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关键词:高职院校;电气自动化;校企文化融合;异同;意义;方法和措施
中图分类号:TP391 文献标识码:A 文章编号:1009-3044(2016)26-0183-02
高职院校专业文化建设是专业建设的主要内容之一。高职院校电气自动化技术专业专业文化建设还需要进一步探索和改革。在电气自动化技术专业的专业文化建设中,将电气自动化技术专业的专业文化与电气自动化企业的企业文化进行融合,是指在电气自动化技术专业的专业文化建设中, 围绕此专业的培养目标,将电气自动化企业的企业文化融入电气自动化技术专业的专业文化建设之中,将企业文化的价值观念、管理制度和方式方法与专业文化建设相融合,营造职场化的教学氛围,从而建设有特色的专业文化体系,形成此专业所特有的精神风貌和行为规范。
1 电气自动化技术专业专业文化与企业文化的异同
高职院校校园文化与企业文化之间有很大差异,而电气自动化技术专业的专业文化与企业文化的差异尤为突出。
高职院校重在教育,企业重在管理,在精神文化、管理文化、物资条件建设等方面,校园文化与企业文化存在各自的特点和规律。校园文化重在培养人格中的主体意识,多以终极价值关怀为核心的人文精神文化。企业文化更多的是对员工群体的规范、整合、凝聚和激励,通过文化的力量形成一种行为准则、价值观念、道德规范。企业的盈利性和社会责任,要求其在追求利润的同时,必须加强可持续发展的企业文化建设。两种文化的相对独立、缺少交流形成专业文化与企业文化的显著差异。
高职院校校园环境主要从教书育人的需要出发,环境优美、整洁、舒适。校园文化崇尚个性发展,不同同学行为差异大。校园管理制度重在引导、教育,在校学习行为往往是老师安排好的,老师讲授、示范,指导如何做。在校学习,允许错误,再纠正错误,60分过关。
而企业园区为了生产需要,更注重高效、安全。企业文化强调合作、团队精神和行为规范,企业管理制度重在严格、规范、标准、可执行,常常使用奖金、福利、处罚等等手段。比如行为时间统一、动作划一,走路靠右行,物品摆放整齐,甚至宿舍鞋子等等都要放在规定的圈圈里,否则会被罚款。对于工作任务,大多是给出要求或目标,员工自己或协作,想方设法去完成。对于产品质量,要求六西格玛,最好100%无差错。
电气自动化技术专业文化与企业文化之间具有较大的差异。
电气自动化企业拥有众多的电气自动化先进设施,其工作流程特殊,高技术、高危险。对劳动者的要求不同于其他专业。电气自动化企业要求员工具有过硬的人文素质与职业素质,敬业精神、爱岗敬业、团队合作、基本功扎实,有突出的专业特长。电气自动化企业要求员工了解企业生产流程,具备实战能力。有较强的合作精神。企业非常强调员工的团队合作能力和沟通能力。
不仅电气自动化技术专业的专业能力要求特殊,更强调敬业精神、严格执行规章制度、注重安全规程、团队协作能力以及创造力。要求有强烈的敬业精神、团队合作、学习能力、解决实际问题的能力更为重视。同时必须掌握新知识、新技术、新工艺,具有一定的拓展能力。
高职学生就业前接触企业文化的途径还不充分。媒体、短工、传闻、参观实习、课堂、父母兄长等是他们的主要了解途径。进入企业工作之后,对企业文化需要一定时间的不适应。这不利于专业教学质量的提高。由于在校的宽松环境、所学知识与企业实际脱节等,学生就业后感觉工作压力大、工作枯燥乏味、企业人际关系难处、工作时间太长等。对工作的心理期望值过高、工作缺乏主动性、缺少敬业精神。
因此,在电气自动化技术专业教学中,要实现专业文化与企业文化融合,实现两种文化对接,增强高职毕业生岗位适应能力。
2 电气自动化技术专业专业文化与企业文化融合的意义
将电气自动化技术专业的专业文化与电气自动化企业的企业文化进行融合,从而建设有特色的专业文化体系,对于本专业建设有十分重要的意义。
(1)将电气自动化企业的企业文化与本专业文化相融合,可以凸显本专业的专业特色,建设有特色的专业文化体系,提高专业竞争力,有助于实现本专业可持续发展;
(2)有利于本专业学生专业知识和技能的学习,有利于学生个性发展;
(3)有利于本专业学生的专业价值观、专业意识、专业气质的形成;
(4)有利于本专业学生尽快熟悉、适应企业文化,学生学会处理企业人际关系,使毕业生工作后能迅速融入企业文化环境中,尽快在工作岗位上发挥作用;
(5)有利于本专业学生熟悉企业工作制度、工作流程、工作环境、规章制度,适应企业工作节奏,引导和规范学生的思想行为,使学生养成自觉遵守企业规章制度的习惯;
(6)有利于提高本专业学生工作主动性和敬业精神,培养学生良好的职业素养,促进学生综合素质的全面提升,增强学生岗位适应能力,利于他们未来的职业发展;
(7)使本专业学生未来具备参与企业文化建设的素质与能力,成为未来推动企业建设和发展的中坚力量;
(8)有利于推进“双师”型的教学队伍的建设,引导教师树立服务地方经济的理念,提高教师的教科研能力;
总之,将电气自动化企业的企业文化与专业文化相融合,有利于学生成人成才,培养高职学生良好职业素养,提升学生职业综合能力;
3 电气自动化技术专业的专业文化建设的校企文化融合的方法和措施
在校园整体文化建设的框架下,重视各个方面之间的有机联系,构建电气自动化技术专业的有特色的专业文化体系,在人才培养的各个环节中深化本专业校企文化融合。广泛的专业文化校企融合,要从培养目标、课程体系到学生的专业素质、行为习惯等都要满足企业的要求。我们采用多种方式方法进行研究。在研究传统校园文化的同时,将电气自动化企业的企业文化与传统校园文化比对研究。比如,通过网上查找、到电气自动化企业拜访、调研、鼓励教师到电气自动化企业顶岗学习来研究电气自动化企业文化;与友好电气自动化企业建立合作关系,开展友好交流合作;吸纳企业中一些具有丰富实践经验的技术人员参与专业文化建设;请企业专家参与教学改革,优化课程设置,更新教学内容;研究兄弟院校电气自动化技术专业专业文化建设成就等等;深入研究电气自动化技术专业校企文化融合方式方法和内容。
(1)建立健全电气自动化技术专业教学管理制度,为电气自动化技术专业校企文化融合提供保证。研究电气自动化企业的各项规章制度,融入到本专业教学管理制度之中。在培养学生的职业道德、职业责任、职业纪律、职业技能等方面形成运作、发展机制。培养与企业员工相同的行为规范,督促学生遵规守纪、遵守按章操作,养成良好的职业意识和职业行为习惯;
(2)为了有效提高电气自动化技术专业教学效果,保证专业可持续发展,使学生能够更好地适应未来工作岗位,采用工学结合、“做、学、教”一体化的教学模式。模仿企业工作过程和环境,营造电气自动化企业仿真教学氛围,开展“做、学、教”一体化的教学。将学习过程与生产运作过程结合起来,使学生工学结合,在体验企业工作过程、学习专业知识和技能的同时,提高学生的学习兴趣,培养优秀的职业素质。
(3)注重用电气自动化企业的企业文化熏陶学生,给学生营造一种职场的环境,使学生处处感受到企业文化的熏陶。从新生入学起,循序渐进安排,积极宣传企业文化;从教室、实训场、课程内容等等各个方面展现电气自动化企业文化;加强专业网站校园网建设,通过网上咨询、微博、组建聊天群等形式让学生熟悉企业文化;布置专业发展历史展、专业技术能手展、专业新技术展、专业新工艺展等,宣传专业文化历史,建设专业特色的文化环境;根据本专业对应的职业岗位特点,在实训场所悬挂生产流程、安全规程、操作流程、电气自动化行业企业精神等,营造企业氛围;根据专业理念,发掘师生创意潜力,设计励志格言、专业格言。使学生在潜移默化中体会和感悟专业精神,充分得到专业文化熏陶。
(4)走出去,请进来。不定期组织学生走进企业去感受企业文化,假期、期中短期组织学生到电气自动化企业参观、实习、实训;定期邀请电气自动化企业专家对学生进行企业文化教育,指导学生学习电气自动化企业操作技能和规范;加强教师的培训学习,选派教师到企业工作学习企业文化和专业技能,定期组织教师和学生到企业中顶岗实习,使教师具备双师素质,在教学中能够灵活的用企业文化熏陶学生;
(5)模仿电气自动化企业操作工作流程,在培养学生岗位技能的同时,使学生感受企业文化、适应企业文化,提高自身文化素养。重过程控制,形成良性循环。比如,挂工作流程、挂工艺卡、打卡制度、唱票制度、入实训室登记制度、过程记录制度、穿工装、戴安全帽。
(6)引入国际质量认证体系,进行规范的专业教学管理。日常工作必须依文件要求执行,并留下可追溯性记录,强调过程管理及过程控制。
(7)由于电气自动化技术专业的特点,单靠学校自身建设一时难以满足教学需求,为此,采取走出去、请进来的方式,在校外与企业联合,建立校外实训基地;在校内,除了院校自我建设之外,引进企业资金和设备建设实训场地。建设“厂中校”、“校中厂”实践模式。在加强校内实训场地和实训课程建设的同时,加强校外实训基地的建设。也可以采用订单培养、定点培养、定点就业方式探索人才培养新形式,深化校企文化融合,实现双赢。
(8)开展广泛的课外活动。高职学生学习基础较差,缺乏良好的学习习惯和学习自觉性,按部就班的课堂教学显得枯燥乏味,会大大地降低教学质量。广泛开展课外活动可以充分调动学生学习的积极性和主动性。这就需要建立学校、班级、社团活动等多层次、全方位、立体化的校园文化体系,比如组建专业协会、举办各类技能大赛,促进学生提高专业技能的同时,接受企业文化熏陶。
电气自动化技术专业的校企文化建设,要物质、职业、精神等多层面进行建设。要吸取优秀企业的核心价值观,例如,团队合作精神、客户至上理念、激励与创新理念、“零”缺陷理念等,与专业文化深度融合。
4 结束语
电气自动化技术专业文化校企融合,是专业建设的重要部分。要以社会主义核心价值观为指导进行专业文化建设。通过合理的取舍、提炼和升华,形成有特色的电气自动化技术专业文化,促进高职学生专业知识和技能的学习,产生积极的情感和职业意识,成长为社会主义的创新型技能型人才。
参考文献:
[1]李建荣,姚婷.校企文化融合视角下高职院校专业文化建设研究[J].高等职业教育(天津职业大学学报) ,2012(1).
论文摘要:文章介绍一种应用当前最先进的工业自动化控制技术的用于教学培训的柔性制造系统。
1引言
随着工业自动化技术的迅猛发展,现代自动生产加工系统中的控制和操作技术越来越复杂,往往综合了机械、气动、液压、传感器技术、PLC及伺服驱动、数控技术、机器人技术、通信技术、柔性制造及计算机集成制造技术等多门学科,因此对于工业现场的应用技术人员也提出较高的要求。对于培养生产一线的技术应用型人才的高等职业技术教育院校来说,提供模拟自动化生产加工系统的综合实训环节,培养学生的综合工程应用能力,满足现代化企业生产的需求是我们的教学理念。在教学中我们引入了德国某公司的F’MS50系统,也称为柔性制造系统机电一体化培训设备。
2系统的组成和功能
此柔性制造系统是一套模拟实际工业自动化生产中不同复杂程度控制过程的柔性加工中心。根据系统的不同运行状态,可实现对生产加工过程的改变和控制。图1所示为该物流系统的平面示意图,整个系统由以下13个工作站组成:①供料站;②检测站;③提取站;④加工站;⑤图像处理站;⑥装配站;⑦暂存站;⑧提取站;⑨成品分装站;⑩闭环柔性输送装置;⑧柔性加工系统上下料机器人;⑩数控车床;⑩数控铣床。
该系统的生产过程模拟短行程气缸的装配,其中包括的零件有:缸体、活塞、弹簧和端盖。整个加工系统的流程为:工件由送料站送人检测站~检测站检测工件的状况~将合格零件放人传送带上的工件运送车上~由提取站中的机械手上下料装置将工件放人加工站进行加工~再将工件放回传送带上~工件经过图像处理站时由工业图像处理系统检测将要进行装配的工件形状是否合格~合格工件进人下一个站(不合格工件将被剔除)~装配站中的五轴机器人对气缸进行组装(其中缸体由传送带运送,活塞储存在装配站的货盘上,端盖和弹簧储存在料舱中)~暂存站将装配好的工件暂存于高层仓库中(可按需要将工件放回到传送带上)一由提取站中的机械手上下料装置按工件的颜色将工件从传送带上放人成品分装站中~成品分装站完成成品输出。
此系统是一个可以扩展的可以连接多个工作站的系统,并在生产过程中可柔性地面对运行状态且可以按相应的情况控制物流。其主要单元是负责向系统内个工作站间输送零件的闭环柔性输送装置。每个工作站中都带有由STEMENS S7一300系列控制器和数字量vo模块组成的控制板,控制板与工作站的连接通过一根标准的vo电缆连接。传送系统的控制也由SIEMENS S7实现。工作站之间的通信由vo接口定义,传送系统内部的数据传送由AS一1(执行器和数字传感器组成的网络)总线实现。工作站与传送系统之间的通信通过vo接口定义。在FMSSo中使用SIEMENS的WinCC对系统进行监视,控制以及数据采集。为了实现WinCC和PLC之间的数据交换,该系统采用了Profibus一DP现场总线。WinCC发送数据到PLC,同时从PLC接收数据信息。通过WinCC在主机中按照级别的优先权监控每个设备的运行情况,并且通过一根电缆即可完成在线对PLC S7编程和故障诊断。
该系统包含实际生产加工的主要功能:来料分配、工件检测、工件操作(机械手上下料)、工件加工及处理、质量控制(图像处理)、自动装配(五轴机器人装配)、立体仓库(料仓)、工件输出、工件分拣、闭环柔性输送装置、数控加工等。使用该系统应可以完成不同复杂程度、各种主要课题的教学培训,如:气动技术、机械技术、通信技术、机械手技术、传感器技术、PLC技术、电气/电子技术、自动控制技术、传动技术、物流技术、数控技术和系统管理等。
3模块化工作站
构成柔性制造系统FMS50中的各工作站均包括独立的电气和可编程控制器单元,带有一个标准vo接口用于与PLC板的连接。机械和气动单元按照各工作站的不同生产功能可以由标准模块组装而成,灵活性较大,气动系统的控制原理相似。
以工件提取站为例,该站完成将工件从传送带上提取并将其放置在加工站上的分度盘上的任务。它的主要组成模块是完成x轴运动(运送工件)的无杆气缸A、完成:轴运动(提放工件)的扁平气缸(提升缸)B,气动平行抓手C(抓取工件)和由3片紧凑型阀组成阀岛CPV10及滑槽模块。气动控制回路图如图2所示。图中A缸和B缸控制回路中的单向节流阀用于控制两缸的行进速度;A缸控制回路中的两个气控单向阀在回路中形成气动锁,是一种安全措施,可使气缸在系统断电或停气时在任意位置保持不动。阀岛中的3个电磁阀C,M,M分别控制气缸A,B,C。其中C型电磁阀由两个常断式单电控二位三通电磁阀组成;M型电磁阀是单电控二位五通电磁阀。
模块化工作站的特点是工作站中的小型模块应该能够体现生产加工中的各种单独功能或组装加工,采用的控制模式与实际生产中相同,每个工作站均包含独立的电气及可编程序控制器单元且采用标准的电气接口,每个工作站本身可以单独用于教学实训,每个模块都具有相应的培训内容,各工作站之间通过电缆或总线连接可以形成不同形式的柔性制造系统。
4该系统的教学培训理念
FMS50系统的模块化设计,可以单独训练PLC编程和机器人操作技术及各工作站,如工件自动装配、自动输送、缓冲仓储等。在教学实践中,采用模块化教学方法,教学的过程从基础简单的操作和控制逐步扩展到复杂操作的控制,具体操作是将学生分组训练,每组学生要完成从模块的机械、气动与电气元件组装安装到工作站的气动与电气回路连接,再根据工艺要求进行PLC编程,调试、操作、维修及故障排除。在工作站之间的连接和工作站与传送系统的连接过程中,学生可以了解到vo通信和总线控制技术。并且通过监视、控制以及数据采集软件vvn}rcc,了解系统的物流和信息流运行情况。在整个训练过程中可以使学生将所学过的专业知识加以综合应用,并能培养学生的学习能力、独立思考能力及团队合作精神。由于该系统是开放式的,学生可以在训练中加人自己的创新思想,重新组合或开发新的工作站,组成不同的机电一体化系统。在高层次的训练中,可以对学生进行诸如远程控制、图像识别、机器人、交互式仿真系统COS/MIR软件(提供建模、运动仿真及三菱机器人编程仿真)等知识的培训。
论文摘要 随着液压伺服控制技术的飞速发展,液压伺服系统的应用越来越广泛,随之液压伺服控制也出现了一些新的特点,基于此对于液压伺服系统的工作原理进行研究,并进一步探讨液压传动的优点和缺点和改造方向,以期能够对于相关工作人员提供参考。
一、引言
液压控制技术是以流体力学、液压传动和液力传动为基础,应用现代控制理论、模糊控制理论,将计算机技术、集成传感器技术应用到液压技术和电子技术中,为实现机械工程自动化或生产现代化而发展起来的一门技术,它广泛的应用于国民经济的各行各业,在农业、化工、轻纺、交通运输、机械制造中都有广泛的应用,尤其在高、新、尖装备中更为突出。随着机电一体化的进程不断加快,技术装各的工作精度、响应速度和自动化程度的要求不断提高,对液压控制技术的要求也越来越高,文章基于此,首先分析了液压伺服控制系统的工作特点,并进一步探讨了液压传动的优点和缺点和改造方向。
二、液压伺服控制系统原理
目前以高压液体作为驱动源的伺服系统在各行各业应用十分的广泛,液压伺服控制具有以下优点:易于实现直线运动的速度位移及力控制,驱动力、力矩和功率大,尺寸小重量轻,加速性能好,响应速度快,控制精度高,稳定性容易保证等。
液压伺服控制系统的工作特点: (1)在系统的输出和输入之间存在反馈连接,从而组成闭环控制系统。反馈介质可以是机械的,电气的、气动的、液压的或它们的组合形式。(2)系统的主反馈是负反馈,即反馈信号与输入信号相反,两者相比较得偏差信号控制液压能源,输入到液压元件的能量,使其向减小偏差的方向移动,既以偏差来减小偏差。 (3)系统的输入信号的功率很小,而系统的输出功率可以达到很大。因此它是一个功率放大装置,功率放大所需的能量由液压能源供给,供给能量的控制是根据伺服系统偏差大小自动进行的。
综上所述,液压伺服控制系统的工作原理就是流体动力的反馈控制。即利用反馈连接得到偏差信号,再利用偏差信号去控制液压能源输入到系统的能量,使系统向着减小偏差的方向变化,从而使系统的实际输出与希望值相符。
在液压伺服控制系统中,控制信号的形式有机液伺服系统、电液伺服系统和气液伺服系统。机液伺服系统中系统的给定、反馈和比较环节采用机械构件,常用机舵面操纵系统、汽车转向装置和液压仿形机床及工程机械。但反馈机构中的摩擦、间隙和惯性会对系统精度产生不利影响。电液伺服系统中误差信号的检测、校正和初始放大采用电气和电子元件或计算机,形成模拟伺服系统、数字伺服系统或数字模拟混合伺服系统。电液伺服系统具有控制精度高、响应速度高、信号处理灵活和应用广泛等优点,可以组成位置、速度和力等方面的伺服系统。
三、液压传动帕优点和缺点
液压传动系统的主要优点液压传动之所以能得到广泛的应用,是因为它与机械传动、电气传动相比,具有以下主要优点:
1 液压传动是由油路连接,借助油管的连接可以方便灵活的布置传动机构,这是比机械传动优越的地方。例如,在井下抽取石油的泵可采用液压传动来驱动,以克服长驱动轴效率低的缺点。由于液压缸的推力很大,且容易布置。在挖掘机等重型工程机械上已基本取代了老式的机械传动,不仅操作方便,而且外形美观大方。
2 液压传动装置的重量轻、结构紧凑、惯性小。例如相同功率液压马达的体积为电动机的12%~13%。液压泵和液压马达单位功率的体积目前是发电机和电动机的1/10,可在大范围内实现无级调速。借助阀或变量泵、变量马达可实现无级调速,调速范围可达1:2000,并可在液压装置运行的过程中进行调速。
3 传递运动均匀平稳,负载变化时速度较稳定。因此,金属切削机床中磨床的传动现在几乎都采用液压传动。液压装置易于实现过载保护,使用安全、可靠,不会因过载而造成主件损坏:各液压元件能同时自行,因此使用寿命长。液压传动容易实现自动化。借助于各种控制阀,特别是采用液压控制和电气控制结合使用时,能很容易的实现复杂的自动工作循环,而且可以实现遥控。液压元件己实现了标准化、系列化、和通用化,便于设计、制造和推广使用。
液压传动系统的主要缺点:1液压系统的漏油等因素,影响运动的平稳性和正确性,使液压传动不能保证严格的传动比:2液压传动对油温的变化比较敏感,温度变化时,液体勃性变化引起运动特性变化,使工作稳定性受到影响,所以不宜在温度变化很大的环境条件下工作:3为了减少泄漏以及满足某些性能上的要求,液压元件制造和装配精度要求比较高,加工工艺比较复杂。液压传动要求有单独的能源,不像电源那样使用方便。液压系统发生的故障不易检查和排除。
总之,液压传动的优点是主要的,随着设计制造和使用水平的不断提高,有些缺点正在逐步加以克服。
四、机床数控改造方向
(一)加工精度。精度是机床必须保证的一项性能指标。位置伺服控制系统的位置精度在很大程度上决定了数控机床的加工精度。因此位置精度是一个极为重要的指标。为了保证有足够的位置精度,一方面是正确选择系统中开环放大倍数的大小,另一方面是对位置检测元件提出精度的要求。因为在闭环控制系统中,对于检测元件本身的误差和被检测量的偏差是很难区分出来的,反馈检测元件的精度对系统的精度常常起着决定性的作用。在设计数控机床、尤其是高精度或太中型数控机床时,必须精心选用检测元件。所选择的测量系统的分辨率或脉冲当量,一般要求比加工精度高一个数量级。总之,高精度的控制系统必须有高精度的检测元件作为保证。
(二)先局部后整体。确定改造步骤时,应把整个电气设备部分改造先分成若干个子系统进行,如数控系统、测量系统、主轴、进给系统、面板控制与强电部分等,待各系统基本成型后再互联完成全系统工作。这样可使改造工作减少遗漏和差错。在每个子系统工作中,应先做技术性较低的、工作量较大的工作,然后做技术性高的、要求精细的工作,做到先易后难、先局部后整体,有条不紊、循序渐进。
(三)提高可靠性。数控机床是一种高精度、高效率的自动化设备,如果发生故障其损失就更大,所以提高数控机床的可靠性就显得尤为重要。可靠度是评价可靠性的主要定量指标之一,其定义为:产品在规定条件下和规定时间内,完成规定功能的概率。对数控机床来说,它的规定条件是指其环境条件、工作条件及工作方式等,例如温度、湿度、振动、电源、干扰强度和操作规程等。这里的功能主要指数控机床的使用功能,例如数控机床的各种机能,伺服性能等。
关键词:风机,煤气,自动回收,气柜,CO,O2
0.概述
转炉炼钢生产过程产生大量烟气,其主要成分是煤气,其中CO约占60% ~70%,短时间内接近80%;其次是CO2,约占10%;若氧枪或烟罩漏水,会产生部分H2;包含在烟气中的其他气体含量很少。转炉煤气是一种有毒、有害、易燃、易爆的危险性气体,也是一种用途很广很好的化工原料和工业生产能源,它的回收和利用是减少烟气排放和治理大气环境污染的一项有力措施,在保证安全的前提下,最大限度回收和利用煤气,减少大气排放,对节能环保有着巨大的经济和社会效益。
红钢厂40T转炉2座,60T转炉1座,一次除尘风机3台,风机电机原来由耦合器改成ABB中压变频器,煤气回收储存柜为30000m3柜。根据煤气分析仪检测CO和O2含量值是否合格,进行回收煤气相关操作。从2009年开始改造,经1年多运行,各种检测和阀门调节、联锁控制准确可靠,上位机HMI显示清楚,基本上无需人工干预,自动化程度达到国内先进水平,达到改造目的和效果。
1. 生产工艺和控制要求
转炉煤气风机系统由风机、中压变频器、油系统等组成;转炉煤气回收系统由旁通阀、三通阀、水封逆止阀、煤气放散点火系统、总测量系统等组成。生产工艺流程如图1所示。
图1 生产工艺流程简图
1.1 风机控制要求
风机调速控制由耦合器改成ABB中压变频器,速度可根据工艺调节,转炉不炼钢时,风机低速运行,转速为700r/min;转炉开始吹炼,风机高速运行(2250r/min);吹炼结束后由高速降为700r/min。1炉钢的吹炼周期为35~40分钟,其中煤气回收时间在7分钟左右。
1.2 煤气回收控制要求
当转炉开始吹炼时,风机速度在1450r/min以上,当煤气中O2含量小于2%、CO含量大于35%、三万煤气柜不满即容积小于30000 m3、无故障允许回收、无设备故障等条件都满足时,打开水封逆止阀,到位后三通阀回收侧打开,转炉煤气经水封逆止阀、V型水封,进入转炉煤气总管,通过管道送入三万煤气柜,转炉煤气被回收储存,经过加压机送到25MW发电站。免费论文参考网。当煤气中O2含量大于2%、CO含量小于35%、转炉煤气柜容积大于30000 m3、加压站拒绝回收、出现设备故障等任一条件满足时,三通阀放散侧打开,到位后关闭水封逆止阀,转炉煤气经三通阀送入燃烧放散塔,经点火装置点燃放散。
2.电气自动化控制设计项目
2.1 煤气回收条件
(1)转炉吹炼开始;
(2)转炉降罩;
(3)三通阀位置正常;
(4)烟气中CO含量大于35%;氧含量小于1.5%;烟气温度小于65℃;
(5)气柜允许回收煤气。
当同时满足上述条件时,水封逆止阀所带电磁阀得电,7~15s后,三通切换阀电磁阀得电打开,煤气处于回收状态;当上述条件有一项不满足时,三通切换阀电磁阀失电,由回收位置转向放散,煤气处于放散状态,15~20s后,水封逆止阀所带电磁阀失电关闭。
2.2 紧急放散阀控制
在回收或放散时,如三通切换阀发生故障,即行程开关不到位时,煤气由旁通阀进行排放;旁通阀由电磁阀控制,分自动和手动控制两种方式。当旁通阀停止使用,且风机处于低速运行时,冲洗水电磁阀得电,进行水冲洗,设手动、自动控制两种方式。
2.3 氮气吹扫切断阀与三通切换阀联锁
当三通切换阀电磁阀失电,煤气处于放散状态时,迅速打开氮气,对切断阀进行氮气吹扫,30s后阀门自动关闭,切断阀控制分自动和手动两种方式。
2.4 风机叶轮、三通切换阀冲洗水控制
当风机处于低速运行时,打开冲洗水管上的电磁阀进行水冲洗,冲洗5min后,阀门自动关闭。
2.5一次风机工艺监控操作站
一次风机监控操作站和一个DCS框架,是转炉煤气回收的主操作站。免费论文参考网。我们将原来的一次风机工艺监控操作站的数据和煤气回收操作站合二为一。DCS使用ABB-AC800F系统,采集所有一次元件检测的数据,包括一次风机转速、电流、温度、压力、流量指示记录,风机CO、O2分析检测,三通阀、紧急放散阀、水封逆止阀的状态,电动盲板阀开关状态,中压变频器运行状态;以及由控制网、现场总线传输过来的信号,如炉前净化回收系统,一文、二文水的流量、压力、温度,管道烟气流量,炉口微差压压力,R—D阀开度,烟罩位置,管道前端O2浓度,吹氧时间;煤气柜柜位高度,煤气柜活塞上升下降速度,入口CO、O2分析浓度等。免费论文参考网。
2.6 三万煤气柜监控操作站
三万煤气柜DCS使用浙大中控系统,采集所有一次元件检测的数据,包括煤气回收管道内温度、压力、流量指示记录,电动盲板阀开关状态,柜前水封阀、三通阀位置,及风机CO、O2分析检测,三通阀、水封逆止阀的状态;煤气回收在必备条件和回收条件都具备的情况下,煤气送到柜前,由三通阀放散,当柜前管道的CO、O2检测合格时,水封逆止阀打开三通阀关闭,气柜开始回收。如到不达回收CO、O2检测条件,由三通阀放散水封逆止阀关闭,柜后电除尘器运行是O2含量不能超标准,O2检测也同时起安全保护作用。 经过煤气加压机送到25MW发电站。
3.实际应用效果
2009年3月完成1#和2#风机煤气回收改造,7月完成3#风机的改造。9月对3个风机煤气回收又做了提罩继续回收的改造,回收时间为原来的2倍,煤气回收全部改造完成。2×25MW发电站单机于2009年4月2日投入运行并网发,9月8日两台机组投入并网发电,由于煤气回收提罩继续回收的改造,转炉煤气回收遂月上升,到9月28日止,转炉煤气回收已达103立方/吨钢,比昆钢总部要求55立方/吨钢提高了48立方/吨钢,比红钢公司要求80立方/吨钢要求提高了23立方/吨钢,超额完成公司下达的发电任务,累计发电 77,241,369KWh,两台机组日发电量最高为 968,640KWh。2009年转炉煤气回收量为1.03亿m3。按照每度电0.2元计算,按转炉煤气和高炉煤气各供50%,发电直接收益为7921万元,转炉煤气的效益也在3500万元。
转炉煤气回收系统在2009年1月进行改造,自投入运行以来,从一次试车成功,实现全自动回收。到目前为止,各种仪表检测参数、显示,计算机控制阀门执行器动作情况,主要运行参数、安全联锁、历史纪录、趋势分析、报警信息均工作正常。煤气回收自动化程度高,安全可靠,减少CO排放,更重要的是每年可以减少外排烟尘,对改善环境质量等效果是极为明显的。实际吨钢回收煤气能力在100m3以上,达到国内一流水平。
参考文献:
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[3]胥昌第.转炉炼钢应注重合理匹配和优化调整,中国冶金报2008,5(057).
论文关键词:变电站;变电站数字化;通信网络
为了提高电力系统的自动化水平和可靠性,提高电网企业的经济效益和管理水平,我国电力企业积极进行变电站的数字化。随着国家标准的不断完善以及智能断路器、非常规互感器和网络技术的发展,数字化将是未来变电站自动化发展的必然趋势。
一、数字化变电站的特点
随着数字化技术的出现和应用,数字化变电站的概念也被提出。数字化变电站可以实现信息的整体和统一处理,同时具备变电站内ied之间、控制中心和变电站之间协同互动运行的能力。一般情况下,数字化变电站具备以下几个技术特点。
1.层次化
由于所具备的功能差异,变电站的结构逻辑可分成间隔层、过程层以及变电站层。间隔层的作用是通过本间隔的数据作用于自身间隔的一次设备。所有与一次设备接口功能的实现是通过过程层完成的。利用全站的数据,变电站层可以对全站的一次设备进行监视以及控制,同时可以实现与远方控制中心进行交换数据。
2.一次设备的智能化
可编程(plc)控制器可以替换变电站二次回路中的继电器及其配套的逻辑回路,光电数字和光纤将会代替变电站目前普通的模拟信号和控制线路被。
3.二次设备的网络化
变电站的二次设备不设功能装置重复的输入/输出接口,通过网络可以真正实现数据共享、资源共享,普通的功能装置也会演变成逻辑的功能模块。
4.运行管理实现自动化
日常运行、维护、数据记录可以实现无纸化办公和自动化的信息分流交换;变电站发生故障时,及时提出故障原因和维修意见;系统可以自动发出变电站设备状态检修报告。
二、数字化变电站中的关键技术
由于用户对供电质量、可靠性要求以及电压等级和电网容量的不断提高,电力电子、传感器、网络通信和信号处理等技术日渐成熟,所以变电站一次设备智能化、自动化成为发展的必然趋势。当前,该技术主要是智能断路器、集成型智能开关以及电子式电流电压互感器等设备的发展和应用。
1.非常规的互感器
随着计算机技术和光电技术日益成熟,非常规互感器在实际生产中得到了广泛的应用。它具有很强的抗电磁干扰能力、绝缘好、可测量频带宽,新型光电/电子式互感器具有现代光电技术的优点以及电光晶体的各种优异特性,在电力行业有着广泛的应用。同时,结合数字信号处理dsp技术和光电技术,未来将呈现出很好的发展势头。
数字化保护和测控设备可以和非常规互感器直接接口,省去了中间环节。它的优点是:能隔离高低压,绝缘性能良好;由于不含铁芯,铁磁谐振和磁饱可以消除;良好的抗电磁干扰性能,低压侧无开路高压危险;测量精度高,动态范围大;频率响应范围大;无易燃、易爆等危险。
由于以上优点,非常规互感器不仅具有可观的经济效益和社会效益,而且能很好地适应电力系统数字化、智能化和网络化发展的需要,提高了电力系统自动化程度并且能够保证其安全可靠的运行。
2.断路器智能技术
为了改变现有断路器的单一空载分闸特性,自动获得实际开断时电气和机械性能上的最佳开断效果,且由于电网运行过程中会经常有各种开断指令,断路器可以执行相应的智能操作——自动调整执行机构和灭弧室工作条件的选择。通过智能断路器的过程层(i/o)通信接口,输入和输出通信数据,而这些通信数据必须符合iec61850标准。或者说根据iec61850提出的标准体系,断路器属于过程层设备,所以控制跳合闸命令的传递以及断路器状态信息传输是通过iec61850标准的通信数据来实现的。
3.集成型智能开关设备
国外一些大的电力设备生产公司已经推出类似产品,瑞士abb公司推出的接插式开关系统pass是最具代表性的。它是abb公司在生产气体绝缘组合电器gls和空气绝缘开关设备als的基础上研发的一种新型电器设备,而该款产品具备了gls的优点。从20世纪末应用至今,已在美国、加拿大、英国、瑞典等变电站使用并且用户反应良好。可以说,集成型智能开关设备是电力系统将来一次电气设备的发展方向,它的主要优点是结构紧凑、安装方便、接线简化、占地面积小、自动化程度高、可靠性高和日常维护简单。
三、数字化变电站通信网络结构
建设数字化变电站的基础之一就是从逻辑概念和物理概念上,将通信体系分为三个层次,即间隔层、变电站层以及过程层,并且制定了各层通信接口之间的通信标准。而另一个前提就是制定的iec61850标准,该标准的制定,有利于实现电力自动化系统的三个功能,即控制、监视和继电保护功能。
由于没有规定通信拓扑,并且对设备之间的通信接口没有任何标准,所以各个厂家只是根据客户需求自行设计和定义物理通信链路上的通信接口,上述的三个层次仅是抽象的概念。由于iec6185o使用以太网作为基本通信技术,并没有限制实际的网络形式,所以,随着网络技术的进步,同一个网络完全可以融合变电站总线和过程总线。这样的通信系统既有利于变电站与控制中心构成统一的无缝通信网络,而且可以同时实现变电站内的无缝连接。
变电站层有两种功能。变电站层功能是指sas到各个接口的功能,即到本地站操作员人机接口、远方控制中心遥控接口或远程监视维护工程远方监视接口的功能。另外一个功能是指利用多个变电站或间隔的数据,而且作用到整个站的一次设备或多个间隔。
间隔层是利用分析某个间隔数据,然后可以实现控制该层一次设备的目的。该功能是与任何类型的i/o或智能传感器和执行器通信,即通过一定的逻辑接口在间隔层内通信或与过程层通信。
过程层功能是连接到过程的全部功能。
四、数字化变电站对变电站的影响
1.对二次系统应用的影响
由于现代数字技术的发展以及相关标准的制定,变电站数字化技术得以迅速发展应用。在电气量采集的环节、ied设备数据传输交换方式、变电站信息冗余性、变电站二次系统运行安全性、可靠性等,都将由于变电站数字化技术的应用产生巨大的影响。
2.对变电站整体建设方案的影响
当今,由于土地价格昂贵,缩小变电站的占地面积将是目前变电站建设急需考虑的问题。由于电子式互感器的体积小,方便安装,与其他高压设备集成方便,所以能减少变电站的占地面积。实现数字化的变电站基本上没有电缆,采用光纤通信,造价低,重量轻。可以取消变电站内大部分电缆井和电缆层,建设变电站的成本也可大大减少。
3.数字化变电站对设备调试的影响
数字化变电站不仅可以提高二次系统安全性,而且可以大大简化二次系统的调试;电压互感器的极性由安装位置决定,所以现场不需要校验;绝缘电阻不需要测试;电子式互感器还可以确保使用数据正确,这是由于该设备传输的数据都有标记,方便识别;除此之外,由于一二次回路接线不需要查线,原来的查线工作大大减少,减轻运行维护人员的工作量;由于绝缘的系统的光纤信号传输回路,所以没有接地,减少了变电站检查接地的工作量。
五、数字化变电站未来的发展
电力系统通过sas技术的应用,不仅提高了电网运行的安全性、稳定性,而且还大大减少了系统的维护和检修费用,具有十分明显的经济价值。由于变电站是整个电力系统最基本信息源,所以它也是整个系统中数字化的基础。基于以上原因,数字化变电站应具备以下几项技术优点。
(1)过程层信息系统内部互相调用。在数字化变电站过程层的数据化的信息传输都是通过光纤完成的,所以过程层的信息可以实现系统内部互相调。
(2)数字化变电站通信网络技术有及时性、稳定性以及兼容性等优点。
(3)信息模型化和互操作。作为电力系统的信息源头,数字化变电站不仅要提供尽可能多的信息,而且这些信息应建立在统一的电力系统信息模型的基础之上。作为执行终端,实现各种协同功能是数字化变电站最基本的特征,这要求ied之间能够互操作。为了实现设备之间互相操作,变电站信息的标准化是基础。
(4)检测调试方法的变化。由于数字化变电站中的大多数自动化功能都以数据通信的方式实施,所以通信监测设备显得非常关键,不仅用于检查网络的联通性,而且对通信过程和传输信息进行监视,用来分析自动化功能的实施情况。
(5)广域自动化功能。数字化变电站的通信网络建设需求是互相兼容的,传输的信息有同一个标准同时必须能够相互共享,这样才能达到电网与变电站之间协同配合的目的。
六、总结
由于数字化变电站技术涉及到许多通信网络以及新设备的应用,所以从研发到实际应用将会是比较长期的过程。如iec61850标准体系、智能断路器、电子式互感器、网络通信技术等。由于各种新技术没有经过一定时期的实践检验,所以在现场应用的稳定性需要结合工程实际逐步完善。
目前以高压液体作为驱动源的伺服系统在各行各业应用十分的广泛,液压伺服控制具有以下优点:易于实现直线运动的速度位移及力控制,驱动力、力矩和功率大,尺寸小重量轻,加速性能好,响应速度快,控制精度高,稳定性容易保证等。
液压伺服控制系统的工作特点:(1)在系统的输出和输入之间存在反馈连接,从而组成闭环控制系统。反馈介质可以是机械的,电气的、气动的、液压的或它们的组合形式。(2)系统的主反馈是负反馈,即反馈信号与输入信号相反,两者相比较得偏差信号控制液压能源,输入到液压元件的能量,使其向减小偏差的方向移动,既以偏差来减小偏差。(3)系统的输入信号的功率很小,而系统的输出功率可以达到很大。因此它是一个功率放大装置,功率放大所需的能量由液压能源供给,供给能量的控制是根据伺服系统偏差大小自动进行的。
综上所述,液压伺服控制系统的工作原理就是流体动力的反馈控制。即利用反馈连接得到偏差信号,再利用偏差信号去控制液压能源输入到系统的能量,使系统向着减小偏差的方向变化,从而使系统的实际输出与希望值相符。
在液压伺服控制系统中,控制信号的形式有机液伺服系统、电液伺服系统和气液伺服系统。机液伺服系统中系统的给定、反馈和比较环节采用机械构件,常用机舵面操纵系统、汽车转向装置和液压仿形机床及工程机械。但反馈机构中的摩擦、间隙和惯性会对系统精度产生不利影响。电液伺服系统中误差信号的检测、校正和初始放大采用电气和电子元件或计算机,形成模拟伺服系统、数字伺服系统或数字模拟混合伺服系统。电液伺服系统具有控制精度高、响应速度高、信号处理灵活和应用广泛等优点,可以组成位置、速度和力等方面的伺服系统。
2、液压传动帕优点和缺点
液压传动系统的主要优点液压传动之所以能得到广泛的应用,是因为它与机械传动、电气传动相比,具有以下主要优点:
1液压传动是由油路连接,借助油管的连接可以方便灵活的布置传动机构,这是比机械传动优越的地方。例如,在井下抽取石油的泵可采用液压传动来驱动,以克服长驱动轴效率低的缺点。由于液压缸的推力很大,且容易布置。在挖掘机等重型工程机械上已基本取代了老式的机械传动,不仅操作方便,而且外形美观大方。
2液压传动装置的重量轻、结构紧凑、惯性小。例如相同功率液压马达的体积为电动机的12%~13%。液压泵和液压马达单位功率的体积目前是发电机和电动机的1/10,可在大范围内实现无级调速。借助阀或变量泵、变量马达可实现无级调速,调速范围可达1:2000,并可在液压装置运行的过程中进行调速。
3传递运动均匀平稳,负载变化时速度较稳定。因此,金属切削机床中磨床的传动现在几乎都采用液压传动。液压装置易于实现过载保护,使用安全、可靠,不会因过载而造成主件损坏:各液压元件能同时自行,因此使用寿命长。液压传动容易实现自动化。借助于各种控制阀,特别是采用液压控制和电气控制结合使用时,能很容易的实现复杂的自动工作循环,而且可以实现遥控。液压元件己实现了标准化、系列化、和通用化,便于设计、制造和推广使用。
液压传动系统的主要缺点:1液压系统的漏油等因素,影响运动的平稳性和正确性,使液压传动不能保证严格的传动比:2液压传动对油温的变化比较敏感,温度变化时,液体勃性变化引起运动特性变化,使工作稳定性受到影响,所以不宜在温度变化很大的环境条件下工作:3为了减少泄漏以及满足某些性能上的要求,液压元件制造和装配精度要求比较高,加工工艺比较复杂。液压传动要求有单独的能源,不像电源那样使用方便。液压系统发生的故障不易检查和排除。
总之,液压传动的优点是主要的,随着设计制造和使用水平的不断提高,有些缺点正在逐步加以克服。
3、机床数控改造方向
(一)加工精度。精度是机床必须保证的一项性能指标。位置伺服控制系统的位置精度在很大程度上决定了数控机床的加工精度。因此位置精度是一个极为重要的指标。为了保证有足够的位置精度,一方面是正确选择系统中开环放大倍数的大小,另一方面是对位置检测元件提出精度的要求。因为在闭环控制系统中,对于检测元件本身的误差和被检测量的偏差是很难区分出来的,反馈检测元件的精度对系统的精度常常起着决定性的作用。在设计数控机床、尤其是高精度或太中型数控机床时,必须精心选用检测元件。所选择的测量系统的分辨率或脉冲当量,一般要求比加工精度高一个数量级。总之,高精度的控制系统必须有高精度的检测元件作为保证。
(二)先局部后整体。确定改造步骤时,应把整个电气设备部分改造先分成若干个子系统进行,如数控系统、测量系统、主轴、进给系统、面板控制与强电部分等,待各系统基本成型后再互联完成全系统工作。这样可使改造工作减少遗漏和差错。在每个子系统工作中,应先做技术性较低的、工作量较大的工作,然后做技术性高的、要求精细的工作,做到先易后难、先局部后整体,有条不紊、循序渐进。
(三)提高可靠性。数控机床是一种高精度、高效率的自动化设备,如果发生故障其损失就更大,所以提高数控机床的可靠性就显得尤为重要。可靠度是评价可靠性的主要定量指标之一,其定义为:产品在规定条件下和规定时间内,完成规定功能的概率。对数控机床来说,它的规定条件是指其环境条件、工作条件及工作方式等,例如温度、湿度、振动、电源、干扰强度和操作规程等。这里的功能主要指数控机床的使用功能,例如数控机床的各种机能,伺服性能等。
4、结语
根据电力行业仿真培训工作安排,定于 2012年10月末在西安进行电力行业仿真培训高级指导教师培训考试认证工作,同时进行已取证高级指导教师复训认证工作,现将有关事项通知如下:
一、时间
2012年10月28日报到,10月29日—11月2日培训考试及复训。
二、地点
陕西电力职工培训中心(西安市长乐西路180号,西安电力高等专科学校燃料管理中心)
三、培训考试认证及复训认证
(一)培训考试认证:分培训与考试两个环节进行。
1.培训:以专题讲座和研讨的形式进行。专题讲座主要内容包括:国内外电力生产的新设备新技术,仿真新技术的开发及发展。
2.考试:采用答辩的形式,分电气和热动两个专业进行。每位参加考试人员答辩时间为 20分钟,首先由参加考试人员简述自己的主要业绩,包括从事仿真培训工作经历、技术和管理方面的创新、获得奖励的情况等,然后由答辩专家提问。
3.培训考试合格者,由中电联技能鉴定与教育培训中心颁发培训考试合格证书,证书自颁发之日起生效,有效期为四年。
(二)复训认证:采用培训与交流方式进行。
1.培训:以专题讲座和研讨的形式进行。专题讲座主要内容包括:国内外电力生产的新设备新技术,仿真新技术的开发及发展。
2.交流:安排专场大会与分组交流。
3.复训合格者,由中电联技能鉴定与教育培训中心颁发复训合格证书,证书自颁发之日起生效,有效期为四年。
四、培训考试认证申报
(一)基本条件
1.从事仿真培训或生产运行岗位工作5年以上,具有相关专业本科及以上学历,或具有副高职及以上专业技术职称。如从事仿真培训或生产运行岗位工作20年以上,则只需具有相关专业大专及以上学历,或具有中级及以上专业技术职称。
2.已取得电力行业仿真培训指导教师培训考试合格证书,并在有效期内。
3.具有良好的职业道德,较强的事业心和责任感,能够认真执行本单位及电力行业颁布的培训大纲、计划和质量标准。
4.具有良好的语言和文字表达能力。
(二)具体要求
1.对仿真培训教学、管理或仿真技术等有独到见解。
2.对本单位仿真基地(中心)建设以及培训教学、管理工作做出了突出贡献。
3.近四年的教学、研究成果满足下列条件之一:
(1)在公开出版发行的刊物上发表与仿真培训与技术有关的论文二篇及以上。
(2)主编与仿真培训相关的培训教材一部,并由出版社正式出版,或未正式出版但能证明已得到电力行业仿真培训中心广泛使用,本人承担部分不少于60%。
(3)参编两部及以上与仿真培训相关的培训教材,并由出版社正式出版,或未正式出版但能证明已得到电力行业仿真培训中心广泛使用,每部本人承担部分不少于20%。
(4)获得仿真培训教学、管理或仿真科研等省部级及以上奖励。
(三)申报材料
1.填写电力行业仿真培训高级指导教师培训考试认证申报表,个人工作简历、业绩表,本人所在单位推荐表。
2.最后学历的毕业证书复印件。
3.职称(资格)证书复印件。
4.身份证复印件。
5.本人近期同一底版黑白一寸照片两张(不包括申报表上的相片),请在相片背面填好本人姓名。
6.获奖证书复印件。
7.论文、著作复印件(著作复印有关页码)。
8.电力行业仿真培训指导教师培训考试合格证书复印件。
9.其他证明材料。
以上所有材料用A4纸复印,排好顺序,装订成册。
(四)申报程序
请将申报材料(一份)于 2012年 9月 25 日前,用特快专递寄往华北电力大学(保定)自动化系(以邮戳为准)。地址:河北省保定市永华北大街619号94信箱彭学斌,邮编:071003。或将扫描件电子文档发送至以下电子信箱:。
经对申报材料进行审查合格后,通知申报人参加培训与考试认证。
五、复训认证人员报名
(一)参加人员
已取得电力行业仿真培训高级指导教师培训合格证书需复训认证人员。
(二)申报
填写报名表,提供一寸照片2张,高级指导教师培训合格证书复印件,取得高级指导教师培训合格证书后的培训工作总结。将上述材料于9月25日前, 寄往华北电力大学(保定)自动化系(以邮戳为准),或发电子邮件。
六、费用
每人交培训认证费 1800 元,培训期间统一安排食宿,食宿费自理。
七、其他
(一)陕西电力职工培训中心乘车路线
1.火车站:乘坐13、231、240、105、42、511路公交车到安仁坊下车,步行至电专燃管楼;
2.咸阳国际机场:乘机场大巴至钟楼美伦酒店,步行至钟楼,乘坐4、15、11、K605路公交车到安仁坊下车,步行至电专燃管楼。
(二)联系人及电话
华北电力大学 彭学斌,0312-7522051,13803120606;陶 哲,0312-7523363,13930805790;马少华,0312-7522164(传真),13785435421。
陕西电力职工培训中心 张丛麟,98474-9082,13096901660,029-81009079(传真)。
论文摘要:从办学思路、教材设置、师资结构等方面讨论了目前高校建筑环境与设备工程专业中出现的问题和应改革的内容;结合中南大学建筑环境与设备工程专业教学实践,提出了明确办学思路、强调专业特色、加强实践环节等方面的专业教学体系改革的思路。
科学技术是第一生产力,是推动社会进步的巨大动力。人是从事科学技术的主体,因此当今社会的竞争就是人才的竞争。而人才核心竞争力的培养,主要来源于大学教育。为了适应社会的发展,教育部在上世纪末对大学很多专业都进行了调整,包括建筑环境与设备专业。建筑环境与设备工程专业是根据教育部1998年颁布的全国普通高等学校本科专业目录,将“供热通风与空调工程”和“燃气工程”两专业合并,调整、拓宽组建而成的新专业[1]。该专业以培养从事工业与民用建筑室内环境及建筑设备、公共设施、建筑热能供应系统的设计和建筑自动化与能源管理工作的人才为目标。这次调整,不是简单的合并,而是产生了一个面向21世纪新的专业学科。近年来,该专业如雨后春笋般在全国范围91所各类众多高校中涌现出来,问题也随之凸现。笔者认为有必要进行深入的、切实可行的教学改革。
一、主要凸现的问题
(一)办学思路不清晰
虽然很多学校秉承了“厚基础、宽口径”的办学思想,在教学内容上增加了建筑环境、建筑热能供应以及建筑自动化等方面的知识,并把建筑环境学列为了专业的平台,搭建了新的本科专业的框架体系。但是“厚而宽”不是“大而全”。知识口径的拓宽不是各种知识的堆积和罗列。专业的办学首先要服从于所在大学的办学思路,即学校的定位。一般院校和重点院校不同,创新型大学与研究型大学和综合型大学也不同。如果全国九十一所建筑环境与设备专业的教学体系都参照某一两个名牌大学的教学体系,那么这样的后果是显而易见的:一,专业建设没有或者散失了原有专业的特色;二,专业培养出来的人才也没有特色。
(二)教材建设的质量不容乐观
目前围绕建筑环境与设备专业的教材种类繁多,质量参差不一。教材是教学内容的具体体现,教学体系中的教材应该具有知识的系统性、延续性和完整性。而不是各个知识块之间简单的粘贴或移动的关系。以《暖通空调》为例,集结了原来供热、供燃气及通风空调工程专业的主要专业课:《空气调节》、《工业通风》以及《供热工程》的主要内容。剔出了三门课管网输配的交叉部分,而另设了一门课:《流体输配管网》。但就这两门课程的教材来看,共同的缺点是把原来空调、通风和供热三门课的三个系统简单地归类总结,系统总结有余,阐述不足。使得在具体教学过程中,出现老师觉得不好讲,学生不易接受的情况。
(三)配套的师资队伍结构有待改善
由于建筑环境与设备专业由原来的暖通空调专业或燃气专业演变而来,因此师资基本上是暖通空调或燃气专业的。但是专业的领域已经扩充到建筑室内环境、建筑设备、公用设备和智能建筑等方面。专业的内涵已经由原来的设备或系统扩充到既包括设备、系统,也包括智能建筑。其中的弱势部分是智能建筑。因为智能建筑技术也是一门交叉学科,而大部分搞自动控制的人才是自动化专业、电气工程及其自动化专业或计算机专业的人员。对智能建筑、智能化系统及设备缺乏全面的了解和掌握,缺乏建筑结构、建筑设备、供热空调等方面的专业知识和理解。另一方面,搞设备的人才又缺少对建筑自动化、BAS功能科学要求的理解,缺少有效的上层控制管理逻辑与算法。两方面人才又缺少“接口”,从而制约了智能建筑技术的发展[2]。因此合理搭配师资,在教学安排方面与其它专业知识交叉融合,才能培养出新时代的建筑环境与设备复合型人才。
二、改革的内容
(一)明确办学思路,办出专业特色[3]
明确办学思路是确定专业人才培养目标和教学体系的前提和基础。是以科研人才为主,还是以工程技术人员为主,不仅与专业本身的内涵有关,更重要的是与专业所在大学的性质有关。这样才能形成专业建设和发展的良性竞争。办学思路还与专业特色有着密切联系。专业特色与专业在多年的建设发展过程中的教学和科研历史有关,如有的学校在暖通空调的系统工程方面是强项,而有的学校在制冷空调设备的研究与开发方面是强项。那么在培养人才方面,这些特色就应该很好的继承和发挥,在课程设置和训练中要体现出来。
(二)稳固基础知识,拓宽专业口径
建筑环境与设备专业是一门跨学科的工科专业,学生基础知识应包括数理方面、工程热物理方面、流体机械方面、建筑热物理方面和自动化控制的知识。只有牢固的基础知识, 学生才能深刻地理解专业课程,拓宽本专业的服务领域。当然,正如前面强调的,专业办学的前提是要继承和发扬本专业的特色。这些基础知识本身就是属于很多领域,要与专业在建设和发展过程中的特色结合起来,构造和稳固所必需的专业基础知识。
专业知识的拓宽,是构架新时代建筑环境与设备专业教学体系的重要部分。专业教学体系不仅仅局限于暖通空调,或是供热供燃气,或是把这两方面的课程全部笼统地包括进去,或是把建筑环境、公用设备和智能建筑方面的知识硬塞进去。在专业学时有限的条件下,很有可能会造成各种知识的七拼八凑。因此,要有侧重点地把某些方面作为原本专业特色的延伸和发展,切忌一口吃成一个胖子的思想,盲目地贪大。
(三)编制优秀的教材,配备合理的师资队伍
正如前面所说,由于原有专业教学体系架构的割断和组合,使得最近几年采用的教材在编制上都有这样或那样的问题,因此在教材的建设方面还必需投入更多的精力。而选用合适的优秀教材的基础正是现在的教学体系的完善,必需从根本上理解和制定本专业的教学体系和知识模块。
师资的知识结构要分布合理,除了保留原来专业特色的知识结构以外,还要补充新的知识,如智能建筑和建筑环境方面的知识结构。师资的梯队建设也很重要。教学梯队的形成有利于知识传授的传承和不断更新。每个专业知识模块,也就是我们所说的课群下面,形成以教授为龙头,教授副教授主讲,青年教师为重要组成的教学梯队。
三、我校建筑环境与设备专业教学体系改革的几点思路
中南大学建筑环境与设备工程专业主要源于长沙铁道学院的制冷空调学科。长沙铁道学院从上世纪70年代起,就开展了制冷空调及冷藏运输方面的研究工作, 1985年在机车车辆系成立制冷空调教研室,并开始招收制冷空调专业专科学生; 1989年开始招收供热通风与空调专业本科学生; 1998年根据教育部文件调整为建筑环境与设备专业。因此,在二十多年的建设中,形成了制冷与暖调、系统与设备并重的特色。我专业在调整后修订了教学计划,增加了供燃气、建筑环境和建筑自动化方面的知识模块,保留了原来的制冷方面的知识模块,包括有制冷原理、制冷压缩机和铁路车辆制冷、制冷装置自动化等课程。 转贴于
目前已拟定完2008级新的教学体系和教学计划,主要的思路有如下几点。
(一)明确办学思路,与学校的定位一致。
我专业隶属于以本科生、研究生教育为主的高层次综合性大学——中南大学,学校的定位是立足湖南,面向全国,放眼世界,努力建设国内一流、国际上有重要影响的高水平、综合性、研究型、创新型大学[4]。因此,我专业的办学思路是以创新素质教育为核心,坚持全面发展的人才培养标准,面向社会主义市场经济的人才需求,培养出具有实践能力、创新能力,既懂技术又懂管理的复合型人才。
(二)继承和发扬专业特色,整合知识架构。
充分利用能源知识的平台。从2008年开始本专业与同属能源科学与工程学院的热能专业进行能源与动力大类招生,使学生在低年级的时候的基础知识面广,起到“厚基础、宽口径”的作用。
继续保留专业的特色之一:制冷模块。从毕业生就业的反馈来看,用人单位对既懂制冷,又懂暖通,既了解系统,又了解设备的人才非常欢迎。
加强暖通和建筑环境的优势。把空调、供热、通风和建筑环境的节能、环保、热舒适与空气品质结合起来,也是当前时展的需求。
减弱供燃气和燃烧模块。从本系教师多年从事的科研工作来看,燃气和燃烧模块并没有形成特色,因此可以适当减少其份额,作为选修课程开设。
加强智能建筑模块。智能建筑是楼宇发展的重要方向。本系在制冷和空调系统的自动化控制方面有着多年的研究和实 践经验。可以在此基础上进一步扩充相关领域的知识内容。
(四)加强实践环节,培养创新人才
实践环节包括实习、课程设计和毕业设计。实践环节应受到更多的重视。既保证实践环节的“量”,又要保证实践环节的“质”。即:实践环节的课时量必需严格保证,同时要求学生在实践环节动手、动脑,培养其综合运用所学知识和创新能力。
毕业设计从选题开始抓起,选题来源于教师的科研课题或工程实际,具有很强的实际意义和理论研究价值,有利于培养学生的综合能力。
严格把握好实践环节的考核。本系在近两年所有的专业实践环节考核中都涵盖有答辩部分的考核,既锻炼了学生的胆量、自信和表达能力,又能很客观地反映实际的情况。
参考文献
[1]肖勇全,李岱森.建筑环境与设备工程专业[J].高等建筑教育,2002, (2).
[2]刘春蕾,赵三元,海.智能建筑相关专业课程体系建设研究[J].安徽建筑工业学院学报(自然科学版), 2004, (4).
[关键词]污水处理 监控系统 人机界面
中图分类号:U664.9+2 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2014)21-0378-01
1 国外发展状况
国外一些发达国家,如英美日等国,这些国家经济发达,在研究水处理新理论和工艺的同时,也重视污水处理自动控制系统的研究。先后投资研究高效型、智能型、集约型污水处理设备和自动化控制仪表,一些发达国家经过多年的努力,污水处理率已经达到80%~90%,成功地解决了来自城市和工业的点源污染问题。
发达国家在二级处理基本普及以后,投人大量资金和科研力量加强污水处理设施的监测运行管理。实现计算机控制、报警、计算和瞬时记录。美国在70年代中期开始实现污水处理厂的自动控制。目前主要污水处理厂已实现了污水处理工艺流程中主要参数的自动测试和控制。80年代以来在美国召开了两次水处理仪器化和自动化的国际学术会议,会上发表的数百篇论文反应了水处理自动化已发展到实用水平。
由于控制技术、网络通信技术以及现场总线技术的飞速发展,国外的污水厂很早便实现了污水厂的网络控制。国外同时注重水处理中的PLC的开发,相继研制出了一些功能稳定、小巧的控制单元,如AB公司的SLC系列、Siemens的S7系列;同时国外也很重视在线仪表的研制,如德国E+H公司,美国的哈希公司相继研制了溶解氧DO(Dissolved Oxygen)、化学需氧量COD(Chemical Oxygen Demand)分析仪。
2 国内发展状况
解放初期由于工农业生产刚刚起步,当初的污水污染程度很低,并且提倡利用污水进行农业灌溉,特别是北方缺水地区将污水灌溉利用作为实验进行推广,所以全国仅有几个城市建设了近十座污水处理厂,在线工艺有的还是一级处理,处理的规模也很小,每天有几千立方米,最大的只有每天5万立方米左右,致使污水处理技术和管理水平处于落后的状态。
我国第一座大型城市污水处理厂――天津市纪庄子污水处理厂于1982年破土动工,1984年竣工投产运行,处理规模为26万立方米/天。纪庄子污水处理厂投产运行后多年来达到设计出水水质标准,使黑臭的污水变为清泉,它的诞生填补了我国大型污水处理厂建设的空白。在此成功经验的带动下,北京、上海等省市根据各自的具体情况分别建设了不同规模的污水处理厂。
近年来,国内外均有学者对污水处理自动控制工艺进行研究,寻求更精确、更可靠的方法实施自动控制。Zipper等研发了适用于小型污水处理厂的自动控制系统,该系统采用基于氧化还原电位(ORP)的控制器。这个控制器自动工作,并可以在硝化和反硝化之间进行优化,从而减少能耗。在验试中,他们发现,污水处理厂的实际负荷与ORP曲线变化具有很强的相关性。采用两点ORP控制保证了在增加负荷时硝化时间占运行时间的比率也随着增加。这些都为开发小型污水处理厂控制规则奠定了基础。随着改革开放,我国在开展经济建设的同时,也开始重视加强环境保护,修建了许多城市污水处理厂和工业废水处理厂,进入90年代以后,修建的污水处理厂开始引入自动控制系统,但很多污水处理厂是直接引进国外成套自控设备,国产自动控制系统在污水处理厂应用很少,如山东济宁市污水处理厂全套引进德国的机电、自控工艺和设备。因此,研究开发适合我国国情的污水处理自动化设备是摆在我国水处理专家的一项重要课题,同时也是以后发展的必然趋势。
与国外相比,我国污水处理自动控制起步较晚,七十年代开始采用热工仪表,实行集体巡检;八十年代应用分析仪表和DCS系统;至九十年代,随着一大批利用国际贷款的大型污水处理厂的建成投产,我国污水处理控制系统的自动化水平有了很大提高。从国外引进污水厂的自动控制系统已广泛采用集散式计算机监控系统,应用了自动化程度较高的检测仪表,各种新工艺、新设备大量出现并得到应用。可以说我国污水处理自动化的现状是:手动和自动皆备,自制和引用并举。可以看出我国的污水处理自动控制系统存在以下问题:
(1)传统污水处理自动控制系统要求建立精确的数学模型。并且提出必须遵循一些比较苛刻的线性化假设,然而实际污水处理系统由于存在复杂性、非线性、不确定性和不完全性等,一般无法获得精确的数学模型和与实际相符合的假设。因此,采用传统控制理论建立的污水处理自动控制系统在实际工程应用上存在出水水质波动较大等问题。
(2)污水处理自动控制系统中所采用的一些自动化检测设备、仪表的功能目前还很不完善,在实际检测中达不到预期效果,误差很大。因此.依靠这些检测设备判断污水处理情况,并实施自动控制。往往很难达到处理水质达标排放和节约能源的目的。
(3)国内外许多学者为提高污水处理厂的处理效率和降低能耗。开展了许多实时控制研究,如采用氧化还原电位(ORP)、溶解氧(DO)和PH值作为控制参数来控制出水水质和减小曝气量。但这些方法也存在一些问题,例如,控制污水处理厂硝化-反硝化过程所使用的ORP就很难判定,因此,绝大多数基于ORP控制的污水处理厂也执行时间控制,作为当控制器无法找到ORP特征点时的应急控制,这样就导致许多污水处理系统实际上仍然采用的是按时间控制整个处理过程。
(4)污水处理自动控制有别于其它控制系统,它需要对大量阀门、泵、鼓风机和吸、刮泥机、曝气池和污泥消化池内的搅拌器等机械设备及沉淀池和清化池进、排泥量进行控制,因此,污水处理厂需要自动控制的开关量多。它们常常要根据一定时间或逻辑顺序定时开关。但是,目前我国生产的开关质量存在一些问题,使用寿命较短。如果购买国外进口的,价格又很昂贵,一般污水处理厂又很难承受。因此,笔者认为制约我国污水处理自动控制发展的主要原因不是生产工艺问题,而是设备问题。
不难看出,整体上和国外相比,我国污水的自动控制系统仍然存在很大的差距,但是我国的应用前景却非常广泛、潜力很大。
3 结论
本文通过对国内外污水处理技术的回顾和研究,发现国内与国外技术存在的差距,不仅仅是硬件和软件控制系统的不足,还有工艺技术和控制方案的差距,希望研制控制系统不仅可以实现对污水厂水处理中各种设备的控制,还能完成对重要的工艺参数的监视,从而使整个水处理工艺流程工作在最佳状态。
参考文献
[1] 葛宝明.城市污水处理技术及工艺流程 [J].《赤子》,2012年,12(11):16-20.
[2] 荆淑萍.Freelance2000控制系统在高炉电动鼓风机的应用 [J].本溪冶金高等专科学校学报, 2004年,12(6):5-9.