热力发电厂应用化学专业实践教学模拟仿真体系的构建

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　　摘 要：本文阐述了应用化学专业实践教学模拟仿真体系的构建，在构建的目标指导下，结合专业特点，提出了具体的建设思路。学生利用所构建的实践教学体系可以完成水处理系统的优化和模拟控制，对主要设备的原理和运行操作进行学习和考核，更大限度地培养学生创新实践能力和动手能力。
　　关键词：实践教学；水处理系统；实物仿真
　　1 绪论
　　东北电力大学应用化学专业（下称“电厂化学专业”）主要是培养电厂化学方面的专业技术人才。由于电力生产的特殊性，学生很难近距离地接触生产现场，学生只能在课堂上被动的接受理论，而不能进行实践训练，从而使得课程的教学缺少了必要的实践环节，不利于高素质人才培养［1］。因此，借助于虚拟现实技术，建设电厂化学专业仿真教学中心具有重大的意义。通过仿真教学基本上可以满足专业的主干课程的实践教学需要，也可以补充生产实习过程中在实际生产现场无法实现的教学环节［2］。
　　2 建设目标
　　电厂化学专业的核心内容就是热力系统补给水的制备，因此模拟仿真的教学中心的构建主要针对化学补给水处理系统的实践教学过程。在模拟仿真的教学中心的建设中，以“能实不虚，虚实结合，相互补充”为总原则［3］。以专业的人才培养方案为依据，以社会需求和学生创新意识、创新思维、创新能力培养标准为目标。依照循序渐进、突出实践的特点促成与理论教学深度融合、相互促进。把能力培养为建设的核心，涵盖基本型、综合设计型和研究创新型三层次，兼顾基础训练与学生个性化发展，教学与科研、社会实践相结合的实践仿真教学体系［4］。
　　3 建设的思路方法
　　针对单纯以软件进行可视化虚拟仿真，缺乏对真实设备实际操作，无助于学生工程实践能力的培养的缺点，构建了具有电厂化学专业特色的补给水处理“仿真-实物”教学平台。
　　3.1 多通道的系统选择
　　将补给水处理工艺各环节的典型设备均设置在工艺系统中，可以满足不同水源对水处理工艺的要求，构建适应多种水质条件下的系统组合。在实际的教学过程中学生可以根据教师提供的水质条件进行工艺路线选择，培养学生的创新能力和对于知识的灵活运用能力。
　　3.2 模拟真实生产现场
　　生产设备按实际现场的尺寸进行同比例缩小，设备布置参照真实的生产现场情景，具备操作实际化、控制网络化（DCS）、故障模拟真实化等特点。可以完成予投运、投运、操作、停车、故障处理等方面的实操训练和参数调整。仿真的仪表、阀门及水泵可以接收仿真软件计算出来的模拟数据信号，同时现场的操作信号可以转换为模拟信号传回到仿真软件中。
　　3.3 独具特色的仿真软件
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　　补给水模拟仿真系统图
　　静态仿真软件有协同培训模式与单独培训模式，可实现团队协作实操也可实现个人演练。软件设置人机交互培训模式，使学生能够可视化参与系统的运行、故障处理等工艺过程。工艺动态仿真软件以实际生产现场的工艺流程PID图为基准，按照生产实际中的工艺流程以及独立设备的工作原理、操作过程、水质水量平衡等进行模拟开发，能系统性的模拟运行、备用、反洗再生操作、故障处理、事故应急等工艺动态变化过程。
　　4 仿真体系的可实现的教学过程及特色功能
　　针对热电厂热力系统补给水处理创建的实物仿真教学平台，将专业知识与实践能力结合起来，增强学生的职业适应能力，提高学生理论与实践相结合的能力，具有鲜明的电力特色。
　　（1）形成了一套完整的热力发电厂补给水处理实物仿真系统，对于理论课所涉及的内容在平台上的各个环节进行体现，使学生在进行实践活动中加强对专业课程理论知识的理解和记忆。可模拟现场实习的各项内容，极大丰富了教学过程和教学方法。（2）实物仿真系统采用多选系统组合来完成全方位的系统集成，满足了学生对于各类补给水处理系统认识和学习的需要。（3）实物设备和学生机安装在同一场地内，教师可结合系统知识点和工厂内的设备、设施和仪表进行讲解，更加直观形象。学生对主要设备结构和原理在电脑上采用3D模式解剖学习的同时，配合观看仿真室中的设备实物提高了学生的学习效果。（4）利用仿真平台的DCS控制系统软件模拟生产现场的操控过程，提高学生的参与度，改变以前只进行参观的实习模式。
　　5 结语
　　将实物-虚拟结合的教学模式引入实践教学环节，将教学过程中的基础理论课程有机地融入各实践环节，使学生在实操的同时更深入了解过程的理论知识。解决了实践教学中实习电厂出于安全生产的实际需要，学生实习以参观为主，不能参与运行操作，实习效果大打折扣的困扰。新的实习教学模式的采用，大大提高了学生的参与度，实现了老师亲临指导，学生自我训练的教学过程，达成了专业教学中的虚实互补。而且可以边学习边考核，教学效果可及时掌握。同时实物-虚拟结合培训模式不仅可用于学校教学，也适用于行业内新入职员工的上岗培训，更好地服务于行业的技术培训和技能考核。
　　参考文献：
　　［1］赵若焱.构建热能与动力工程专业创新教学体系［J］.时代农机，2017，44（4）：166-167.
　　［2］陈杉杉，文凌，等.创新创业虚拟仿真实验教学平台设计与实践［J］.中外企业家，2019.（10）：175-176.
　　［3］林琎，赵春青，等.虚拟仿真技术在高校实验和实践教学中的应用［J］.中国现代装备，2019，（3）：6-8.
　　［4］曾令艷，等.火电站锅炉燃烧特性虚拟仿真教学实验的构建及意义［J］.节能技术，2018，（36）：444-446.
　　作者简介：吕洪滨（1968-），男，汉族，吉林吉林人，本科，高级实验师，研究方向：水处理技术。
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