熱力發電廠應用化學專業實踐教學模擬仿真體系的構建

呂洪濱 陳雪梅 張芮源

フ?要：本文闡述了應用化學專業實踐教學模擬仿真體系的構建，在構建的目標指導下，結合專業特點，提出了具體的建設思路。學生利用所構建的實踐教學體系可以完成水處理系統的優化和模擬控制，對主要設備的原理和運行操作進行學習和考核，更大限度地培養學生創新實踐能力和動手能力。

ス丶詞：實踐教學；水處理系統；實物仿真

1?緒論

ザ北電力大學應用化學專業（下稱“電廠化學專業”）主要是培養電廠化學方面的專業技術人才。由于電力生產的特殊性，學生很難近距離地接觸生產現場，學生只能在課堂上被動的接受理論，而不能進行實踐訓練，從而使得課程的教學缺少了必要的實踐環節，不利于高素質人才培養［1］。因此，借助于虛擬現實技術，建設電廠化學專業仿真教學中心具有重大的意義。通過仿真教學基本上可以滿足專業的主干課程的實踐教學需要，也可以補充生產實習過程中在實際生產現場無法實現的教學環節［2］。

2?建設目標

サ緋Щ學專業的核心內容就是熱力系統補給水的制備，因此模擬仿真的教學中心的構建主要針對化學補給水處理系統的實踐教學過程。在模擬仿真的教學中心的建設中，以“能實不虛，虛實結合，相互補充”為總原則［3］。以專業的人才培養方案為依據，以社會需求和學生創新意識、創新思維、創新能力培養標準為目標。依照循序漸進、突出實踐的特點促成與理論教學深度融合、相互促進。把能力培養為建設的核心，涵蓋基本型、綜合設計型和研究創新型三層次，兼顧基礎訓練與學生個性化發展，教學與科研、社會實踐相結合的實踐仿真教學體系［4］。

3?建設的思路方法

フ攵緣ゴ懇勻砑進行可視化虛擬仿真，缺乏對真實設備實際操作，無助于學生工程實踐能力的培養的缺點，構建了具有電廠化學專業特色的補給水處理“仿真-實物”教學平臺。

3.1?多通道的系統選擇

ソ補給水處理工藝各環節的典型設備均設置在工藝系統中，可以滿足不同水源對水處理工藝的要求，構建適應多種水質條件下的系統組合。在實際的教學過程中學生可以根據教師提供的水質條件進行工藝路線選擇，培養學生的創新能力和對于知識的靈活運用能力。

3.2?模擬真實生產現場

ド產設備按實際現場的尺寸進行同比例縮小，設備布置參照真實的生產現場情景，具備操作實際化、控制網絡化（DCS）、故障模擬真實化等特點。可以完成予投運、投運、操作、停車、故障處理等方面的實操訓練和參數調整。仿真的儀表、閥門及水泵可以接收仿真軟件計算出來的模擬數據信號，同時現場的操作信號可以轉換為模擬信號傳回到仿真軟件中。

3.3?獨具特色的仿真軟件

補給水模擬仿真系統圖

靜態仿真軟件有協同培訓模式與單獨培訓模式，可實現團隊協作實操也可實現個人演練。軟件設置人機交互培訓模式，使學生能夠可視化參與系統的運行、故障處理等工藝過程。工藝動態仿真軟件以實際生產現場的工藝流程PID圖為基準，按照生產實際中的工藝流程以及獨立設備的工作原理、操作過程、水質水量平衡等進行模擬開發，能系統性的模擬運行、備用、反洗再生操作、故障處理、事故應急等工藝動態變化過程。

4?仿真體系的可實現的教學過程及特色功能

フ攵勻鵲緋熱力系統補給水處理創建的實物仿真教學平臺，將專業知識與實踐能力結合起來，增強學生的職業適應能力，提高學生理論與實踐相結合的能力，具有鮮明的電力特色。

ィ1）形成了一套完整的熱力發電廠補給水處理實物仿真系統，對于理論課所涉及的內容在平臺上的各個環節進行體現，使學生在進行實踐活動中加強對專業課程理論知識的理解和記憶。可模擬現場實習的各項內容，極大豐富了教學過程和教學方法。（2）實物仿真系統采用多選系統組合來完成全方位的系統集成，滿足了學生對于各類補給水處理系統認識和學習的需要。（3）實物設備和學生機安裝在同一場地內，教師可結合系統知識點和工廠內的設備、設施和儀表進行講解，更加直觀形象。學生對主要設備結構和原理在電腦上采用3D模式解剖學習的同時，配合觀看仿真室中的設備實物提高了學生的學習效果。（4）利用仿真平臺的DCS控制系統軟件模擬生產現場的操控過程，提高學生的參與度，改變以前只進行參觀的實習模式。

5?結語

ソ實物-虛擬結合的教學模式引入實踐教學環節，將教學過程中的基礎理論課程有機地融入各實踐環節，使學生在實操的同時更深入了解過程的理論知識。解決了實踐教學中實習電廠出于安全生產的實際需要，學生實習以參觀為主，不能參與運行操作，實習效果大打折扣的困擾。新的實習教學模式的采用，大大提高了學生的參與度，實現了老師親臨指導，學生自我訓練的教學過程，達成了專業教學中的虛實互補。而且可以邊學習邊考核，教學效果可及時掌握。同時實物-虛擬結合培訓模式不僅可用于學校教學，也適用于行業內新入職員工的上崗培訓，更好地服務于行業的技術培訓和技能考核。

ゲ慰嘉南祝

ィ1］趙若焱.構建熱能與動力工程專業創新教學體系［J］.時代農機，2017，44（4）：166-167.

ィ2］陳杉杉，文凌，等.創新創業虛擬仿真實驗教學平臺設計與實踐［J］.中外企業家，2019.（10）：175-176.

ィ3］林琎，趙春青，等.虛擬仿真技術在高校實驗和實踐教學中的應用［J］.中國現代裝備，2019，（3）：6-8.

ィ4］曾令艷，等.火電站鍋爐燃燒特性虛擬仿真教學實驗的構建及意義［J］.節能技術，2018，（36）：444-446.

プ髡嘸蚪椋郝籃楸酰1968-），男，漢族，吉林吉林人，本科，高級實驗師，研究方向：水處理技術。