電廠仿真教學(xué)在《汽輪機(jī)設(shè)備及運(yùn)行》課程的實(shí)踐

郭靜靜

本文基于《汽輪機(jī)設(shè)備及運(yùn)行》的教學(xué)改革，將其與電廠仿真實(shí)踐教學(xué)結(jié)合，探索改革新模式。首先從《汽輪機(jī)設(shè)備及運(yùn)行》課程性質(zhì)來說明電廠仿真教學(xué)在本門課程的重要性，介紹了電廠仿真軟件，接著講述仿真軟件在課程中的實(shí)踐教學(xué)，最后對(duì)電廠仿真系統(tǒng)在《汽輪機(jī)設(shè)備及運(yùn)行》課程教學(xué)中的效果及反思進(jìn)行總結(jié)。

1.《汽輪機(jī)設(shè)備及運(yùn)行》課程性質(zhì)

《汽輪機(jī)設(shè)備及運(yùn)行》是電廠熱能動(dòng)力裝置專業(yè)的專業(yè)核心課程，是基于汽輪機(jī)設(shè)備及汽輪機(jī)運(yùn)行工作過程的課程。《汽輪機(jī)設(shè)備及運(yùn)行》是建立在《工程熱力學(xué)》、《傳熱學(xué)》和《流體力學(xué)泵與風(fēng)機(jī)》等課程學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上的，研究汽輪機(jī)的工作原理、汽輪機(jī)本體結(jié)構(gòu)、汽輪機(jī)的附屬設(shè)備、汽輪機(jī)的調(diào)節(jié)供油系統(tǒng)以及汽輪機(jī)啟動(dòng)、運(yùn)行和停機(jī)的基本理論、操作注意事項(xiàng)、運(yùn)行維護(hù)和汽輪機(jī)事故處理等。該課程具有很強(qiáng)的理論和實(shí)踐相結(jié)合的特點(diǎn)，是學(xué)習(xí)后續(xù)《熱力發(fā)電廠》、《單元機(jī)組集控運(yùn)行》等課程的基礎(chǔ)。

2.電廠仿真教學(xué)的介紹

電廠仿真教學(xué)是利用計(jì)算機(jī)仿真軟件進(jìn)行教學(xué)的。本校所采用的仿真軟件是由北京紫光智能機(jī)器人系統(tǒng)有限公司研發(fā)，演示與真實(shí)情況相同的電力設(shè)備各種運(yùn)行方式的狀態(tài)，包括起動(dòng)、正常運(yùn)行、停機(jī)和事故情況下的狀態(tài)，可以滿足各種目的的教學(xué)要求。隨著仿真技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展，火電機(jī)組仿真系統(tǒng)的操作界面、報(bào)警畫面、操作方法均與實(shí)際電廠的集控室一致，對(duì)于仿真機(jī)無法實(shí)現(xiàn)的就地操作，則通過計(jì)算機(jī)模擬的方法實(shí)現(xiàn)。仿真系統(tǒng)操作主要是鍋爐側(cè)和汽機(jī)側(cè)，鍋爐側(cè)界面包括鍋爐主菜單、鍋爐就地主菜單和FUSS（燃燒器管理系統(tǒng)），汽機(jī)側(cè)分為汽機(jī)就地主菜單和汽機(jī)主菜單，汽機(jī)就地主菜單中主要是控制一些就地閥門，循環(huán)水泵和手動(dòng)門。操作系統(tǒng)主要有：主蒸汽系統(tǒng)，凝結(jié)水系統(tǒng)，給水除氧系統(tǒng)，油系統(tǒng)，高加、低加系統(tǒng)，水、氫冷系統(tǒng)，汽封、真空系統(tǒng)，開式、循環(huán)水系統(tǒng)，給水泵系統(tǒng)，汽輪機(jī)進(jìn)水檢測系統(tǒng)，輔汽熱控系統(tǒng)，小機(jī)熱力系統(tǒng)，汽輪機(jī)危急跳閘系統(tǒng)等。

依托當(dāng)?shù)啬芑髽I(yè)的實(shí)際情況，本校以600MW超臨界機(jī)組為例進(jìn)行仿真教學(xué)，汽輪機(jī)為上海汽輪機(jī)廠生產(chǎn)的超臨界、單軸、三缸四排汽、一次中間再熱、凝汽式汽輪機(jī)，型號(hào)為N600-24.2/566/566。汽輪機(jī)具有沖動(dòng)式調(diào)節(jié)級(jí)和反動(dòng)式壓力級(jí)的混合型式，共48級(jí)葉輪，其中高壓缸1+11級(jí)，中壓缸8級(jí)，低壓缸2×2×7級(jí)，具有8段不調(diào)整抽汽。主蒸汽通過汽輪機(jī)兩側(cè)的高壓主汽閥-調(diào)節(jié)閥組件進(jìn)入汽輪機(jī)，其中高壓進(jìn)汽管兩根接在上缸，兩根接在下缸，分別經(jīng)進(jìn)汽套管連接到高壓缸上。

3.電廠仿真教學(xué)在《汽輪機(jī)設(shè)備及運(yùn)行》課程的實(shí)踐

《汽輪機(jī)設(shè)備及運(yùn)行》課程的教學(xué)是在學(xué)生進(jìn)行了電廠企業(yè)的認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)之后進(jìn)行的。本門課程在教學(xué)過程中分為六個(gè)學(xué)習(xí)情境講授，包括汽輪機(jī)設(shè)備認(rèn)知、汽輪機(jī)工作過程分析、汽輪機(jī)啟動(dòng)、汽輪機(jī)運(yùn)行維護(hù)、汽輪機(jī)停機(jī)和汽輪機(jī)典型事故處理。在學(xué)習(xí)了汽輪機(jī)設(shè)備認(rèn)知、汽輪機(jī)工作過程分析的基本理論知識(shí)之后進(jìn)行仿真教學(xué)，使學(xué)生更易理解仿真系統(tǒng)中設(shè)備的含義及工作原理。

電廠仿真教學(xué)運(yùn)用于《汽輪機(jī)設(shè)備及運(yùn)行》課程改革過程中，用了相鄰兩個(gè)年級(jí)的學(xué)生來實(shí)踐。三年制15級(jí)的學(xué)生中抽取一部分學(xué)生組成興趣小組，利用課后時(shí)間進(jìn)行仿真教學(xué)實(shí)踐，對(duì)于汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)前的準(zhǔn)備、沖轉(zhuǎn)及沖轉(zhuǎn)后的升負(fù)荷、穩(wěn)定運(yùn)行進(jìn)行反復(fù)練習(xí)，最終學(xué)生練習(xí)的參數(shù)調(diào)整整體較好，能夠領(lǐng)會(huì)汽輪機(jī)運(yùn)行前后的參數(shù)意義，對(duì)今后從事汽輪機(jī)工作打牢了基礎(chǔ)，同時(shí)摸索出汽輪機(jī)仿真教學(xué)整體班級(jí)授課的思路和方法。第二年在三年制16級(jí)的學(xué)生中進(jìn)行集體仿真教學(xué)。在認(rèn)識(shí)了汽輪機(jī)本體、附屬設(shè)備及相關(guān)泵、閥的結(jié)構(gòu)、位置后，將仿真練習(xí)運(yùn)用在教學(xué)中。仿真教學(xué)內(nèi)容主要包括：熟悉仿真機(jī)組鍋爐部分、汽輪機(jī)部分的操作界面，進(jìn)行啟動(dòng)前的檢查和準(zhǔn)備工作；鍋爐側(cè)上水、爐底推動(dòng)、吹掃、點(diǎn)火、磨煤、升溫升壓并網(wǎng)帶負(fù)荷；汽機(jī)側(cè)冷態(tài)滑參數(shù)聯(lián)合啟動(dòng)、并網(wǎng)、帶負(fù)荷；運(yùn)行過程中主要參數(shù)的監(jiān)控；根據(jù)參數(shù)變化調(diào)整工況，逐漸升負(fù)荷直至正常穩(wěn)定運(yùn)行。在后期汽輪機(jī)故障及排除的教學(xué)中，針對(duì)汽輪機(jī)常見的故障：汽輪機(jī)水沖擊、汽輪發(fā)電機(jī)組振動(dòng)大、汽輪機(jī)超速、軸向位移增大、凝汽器真空下降、主再熱蒸汽溫度異常、潤滑油壓、油位下降、油系統(tǒng)著火、EH油系統(tǒng)故障及DEH系統(tǒng)異常等在仿真機(jī)上進(jìn)行故障現(xiàn)象判斷、分析和及時(shí)處理。

4.電廠仿真系統(tǒng)在《汽輪機(jī)設(shè)備及運(yùn)行》課程教學(xué)中的效果及反思

通過汽輪機(jī)仿真教學(xué)，學(xué)生可全面了解汽輪機(jī)的熱力系統(tǒng)、熱工控制，了解機(jī)組中的汽輪機(jī)設(shè)備的結(jié)構(gòu)、功能、特點(diǎn)及整體布置，掌握機(jī)組啟動(dòng)、運(yùn)行的基本操作，對(duì)于沖轉(zhuǎn)、升負(fù)荷及后期簡單的故障能進(jìn)行及時(shí)正確的分析和處理，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)企業(yè)工作的責(zé)任感和處理問題的應(yīng)急能力，極大的增強(qiáng)了學(xué)生的實(shí)踐能力。電廠仿真系統(tǒng)所建立的嚴(yán)格、精確的數(shù)學(xué)模型，包含了本課程的所有專業(yè)知識(shí)，通過仿真教學(xué)，學(xué)生不僅可以提高運(yùn)行操作能力，還能鞏固學(xué)過的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，如傳熱學(xué)、工程熱力學(xué)、泵與風(fēng)機(jī)、熱工儀表及自動(dòng)控制等，將專業(yè)知識(shí)與實(shí)踐操作有效地結(jié)合起來。

同時(shí)在此次教學(xué)改革過程中，有做的不足的地方需要今后教學(xué)中進(jìn)一步改進(jìn)。改進(jìn)建議如下：一是實(shí)踐教學(xué)中可讓每個(gè)小組的學(xué)生推選出“值長”，負(fù)責(zé)分配任務(wù)和協(xié)調(diào)運(yùn)行。幾個(gè)小組同時(shí)開始操作，小組之間暗暗競爭，看準(zhǔn)先并網(wǎng)發(fā)電，看準(zhǔn)出現(xiàn)的問題或者事故少。這樣，學(xué)生的積極性都被調(diào)動(dòng)起來，以電廠操作人員的心態(tài)投入仿真實(shí)訓(xùn)中。二是注重培養(yǎng)安全意識(shí)。將電廠，方真系統(tǒng)運(yùn)用在《汽輪機(jī)設(shè)備及運(yùn)行》課程教學(xué)中穿插介紹電廠中由于人為因素造成的嚴(yán)重事故，給學(xué)生們敲響警鐘，一定要把安全運(yùn)行放在第—位，要時(shí)時(shí)亥咳0想到自己的責(zé)任，為每個(gè)生命負(fù)責(zé)。在教學(xué)中不僅要培養(yǎng)學(xué)生的操作技能和應(yīng)急能力等專業(yè)知識(shí)，還要培養(yǎng)學(xué)生的安全意識(shí)和協(xié)同合作精神。練習(xí)的不注意會(huì)導(dǎo)致參數(shù)異常，不及時(shí)處理將導(dǎo)致澡怍失敗，可以分析原因，找出對(duì)策，而實(shí)際運(yùn)行中操怍的隨意性所帶來的往往是非常嚴(yán)重的后果，可能危及設(shè)備甚至傷害人身安全。