閔紅利

【摘 要】 “執(zhí)行器檢修”課程是通過生產(chǎn)過程自動(dòng)化專業(yè)實(shí)踐專家研討會(huì)產(chǎn)生的一門新課程，是生自專業(yè)的一門專業(yè)核心課程。主要是學(xué)習(xí)和執(zhí)行器有關(guān)的安裝、選型、接線、調(diào)試、維護(hù)等方面的內(nèi)容。文章主要探討“執(zhí)行器檢修”課程的教學(xué)改革方案，對(duì)課程采用理論實(shí)踐一體化教學(xué)，提高課程的教學(xué)質(zhì)量，提升學(xué)生的綜合素質(zhì)。

【關(guān)鍵詞】 執(zhí)行器；一體化；教學(xué)設(shè)計(jì)

【中圖分類號(hào)】G64.23 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2016）07-00-02

《執(zhí)行器檢修》課程是生產(chǎn)過程自動(dòng)化專業(yè)的一門專業(yè)核心課程。是對(duì)應(yīng)生產(chǎn)過程自動(dòng)化專業(yè)實(shí)踐專家研討會(huì)分析所得的典型工作任務(wù)“執(zhí)行機(jī)構(gòu)的安裝、調(diào)試、維護(hù)”而形成的一門課程。學(xué)生通過本課程的學(xué)習(xí)，主要能夠明確各種執(zhí)行器的工作原理；根據(jù)生產(chǎn)工藝流程和參數(shù)要求，選擇合適的執(zhí)行器型號(hào)；根據(jù)工藝系統(tǒng)繪制執(zhí)行器接線圖，并能按圖接線；借助各種執(zhí)行器的說明書及熱工相關(guān)規(guī)程規(guī)范，對(duì)執(zhí)行器進(jìn)行單體調(diào)試和系統(tǒng)調(diào)試；能夠?qū)?zhí)行器進(jìn)行常規(guī)檢修和維護(hù)等。

一、課程改革目標(biāo)

（一）課程內(nèi)容改革目標(biāo)

該課程的前身為《過程控制儀表》，主要學(xué)習(xí)電廠中常用的各種類型的控制設(shè)備：變送器、執(zhí)行器和調(diào)節(jié)器等。關(guān)于壓力變送器、溫度變送器的相關(guān)知識(shí)在《熱工測(cè)量?jī)x表》課程中進(jìn)行學(xué)習(xí)。隨著現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的不斷發(fā)展，調(diào)節(jié)器越來越智能化、高端化。早期的模擬型調(diào)節(jié)器已經(jīng)基本被淘汰，現(xiàn)在常用的調(diào)節(jié)器有PLC、DCS這兩種類型，主要安排在生自專業(yè)的《集散控制系統(tǒng)組態(tài)與調(diào)試》和《PLC保護(hù)系統(tǒng)及優(yōu)化》中來進(jìn)行詳細(xì)學(xué)習(xí)。原來《過程控制儀表》課程中關(guān)于電廠自動(dòng)化設(shè)備部分主要剩余執(zhí)行器、變頻器和各種閥門。因此，本課程教學(xué)改革的第一個(gè)重要目標(biāo)就是關(guān)于課程內(nèi)容的選取和組合。

（二）授課方式改革目標(biāo)

在課程未實(shí)施教學(xué)改革之前，由于實(shí)驗(yàn)設(shè)備、教學(xué)資源的短缺，學(xué)生主要是學(xué)習(xí)一些設(shè)備的原理、作用、性能等理論知識(shí)。而對(duì)設(shè)備的實(shí)踐操作學(xué)習(xí)較少。學(xué)習(xí)完這門課程以后，即使知道了執(zhí)行器的具體原理，但走上工作崗位以后，仍然不會(huì)使用這些設(shè)備，造成設(shè)備出現(xiàn)故障無法維護(hù)，很明顯是學(xué)非所用。因此，本課程教學(xué)改革的另外一個(gè)重要目標(biāo)，就是要更偏重實(shí)操，更注重實(shí)用，在授課過程中采用理論和實(shí)踐相結(jié)合的一體化授課模式。

（三）師資配備改革目標(biāo)

課程原先的授課教師主要是在校教師，這些教師雖然對(duì)理論知識(shí)比較熟悉，但是大多沒有現(xiàn)場(chǎng)工作經(jīng)驗(yàn)，甚至沒有機(jī)會(huì)接觸現(xiàn)場(chǎng)比較先進(jìn)的、智能化的、高端的設(shè)備，對(duì)于設(shè)備在使用中容易出現(xiàn)的故障，以及如何解決故障問題缺乏經(jīng)驗(yàn)。這樣，即使實(shí)驗(yàn)室配備了先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，授課的效果也會(huì)因?yàn)榻處熃?jīng)驗(yàn)問題而大打折扣。因此，這門課程的授課今后主要采用在校教師和現(xiàn)場(chǎng)工程師相結(jié)合的師資力量。從現(xiàn)場(chǎng)聘請(qǐng)有經(jīng)驗(yàn)的工程師，主要側(cè)重講解實(shí)踐知識(shí)，在校教師側(cè)重理論知識(shí)和課堂的組織，這樣就會(huì)獲得得較高的教學(xué)質(zhì)量和效果。

二、實(shí)驗(yàn)室建設(shè)

《執(zhí)行器檢修》課程需要采用理論實(shí)踐一體化的授課方式，課程所需要的實(shí)踐工作場(chǎng)所必不可少。

課程建設(shè)小組摒棄已有的、陳舊的、現(xiàn)場(chǎng)已經(jīng)被淘汰的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，通過深入周邊的發(fā)電企業(yè)、電建企業(yè)。了解近年來，在企業(yè)中被廣泛使用的電動(dòng)執(zhí)行器、氣動(dòng)執(zhí)行器、液動(dòng)執(zhí)行器的品牌、效果、價(jià)位、使用場(chǎng)所等等；用人單位對(duì)學(xué)生在執(zhí)行器方面都有哪些需求，需要了解到哪些基本知識(shí)，具有哪些基本技能，從而確定采購(gòu)實(shí)驗(yàn)設(shè)備的方向。

在現(xiàn)場(chǎng)中，執(zhí)行器一般都是安裝在管道上用來控制管道介質(zhì)的流量，它和變送器、控制器可以形成一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)。執(zhí)行器必須安裝在某個(gè)管道上、才能對(duì)設(shè)備進(jìn)行基本的操作、調(diào)試、維護(hù)。因此，實(shí)驗(yàn)設(shè)備是構(gòu)成一個(gè)工作平臺(tái)——執(zhí)行器管道系統(tǒng)。（見下圖1）

執(zhí)行器管道系統(tǒng)由8個(gè)支路組成，每一支路上裝有執(zhí)行器、變送器、調(diào)節(jié)閥、電磁流量計(jì)、手閥。其中前四個(gè)支路裝有SIPOS電動(dòng)執(zhí)行器，另外四個(gè)支路裝有FISHER氣動(dòng)執(zhí)行器，并配備相應(yīng)的西門子電氣閥門定位器。另外在電動(dòng)和氣動(dòng)執(zhí)行器支路上各有兩路裝有開關(guān)型電動(dòng)閥門。同時(shí)，在控制柜內(nèi)還安裝有四臺(tái)西門子變頻器，主要對(duì)四個(gè)支路上的泵的轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)節(jié)。所有支路的手動(dòng)操作和電源開關(guān)安裝在控制柜內(nèi)。執(zhí)行器管道系統(tǒng)還可以遠(yuǎn)程和過程控制實(shí)驗(yàn)室的DCS控制連接起來，傳遞檢測(cè)信號(hào)給DCS，DCS處理以后，傳遞控制信號(hào)給執(zhí)行器進(jìn)行動(dòng)作。這樣的設(shè)計(jì)和發(fā)電企業(yè)的實(shí)際情況完全相同。

三、課程內(nèi)容的總體設(shè)計(jì)

課程以學(xué)習(xí)目標(biāo)為核心，按照學(xué)習(xí)內(nèi)容要求和現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)室儀器、設(shè)備、工具等條件，對(duì)課程教學(xué)進(jìn)行了總體設(shè)計(jì)。根據(jù)執(zhí)行器的類型和相互的銜接關(guān)系，將教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)為4個(gè)學(xué)習(xí)情境，共12個(gè)學(xué)習(xí)工作任務(wù)。

學(xué)習(xí)情境1中主要是學(xué)習(xí)執(zhí)行器的基本知識(shí)：概念、類型、功能、管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原理、包含的設(shè)備、控制柜內(nèi)的各個(gè)元件作用。在電廠中，電動(dòng)執(zhí)行器的使用占到70%。學(xué)習(xí)情境2主要針對(duì)電動(dòng)執(zhí)行器的安裝、接線、檢修、調(diào)試等內(nèi)容的學(xué)習(xí)。學(xué)習(xí)情境3主要是氣動(dòng)、液動(dòng)執(zhí)行器的接線、調(diào)試、檢修和維護(hù)。任務(wù)4.1中學(xué)習(xí)調(diào)節(jié)閥的類型、參數(shù)、選型、流量特性等概念。任務(wù)4.2學(xué)習(xí)變頻器的工作原理、接線、參數(shù)設(shè)置等內(nèi)容。

四、創(chuàng)新特色

（一）校企合作開發(fā)

課程小組首先赴陜西境內(nèi)發(fā)電廠和電建企業(yè)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，收集到相關(guān)的建議和意見，合理安排組織課程的內(nèi)容和形式。同時(shí)，課程開發(fā)過程中，邀請(qǐng)了電廠的自動(dòng)化工程師參與了課程開發(fā)，實(shí)現(xiàn)了真正意義上的校企合作。

（二）校內(nèi)教師和現(xiàn)場(chǎng)工程師的聯(lián)合授課

課程中有些檢修、調(diào)試的內(nèi)容和現(xiàn)場(chǎng)的工作實(shí)際情況完全一致，校內(nèi)的授課教師缺乏這方面的經(jīng)驗(yàn)，因此我們?yōu)榱巳〉酶玫氖谡n效果，組成了校內(nèi)教師和現(xiàn)場(chǎng)工程師聯(lián)合授課。各自取長(zhǎng)補(bǔ)短，提高效率。

（三）工作任務(wù)設(shè)計(jì)和現(xiàn)場(chǎng)完全一致

參照典型工作任務(wù)“執(zhí)行機(jī)構(gòu)的安裝、調(diào)試、維護(hù)”，課程總共安排了4個(gè)學(xué)習(xí)情境，12個(gè)工作任務(wù)，工作任務(wù)的設(shè)計(jì)和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際工作中的內(nèi)容完全一致，實(shí)現(xiàn)了企業(yè)和學(xué)校的零距離接軌。

（四）授課過程中，各小組工作任務(wù)的交叉學(xué)習(xí)

由于實(shí)驗(yàn)室設(shè)備資源的相對(duì)短缺，目前電動(dòng)執(zhí)行器和氣動(dòng)執(zhí)行器各有四臺(tái)，而根據(jù)一個(gè)班級(jí)的人數(shù)，最少也要分成8個(gè)小組。如果大家都進(jìn)行一個(gè)任務(wù)的學(xué)習(xí)，只能有四組學(xué)生有實(shí)驗(yàn)設(shè)備，其他四組的學(xué)生將無法進(jìn)行學(xué)習(xí)，因此，我們采用交叉學(xué)習(xí)的方法，前四組在學(xué)習(xí)電動(dòng)的過程中，后四組就可以學(xué)習(xí)氣動(dòng)執(zhí)行器的內(nèi)容。這樣既節(jié)省了設(shè)備，又節(jié)約了時(shí)間。而且前面學(xué)習(xí)的學(xué)生還可以給后面學(xué)習(xí)的學(xué)生做指導(dǎo)，共同提高。

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