电机组仿真系统在《锅炉运行》课程中的应用

龚德鸿

【摘 要】根据《锅炉运行》课程的教学难点分析，在课堂多媒体教学的基础上，引入火电机组仿真系统的操作画面和实操动画改良教学课件，增加火电机组仿真系统实操环节，改进考核方式，培养学生分析问题、解决问题的能力，激发学生学习兴趣。

【关键词】《锅炉运行》    电机组仿真系统     教学内容     教学方法     发展方式

《锅炉运行》是能源与动力工程专业核心课程《锅炉原理》的后续课程，学生在掌握燃料特性、燃烧理论、锅炉本体结构、主要辅助系统、锅内过程和热力计算等内容的基础上，通过《锅炉运行》课程的学习，进一步学习锅炉启停、运行调整、故障处理和经济运行的内容。

与《锅炉原理》课程教学内容比较，《锅炉运行》课程更侧重于运行特性分析及系统运行调整操作方面的能力培养。许多内容与汽轮机运行、热工过程自动调节等内容有较多的交叉，如锅炉启动操作，由于单元机组均为滑参数联和启动，锅炉、汽轮机同时启动，许多环节相辅相成，在未学习汽轮机运行课程的情况下给教学及学生的理解带来一定困扰，必须要借助一些特殊的教学手段或工具，才能有效保证本门课程的教学质量。

贵州大学能源与动力工程专业火电机组仿真实验室现有6套仿真模型，基本覆盖了本省几乎所有压力等级的火电机组，借助火电机组仿真系统，根据锅炉运行课程的难点、重点，在教学中插入火电机组仿真系统中的实操画面及特别制作的实操动画，在课堂教学中实现理论教学与虚拟仿真教学的无缝连接，将有助于提高教学质量和教学效果。

一、《锅炉运行》课程主要难点梳理

虽然在制订课程教学大纲时，对每一章的难点、重点均进行了标注，并在平时教学中重点进行了讲授，但教学效果仍达不到最佳。因此从09级开始，课程结束时通过问卷调查，对《锅炉运行》的各个章节进行难点摸底，从中挑出问题较为集中的十个问题作为课程教学难点，从教学内容、教学方法上进行改进，并根据火电机组仿真系统的特点与上述内容进行衔接。十个难点包括：

1）锅炉启动过程;

2）炉膛安全监控系统构成及功能;

3）直流锅炉的冷态、热态清洗;

4）主要参数的动态特性分析;

5）燃烧器的调节及运行方式;

6）制粉系统与燃烧器的连接;

7）制粉系统的运行调节;

8）单元机组的调峰;

9）直流锅炉中间点温度;

10）锅炉事故处理过程实例。

二、教学内容重新设计

《锅炉运行》课程主要着重于学生运行能力的培养，更强调学生分析问题、解决问题的能力训练，因此在教学中既要巩固学生在锅炉原理课程中的基础知识理论，又要注重学生运用理论知识解决专业技术问题和工程实际问题的能力培养。

在保持原有教学大纲框架基础上，在上述十个难点教学中，通过火电机组仿真系统相关内容与原理论教学内容结合，对教学内容重新进行设计，变抽象、枯燥的理论教学为具体对象的操作，增加实操环节，提高学生的学习主动性，取得了较好的教学效果。表1列举了基础理论与火电机组仿真系统相结合的一些实例：

表1 理论教学与虚拟仿真结合的实例

序号 教学难点 火电机组仿真系统

1 锅炉启动过程 重点通过点火操作、高低旁路操作演示

2 炉膛安全监控系统构成及功能 FSSS系统中的吹扫过程，MFT画面

3 直流锅炉的冷态、热态清洗 凝结水系统、给水除氧系统

4 主要参数的动态特性分析 过、再热器系统

5 燃烧器的调节及运行方式 燃烧器一览

6 制粉系统与燃烧器的连接 制粉系统

7 制粉系统的运行调节 首台制粉系统的启动过程

8 单元机组的调峰 CCS系统

9 直流锅炉中间点温度 过、再热器系统

10 锅炉事故处理过程实例 仿真系统事故库的投入及处理

三、教学方法优化

在原有教学中，全部教学内容已实现多媒体教学，在原黑板教学的基础上，通过大量图片、动画等新型教学手段，教学质量及教学效果已获得一定提高，但同时也出现了一些弊端，如多媒体课件翻页速度快，学生略开小差，就会跟不上教师的上课节奏;容易让学生养成不记笔记的习惯，学生动手能力下降。因此在教学中引入虚拟仿真教学手段很有必要。

根据《锅炉运行》课程体系的构架，在原多媒体课件中引入火电机组仿真系统的部分画面和实操动画的基础，安排4个学时的火电机组仿真系统的实际操作，分别为：

1）第一章《锅炉启停过程》教学结束后，学生主要进行锅炉上水、点火、起压等过程操作;

2）第三章《锅炉运行参数的监督与调节》教学结束后，学生主要进行过、再热器系统，汽包水位单冲量、三冲量控制系统切换等操作，初步进行燃烧调节操作，为第四章教学打下一定基础;

3）第五章《制粉系统运行与调整》教学结束后，学生主要通过首套制粉系统的启动操作进一步熟悉制粉系统的运行调整对象;

4）第六章《锅炉常见故障及事故处理》教学结束后，通过在仿真系统事故库中一至两个典型锅炉事故的投入，学生进行事故现象查找、事故分析训练。

四、改变考核方式

《锅炉运行》课程是能源与动力工程专业重要的专业课程，与实际联系紧密，原采用期末考试的方式进行考核，同时课程中较少涉及设计计算，主要是对锅炉系统运行过程中一些问题进行分析和处理，学生主要通过死记硬背来对付考试，考完即忘完。因此对课程考核方式进行了调整，采用出勤（20%）、随堂作业（10%）、实操表现（10%）和期末考试（60%）四个部分组成学生的最终成绩。

五、教学体会

通过10、11级的教学实施，在不改变学时的基础上，增加4个学时的实操环节并未影响课程教学进度，虚拟仿真教学手段的引入，较大程度提高了学生的学习热情和学习效果;实操环节增加了学生对原理论教学中很少介绍到的油系统、吹灰系统、冷却系统、压缩空气系统等内容理解，丰富了学生的专业知识面;考核方式的改革提高了学生的出勤率和学习积极性。实践表明，火电机组仿真系统等虚拟仿真教学手段引入课堂教学符合高校教学的需要，是实践性环节的重要组成部分，是专业理论教学的必要补充，对提高学生专业素质有很大的帮助。

【参考文献】

[1]黄新元.电站锅炉运行与燃烧调整[M].北京：中国电力出版社，2008.

[2]钱进，朱兵.热能与动力工程专业实习环节的改革与实践[J].贵州师范大学学报（教育科学版），2005（3）：72-74.