火电机组仿真机在高职实训教学中的应用探讨

1、火电机组仿真机在高职实训教学中的应用探讨基金项目：本文系 2011 年广西高等学校特色专业及课程一 体化建设基金项目（项目编号： GXTSZY1）2 的阶段性研究成果。火电机组仿真机是在真实完整体现工业流程的基础上， 全方 位模拟集控室DCS系统操作环境，使受训人员有“身临其境”般 的体验，应用其进行教学是电力企业对操作员进行培训的有效手 段，是职业院校对电力专业学生进行实训教学的主要方式。 仿真 机培训能快速提高运行人员的操作技能， 是火电厂全能值班员培 训的必由之路。按我国电力行业标准，300MV及以上机组的火电厂运行操作人员必须经过仿真机培训， 取得合格证方可上岗， 因 此在电力部安全措

2、施文件中明确规定要做好仿真机培训和反事 故演习工作。 火电机组仿真机培训已成为电力行业提高安全经济 运行的重要措施， 在电力行业的培训中得到了广泛应用。 由于火 电机组仿真机在教学中存在着局限性， 对操作员不重视、 操作不 够严谨、仿真逼真度不足、 计算机仿真系统的维护等问题进行思 考并提出相关解决建议，可有效提高教学效率和效果。一、火电机组仿真运行技术的优势 火电机组仿真系统是由计算机、 网络设备和其他设备系统相 互连接构成的。 由于电力行业为高危行业， 学生不可能在生产现 场进行实践训练， 而火电仿真运行技术是热动专业多门课程的组 合体，是现场生产环境的情景再现，其具有高效、安全、受环境

3、条件的约束少、可改变时间比例尺等优点，已成为分析、设计、 运行、评价、培训系统的重要工具。由于目前广西电力职业技术 学院火电机组运行仿真实训室拥有 25MW、145MW、300MW、600MW、 1000MV等各种容量等级及各种型号的仿真机，包括大容量单元 制机组、 亚临界自然循环锅炉和控制循环锅炉机组、 超临界和超 超临界直流锅炉机组、仓储式和直吹式制粉系统机组、煤粉炉、 循环流化床锅炉等机组， 1 因此其成为广西电力职业技术学院 动力类专业实践教学、 国家职业技能鉴定考评以及对企业培训的 火电运行技术仿真实训基地。1. 火电机组仿真系统的主要功能（ 1 ）可进行火电机组的正常和非正常运行操

4、作，包括冷态、 温态、热态、极热态启动和停机，以及任意初态下的升 / 降负荷 操作和负荷控制方式切换操作。（2）能实现 300 多个故障的设置、演示和处理，并具有事 故重演、 过程回朔的功能， 便于对操作员所做的操作进行分析和 重复练习。（3）嵌入式评分系统依据大系统理论，细化教学过程和教 学要求，实时监视、记录、评判学员的训练过程，并依据路径搜 索理论提供即时帮助操作信息。（4）调用教学评分系统软件，以适应教学的不同需求，满 足理论课的分步演示和分系统性能演示要求。5）利用功能强大、全汉化的教练员 / 工程师站，可以方便 地实现系统的运行管理、运行分析、运行监视和故障设置，并可 实现系统模块

5、的修改和在线调试。（6）具有先进的控制系统自动组态软件和调试工具，便于 对控制系统进行研究。（ 7）仿真机的 Simsever 支撑软件，还可以作为系统再开发 的手段，通过该软件，系统使用者可自行开发新算法和新功能。（8）仿真机提供了功能齐全的操作站和图形站的图形生成 软件，方便构成新的就地操作设备和虚拟盘台操作界面。2. 火电机组仿真机在教学中的应用 由于火电行业自身的特殊性， 学生在现场实习期间只能看不 能动手操作， 无法亲身体会实际操作， 对课堂上讲授的理论知识 印象不深， 而火电机组仿真系统的出现及应用， 使这一问题得到 了有效改善。 2 火电机组仿真机是实际生产现场与科学理论结 合的

6、高科技产物， 集控室的操作设备和盘台布置操作控件、 操作 手段、控制对象与真实机组完全一样， 能实时动态地模拟机组设 备及系统的热力过程的控制功能和控制规律， 在仿真机上运行操 作几乎和实际机组完全相同， 可以进行热动专业相关课程的一体 化教学改革。教学过程以仿真机为载体，以生产过程为主线，以 任务为驱动的项目化教学。 3如“单元机组运行”课程以仿真机为载体的各阶段教学的 主要内容有：任务 1是仿真系统的装载及各操作站的操作功能介 绍；任务 2 是机组冷态启动， 在全冷态工况下进行火电机组的厂用电送电操作； 任务 3 是厂用电送电后， 机炉冷态工况下进行机 炉辅助系统的恢复操作至锅炉上水、通风

7、、点火操作；任务4 是锅炉点火、升温升压至汽轮机冲转、电气并网操作；任务 5 是并 网后带初始负荷至电气切换厂用电、 升负荷至额定值操作； 任务 6 是机组热态启动操作；任务 7 是机组滑参数停机操作；任务 8 是机组典型事故分析及处理操作。通过在仿真机上的教、学、做一体化教学，使学生能熟悉设 备系统组成、 设备工作原理， 掌握机组多种工况下启停和维持正 常运行的全部操作，提高异常事故状态下应急处理的技能。二、火电机组仿真教学存在的问题与思考 由于仿真机用数学模型代替了实际设备，为在校学生的实 训、生产现场人员的上岗前培训、 在岗人员的轮训和事故演习提 供了一个科学培训的环境与手段。 在仿真机

8、上进行的实习操作不 会出现安全问题且仿真机具有强大的培训功能， 可以进行几乎任 何状态和任何方式的机组启停训练， 反复进行正常异常故障工况 的处理操作演习， 直到学员能够彻底理解和完全掌握为止。 虽然 该仿真实训教学方法已经取得了巨大进步， 然而它仍然缺少现场 的就地实际设备对主控室所进行的操作项目和内容， 只能通过仪 表指示来进行观摩。 对于没有实际工作经验的在校学生来说， 仍 较难以想象现场设备系统的位置关系和内在联系， 使得他们的运 行操作实训大多流于形式。 一是没有严格按照现场实际操作在仿 真机上模拟演练， 养成了随意操作的不良习惯， 这与发电企业严 谨的职业行为不相符。 这就要求教师

9、在教学过程要引入企业规范 等内容。 二是仿真逼真度不足， 要求仿真研发技术的不断改进以 及完善系统功能， 基本符合仿真机组的学习培训要求。 三是计算 机仿真系统的维护， 要求教师一专多能， 不仅要掌握火电机组运 行专业技能， 还要掌握计算机局域网等方面的基础知识， 能及时 解决教学中仿真系统出现的故障，提高教学效率。 三、火 电机组仿真教学的对策为了适应火电企业人才培养的需要， 使学生提前进入到工作 角色，尽快融入实际的生产过程中，进行了课程调整和改革，把 原来的单元机组运行理论课与火电厂仿真运行实训课进行了整 合，实施项目化教学。因此对教师提出了更高要求，教师要适应 教学改革，提高实践教学能

10、力，具备双师素质。1. 建立现场情景，引入企业规范 学生按照电厂的岗位职能分成主操、副操、巡检等岗位，教 学过程中岗位之间可进行相互轮换。23人组成一个学习小组相互配合操作， 仿真系统采用小组版运行， 小组版运行是为了适 应现场火电机组运行的需要， 只有团队协作才能保证机组的安全 运行。另外，还可以采用单机版运行，单机版就是每台计算机装 载独立的仿真系统， 学生和学生之间的操作相互不影响， 所有学 生都必须独立完成关键点的操作任务， 确保教学质量。 在教学过 程中引入企业规范，编制成类似现场“工作票”、“操作票”、 “运行日志”、“交接班纪录”的实训操作卡， 4 摒弃仿真机 可以随意操作， 没

11、有责任压力的不良习惯， 严格按实际操作在仿 真机上模拟训练，规范运行操作。2.培养全能值班员，完善教学过程评价机制 培养全能值班员的基本任务是通过仿真机组合课堂教学模 式使学员熟悉火电机组的设备、 系统组成及其生产过程； 掌握机 组在各种工况下的启停操作步骤与正常运行的调节、监控技术； 掌握火电机组常见故障的现象、 产生原因及处理原则； 了解火力 发电生产过程的运行组织管理。 5 为了实现教学目标，应完善 教学评价。严格有效的评价制度是确保实训教学质量的重要手 段。按照评价的性质，评价可以分为过程性评价、形成性评价和 终结性评价。 6 过程性评价是整个评价体系中不可或缺的重要 组成部分， 如各项目技能操作、 理论知识、职业规范、团队协作、 职业素养等考核。 考核分为个人考核和团队考核， 不仅考核学生 的独立操作能力，也考核其配合操作能力。总之，制定有利于提 高学生职业能力全面发展的评价机制， 对深化教学改革， 提高教 学质量具有重要的意义。3. 仿真系统的维护与管理，提高教学效率 仿真机系统软硬件的完好是提高教学效率的基础。 一是实训 室管理员要定期对计算机仿真系统进行维护和管理， 任课教师也 要进行仿真机系统的维护培训，