电厂仿真系统用于独立学院实践教学的探讨

摘要：针对独立学院热能与动力工程专业学生的特点，分析了开展电厂仿真教学的必要性，并从仿真教学的实施过程、教学效果等方面进行了探讨，为同类院校相关专业的实践教学提供一定的借鉴经验。

关键词：电厂仿真系统；独立学院；实训；实践教学

作者简介：丁艳（1983-），女，江苏徐州人，中国矿业大学徐海学院。（江苏 徐州 221008）袁隆基（1970-），男，山西太原人，中国矿业大学电力学院，副教授。（江苏 徐州 221116）

中图分类号：G642.0     文献标识码：A     文章编号：1007-0079（2011）09-0135-02

随着我国电力工业的发展和电力工业经济体制的改革，电力企业的市场竞争日益激烈，对人才的选择提出了更高的要求，因此，高等院校电力专业的本科教学工作面临前所未有的挑战。尤其是独立学院热能与动力工程专业的人才培养更是面临着巨大的压力。为了适应电力行业人才的市场需求，中国矿业大学徐海学院（以下简称“我院”）以“培养厚基础、精专业、重实践、强能力、高素质的应用性、复合型人才”为人才培养目标，不断完善人才培养方案，逐步形成了结构合理、优势明显的学科专业体系和注重实践、注重创新的人才培养特色。尤其是在实验室建设方面取得了丰硕成果，对热能与动力工程专业的电厂仿真实训教学进行了专款立项，并成功建成了电厂仿真实训教学中心。本文结合笔者在电厂仿真方面的实际教学经验，初步探讨如何更有效地开展仿真教学工作，并在此基础上不断提高毕业生的实践能力和独当一面的工作能力，使我院毕业生在国内同等专业的高校毕业生中占有一定的竞争优势。

一、开展电厂仿真实训的必要性

1.独立学院热能与动力工程专业学生的自身特点

由高考的人才筛选方式可知，独立学院的三类本科学生（以下简称三本学生）总体上存在底子薄、理解能力相对较弱的倾向，在基础理论课程和专业课程的学习过程中较为吃力；从多年来热能与动力工程专业毕业生的就业情况来看，独立学院学生在电力行业的就业处于劣势，其原因主要有以下两方面：一方面是独立学院学生专业理论基础总体上没有重点院校学生扎实深入，另一方面是独立学院学生在职业技能上逊色于高职高专类职业学校的毕业生。在激烈的市场竞争环境下，独立学院学生的就业处于尴尬的境地。因此，独立学院热能与动力工程专业在人才培养上迫切需要进行改革，强化学生创新精神和实践能力的培养，尽快找到自己的优势。

2.传统的电厂跟班实习存在局限性

经过大学四年的学习，学生掌握了一定的专业理论知识，但由于没有经过实践的检验，尚未形成一个完整的知识体系，所以，需一个较好的实践过程来加深对所学知识的理解和提高，并进一步转变为工作岗位要求的专业技能。基于这些因素的考虑，大部分院校都会安排学生生产实习和毕业实习，也就是传统的现场跟班倒的实习方式，即由指定现场师傅负责一组学生的实习内容。

不可否认，毕业实习对学生所学知识的掌握并贯穿实践起到了一定的推动作用，但从多年的实践经验和学生反馈的信息来看，其实际效果并不理想。究其原因，电厂是一个生产管理极为严格、安全性要求非常高、经济规模巨大的资金和技术密集的生产企业，任何差错或故障耽误发电，都将对社会造成很大影响和严重的经济损失。电厂的电气设备多，高温、高压及高速旋转机械多，工作人员时时处处都要注意安全。基于安全和经济因素等考虑，电厂跟班实习中的学生主要以看为主，不能动手操作。因此无法积累实际操作的经验，也很难进入电厂实际运行的角色。

因此，在传统实习的基础上开展电厂仿真教学，对学生进行有针对性的仿真机系统学习，可以培养他们扎实的理论基础和熟练的操作技能，提高毕业生的综合素质，为在将来的就业竞争争取更大的优势。

二、电厂仿真培训的实施过程

1.电厂仿真系统介绍

目前笔者所在高校建立了135MW循环流化床（简称CFB）机组仿真实验室，并配备了专门的指导教师，该套仿真软件由北京恒和大风软件技术有限公司设计生产，于2009 年9 月安装运行。该仿真培训系统在我院已使用一年多的时间，完成了两届热能与动力工程专业毕业生的运行培训和两届大二学生的认识实习。该仿真系统的锅炉主控界面如图1所示。

本仿真机模拟的锅炉机组是循环流化床，自然循环汽包锅炉，单炉膛、一次再热、平衡通风、半露天岛式布置、全钢炉架、固态排渣，为哈尔滨锅炉厂生产的HG-465/13.7-L.PM型超高压自然循环、一次中间再热的CFB型锅炉。本仿真对象的汽轮机的型号为 C135─13.24／535／535，它是超高压、一次中间再热、双缸（高中压缸合缸，采用双层结构）双排汽、具有一级可调整抽汽的抽凝式供热机组。135MW循环流化床凝汽机组仿真培训系统中的三号机组的额定功率为135MW。发电机采用他励方式励磁，具有机端变压器经静止可控硅整流的励磁系统。发电机出口电压为13.8kV。

本仿真系统包含两个流程，每个流程均包括DCS系统、Local系统和Deh系统。仿真软件支持两个流程同时开启，可满足32位培训者同时操作。仿真机采用与实际机组1∶1仿真模拟，具有装存初始工况、工况加载与保存、模型冻结与解冻、模拟故障、报警和错误指示、模型加速与减速、就地操作及画面显示等功能，能够实现135MWCFB机组的启、停、正常运行以及故障设置和故障处理。

2.电厂仿真实训内容设置

我院电厂仿真培训对象是热能与动力工程专业大二和大四学生，培训内容和侧重点各不相同，原因是这两类学生要达到的培训目标不同：对于大二学生主要是在学完专业基础课之后，在进行专业课学习之前开设电厂仿真认识实习，便于对电厂设备及实际运行状况有初步的了解，形成一定的感性认识，有利于对专业课程知识的理解与掌握；而对于大四学生，已经完成了大学四年所有专业基础课和专业课程的学习，并经历了短期的现场跟班实习，已具备一定的专业理论知识，毕业前进行电厂仿真运行实训，可以将四年所学知识综合应用于电厂的实际运行中，通过对机组的启、停及正常运行进行仿真操作，可积累一定的实际操作经验，为快速实现电厂实际运行角色的转变打下坚实的基础。另外，在培训过程中，指导教师通过设置故障让学生进行故障处理，可以锻炼学生动手解决实际问题、独当一面的工作能力。

热能与动力工程专业的大二学生，在仿真实习指导教师的带领下按预定的时间和顺序观看相关的多媒体录像、参观仿真机，并由指导教师结合仿真系统的画面进行电厂设备的介绍和电厂发电过程的讲解，使学生能够零距离了解电厂，对电厂的生产过程形成一定的感性认识。

大四学生进行的是电厂仿真运行实习，该过程主要由学生自主完成，实训过程主要采用班组负责制，先教师讲解后学生动手操作、遇到问题让学生先尝试解决。以笔者所在学院10届学生的仿真实训为例介绍实训过程的安排。

首先，由实习指导教师将10届热动专业全体学生（95人）按照原来班级分成三个大组，每个大组再分为两个小组，小组再模拟电厂实际运行中的班组分配，分为锅炉班、汽机班和电气班，如图2所示。每个小组选出一位运行值长，每个班要选出运行班长，分选就绪后让学生对号入座（每台仿真机对应一个编号），每次上课由至少两位教师共同指导一个大组，每个小组启动一个流程。其次，由指导教师针对仿真机的生产流程作统一讲解。第一步是完成模拟机组的冷态启动的所有操作。指导教师将整个启动过程进行工况分解，然后由两位教师逐个进行讲解和演示，然后学生在值长带领下分班进行操作并保存工况。在逐个完成分解工况后，让学生独立完成机组冷态启动的所有操作，包括从厂用设备送电、辅助系统投运、锅炉的点火及升温升压、汽轮机冲转及并网带负荷，直至带满负荷，即135MW。在仿真运行实习中遇到的所有问题，先由学生在班、值长带领下自行解决，解决不了再由指导教师统一讲解。第二步是完成停机演练。按照电厂实际运行中的停机步骤进行逐个操作并解决过程中出现的各种问题。第三步是进行故障演练，指导教师先设置故障，由学生进行处理。最后，由学生对整个实训过程进行总结。通过模拟机组的启动、停机以及故障的处理，学生对于电厂的实际生产运行过程有了更直观、更感性的认识，对所学的书本知识有了更深刻的理解与掌握，并锻炼了综合利用所学知识解决实际问题的能力，同时也增强了学生的协作能力和团队意识，有利于学生毕业上岗后快速融入电厂运行角色。

3.电厂仿真实训的考核方式

在考核方面，摈弃了传统的考核方案，经过反复研究，采取了四部分考核方式：平时成绩10%、理论知识闭卷20%、上机操作60%和实训小结10%。

平时成绩主要是根据出勤情况、操作及故障处理过程的表现适当给分。理论知识采用闭卷考核，主要涉及实训操作过程中遇到的一些设备的启停方法、机组运行参数的合理范围和故障的判断及处理方法等。上机操作主要是采取抽签的方式对机组启、停过程中的某个分解工况进行操作或对某个已经设置的故障进行处理，每人一题，按照学号进行抽签，为了维持母本不变，学生抽完签记下题目后将签仍放回原来签盒内，以便保证每位学生需要记忆题目的几率均等，拿到所抽题目后，在规定的20分钟内运用实训过程所学的理论知识与操作技能进行上机操作。授课教师按照事先制定的评分标准对其操作进行分步给分，并将其操作保存到“考试工况保存”文件夹，以便后期学生对成绩出现疑义时查询考证。实训小结主要是让学生通过总结，对实训过程有更清晰的认识，对所学知识能进一步巩固和掌握，对实训中遇到的问题能提出自己的见解，以便培养学生独立解决问题的能力。

三、电厂仿真实训效果

从我院已进入电厂就业的学生和用人单位的反馈信息来看，对毕业生进行电厂仿真培训取得了良好的社会效果，学生进入单位后能够很快适应现场的实际生产运行，并具有较强的实际操作和解决突发事件的能力，受到同事和单位领导的一致好评，同时也为本院热能与动力工程专业树立了良好的社会形象，多个单位通过各种途径与我院就业部门的相关负责人或实训指导教师取得联系，希望今后能为他们输送大量的优秀人才，这为下一届学生的就业提供了更多的机会，也为我院未来各届毕业生在就业道路上争取了更大的优势，改变以往的“理论不如一本，实践不如高职”的尴尬局面。

四、结束语

实践证明，对热能与动力工程专业学生尤其是大四学生开设电厂仿真培训课程，能够缩短学生上岗前的适应期，增强了学生的实际动手能力。电厂仿真实训使学生尽快找到电厂实际运行的感觉并不断积累实际运行的经验。由于在培训中模拟电厂实际情况设置了各个工作岗位，增强了学生的责任感和职业道德观念，同时也增强了学生的协作能力和团队精神。

参考文献：

[1]宣敬东.毕业生上仿真机培训的积极作用[J].云南电业,1997,(10).

[2]王兵树.大机组仿真机技术[M].北京:中国电力出版社,2001.

[3]金先级.机电系统的计算机仿真[M].北京:清华大学出版社,1991.

[4]胡刚刚,等.以仿真为特色的电厂实践教学平台建设与应用[J].中国电力教育,2009,(10).

[5]章德龙.单元机组集控运行[M].北京:水利电力出版社,1993.

[6]刘丽华,倪景峰.以电厂需求为导向构建仿真特色教学模式[J].中国电力教育,2007,(3).

[7]谌莉,李勤刚.以工作工程为导向的“单元机组集控运行” 课程改革[J].中国电力教育,2009,(2).

（责任编辑：刘俊卿）

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