仿真实习在热动专业实践教学中的重要性

摘 要：仿真实习是热能与动力工程专业实践环节的重要组成部分,在应用型人才的培养上发挥了积极的作用.要加强仿真实习课程建设和教学改革,合理安排教学内容,仿真实践与专业知识相结合,激发学生参与实习的兴趣,充分调动学生的积极性.仿真实习不仅能够培养具备扎实专业基础和良好操作能力的热动人才,在一定程度上也有利于教师综合素质的提升.

关 键 词：仿真实习,热能与动力工程,实践环节

中图分类号：G642.44文献标识码：A文章编号：1007-0079（2014）33-0116-02

企业竞争激烈、学生就业形势严峻的大环境,使得高校的人才培养也面临着巨大的挑战.热能与动力工程专业作为我国传统的工程专业,其跨学科、综合性强、重实践的工程教育背景决定了实践环节的重要性.经过本科四年的学习,热动专业的学生除了要求具备完善的专业知识和技能外,也要对电厂设备和系统的启停操作、实际运行调整以及事故处理分析的方法、步骤等有较为深入的了解.如何提高学生的创新能力和动手能力,培养学生分析和解决生产实际问题的能力,实现专业知识与实践技能的全面发展,既是现代社会对应用型人才提出的要求,也是高校实践环节改革的方向.

一、传统生产实习的困境

火电厂设备众多,系统复杂,仅仅通过课堂讲授理论知识是远远不够的,热能与动力工程专业的学生在校期间还必须经过一系列实践环节的训练,如认识实习、生产实习等,实习的主要目的就是让学生将课堂学到的理论知识与生产实际结合起来.我校早期的生产实习都在校外电厂进行,但近年来受到企业条件、实习经费等多种因素的影响,生产实习实践环节的安排与实施出现问题较多,极大的影响了教学效果,主要体现在以下几个方面：

1.联系单位困难

热动专业的实习基地一般为电力企业及相关行业,这是由热动的专业性质所决定的.但现在的电力企业普遍不愿意接收学生进厂实习,原因有二：一是安全问题.电力企业必须把生产安全放在第一位,而大学扩招使热动专业的学生人数也随之增加,大批学生进厂实习会影响到企业正常的生产运行,给企业管理带来不便.尤其是有些学生纪律性不强,可能会带来安全隐患,一旦发生生产事故,厂方责任重大,实习学生的表现也直接影响到下一届学生的实习安排.二是经费问题.随着经济意识的增强,实习厂方不再像以前那样无偿接收学生实习,实习费用年年看涨,而学校分配给实习的经费却多年不变,老师联系实习单位得在有限的经费范围内,无疑限制了实习的安排和内容.

2.实习效果不佳

生产实习的学生进厂后一般先接受厂内工程师的安全教育,然后分成小队,在师傅和实习老师的带领下参观厂内设备,结合电厂生产实际情况,了解电力生产流程,并安排早、中、晚三班的跟班实习,体验电厂生活.由于现场条件的限制以及出于安全问题的考虑,学生只能观看运行人员的操作,自己动手机会极少,无法亲身体验,走马观花式的实习结束后学生只有一些笼统的印象,对电厂设备和系统运行仍不甚了解.

生产实习任务一般由新引进的年轻教师承担,这些教师多为博士,理论知识扎实,但从学校过渡到学校的经历使得他们的工程经验普遍不足,对电厂的实际运行了解不够深入.在带领学生进行生产实习的过程中,往往只能起到带队和管理作用,不能就电厂的设备、系统和运行做准确而详细的指导,在一定程度上也影响了实习效果.

传统的现场实习存在以上种种问题,其局限性日益突出,而仿真实习则恰好弥补了传统实习环节的不足,可让学生动手操作,亲身体验,同时有效节约了实习经费.

二、仿真实习的必要性

仿真实习以火电机组仿真系统为实训平台,为热能与动力工程专业的学生提供一个能够模拟现场环境和机组运行的实践场所,有效地解决了传统现场实习“只能看不能练”的难题.仿真系统通过建立火力发电厂热力系统和控制系统数学模型,能够真实的模拟火力发电厂全过程,展现机组在各种工况下的动静态特征和变化趋势,进行各种条件下的冷热态启动、正常停机、运行操作、常规试验、事故处理以及运行过程的参数监视等,所有操作均与电厂实际情况相同.

通过仿真实习,学生可全面了解仿真机组的热力系统、热工控制,了解机组中的锅炉、汽机、发电机设备的结构、功能、特点及整体布置,掌握机组启动、运行的基本操作,对于简单的故障能够进行及时正确的分析和处理,培养责任感和应急能力,极大的增强了学生的实践能力.

仿真系统所建立的严格、精确的数学模型,包含了热动所有的专业知识,通过仿真实习,学生不仅可以提高运行操作能力,还能巩固专业基础知识,传热学、工程热力学、泵与风机、锅炉原理、汽轮机原理、热工过程自动控制等,将专业知识与实践知识有效的结合起来.

三、仿真实习的内容和特点

随着仿真技术的进步和发展,火电机组仿真系统的操作界面、报警画面、操作方法均与实际电厂的集控室一致,对于仿真机无法实现的就地操作,则通过计算机模拟的方法实现.仿真系统操作主要是锅炉侧和汽机侧,锅炉侧界面包括锅炉主菜单、锅炉就地主菜单和BMS（燃烧器管理系统）,汽机侧分为汽机就地主菜单和汽机主菜单,汽机就地主菜单中主要是控制一些就地阀门,循环水泵和手动门.操作系统主要有：主蒸汽系统,凝结、闭式水系统,给水除氧系统,密封油系统,高加、低加系统,水、氢冷系统,汽封、真空系统,开式、循环水系统,润滑油系统,给水泵系统,本体疏水系统,EH油系统,汽轮机进水检测系统,辅汽热控系统,小机热力系统,汽轮机危急跳闸系统.

生产实习过程中学生分成两组,一组由老师带领去校外电厂实习,一组留在校内机房进行仿真实习,两组一周后交换.仿真实习内容主要包括：熟悉仿真机组锅炉部分、汽轮机部分的操作界面,进行启动前的检查和准备工作,锅炉侧上水、炉底推动、吹扫、点火、磨煤、升温升压并网带负荷,汽机侧冷态滑参数联合启动、并网、带负荷,运行过程中主要参数的监控,根据参数变化调整工况,出现故障时的分析和处理,滑参数停机等.四、仿真实习实施建议

由仿真实习和现场实习共同构成的热动专业生产实践平台,在理论与实践相结合的一体化教学中发挥了重要作用.如何充分发挥仿真技术的优势,培养优秀的热动人才,是热动专业生产实践教学改革中非常有意义的研究课题.

1.合理安排课程内容和考核方式

热动专业的学生已学过锅炉原理、汽轮机原理、热工控制等课程,因此在仿真实习中应避免这部分知识的重复,将实习重点放在机组启停方式、运行中的调整和维护、辅助系统的运行、常见故障的分析和处理方式等方面.仿真系统的某些界面,如风烟系统、给水除氧系统等,能够全面反映系统构成、工作原理,是需要详细讲解的部分,要使学生将所学的设备联系起来,形成对电力生产流程的整体认知.仿真实习的目的在于,加强学生的工程素质,提高学生的实践能力,使学生在掌握理论知识的基础上,进一步提升职业素质,增强就业竞争力.

考核主要从理论学习、实际操作、平时表现三方面入手,有理论考试、答辩等考核方式,最终成绩要将考试成绩、答辩成绩、平时成绩进行加权平均,所得结果能够比较科学的衡量学生个人表现.

2.仿真实践和专业知识相结合

仿真实习要求学生按照操作规程进行操作,但并不意味着仿真实习只是练习实际电厂值班员的操作步骤.如果教师把仿真实习等同于认识实习,过于注重机上操作步骤而忽视了步骤后面的专业知识,那么学生在老师的指导下也只会机械的走固定的程序,“知其然而不知其所以然”,背离了仿真实习的初衷.

在仿真实习的教学过程中,教师要把操作方法、步骤和理论知识结合起来,加强学生对专业知识的吸收.比如在讲解锅炉侧操作时,结合锅炉原理中所学过的锅炉的结构、特点,可采用提问式教学对学生进行启发,观察过热器和再热器的布置方式、掌握汽温调节方法,要给汽包上水形成通路,需要开启的设备和阀门以及需满足的条件,风烟系统中引风机和送风机的开启顺序是怎样的,点火前对炉膛进行吹扫的原因等.又比如进行汽机侧操作的同时,穿插讲解水蒸气的热力特性、汽机的变工况运行等.只有将仿真实习操作与专业理论知识结合起来,才能达到良好的教学效果,这也对指导实习的教师提出了更高的要求,在很大程度上也促进了教师综合素质的提升.

3.激发学生的兴趣,培养学生的责任感

兴趣是最好的老师,仿真实习教学也是如此.激发学生的兴趣,培养学生的专业认同感,不仅可以大大改善教学效果,也为学生毕业后走上工作岗位奠定了良好的基础.实习中可让每个小组的学生推选出“值长”,负责分配任务和协调运行.几个小组同时开始操作,小组之间暗暗竞争,看谁先并网发电,看谁出现的问题或者事故少.这样,学生的积极性都被调动起来,以准电厂操作人员的心态投入仿真实习中.

仿真实习不仅要培养学生的操作技能和应急能力,还要培养学生的协同合作精神.实习中的不注意会导致参数异常、操作失败等,可以分析原因,找出对策,而实际运行中操作的随意性所带来的往往是非常严重的后果,可能危及设备甚至伤害他人.在教学中穿插介绍电厂中由于人为因素造成的严重事故,给学生们敲响警钟,一定要把安全运行放在第一位,要时时刻刻想到自己的责任,为自己也为他人的生命负责.

五、结语

仿真实习作为热动专业实践环节的重要组成部分,在应用型人才的培养上发挥了积极的作用,取得了很好的教学效果.高校应充分认识到仿真实习在热动专业生产实践中的重要性,强化课程建设,推进实践环节改革.通过理论教学与实践培训相结合,促进学生参与实习的积极性,加强学生的工程实践能力,提升学生的就业竞争力,为能源行业输送理论基础扎实、操作能力突出的优秀人才.