电厂仿真教学在《汽轮机设备及运行》课程的实践

郭静静

本文基于《汽轮机设备及运行》的教学改革，将其与电厂仿真实践教学结合，探索改革新模式。首先从《汽轮机设备及运行》课程性质来说明电厂仿真教学在本门课程的重要性，介绍了电厂仿真软件，接着讲述仿真软件在课程中的实践教学，最后对电厂仿真系统在《汽轮机设备及运行》课程教学中的效果及反思进行总结。

1.《汽轮机设备及运行》课程性质

《汽轮机设备及运行》是电厂热能动力装置专业的专业核心课程，是基于汽轮机设备及汽轮机运行工作过程的课程。《汽轮机设备及运行》是建立在《工程热力学》、《传热学》和《流体力学泵与风机》等课程学习的基础上的，研究汽轮机的工作原理、汽轮机本体结构、汽轮机的附属设备、汽轮机的调节供油系统以及汽轮机启动、运行和停机的基本理论、操作注意事项、运行维护和汽轮机事故处理等。该课程具有很强的理论和实践相结合的特点，是学习后续《热力发电厂》、《单元机组集控运行》等课程的基础。

2.电厂仿真教学的介绍

电厂仿真教学是利用计算机仿真软件进行教学的。本校所采用的仿真软件是由北京紫光智能机器人系统有限公司研发，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教学要求。随着仿真技术的进步和发展，火电机组仿真系统的操作界面、报警画面、操作方法均与实际电厂的集控室一致，对于仿真机无法实现的就地操作，则通过计算机模拟的方法实现。仿真系统操作主要是锅炉侧和汽机侧，锅炉侧界面包括锅炉主菜单、锅炉就地主菜单和FUSS（燃烧器管理系统），汽机侧分为汽机就地主菜单和汽机主菜单，汽机就地主菜单中主要是控制一些就地阀门，循环水泵和手动门。操作系统主要有：主蒸汽系统，凝结水系统，给水除氧系统，油系统，高加、低加系统，水、氢冷系统，汽封、真空系统，开式、循环水系统，给水泵系统，汽轮机进水检测系统，辅汽热控系统，小机热力系统，汽轮机危急跳闸系统等。

依托当地能化企业的实际情况，本校以600MW超临界机组为例进行仿真教学，汽轮机为上海汽轮机厂生产的超临界、单轴、三缸四排汽、一次中间再热、凝汽式汽轮机，型号为N600-24.2/566/566。汽轮机具有冲动式调节级和反动式压力级的混合型式，共48级叶轮，其中高压缸1+11级，中压缸8级，低压缸2×2×7级，具有8段不调整抽汽。主蒸汽通过汽轮机两侧的高压主汽阀-调节阀组件进入汽轮机，其中高压进汽管两根接在上缸，两根接在下缸，分别经进汽套管连接到高压缸上。

3.电厂仿真教学在《汽轮机设备及运行》课程的实践

《汽轮机设备及运行》课程的教学是在学生进行了电厂企业的认识实习之后进行的。本门课程在教学过程中分为六个学习情境讲授，包括汽轮机设备认知、汽轮机工作过程分析、汽轮机启动、汽轮机运行维护、汽轮机停机和汽轮机典型事故处理。在学习了汽轮机设备认知、汽轮机工作过程分析的基本理论知识之后进行仿真教学，使学生更易理解仿真系统中设备的含义及工作原理。

电厂仿真教学运用于《汽轮机设备及运行》课程改革过程中，用了相邻两个年级的学生来实践。三年制15级的学生中抽取一部分学生组成兴趣小组，利用课后时间进行仿真教学实践，对于汽轮机冲转前的准备、冲转及冲转后的升负荷、稳定运行进行反复练习，最终学生练习的参数调整整体较好，能够领会汽轮机运行前后的参数意义，对今后从事汽轮机工作打牢了基础，同時摸索出汽轮机仿真教学整体班级授课的思路和方法。第二年在三年制16级的学生中进行集体仿真教学。在认识了汽轮机本体、附属设备及相关泵、阀的结构、位置后，将仿真练习运用在教学中。仿真教学内容主要包括：熟悉仿真机组锅炉部分、汽轮机部分的操作界面，进行启动前的检查和准备工作；锅炉侧上水、炉底推动、吹扫、点火、磨煤、升温升压并网带负荷；汽机侧冷态滑参数联合启动、并网、带负荷；运行过程中主要参数的监控；根据参数变化调整工况，逐渐升负荷直至正常稳定运行。在后期汽轮机故障及排除的教学中，针对汽轮机常见的故障：汽轮机水冲击、汽轮发电机组振动大、汽轮机超速、轴向位移增大、凝汽器真空下降、主再热蒸汽温度异常、润滑油压、油位下降、油系统着火、EH油系统故障及DEH系统异常等在仿真机上进行故障现象判断、分析和及时处理。

4.电厂仿真系统在《汽轮机设备及运行》课程教学中的效果及反思

通过汽轮机仿真教学，学生可全面了解汽轮机的热力系统、热工控制，了解机组中的汽轮机设备的结构、功能、特点及整体布置，掌握机组启动、运行的基本操作，对于冲转、升负荷及后期简单的故障能进行及时正确的分析和处理，培养学生对企业工作的责任感和处理问题的应急能力，极大的增强了学生的实践能力。电厂仿真系统所建立的严格、精确的数学模型，包含了本课程的所有专业知识，通过仿真教学，学生不仅可以提高运行操作能力，还能巩固学过的专业基础知识，如传热学、工程热力学、泵与风机、热工仪表及自动控制等，将专业知识与实践操作有效地结合起来。

同时在此次教学改革过程中，有做的不足的地方需要今后教学中进一步改进。改进建议如下：一是实践教学中可让每个小组的学生推选出“值长”，负责分配任务和协调运行。几个小组同时开始操作，小组之间暗暗竞争，看准先并网发电，看准出现的问题或者事故少。这样，学生的积极性都被调动起来，以电厂操作人员的心态投入仿真实训中。二是注重培养安全意识。将电厂，方真系统运用在《汽轮机设备及运行》课程教学中穿插介绍电厂中由于人为因素造成的严重事故，给学生们敲响警钟，一定要把安全运行放在第—位，要时时亥咳0想到自己的责任，为每个生命负责。在教学中不仅要培养学生的操作技能和应急能力等专业知识，还要培养学生的安全意识和协同合作精神。练习的不注意会导致参数异常，不及时处理将导致澡怍失败，可以分析原因，找出对策，而实际运行中操怍的随意性所带来的往往是非常严重的后果，可能危及设备甚至伤害人身安全。