仿真系统在电厂化学教学中应用

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1、仿真系统在电厂化学教学中应用　　摘要：介绍了计算机仿真系统在电厂化学教学中的应用，并通过具体教学实例说明仿真教学手段能够提高教学质量，促进学生主动参与学习，培养学生解决实际问题和实际动手的能力。实践结果证明，在电厂化学教学中引入仿真教学在培养学生创新精神和实践能力方面，是一种高效的教育模式。关键词：电厂化学；仿真系统；水处理作者简介：刘从容（1980-），女，安徽淮北人，南京工程学院环境工程学院，讲师。（江苏南京211167）基金项目：本文系江苏省“十二五”高等学校重点建设专业项目与国家自然科学基金“烯丙基胺和亲核试剂的偶联反应”（项目编号：21202

2、154）的研究成果。中图分类号：G642.1文献标识码：A文章编号：1007-0079（2013）33-0107-017电力类的高校负担着为各种类型的发电厂培养专业理论扎实、实际操作能力强并能够解决现实难题的技术人才的重任。高参数、大容量的现代化火电厂对水汽质量的要求越来越高。传统的电厂化学水处理一般按功能作用设有净水预处理、锅炉补给水处理、凝结水精处理、汽水取样监测分析、加药系统、综合水泵房、循环水加氯、废水及污水处理等系统。高校老师在教授这部分内容时一般是在讲授理论的同时描述火电厂水处理现场的情景，某些单元过程在讲设备时是通过手工绘图及书本上的图片

3、来让学生认识火电厂水处理的流程。但是复杂的装置以及控制过程让学生感觉学习难度大而且枯燥无味，容易产生厌学心理。虽然高校会安排学生下厂实习，但是实习时间短，只能走马观花，很少有动手操作的机会，造成理论与实际操作相脱离，实习效果难以达到预期的要求。在电厂的实际运行过程中不仅要求操作人员能够在正常运行情况下进行操作控制和参数调整，而且要求操作人员在遇到故障时能随机应变，具备相应的事故处理能力，这就要求他们必须经过严格的培训才能上岗操作。但是在本科生的培养过程中，不可能让他们在电厂的实际发电装置上进行这些培训。火电厂仿真系统在教学中的应用提供了解决上述教学难点

4、的有效手段，使学生的操作技能和解决事故的能力得到快速提高。7火电厂仿真教学是通过发电设备数学模型计算机提供实时数据，配合部分或全部真实控制台屏或表示监控台屏的屏幕显示（CRT）画面，演示与真实情况相同的电力设备各种运行方式的状态，包括起动、正常运行、停机和事故情况下的状态，可以满足各种目的的培训要求。[1，2]仿真教学已广泛用于电力类本科生的操作培训，提高他们的监控能力和运行技术水平。简而言之，仿真系统是以计算技术和仿真技术为基础并应用电网、自动控制、仪表和电厂的锅炉、汽轮机、透平发电机以及运行专业的理论和实践知识而研制的一种计算机系统。[3]南京工程

5、学院（以下简称“我校”）组建的电力仿真与控制工程中心主要承担热能动力专业、电厂化学专业等有关专业方向本科学生的实践教学、电力行业火电机组运行值班员的技能培训及技能鉴定、科学研究和技术开发等工作；建有125MW、200MW、300MW、600MW、1000MW火电机组仿真实训室5个，拥有不同容量、不同参数以及MAX1000、INFI90、TELEPERM、FOXBORO、EURO、XDPS、OVATION等不同类型DCS控制系统的火电机组仿真系统软件20多套；此外还建有电气试验仿真、脱硫系统仿真等多个实验室。笔者在电厂化学的教学过程中，通过对09届毕业生

6、的仿真培训，切身体会到仿真教学的便利之处，它能够弥补传统教育的不足，使整个教学过程生动有趣，内容形象，为学生的认知活动提供丰富的感性经验和思维素材，有利于学生对知识的学习和掌握。[4，5]本文根据电厂化学的教学特性，在实际教学中的实践以及学生的效果反馈提出在电厂化学的教学中引入仿真教学手段，在培养学生创新精神和实践能力方面，是一种行之有效的现代教育模式。[6，7]一、在教学中应用仿真系统的必要性7“电厂化学”是电力环保和电厂化学专业学生的一门基础课，主要内容为水的混凝处理、离子交换软化、化学除盐及各步水处理过程的设备操作，不仅理论性强而且设备复杂、类型

7、多。教师讲授这些内容时一般是在讲授理论的同时描述火电厂水处理现场的情景，某些单元过程在讲设备时是通过手工绘图及书本上的图片来让学生认识火电厂水处理的流程。复杂的装置以及控制过程让学生感觉学习难度大而且枯燥无味，致使对所学知识理解不深。研究结果表明学生运用知识分析和解决问题的能力取决于对所学知识和相似问题的理解。[5]不同学生对同一问题的认知情况不完全相同，对一个问题的准确掌握需要从现象、理论模型、量化数据等不同角度认识。仿真系统恰好具备了上述的多种表现形式的功能，它利用虚拟现实技术，将现实世界的厂房及设备在计算机中虚拟化，利用数据库技术、数据采集与监视

8、控制技术，将生产设备的运行状态参数实时传回虚拟电站系统中，在三维虚拟场景中即可实现对设备的查询