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时间:2018-10-22
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1、虚实结合的实验教学平台建设与教学发展关系:1671-489X(2014)18-0045-031引言输油管线课是油气储运工程专业的主干课。管线设计和输送工艺是该课程的核心内容,要求学生掌握输油管线的设计方法,具备基本的设计能力;掌握管线运行的基本知识,具备判断并处置各种工况的能力。输油管线课的内容包括固定管线和机动管线两部分,二者既有相同之处,也有所区别。对于机动输油管线来说,输油时临时地面铺设,输油任务完成后撤收。因此,它具有线路状况的不确定性、工艺设计的快速性、输送设备的通用性以及意外工况处置的特殊性等特点
2、[1]。课程的理论课教学,精讲管线输油的基本原理、工艺设计计算、各种工况的分析判断方法等内容,通过课程设计、实验、实习巩固所学的理论知识、分析方法,并探讨研究尚无定论的问题。几年的实践表明,课程理论教学与课程设计、实验、实习相结合,是提高教学质量的有效途径。2实践教学分析输油管线课实践教学的内容比较丰富,包括针对管线工艺的课程设计、管线输送的各种实验(沿程摩阻实验、水击实验、输送工况实验、排空实验、不满流实验等)、输油设备的操作实习、管线输送的综合实验等。课程设计是由教师给学生提供基础数据,学生运用所学过的知
3、识,独立完成一条机动管线的设计计算,提交设计图纸和计算说明书。各种实验的组织方式依实验本身的性质不同而异,有所不同,有些安排在课程教学中进行,有些则安排专门的实验课。设备操作实习、管线输送综合实验安排集中周实施。本课程实践环节内容多,学时较少。2008年之前,实验条件主要是实际设备和属于物理模拟的管线系统,实践教学的效果不够理想。属于验证性、演示性的实验(比如管线沿程摩阻、不满流实验),能够达到教学的要求;对于设计性、研究性实验,由于实验准备工作多、时间长,实验的效果难以完全达到要求;用实际管线设备进行的综合
4、性实验,学生分布在不同的岗位,许多实验过程没有实际体会,能力的锻炼有局限性;创新性实验只是极少数学生有可能在课外进行。分析实践教学状况,可以看出:验证性、演示性实验在实践教学中扮演主要角色;设计性、研究性实验没有得到足够的重视,停留在传统的方法上;创新实验还不利于培养学生的创新意识和创新能力;综合性实验更多的是形式,研究得不够。3实验教学平台建设[2-5]按照“虚实结合、互为补充、综合运用、注重创新”的实验教学理念,经过多年的建设,构建了虚实结合的实验教学平台(图1)。一是采用物理模拟的手段,建设了一条长度为
5、3.2km的小口径管线系统,设置多个调速泵站,工艺流程与实际管线相同。既可用水代油进行实验,以节约实验经费、便于管理、确保安全,又能用实际油品实验,进行输油工况特别是不同油品的顺序输送研究。建设了一个供油装备性能检测实验室,能够进行各种输油设备、器材、仪表的性能实验。二是运用模拟仿真技术,构建机动管线模拟训练系统。将管输动态分析运用于输油模拟实验,真实反映管线系统流动状态变化的全过程,开发了工艺设计、输油仿真、调度指挥、泵站监控等软件。可以根据需要设置不同长度、不同起伏状况的虚拟管线,进行各种工况的模拟实验。
6、建设了油料器材、设备仿真实验室,构建了仿真实验平台,开发了软件,为学生提供了学习、研究和创新的环境。三是研制了以机动管线制式输油设备为原型的输油泵机组、供油泵机组半实物模拟器。模拟器仪表、指示灯、操作手柄的布局与实物相同,所有操作与实物一致,既能够进行输油泵机组、供油泵机组的使用操作训练,又能与模拟软件构成完整的模拟实验管线系统,进行输油调度、情况处置的实验。四是配齐了能够铺设10km管线,开设四个泵站、两个计量站的机动管线管子、器材和设备,为学生进行综合输油实践提供了物资基础。4教学实践2009年以来,在教
7、学实践中运用已建成的实验教学平台,对输油管线系列课程的实践教学进行改革与探索,取得较好的效果。用虚拟管线对课程设计进行优化课程设计阶段,学生分成若干个小组,3~5人为一组,教师给学生提供课程设计的基础数据。先由学生独立完成一条机动管线的有关计算、流程设计、泵站布置、排空设计等,形成初步设计方案和设计说明书;再分组将每人所设计的机动管线系统按照设计参数构建虚拟管线,进行计算结果的验证和设计方案优化,讨论并找出设计中存在的不足和问题;第三步是每位学生修改完善自己的课程设计。此做法既加深了学生对管线设计内容的理解,
8、熟练掌握设计方法,又学会了利用计算机软件进行输油管线设计的方法。用物理模拟系统进行输油设备性能实验一是结合理论课的教学进度,分别进行管线输油的有关单项实验。比如利用小口径管线系统进行管线沿程摩阻、开式和闭式输送方式等验证性实验,长陡下坡线路不满流、气顶液排空等演示性实验等。利用供油装备性能检测实验系统,进行阀门流通能力、流量计检测精度等实验。在进行验证性、演示性实验的过程中,使学生学会实验设备、仪器
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