“能源与动力工程专业”课程教学改革初探

任常在　刘锡林　崔祖涛　周林元　代元军

【摘 要】火力发电机组仿真及认识实习可有效提高学生对火电厂实际运行的认知，为学生尽快投入到一线生产提供可视化理论实践教学。火力发电机组仿真教学可实现安全、高效的重复性操作，而认识实习可对火力发电厂的整个生产运行进行初步了解，两种教学方式的协同应用可较大程度的完善现有教学过程中的不足。

【关键词】火电;机组仿真;认识实习

中图分类号： TM621 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2019）21-0125-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.21.056

新疆是我国首个开展能源综合改革试点的省区，新疆能源资源丰富，仅煤炭预测储量就在2.19万亿吨。与煤炭资源发展相对应的二次能源是电力，2018年新疆发电量为3147.6亿千瓦时，而新疆全区年用电量为2138.33亿千瓦时，结余1009.27亿千瓦时，为中东部输送近千亿千万时电能。新疆的煤炭开采及电力生产需要大量的高级技术人员，新疆工程学院是新疆唯一一所公办工科类本科院校，建校之初为新疆煤矿学校，“十三五”阶段正在努力打造以“煤炭、煤电、煤化工”为核心的应用型本科院校。自建校以来已为新疆培养近6万名专业技术人才，现已成长为现代化建设及行业发展的科技精英、管理骨干和领军人物，为地方优势特色和支柱产业的发展提供了强有力的人才保证和智力支持。对于应用型本科高校，理论教学与实践认知的有机结合，才能使实际生产的经验、理论知识系统的传授给学生，然而，对于火电专业，实践教学环节却存在一些突出的问题。例如：火电厂三大设备：锅炉、汽轮机、发电机，设备庞大，辅机系统复杂，短时间将设备进行全面了解，困难较大;而大多数的火电厂都在离市区较远的郊区，且火电厂的安全操作规程较严格，不适合大批量接纳学生进行深入学习;学校对于实践教学经费的支出有效，不能满足长时间的电厂实地教学。然而，随着计算机仿真技术的快速发展，火力发电机组的仿真教学已引入课堂，已有部分学者对能动专业采用火电厂仿真机培训教学进行了探讨[1-2]，杨宏民[3]，研究了以仿真机为中心的教学平台，可以有效提高专业教学水平和效果。张轩[4]着重分析了高职院校热动专业的实习面临的困难及就业特点，特提出高职院校热动专业推出火电厂仿真实训教学的必要性。苏泽光[5]等人基于WEB开发了火力发电厂仿真教学平台，该平台的实践教学的应用明显地促进了学生对火电厂实际生产知识的掌握。本文以新疆工程学院热能与动力工程专业为例，结合火力发电仿真机组与认识实习协同教学，阐述应用火电厂机组仿真平台与认识实习协同教学的重要性，为西部应用型本科院校能动专业实践教学提供思路。

1 火力发电机组仿真教学

火力发电机组仿真教学仿真机作为一个实验平台，可用来进行不同方式的机组启停等操作实验，在仿真机上可以监视各种过程运行参数和运行指标，通过对各种运行方式的仿真实验，寻求优化的运行方式。

1.1 火力发电仿真机组平台的介绍

新疆工程学院，热能与动力工程专业在头屯河校区已于2014年建立了仿真实验室，该仿真系统是华仿科技有限公司开发的660MW仿真机和450MW仿真机。

仿真机组的工作流程如下：教师站通过设置要训练的操作项目，将指令传达给操作员站，学生通过操作员站接收要操作的项目，将所进行的各个指令通过数学模型转变成实际生产运行数据，计算机屏幕显示各操作流程的过程及相应的实操参数，每个操作员的操作流程被存储在主计算机中，方便调取及查看。工程师站则可以对火电厂操作平台的系统进行程序修改，来进行软件的升级过程。

1.2 火力发电仿真机组的教学内容及目标

火力发电仿真机组的主要教学内容为六大部分，分别是：机组冷态启动操作，正常停机及滑参数停机，机组热态启动，辅助设备及系统的操作，机组的运行监视及试验，故障及事故处理措施。

通过主要的教学内容的学习，能使能动专业学生掌握发电厂三大件及辅机系统和设备的整个运行流程，设备运行的基本参数及技术指标，可全面、系统的掌握单元机组的操控能力、事故分析判断和处理能力。

1.3 火力发电仿真机组的教学效果验证

通过应用火力发电仿真机组教学平台可以使学生对火力发电的整个过程进行方位了解。使学生对火电厂出现的各种故障状态下的现象进行准确的判断以及熟悉相应事故的处理措施。经过在火电厂仿真机组训练的学生可熟悉操作机组启停、正常运行、调整负荷等过程。

2 认识实习体系建设

电厂认识实习是本专业教学计划中重要实践环节，是学生理论联系实际、有效掌握生产实践环节知识的教学方法。

2.1 认识实习的主要目的

电厂认识实习可以让学生在短时间内，对火力发电厂的主要设备的基本结构及工作原理进行直观的认识，通过全面了解火电厂的生产运行实际情况，可为本专业学生在进行仿真机训练过程中提供前期知识积累和理论知识的学习提供实物展示。

2.2 认识实习与火电厂机组仿真平台建设的关系

在本校的能源与动力工程专业的教学计划中，将认识实习设置为1周的教学工作量，认识实习的主要企业为：米东火力发电厂、达坂城风力发电厂、骑马山热力公司。在认识实习中需了解火力发电厂的电力生产的整个工艺流程，风力发电的原理及运行规范，热力公司的小型供热系统。火电厂仿真实操设置为2周的教学工作量，在实操过程中，要求学生对火力发电机组运行及启停进行熟练操控，并对火电机组可能出现的故障进行实操解决。电厂的认识实习可为火电厂实操过程提供早期的实物认知，而火电厂实操过程可加深对电厂实际运行的系统掌握。

2.3 认识实习与火电厂机组仿真教学的协同教学的效果分析

电厂认识实习与火电厂机组仿真实操环节在教学过程中相辅相成，认识实习可以加深火电厂仿真机的实操准确性，而火电厂仿真机的实操训练可以促进认识实习过程中对理论知识的深入掌握。

认识实习与火电厂机组仿真实操训练协同教学可以在理论和实践两个知识层面上对火电厂启停、运行、故障处理等技术进行系统学习，为能源与动力工程专业的毕业生进入电厂工作奠定扎实的理论、实践基础。

3 结论

经过近五年对“能源与动力工程专业”的火电厂仿真机实操环节的改革探索，教學效果有了显著提升。通过将电厂认识实习与火电厂仿真机实操环节协同教学，将单一的教室理论教学模式拆分成计算机仿真教学和认识实践紧密两种教学方式。综上所述，以仿真机组为中心建立实操与电厂认识实习教学体系成为能源与动力工程专业实现理论与实践一体化的教学的必然。

【参考文献】

[1]徐旭，赵晓东，王玉刚.热能与动力工程专业生产实习教学模式的探讨与实践[J].中国电力教育，2008（9）：148-149.

[2]张立茹，郭茂丰.火电厂仿真系统用于实践教学改革的探索[J].中国电力教育，2009（11）：134-135.

[3]杨宏民，杜雅琴.集控专业理实一体化人才培养模式改革与实践[J].中国电力教育，2013（7）：32-34.

[4]张轩，白健美.面向高职院校热动专业的火电仿真实训教学研究[J].新课程研究，2015，3：132-133.

[5]苏泽光，徐祖华，李劲松.基于WEB火力发电仿真教学平台开发[J].实验技术与管理，2008，25（9）：89-95.