湖南省教育厅科学研究项目结题报告

 

 

湖南省教育厅科学研究项目

       

08D003

 

 

项  目  名 称:

火电厂电动给水泵运行仿真技术研究

 

 

    人:

曾旭华

 

 

       校:  

长沙电力职业技术学院

 

 

            话:

0731-4074250

 

 

            真:

0731-4074156

 

 

电子信箱(E mail):

hnfulei@126.com

 

 

资  助 金  额:

0.8万元

 

 

        月:

20088月至201012

湖南省教育厅

2008年制

 

 


研究工作总结

1. 主要研究内容及研究方法

(一)研究内容

1)构建项目研究开发平台

重新搭建功能完备的单机火电仿真系统研究平台,集成了火电仿真数据模型开发功能、控制图形界面开发功能、网络调试功能,满足学习和研究的需要。引入VMWare Workstation虚拟机技术,将原由多台计算机组成的网络火电仿真系统平台改造成由一台计算机构成的网络火电仿真系统。以便教师在家和办公室等进行研究,也为火电仿真教学系统改造创造了条件(目前已利用此技术构建了一个仿真室,提高了计算机利用能力,利用了场地,节省了资金)。引入北京三维力控ForceControl V6.0控制开发软件,在原有仿真系统上增加图形界面开发功能。

2)给水泵就地操作仿真系统

以电动给水泵就地操作为对象,基于ForceControl V6.0软件对原有仿真系统进行改进,设计开发了基于现场设备图的电动给水泵就地操作仿真软件,能较完整地体现给水泵启停和维护的操作流程及对应的现场阀门设备。仿真系统软件功能结构如图所示。

就地操作站

电动给水泵

就地操作仿真系统

主机

 

 

文本框: 前置泵机械密封冷却水文本框: 给水泵机械密封水冷却水文本框: 给水泵润滑油冷油器文本框: 给水泵工作油冷油器文本框: 给水泵电动机空冷器文本框: 给水泵就地操作指导模块 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


电动给水泵就地操作系统作为整个就地操作站的一部分,运行在vmware workstation虚拟机上,基于ForceControl V6.0DBManage实时数据库,与主机运行的四方通用仿真平台实现无缝连接,在实际运行中,与模型算法平台、DCS操作员站实现双向通信、协调运行。

3)基于任务驱动的“一体化”教学软件开发——汽轮机设备及运行

围绕给水系统的投运,软件设计开发了凝结水系统投运、除氧器投运、给水泵启动前的准描述——介绍每一个学习任务的主要内容及实施安排。如任务4电动给水泵投运的任务描述为:以小组为单位汇报给水泵投运操作票制定情况,并进行修改和确认;按照操作票进行DCS操作和就地操作,完成给水泵投运;以小组为单位对操作结果进行考核,开展讨论和总结。

 

 

 

备、给水泵投运四个学习性工作任务。

任务描述——介绍每一个学习任务的主要内容及实施安排。如任务4电动给水泵投运的任务描述为:以小组为单位汇报给水泵投运操作票制定情况,并进行修改和确认;按照操作票进行DCS操作和就地操作,完成给水泵投运;以小组为每一个学习性工作任务设计了任务描述、相关知识、任务实施、验收和总结等4个基本环节。各环节衔接良好,突出任务实施和考核总结,构成一个完整的学习、实训、反馈和总结过程。各环节基本内容如下:

任务描述——介绍每一个学习任务的主要内容及实施安排。如任务4电动给水泵投运的任务描述为:以小组为单位汇报给水泵投运操作票制定情况,并进行修改和确认;按照操作票进行DCS操作和就地操作,完成给水泵投运;以小组为单位对操作结果进行考核,开展讨论和总结。

相关知识——围绕本任务的实施,以图片、文字和技术资料等形式,提高相关学习知识,教师进行有针对性的讲解,为任务实施作准备。

任务实施­——该部分是整个教学过程的重点。在确定任务、完成相关知识学习的基础上,按照操作票在DCS画面和就地画面进行操作,达到预定的操作目标。

考核和总结——模拟电厂集控运行人员角色和管理模式,以小组为单位进行验收和评分。围绕任务实施过程中的问题和难点展开讨论。最后,每名学生提供任务完成情况书面总结报告。

4)给水系统投运自动测评系统

利用火电厂仿真系统作为学生职业技能鉴定考核平台,依据《电厂辅机运行规程》,并结合职业技能鉴定规范要求,设计自动测评系统,主要包括电动给水泵组的启动前准备、投入电机冷却、投辅助油、投冷却密封水、投最小流量装置、确定各阀门状态、达到启动泵组条件、正确顺序启泵组等过程。评分标准依据以下几个原则建立:

1)以流量建立为判定依据:当该系统建立流量在规程要求范围内时,该考核项目评定满分。如电动给水泵电机空冷器冷却水、电泵辅助油系统冷却水、电动给水泵组冷却密封水系统等投入判定。

2)以动作对象状态反馈进行与或逻辑组合为判定依据:有一些考核项目是以考核对象的动作结果作为系统投入判定依据的,此时则采用多个考核对象的状态反馈进行与或逻辑组合进行断定考核项目完成情况。

3)以动作顺序建立为判定依据:从启动电动给水泵到工质输出到汽包,其各动作步序必须严格遵守规程规定,否则将导致泵组的损坏,因此以其动作先后顺序,各动作间的时间控制及相关参数的控制进行逻辑组合来判定考核项目完成情况,并采用一票否决制,任有一环节出错,则整个考核项目计0分。

4)以首出原因为判定依据:只要存在影响到电动给水泵给跳闸的任一条件成立,将直接导致给水泵组跳闸,也必将导致机组运行安全性和经济性,因此以原有系统电动给水泵跳闸首出动作逻辑作为判定依据,一旦存在首出信号则本次考核计0分。

(二)研究方法

1文献研究法:对目前火电厂仿真的仿真范围和仿真实施方案进行研究,确定本课题的仿真内容及研究方案;研究火电厂《中华人民共和国职业技能鉴定规范》和《电厂运行规程》,构建计算机智能化测评系统的测评标准和操作指导原则;

2逻辑分析法:分析现有仿真系统的数学模型、控制界面开发模型,建模机制及实现方法,以确定本课题研究实施方案;

3案例分析法:以火电厂给水系统运行为例,进行现场设备、系统组成、运行规范、控制方案等进行分析,并现场实拍电动给水泵的启、停操作,作为仿真建模依据;

4实验法:经初步形成系统软件后,选择15名学生,分5批对系统软件使用进行测试,并进行调试修改,最后形成研究成果。

2. 主要研究成果。特别要说明主要的科学发现和创新之处,并有具体的内容和必要的数据

1)论文

1)曾旭华, 李福东, 付蕾. 300MW火电机组就地操作仿真系统的改进设计与开发》.湖南电力 201030 (3): 10-13.

2)付蕾, 曾旭华, 李福东.《火电厂给水系统投运自动测评系统研究》.电力职业技术. 2010, 13(2): 12-14.

3)付蕾, 曾旭华《单机火电仿真运行及开发研究平台的搭建》.中国电力教育.2010.17928 139-141

4)付蕾 《火电仿真培训系统网络配置技术改造》.电力职业技术.2010.13(3).14-17

2)软件

《火电厂电动给水泵就地仿真运行系统》软件1套;

《火电厂给水系统投运自动测评系统》软件1套;

《基于任务驱动的“一体化”教学软件——汽轮机设备及运行》软件1

3. 研究成果的科学意义和应用前景;学术界的反映和引用

1)研究成果的科学意义

本课题研究从适应高职教育行动导向教学法、满足电厂职工培训与鉴定出发,分别完成了系统运行环境的改造,现场情景的建立,自主学习平台的开发,自动测评系统的构建。为全面实现教、学、做、评课堂教学创造了条件,为其他课程教学与员工培训课件开发提供了新思路。

由局域网络向单机迁移,充分利用了计算机资源,扩充了仿真系统安装环境,扩充了系统功能,为老师教学和学生实训改善了条件。教师也能在家里营造仿真实训与研究环境,方便了教师的自我训练和研究,为仿真实训移向课堂教学创造了条件。实现了仿真实训向课堂教学的转移。

实物图全仿真操作,学生对电厂运行设备的真实环境有直观的认识,就象亲临现场实现对真实设备进行运行操作。该研究可以减少对实物建设的投资,避免了设备损耗,保障运行安全。为课堂教学提供了现实的场景,为课堂情景教学开创了实现平台。也为广大运行实操设备的仿真提供了技术支持。实现了概念仿真向现场情景的转向。

学习系统软件的开发,为学生自我学习创新了学习环境,丰富了学习条件。实现了教师讲授向自主学习的转变。

测评系统构建,可以检验学生实训操作水平,提高其学习能力,同时也应用到学生和新员工技能鉴定测试中,减少了人为主观因素影响,显示了测评的公平性和正确性。在此基础上可进一步扩展到其他集控值班员应会鉴定项目的改造中。实现了自我测试和自我诊断,为学生提高操作技能指明了方向。实现了被动测试向自我测试的转换。

2)研究成果的就用前景

该课题的研究成果,可应用于课堂教学、学生自学、新员工培训、职业技能鉴定等,可广泛用于同类仿真系统开发和课件开发。

用于课堂教学,老师能在课堂上演示运行岗位上的操作,也可验证学生自定运行方案,学生可在该系统上完成老师下达的操作性任务。避免了学生在电厂运行生产实习中不能操作电厂任一设备的问题。节省了硬件设备的投资,减少了设备损耗,预防了生产中存在的安全。

用于学生自主学习与自我测试和新员工培训,他们可在该系统上进行理论学习、运行操作和操作水平自我测试,指导自行提高电厂生产运行操作技能。

用于职业技能鉴定,避免了主考人员主观因素对操作水平鉴定成绩的影响。

可扩展开发火电厂仿真系统其他运行操作中存在的同样问题,并用于指导其他教师开发行动导向教学课程课件、员工培训课件。

4. 与申请书的预期研究进展和成果比较,有待改进建议

    “一体化”教学软件开发工作量大,周期长,需要在现有成果的基础上,拓展培训内容,形成“汽轮机设备及运行”课程教学软件。自动测评系统需要扩充应用,进一步完善界面和算法,使之与教学、培训需求相适应。

 

 

项目负责人(签章):             

                                                                           


1  湖南省教育厅科学研究项目结题简表

项目编号

08D003

项目名称

火电厂电动给水泵运行仿真技术研究

项目负责人

曾旭华

专业技术职务

副教授

实际参加人数

高级

中级

初级

博士后

博士生

硕士生

1

3

1

 

 

2

研究经费

资助总额

0.8  万元

研究期限

计划完成年月

200910

实际支出金额

1.6万元

实际完成年月

201012

(篇、册)

学术会议交流

期刊发表

专著出版

 

大会特邀报告

分组报告或展示

全国性

科技期刊

国外学

术刊物

已出版

拟出版

国际

 

 

2

 

 

 

国内

 

 

()

评议、鉴定

发明专利

已推广

后续其它研究成果

1

 

1

 

()

   

   

国际(学术)

其它

 

科学奖

 

进步奖

发明奖

 

科学奖

 

进步奖

 

 

 

 

 

 

 

 

1

()

     

博士(已获学位)

硕士(已获学位)

 

 

 

                                                       


 

2  湖南省教育厅科学研究项目研究成果目录

     

主要完成者

组织评议、

鉴定单位及日期

授奖单位、奖励名称、

等级及日期

获准专利国别、

类别及专利号

基于任务驱动的“一体化”教学软件——汽轮机设备及运行

李福东、曾旭华、付蕾、袁东麟

湖南省教育科学研究院20105

湖南省教育科学研究院

2010年湖南省高校教师多媒体教学软件大赛二等奖

 

注:请附科学技术成果鉴定证明书、奖励证书或专利证书复印件一份。

 

3  湖南省教育厅科学研究项目完成论著目录

主要作者

论著名称

论文:刊物名称,时间,卷(期),起止页码

著作:时间,出版社

曾旭华, 李福东, 付蕾

 

 

付蕾, 曾旭华, 李福东

 

付蕾, 曾旭华

 

付蕾

 

300MW火电机组就地操作仿真系统的改进设计与开发》.湖南电力 201030 (3): 10-13.

 

《火电厂给水系统投运自动测评系统研究》.电力职业技术. 2010, 13(2): 12-14.

 

《单机火电仿真运行及开发研究平台的搭建》.中国电力教育.2010.17928 139-141

 

《火电仿真培训系统网络配置技术改造》.电力职业技术.2010.13(3).14-17

 


4  湖南省教育厅科学研究项目研究成果转化应用情况表

成果(技术)名称

成果(技术)持有人

转让(生产、应用)单位

转让金额

产生的经济社会效益

 

给水系统就地操作仿真系统

 

李福东、付蕾、曾旭华

 

长沙电力职业学院动力工程系

 

 

应用于集控、热控和热动学生和火电厂运行人员进行单元机组仿真实训

注:此表供应用性研究项目填写。

5  相关研究获得其它部门(基金)资助情况表

项目编号

项目名称

经费(万元)

资助单位

备注

 

 

 

 

 


 

专家验收意见:                                   (项目编号: 08D003

    20101207日上午,受湖南省教育厅委托,长沙电力职业技术学院组织的课题验收专家组在长沙电力职业技术学院主持召开对湖南省教育厅下达的“火电厂电动给水泵运行仿真技术研究”课题进行验收。专家组审阅相关材料并听取了课题组汇报,经过质询和充分讨论,形成如下验收意见:

    1.课题采用实物图仿真就地运行及将仿真系统由多机网络移植到单机中运行,做到了将实训场仿真后移植到课堂教学中,再现了现实场景,将行业办学教学培训过程中不能进行的现场操作变成了可能;解决了目前高职教育进行任务驱动式教学时由于经费不足而缺少实训场地的问题,且可安全有效重复使用。

2.课题在原仿真系统上加载了学习系统和自动测评系统,将工作原理与操作界面有机结合,将教学方法、手段与教学内容相结合,解决了行动导向教学法中教、学、做、评一体化教学实现问题。

3.课题的研究为火电厂运行仿真及其他课程教学与员工培训课件开发开拓了新思路,具有借鉴作用和指导意义。

综上所述,课题组完成了课题预期研究任务,达到了预期研究目标。

经专家组一致同意,课题验收合格。

   专家组组长(签名):                  

        

                      

 

专家姓名

单位

职务、职称

签名

陶明

长沙电力职业技术学院

副院长、教授

 

龚敏

长沙电力职业技术学院

副院长、副教授

 

潘峰

湖南省教育厅科技处

副处长

 

吴智储

长沙电力职业技术学院

教务处长、副教授

 

陈洁

长沙电力职业技术学院

系副主任、副教授

 

胡平

长沙电力职业技术学院

副教授

 

学校科研管理部门意见:

 

 

 

负责人:               (公章)        

 

                     

省教育厅意见

 

 

 

负责人:           (公章)         

                  

                   

 

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