)電機(jī)組仿真教學(xué)

火力發(fā)電機(jī)組仿真教學(xué)仿真機(jī)作為一個(gè)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，可用來進(jìn)行不同方式的機(jī)組啟停等操作實(shí)驗(yàn)，在仿真機(jī)上可以監(jiān)視各種過程運(yùn)行參數(shù)和運(yùn)行指標(biāo)，通過對(duì)各種運(yùn)行方式的仿真實(shí)驗(yàn)，尋求優(yōu)化的運(yùn)行方式。

1.1 火力發(fā)電仿真機(jī)組平臺(tái)的介紹

新疆工程學(xué)院，熱能與動(dòng)力工程專業(yè)在頭屯河校區(qū)已于2014年建立了仿真實(shí)驗(yàn)室，該仿真系統(tǒng)是華仿科技有限公司開發(fā)的660MW仿真機(jī)和450MW仿真機(jī)。

仿真機(jī)組的工作流程如下：教師站通過設(shè)置要訓(xùn)練的操作項(xiàng)目，將指令傳達(dá)給操作員站，學(xué)生通過操作員站接收要操作的項(xiàng)目，將所進(jìn)行的各個(gè)指令通過數(shù)學(xué)模型轉(zhuǎn)變成實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行數(shù)據(jù)，計(jì)算機(jī)屏幕顯示各操作流程的過程及相應(yīng)的實(shí)操參數(shù)，每個(gè)操作員的操作流程被存儲(chǔ)在主計(jì)算機(jī)中，方便調(diào)取及查看。工程師站則可以對(duì)火電廠操作平臺(tái)的系統(tǒng)進(jìn)行程序修改，來進(jìn)行軟件的升級(jí)過程。

1.2 火力發(fā)電仿真機(jī)組的教學(xué)內(nèi)容及目標(biāo)

火力發(fā)電仿真機(jī)組的主要教學(xué)內(nèi)容為六大部分，分別是：機(jī)組冷態(tài)啟動(dòng)操作，正常停機(jī)及滑參數(shù)停機(jī)，機(jī)組熱態(tài)啟動(dòng)，輔助設(shè)備及系統(tǒng)的操作，機(jī)組的運(yùn)行監(jiān)視及試驗(yàn)，故障及事故處理措施。

通過主要的教學(xué)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，能使能動(dòng)專業(yè)學(xué)生掌握發(fā)電廠三大件及輔機(jī)系統(tǒng)和設(shè)備的整個(gè)運(yùn)行流程，設(shè)備運(yùn)行的基本參數(shù)及技術(shù)指標(biāo)，可全面、系統(tǒng)的掌握單元機(jī)組的操控能力、事故分析判斷和處理能力。

1.3 火力發(fā)電仿真機(jī)組的教學(xué)效果驗(yàn)證

通過應(yīng)用火力發(fā)電仿真機(jī)組教學(xué)平臺(tái)可以使學(xué)生對(duì)火力發(fā)電的整個(gè)過程進(jìn)行方位了解。使學(xué)生對(duì)火電廠出現(xiàn)的各種故障狀態(tài)下的現(xiàn)象進(jìn)行準(zhǔn)確的判斷以及熟悉相應(yīng)事故的處理措施。經(jīng)過在火電廠仿真機(jī)組訓(xùn)練的學(xué)生可熟悉操作機(jī)組啟停、正常運(yùn)行、調(diào)整負(fù)荷等過程。

2 認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)體系建設(shè)

電廠認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)是本專業(yè)教學(xué)計(jì)劃中重要實(shí)踐環(huán)節(jié)，是學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際、有效掌握生產(chǎn)實(shí)踐環(huán)節(jié)知識(shí)的教學(xué)方法。

2.1 認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)的主要目的

電廠認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)可以讓學(xué)生在短時(shí)間內(nèi)，對(duì)火力發(fā)電廠的主要設(shè)備的基本結(jié)構(gòu)及工作原理進(jìn)行直觀的認(rèn)識(shí)，通過全面了解火電廠的生產(chǎn)運(yùn)行實(shí)際情況，可為本專業(yè)學(xué)生在進(jìn)行仿真機(jī)訓(xùn)練過程中提供前期知識(shí)積累和理論知識(shí)的學(xué)習(xí)提供實(shí)物展示。

2.2 認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)與火電廠機(jī)組仿真平臺(tái)建設(shè)的關(guān)系

在本校的能源與動(dòng)力工程專業(yè)的教學(xué)計(jì)劃中，將認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)設(shè)置為1周的教學(xué)工作量，認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)的主要企業(yè)為：米東火力發(fā)電廠、達(dá)坂城風(fēng)力發(fā)電廠、騎馬山熱力公司。在認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)中需了解火力發(fā)電廠的電力生產(chǎn)的整個(gè)工藝流程，風(fēng)力發(fā)電的原理及運(yùn)行規(guī)范，熱力公司的小型供熱系統(tǒng)。火電廠仿真實(shí)操設(shè)置為2周的教學(xué)工作量，在實(shí)操過程中，要求學(xué)生對(duì)火力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行及啟停進(jìn)行熟練操控，并對(duì)火電機(jī)組可能出現(xiàn)的故障進(jìn)行實(shí)操解決。電廠的認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)可為火電廠實(shí)操過程提供早期的實(shí)物認(rèn)知，而火電廠實(shí)操過程可加深對(duì)電廠實(shí)際運(yùn)行的系統(tǒng)掌握。

2.3 認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)與火電廠機(jī)組仿真教學(xué)的協(xié)同教學(xué)的效果分析

電廠認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)與火電廠機(jī)組仿真實(shí)操環(huán)節(jié)在教學(xué)過程中相輔相成，認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)可以加深火電廠仿真機(jī)的實(shí)操準(zhǔn)確性，而火電廠仿真機(jī)的實(shí)操訓(xùn)練可以促進(jìn)認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)過程中對(duì)理論知識(shí)的深入掌握。

認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)與火電廠機(jī)組仿真實(shí)操訓(xùn)練協(xié)同教學(xué)可以在理論和實(shí)踐兩個(gè)知識(shí)層面上對(duì)火電廠啟停、運(yùn)行、故障處理等技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)學(xué)習(xí)，為能源與動(dòng)力工程專業(yè)的畢業(yè)生進(jìn)入電廠工作奠定扎實(shí)的理論、實(shí)踐基礎(chǔ)。

3 結(jié)論

經(jīng)過近五年對(duì)“能源與動(dòng)力工程專業(yè)”的火電廠仿真機(jī)實(shí)操環(huán)節(jié)的改革探索，教學(xué)效果有了顯著提升。通過將電廠認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)與火電廠仿真機(jī)實(shí)操環(huán)節(jié)協(xié)同教學(xué)，將單一的教室理論教學(xué)模式拆分成計(jì)算機(jī)仿真教學(xué)和認(rèn)識(shí)實(shí)踐緊密兩種教學(xué)方式。綜上所述，以仿真機(jī)組為中心建立實(shí)操與電廠認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)教學(xué)體系成為能源與動(dòng)力工程專業(yè)實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)踐一體化的教學(xué)的必然。

【參考文獻(xiàn)】

[1]徐旭，趙曉東，王玉剛.熱能與動(dòng)力工程專業(yè)生產(chǎn)實(shí)習(xí)教學(xué)模式的探討與實(shí)踐[J].中國電力教育，2008（9）：148-149.

[2]張立茹，郭茂豐.火電廠仿真系統(tǒng)用于實(shí)踐教學(xué)改革的探索[J].中國電力教育，2009（11）：134-135.

[3]楊宏民，杜雅琴.集控專業(yè)理實(shí)一體化人才培養(yǎng)模式改革與實(shí)踐[J].中國電力教育，2013（7）：32-34.

[4]張軒，白健美.面向高職院校熱動(dòng)專業(yè)的火電仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)研究[J].新課程研究，2015，3：132-133.

[5]蘇澤光，徐祖華，李勁松.基于WEB火力發(fā)電仿真教學(xué)平臺(tái)開發(fā)[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2008，25（9）：89-95.