化工仿真在化工單元操作課程中的應用

夏偉++張敬暢++李桂娟++牟玉蘭

【摘 要】介紹了化工仿真在專業教學中的應用，通過研究化工仿真教學，總結了化工單元操作課程提高教學水平的方法。提出了將化工仿真與理論教學、化工單元操作實訓、職業技能鑒定相結合，同時，提高化工仿真軟件的精細化程度、加強指導學生生產職業技能培訓，從而拓寬仿真教學內容，提高化工單元操作課程教學效果與質量。

【關鍵詞】化工單元操作 仿真教學 教學改革

【基金項目】海南省教育科學規劃課題（QJY1251555）

【中圖分類號】G718.5 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2017）06-0241-01

尋求工學結合的教改道路是高等職業教育教學改革的正確方向，變革創新教學內容和方法，是實現職業型、實踐型專業技能人才培養目標的客觀需要，也是高職教育突破“瓶頸”、轉型發展的必經之路。工學結合的化工單元操作是我院石油化工生產技術專業的核心課程，其任務是傳授化工生產過程中單元操作的基本知識、崗位實操的基本技能，對專業人才能力培養目標的最終實現起著舉足輕重的作用。

在化工單元操作課程改革過程中，我們深深體會到單一的傳統課堂教學方式已無法使學生對抽象復雜的工藝原理、工藝流程、設備構造有深入的理解與掌握，而教師在教學過程中也很難在短時間內把生產過程中常見的問題給學生分析闡述清楚。針對課程改革面臨的種種困難與挑戰，我們嘗試將理論教學、化工仿真、化工單元操作實訓三者有機結合，通過知識傳授與能力訓練同步、任務驅動與項目教學并舉的工學結合教學新模式，厘清教學思路，創新教學方法。其中，化工仿真教學方式因其獨有的特點和效果在工學結合化工單元操作課程教學改革中起著舉足輕重的作用，文章擬對我院化工仿真在單元操作課程教改中的應用實踐進行分析與總結，以其對其它同類院校課程改革提供一定的借鑒意義。

一、化工仿真系統簡介

仿真是對代替真實物體或系統的模型進行實驗和研究的一門應用技術科學，按所用模型分為物理仿真和數字仿真兩類。而化工仿真技術是是系統仿真技術應用的一個分支，它的建立必須以實際生產過程為基礎，它的依據是生產裝置中的物體和系統規律，建立數學模型在計算機上再現該過程的研究方法，用于化工生產裝置操作人員的操作方法和操作技能培訓，是一種為絕大多數化工企業和職教部門認同的、先進的、高效的現代化培訓手段。仿真實訓室有一個教師站和多個學員站，包含典型化工單元和生產裝置的仿真模擬軟件，多功能教師站向學員站發出操作指令，并顯示學生的操作結果及成績，學生通過界面熟練完成單元和生產裝置的冷態開車、停車和事故處理等操作。而教師通過教師主機很詳細地了解每名學生的當前操作情況。課堂教學時，教師和學生在仿真軟件上對典型單元、生產工段的開車、正常運行、事故處理和停車等進行操作，模擬實際生產過程，學生在逼真的操做環境下了解生產裝置的生產和操作，理論與實踐相融合，達到良好的訓練效果。

二、仿真教學在化工單元操作課程教學中的實踐

2.1 仿真教學環節安排

教學計劃中，一般都會將化工仿真教學安排在專業理論課結束后進行。如在學習了相關課程的知識后，集中5周進行精餾塔工藝仿真、吸收-解吸工藝仿真、換熱器工藝仿真、離心泵工藝仿真等單元仿真操作訓練。

2.2 強化工藝流程認識

如果不理解工藝流程，學生開、停車操作只能是生搬硬套，沒有實際意義。而要實現充分理解工藝流程，核心就是要學生學會發現并解決生產實際中的問題。如為了生產的連續性，不會因為前一工段的短暫停車造成后續工段的波動或停工，一般在工段間都設置緩沖罐，由于泵拾高速運轉設備，其磨損和故障非常容易發生，為了避免因為泵故障造成停車，一般對于重要泵都設有備用泵，備用泵和運轉泵并聯安裝以備切換，自動控制閥門一般都有旁路閥和前后手閥，防止自動控制閥發生故障，可以通過旁路閥調節使生產繼續，可在關閉前后手閥后，維修自動控制閥門，泵前后設置進口閥，出口閥，也是為了泵切換或維修時通過關閉前后閥門，使受損泵與主流程隔離。在整個排除故障過程中，仿真系統會實時給出操作步驟和操作質量分。這些問題都是要從生產實際考慮才正確回答，如此才能真正提高學生綜合應用理論知識、獨立分析和解決問題的能力。同事，樹立了安全生產實操意識，提前辨識了實際生產中需要考慮的問題。

2.3 理解開停車規程

每套仿真軟件都有詳細的使用說明，包含開停車方案步驟。對于初學者來說，應該做到充分理解，將其轉化為自己的東西，而不是死記硬背的條框。例如在精餾塔正常生產操作中，突遇停電，回流中斷，為保證系統安全，使精餾塔工段平穩停車，采取正確措施應該是：打開回流罐放空閥保壓，停止進料，停止再沸器加熱，停止產品采出，通過回流泵的排液閥回流罐液體，排塔釜液體，當回流罐液位為零拾，關回流泵和泵前、后手閥，當塔壓恢復到常壓時，關冷凝器。當然，不同的工藝流程對設備的細化要求不同，則其開、停車步驟就存在細微的差別。這也就要求學生在通過仿真教學過程，通識掌握一般性的開、停方案，待下到工廠一線后針對不同的工藝，具體問題具體分析。

2.4 提高仿真教學效果的有效途徑

高職院校培養人才的目標是高技能、應用型人才。因此，理論教學必須緊密聯系生產實際，而化工仿真是理論教學與生產實際相銜接的有效切入點。將化工仿真與專業理論教學、化工單元操作實訓穿插進行，可以使學生在學習專業理論知識的同時，深刻理解理論知識在生產實踐中應用的重要性，提高學生理論指導實踐的主動性和創造性。仿真教學畢竟不是在真實操作平臺下的模擬演練。雖然可縮短專業初學者成長周期，但其不能完全取代定崗實習。將定崗實將仿真教學與化工職業技能鑒定有效對接，使學生邊駐廠實習邊進行仿真反饋演練。這樣可有效強化學生對實際的生產裝置、生產工藝、條件的認識，為學生未來工作實踐經驗的積累打下堅實基礎。把職業資格考試的相關技能要求納入到實踐教學的目標中來，使學生在畢業的同時取得相關職業資格證書，實現教學過程與技能培訓的一體化，進而提高學生的職業競爭能力。

綜上所述，引用化工仿真軟件形象直觀地展現化工單元操作中的設備結構，操作原理、過程和設備的工作情況，還生動逼真再現化工生產裝置的工藝操作原理、工藝流程以及生產過程操作。改變了一成不變的課堂和枯燥無味的課本，增加了課堂教學的趣味性，有效地激發了學生的學習興趣，明顯地改善了專業課程的教學效果。同時學生的工程意識得到加強，綜合職業能力得到大幅度提高。

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