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摘要：分析了能源與動力工程專業(yè)“卓越工程師”和“火電廠集控運行”方向?qū)W生在電廠運行實踐環(huán)節(jié)存在的問題及虛擬仿真技術(shù)在實踐教學中的作用，利用我校電力運行虛擬仿真實驗教學系統(tǒng)進行的能源與動力工程專業(yè)“卓越工程師”和“火電廠集控運行”方向電廠運行實踐教學改革與實踐。

關(guān)鍵詞：能源與動力工程；火電廠集控運行；虛擬實踐教學

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）49-0151-02

我校能源與動力工程專業(yè)“卓越工程師”和“火電廠集控運行”方向主要培養(yǎng)熱力發(fā)電方向從事發(fā)電廠設計、施工、運行、檢修和管理方面的高級工程技術(shù)人才，主要服務對象是熱力發(fā)電公司和電力建設公司。隨著電網(wǎng)規(guī)模的擴大和單機容量的提高，機組的自動化水平越來越高，對本專業(yè)學生提出了更高的職業(yè)能力要求。近年來用人單位對這個專業(yè)畢業(yè)生的綜合素質(zhì)和實踐能力等方面的要求不斷提高，不僅要求學生掌握系統(tǒng)的專業(yè)理論知識，而且還要具備較強的實踐能力，市場經(jīng)濟條件下的電力企業(yè)要求受聘員工上崗快，具有“頂崗”工作能力。目前，我校能源與動力工程專業(yè)這兩個方向的實踐教學環(huán)節(jié)與電力行業(yè)發(fā)展需要還存在一定差距，如：理論和實踐教學環(huán)節(jié)存在脫節(jié)、學生欠缺實踐能力和動手能力、不善于利用所學知識來解決實際生產(chǎn)問題等。為適應地方經(jīng)濟建設和電力企業(yè)發(fā)展的要求，使學生能夠?qū)⑺鶎W理論知識與實際生產(chǎn)聯(lián)系起來，培養(yǎng)學生綜合運用所學知識解決工程實際問題的能力，是目前工科專業(yè)人才培養(yǎng)的工作重點和中心。

一、能動類專業(yè)實踐教學存在的問題

目前能源與動力工程專業(yè)“卓越工程師”和“火電廠集控運行”方向培養(yǎng)模式、培養(yǎng)方案往往脫離我國現(xiàn)實情況，尤其是卓越工程師培養(yǎng)方案、培養(yǎng)模式與設想的還有很大偏差。主要問題是實踐環(huán)節(jié)難以按培養(yǎng)方案落實，執(zhí)行困難。如：受實習經(jīng)費和電力企業(yè)接受學生實踐條件、意愿的限制，實踐教學環(huán)節(jié)不能按“卓越工程師”培養(yǎng)方案得到貫徹執(zhí)行，學生去電力企業(yè)進行實踐的時間和效果大打折扣，理論與實踐教學環(huán)節(jié)脫節(jié)，學生創(chuàng)新意識、實踐能力和動手能力不強、不善于利用所學知識解決實際生產(chǎn)問題，達不到工科專業(yè)尤其是“卓越工程師”培養(yǎng)目標的要求。現(xiàn)代化發(fā)電企業(yè)的特點：一方面是現(xiàn)場設備參數(shù)高，異常故障無法復制，運行和操作過程存在很高的危險性，學生去電廠運行實習會嚴重影響電廠安全生產(chǎn)，發(fā)電企業(yè)不愿接受學生去現(xiàn)場進行實際操作訓練；另一方面是現(xiàn)場設備體積龐大，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復雜，投資巨大，不可能在學校建立真實的電廠運行實際操作平臺，無法讓學生在校通過實際設備和系統(tǒng)進行運行操作實訓。因此有必要進行電廠運行實踐教學環(huán)節(jié)的改革研究，以滿足現(xiàn)代發(fā)電企業(yè)對能源與動力工程專業(yè)“卓越工程師”和“火電廠集控運行”方向培養(yǎng)目標的要求。

二、虛擬仿真技術(shù)在實踐教學中的作用

虛擬現(xiàn)實技術(shù)是可視化仿真的最新發(fā)展方向，最早于20世紀80年代由Jaron Lanier提出，目的在于建立一種新的用戶界面，使用戶從感官和知覺層面置身于計算機所表示的三維空間環(huán)境中，并可以通過眼、手、耳或特殊的空間三維裝置在這個環(huán)境中“漫游”，創(chuàng)造出一種“親臨其境”的感覺。三維仿真是指利用計算機技術(shù)生成的一個逼真的，具有視、聽、觸等多種感知的虛擬環(huán)境，用戶可以通過其自然技能使用各種傳感設備，并同虛擬環(huán)境中的實體相互作用的一種技術(shù)。近幾年，隨著三維虛擬現(xiàn)實技術(shù)的發(fā)展，在各行各業(yè)中應用非常廣泛，三維虛擬仿真技術(shù)在高等學校和職業(yè)教育培訓教學中也開始得到廣泛應用，三維虛擬教學系統(tǒng)在未來的教育行業(yè)將越來越多的被建立和應用。

虛擬仿真實驗教學系統(tǒng)是依托虛擬現(xiàn)實、多媒體、人機交互、數(shù)據(jù)庫和網(wǎng)絡通訊等技術(shù)，構(gòu)建高度仿真電力生產(chǎn)與傳輸?shù)奶摂M實驗環(huán)境和實驗對象，讓學生在虛擬環(huán)境中開展實驗，是學生了解現(xiàn)場設備結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)構(gòu)成，掌握電力生產(chǎn)過程實際運行操作的重要教學途徑和手段。虛擬仿真實踐教學具有真實性、沉浸性、交互性和易實現(xiàn)等特點，能夠達到教學大綱所要求的教學效果。

三、我校電力運行仿真實驗教學系統(tǒng)建設使用情況

我校電力運行仿真實驗教學中心成立于2005年，經(jīng)過10多年的發(fā)展建設，中心已經(jīng)成為我校涉“電”專業(yè)學生重要的校內(nèi)實訓基地，是培養(yǎng)學生由基本認知到掌握現(xiàn)場實際運行的主要校內(nèi)實踐基地，是我?！耙粚崈蓜?chuàng)”特色人才培養(yǎng)發(fā)展戰(zhàn)略的重要實踐場所。目前我校電力運行仿真實驗教學中心總面積4000多平方米，實驗儀器資產(chǎn)1400余萬元?，F(xiàn)有微型火力發(fā)電廠1個，電力生產(chǎn)動態(tài)演示模型室2個和電力運行虛擬仿真室6個。中心擁有大型虛擬仿真軟件13套，其中火電機組仿真軟件9套，涵蓋了從亞臨界300MW、600MW，超臨界600MW到超超臨界1000MW的國內(nèi)所有典型機組，1000MW核電機組仿真軟件1套，可同時仿真300個單元機組運行，能全面仿真火電廠和核電廠電能生產(chǎn)的全過程。仿真實驗教學中心于2011年通過了中國電力企業(yè)聯(lián)合會組織的“電力行業(yè)仿真培訓基地（火電類）”評估，具有頒發(fā)電力行業(yè)認可的“電力行業(yè)仿真培訓證書”資質(zhì)。電力運行虛擬仿真實驗教學系統(tǒng)能實現(xiàn)以下主要功能。

1.具有各階段實驗項目自由選擇功能。學生利用虛擬實驗系統(tǒng)工況選擇功能，選擇自己需要的各階段實驗項目，不受其他任何人的影響。

2.具有實驗項目自由組合功能。任何一個實驗項目都可和其他實驗項目合理搭接。例如，在火電機組冷態(tài)啟動實驗階段，可以搭接任何一個競賽階段的實驗項目，構(gòu)成綜合實驗。

3.具有實驗成績自動評定功能。平臺具有實驗操作成績評定功能，學生實驗環(huán)節(jié)的所有操作都將根據(jù)重要程度被記入評分系統(tǒng)，實驗完成后給出最終成績。

4.具有運行數(shù)據(jù)分析功能。在實驗的各個階段，當設備或機組運行參數(shù)發(fā)生異常時，系統(tǒng)將自動進行運行數(shù)據(jù)分析并發(fā)出參數(shù)異常報警。

5.故障設置?？梢阅M現(xiàn)場運行過程設備或系統(tǒng)各階段發(fā)生的異常故障，當將模擬故障施加到仿真實驗系統(tǒng)后，實驗過程與現(xiàn)場變化規(guī)律完全一致，能真實反映現(xiàn)場故障情況。

四、火電廠運行虛擬實踐教學系統(tǒng)應用效果

為了解決能源與動力工程專業(yè)“卓越工程師”和“火電廠集控運行”方向?qū)W生火電廠運行實踐環(huán)節(jié)難以按培養(yǎng)方案落實，執(zhí)行困難的現(xiàn)實情況。結(jié)合我校電力運行虛擬仿真實驗教學中心情況，我們及時調(diào)整了能源與動力工程專業(yè)“卓越工程師”和“火電廠集控運行”方向火電廠運行實踐教學模式，由去電廠進行的火電廠運行實踐教學過程改為由我校電力運行虛擬仿真實驗教學中心承擔?；痣姀S運行虛擬實踐教學系統(tǒng)實現(xiàn)了融理論教學與技能培訓，職業(yè)能力與素質(zhì)養(yǎng)成為一體的教學模式。實現(xiàn)了火電廠主輔熱力設備和熱力系統(tǒng)運行等全過程仿真模擬；具有動態(tài)演示，形象逼真，仿真性強，使人有身臨其境的感覺，使學生不出校門就能感受到火電廠主輔熱力設備和熱力系統(tǒng)的作業(yè)環(huán)境、工作過程，掌握了生產(chǎn)實習所需掌握的教學內(nèi)容，達到了與現(xiàn)場實習相同的目的。經(jīng)過二屆學生的實踐證明，采用火電廠運行虛擬實踐教學系統(tǒng)能夠很好地完成火電廠運行實踐教學任務，取得了令人滿意的效果。endprint