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關(guān)鍵詞:熱能與動力工程;鍋爐領(lǐng)域;風機監(jiān)控;燃燒控制
熱能與動力工程在鍋爐領(lǐng)域的應(yīng)用,是改善我國鍋爐應(yīng)用中,能源過度浪費、資源量減少的重要舉措。經(jīng)濟發(fā)展需要能源支撐,近些年環(huán)保意識提升,對于能源應(yīng)用方面更注重利用率的提高。作為能源轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵媒介,鍋爐的應(yīng)用領(lǐng)域擴大,逐漸成為熱能與動力工程研究關(guān)注的焦點。我國地大物博,有豐富的能源資源,但是若一度過度浪費或者無節(jié)制消耗,能源會不斷減少,甚至限制城市建設(shè)與經(jīng)濟發(fā)展。在此基礎(chǔ)上,就需要及時將鍋爐領(lǐng)域發(fā)展以及熱能與動力工程研究力度加大,推進鍋爐建設(shè)步伐的同時,不能忽視熱能與動力工程的創(chuàng)新升級,植入更多學科知識,并激發(fā)熱能與動力工程作用,扎實鍋爐發(fā)展基礎(chǔ),提高運行效率,有效節(jié)約能源消耗。
1鍋爐應(yīng)用研究
鍋爐在很多工業(yè)生產(chǎn)中都是必備組成。通過化學能轉(zhuǎn)換的方式,將能源以熱能或者其他能的方式為人們提供,除了化學能與熱能轉(zhuǎn)換之外,還能夠?qū)⒄羝D(zhuǎn)換為機械能,其具體結(jié)構(gòu)詳見圖1。鍋爐實際應(yīng)用中,與發(fā)電機相互配合,將普通能源轉(zhuǎn)換為電能,滿足生產(chǎn)生活需要的同時,方便產(chǎn)業(yè)發(fā)展。鍋爐的應(yīng)用種類受到燃料差別影響存在一些不同,如熱水鍋爐或者蒸汽鍋爐等,天然氣、煤等都是鍋爐運行的關(guān)鍵燃料。應(yīng)用最普遍的為熱水鍋爐,是正常生活的必備器械,滿足民用熱水需求。工業(yè)、傳播或者機車等行業(yè)則應(yīng)用的鍋爐類型為蒸汽鍋爐。鍋爐應(yīng)用為人們生活提供了很多方便,同時也為工業(yè)發(fā)展等創(chuàng)造更多發(fā)展與創(chuàng)新的契機。鍋爐應(yīng)用價值巨大,但是能源消耗也比較大,這方面是鍋爐長久發(fā)展與創(chuàng)新必須關(guān)注的內(nèi)容。如何提高鍋爐應(yīng)用作用,減少鍋爐運行能耗,是當前鍋爐應(yīng)用研究的重點內(nèi)容。
2熱能與動力工程介紹
熱能與動力工程研究中,必須掌握其中的組成內(nèi)容,這樣才能在提高熱能與動力工程轉(zhuǎn)化效率方向引導(dǎo)下,取得更理想的創(chuàng)新效果。流體機械、熱力發(fā)動機、熱能動力、火力火電、水利水電、制冷低溫工程、能源環(huán)境、新能源開發(fā)等都是熱能與動力工程研究的重點,尋找更科學的方式,有效轉(zhuǎn)化熱能與動力,是熱能與動力工程研究的主要方向,同時也是綜合性較強的體現(xiàn)。熱能與動力工程研究中,加大深入研究力度,從系統(tǒng)化角度出發(fā),融入更多自動化元素,簡化能量轉(zhuǎn)化過程的同時,真正將能源利用率提高,并且為鍋爐的應(yīng)用與升級提供更多幫助。
3鍋爐領(lǐng)域中熱能與動力工程應(yīng)用問題剖析
針對當前的鍋爐應(yīng)用來講,其生產(chǎn)運行期間,風機非常關(guān)鍵,是幫助其實現(xiàn)能源轉(zhuǎn)換的基礎(chǔ),及時為鍋爐運行輸送所需要的有效氣體。在這種情況下,熱能與動力工程的應(yīng)用,將其有效滲透到風機運行中,經(jīng)過行之有效的優(yōu)化與調(diào)整,對鍋爐風機結(jié)構(gòu)加以升級,并且提高鍋爐運行效能。當然整個過程中必須認識到,鍋爐內(nèi)部結(jié)構(gòu)尤其復(fù)雜,特別是葉輪方面,外界因素極易對溫度變化值造成影響,造成鍋爐測量的結(jié)果準確性下降,系統(tǒng)安全可靠性降低,這方面必須提高重視。面對這方面的問題,熱能與動力工程植入研究中,雖然不斷尋找更合理的創(chuàng)新方式,但是所提出的處理辦法缺乏確切性。兩者的融入并非一無所獲,熱能與動力工程幫助鍋爐及時對風機葉片燃燒環(huán)節(jié)進行檢測,不僅能夠精準掌握其速度,同時還能夠根據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計對燃燒速度進行模擬,對風機葉片的使用壽命進行高精度模擬與評估,嚴格控制鍋爐運行與燃燒速度,將鍋爐運行期間可能存在的風險排除。
4鍋爐領(lǐng)域熱能與動力工程應(yīng)用必要性
熱能與動力工程在鍋爐的應(yīng)用中,根據(jù)鍋爐運行依靠的機械工程學原理,及時在其中注入跨熱能動力學內(nèi)容,從而對轉(zhuǎn)化規(guī)律進行掌握,梳理與總結(jié)將能量進行最大化轉(zhuǎn)化的方法。從整體上來講,熱能與動力工程在鍋爐中的應(yīng)用,工程專業(yè)性特點非常突出。實際應(yīng)用中,研究的主體為熱能與動力轉(zhuǎn)化,根據(jù)鍋爐應(yīng)用特點,注重轉(zhuǎn)化效率提高的同時,還要綜合機械、工程熱物理以及其他領(lǐng)域工程變化規(guī)律,以達到鍋爐運行中熱能與動力工程應(yīng)用目的。作為鍋爐運行中的重要組成,熱能與動力工程實際應(yīng)用中,必須尊重其中的系統(tǒng)性變化,并且總結(jié)鍋爐運行規(guī)律。加大信息技術(shù)與自動化技術(shù)等的應(yīng)用,明確鍋爐發(fā)展的方向,核心在于綜合應(yīng)用自動化技術(shù),有效將其融合到熱能與動力工程中,將其作用發(fā)揮到最大化。與此同時,還要將鍋爐運行效率提高,保證鍋爐運行安全的同時,激發(fā)鍋爐運行的經(jīng)濟價值。
5鍋爐中熱能與動力工程運用創(chuàng)新舉措總結(jié)
5.1風機監(jiān)控中熱能與動力工程的應(yīng)用
熱能與動力工程在鍋爐的運用中,針對鍋爐中的風機進行了優(yōu)化與創(chuàng)新。對風機的應(yīng)用進行了客觀分析,認識到風機作為鍋爐結(jié)構(gòu)的重要組成,及時為鍋爐提供運行所需要的氣體,以保證燃料得到充分燃燒。社會建設(shè)與經(jīng)濟發(fā)展背景下,鍋爐能源消耗率增加,及時將風機運行時間延長,才能真正將鍋爐運行效率以及能源供應(yīng)率等提高。部分鍋爐系統(tǒng)運行中,過度追求效率提升,以不科學的手段將風機運行時間延長,如此會增加風機運行負荷,熱量迅速增加,風機結(jié)構(gòu)位置特殊,若熱量增加卻得不到及時措施予以降溫,必然會出現(xiàn)問題,不僅無法將鍋爐運行效率提高,甚至還會對正常運行造成影響,威脅鍋爐運行安全。面對這種情況,熱能與動力工程的應(yīng)用,及時明確風機運行期間所承受的負荷點,并制定科學合理的散熱方案,保證風機恒溫運行,延長風機使用壽命,提高風機運行效率。熱能與動力工程與風機運行的結(jié)合,必須對其內(nèi)部結(jié)構(gòu)全面了解,認識到風機運行期間溫度數(shù)據(jù)的測量與統(tǒng)計,常規(guī)測量手段并不能滿足其要求,尤其是技術(shù)方面存在明顯的限制性因素,在這種情況下,從電氣技術(shù)方面著手,利用軟件的方式,對風機葉片燃燒速度進行實時監(jiān)測,及時統(tǒng)計監(jiān)測數(shù)據(jù)并迅速創(chuàng)建二維模型,在網(wǎng)格劃分基礎(chǔ)上,得到風機葉片燃燒的準確速度。求解器的協(xié)助下完成計算與結(jié)構(gòu)分析,這種方法在一定程度上解決了風機運行期間溫度控制、燃燒速度等監(jiān)測短板,當然實際應(yīng)用中比較容易受到溫度影響而出現(xiàn)一些溫差,這方面還需要進一步深入研究。
5.2鍋爐燃燒控制方面熱能與動力工程的應(yīng)用
熱能與動力工程在鍋爐中的應(yīng)用,還體現(xiàn)在燃燒控制方面。鍋爐整體運行中,燃燒控制是重要組成,不僅對能量轉(zhuǎn)換幅度進行有效調(diào)整,同時也是自動化控制升級的關(guān)鍵環(huán)節(jié)?,F(xiàn)代化技術(shù)與自動化模式的融入,幫助鍋爐實現(xiàn)了人力填充燃料的轉(zhuǎn)變,升級為步進式自動控制填料,當前部分鍋爐已經(jīng)實現(xiàn)了全自動燃燒控制,自動化水平明顯提高。結(jié)合當前鍋爐中熱能與動力工程應(yīng)用情況,其與自動控制技術(shù)的融合等,科學控制鍋爐的燃燒速度。具體控制方法主要包括兩方面。(1)空燃比例連續(xù)控制系統(tǒng),組成部件包括燒嘴、熱電偶、流量計、PLC、燃燒控制器以及氣體分析裝置、電動蝶閥等。從熱點偶檢測的方式,對燃燒控制數(shù)據(jù)及時掌握,隨后是數(shù)據(jù)傳輸,對比鍋爐運行規(guī)定數(shù)值,通過比例積分以及鍋爐輸出電信號等對存在的偏差值進行調(diào)節(jié),還要控制電動蝶閥以及比例閥等開合的具體程度,由此幫助空燃比例連續(xù)控制系統(tǒng)實現(xiàn)空氣、燃料比例的嚴格控制,從而達到對鍋爐內(nèi)溫度有效調(diào)節(jié)的目的(圖2)。當然這種溫度控制方式在實施中受影響因素較多,所以精確性方面還需要進一步提高,特別是其中的額定數(shù)值,必須提前仔細確認。(2)雙交叉限幅控制系統(tǒng),同樣是熱能與動力工程在鍋爐燃燒控制中的應(yīng)用體現(xiàn)。此系統(tǒng)的運行,涉及到燒嘴、流量計,還應(yīng)用到燃燒控制器、熱電偶以及流量閥等。溫度傳感器積極配合熱電偶,將測量溫度的相關(guān)信息及時轉(zhuǎn)換成電信號是基本工作原理。測量點實際溫度便是電信號,結(jié)合工藝曲線測定的方式,對電信號進行數(shù)值對比,隨后在PLC的幫助下,對空氣流量閥開合程度適當調(diào)整,并調(diào)整燃料,嚴格按照規(guī)定比例對空氣、燃料等加以控制??諝饬髁啃枰装迮c差壓變送器的支持完成測量。在此基礎(chǔ)上還要安裝質(zhì)量控制裝置,及時對鍋爐燃料量進行控制,保證溫度控制在合理范圍內(nèi)。
6鍋爐中熱能與動力工程運用發(fā)展方向研究
鍋爐中科學應(yīng)用熱能與動力工程,不僅幫助鍋爐實現(xiàn)了各方面數(shù)值的嚴格控制與實時監(jiān)督,同時也完善了鍋爐內(nèi)部結(jié)構(gòu),升級了鍋爐運行性能。熱能與動力工程在其中的應(yīng)用范圍還在不斷擴大,幫助鍋爐對熱能有效控制,節(jié)約鍋爐運行能耗,降低鍋爐對環(huán)境的污染,同時協(xié)助鍋爐實現(xiàn)熱工自動控制。除此之外,熱能與動力工程的研究,在汽車工程或者制冷低溫工程等方面也有明顯應(yīng)用。及時對內(nèi)燃機進行優(yōu)化,科學控制熱力發(fā)動機的運行排放等,協(xié)調(diào)其與環(huán)境的關(guān)系。通過低溫技術(shù)學以及制冷原理等研究,完善了制冷低溫系統(tǒng),提高制冷低溫系統(tǒng)運行效率。
7結(jié)束語
對于鍋爐來講,熱能與動力工程在其中的運用,不僅從多方面對鍋爐自動化運行水平加以提高,同時也優(yōu)化了鍋爐運行結(jié)構(gòu),提高了燃燒效率,協(xié)助鍋爐真正實現(xiàn)精細化能耗控制。尤其是風機監(jiān)控以及燃燒控制等方面,經(jīng)過有效磨合與優(yōu)化,鍋爐以及熱能與動力工程都取得明顯進步。
參考文獻
關(guān)鍵詞:實踐教學;教學改革;能源與動力工程
作者簡介:孟建(1979-),男,山東滕州人,山東理工大學交通與車輛工程學院,講師;劉永啟(1965-),男,山東棗莊人,山東理工大學交通與車輛工程學院,教授,博士生導(dǎo)師。(山東 淄博 255049)
基金項目:本文系山東理工大學教學研究項目(項目編號:4003-111182)的研究成果。
中圖分類號:G642.423 文獻標識碼:A 文章編號:1007-0079(2013)31-0155-02
高等教育的目標是培養(yǎng)有獨立工作能力的各類專業(yè)人才,[1]根據(jù)這一目標,制定了山東理工大學能源與動力工程專業(yè)的培養(yǎng)目標——培養(yǎng)能夠獨立從事內(nèi)燃機行業(yè)及其相關(guān)行業(yè)的應(yīng)用型工程技術(shù)人員,為了使學生畢業(yè)后能夠迅速適應(yīng)工作環(huán)境,必須提高學生的實踐能力和創(chuàng)新能力。為實現(xiàn)這一目標,必須切實加強實踐教學體系的建設(shè),提高實踐環(huán)節(jié)的教學質(zhì)量。為此,本文結(jié)合能源與動力工程專業(yè)的特點,圍繞實踐教學體系、實驗教學內(nèi)容、生產(chǎn)實習環(huán)節(jié)、實驗教學方法改革、學生參與科研和課外科技活動等方面,研究了能源與動力工程專業(yè)實踐教學新方法,探索構(gòu)建了面向21世紀的能源與動力工程專業(yè)實踐教學體系,以適應(yīng)未來人才培養(yǎng)質(zhì)量規(guī)格的需要。
一、實踐教學存在的問題
1.實驗教學環(huán)節(jié)缺乏對學生工程實踐能力的培養(yǎng)
過去,中國很多高校的實踐教學環(huán)節(jié)與國外大學相比,都缺乏對學生工程實踐能力的培養(yǎng)。國內(nèi)高校實踐教學環(huán)節(jié)旨在幫助學生加深對有關(guān)課程理論知識的理解和掌握,不重視實踐教學對學生動手能力、工程實踐能力和工程意識的培養(yǎng)。實踐教學環(huán)節(jié)的要求不明確、不具體,缺乏綜合性、多元化。而歐美大學機械動力類專業(yè)在實踐教學環(huán)節(jié)的安排上重視對學生跨學科綜合設(shè)計能力的培養(yǎng),重視實踐報告和實踐成果的考核。[1]
相比較而言,山東理工大學能源與動力工程專業(yè)實踐教學環(huán)節(jié)中學生被動接受多,自主學習和動手環(huán)節(jié)少;缺乏對學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)和跨學科的綜合性實踐環(huán)節(jié)。
2.實驗教學模式陳舊
實驗教學是實踐教學環(huán)節(jié)中的重要一環(huán)。傳統(tǒng)的實驗教學模式中,實驗指導(dǎo)教師實驗開始前將實驗原理、實驗步驟、儀器使用及測試方法全部告訴學生,學生只需要按指定的過程一步步去操作,不用思考和創(chuàng)新。這種實驗教學模式中的實驗指導(dǎo)教師是實驗教學過程的主體,學生只是被動接受,主動參與性差。這種實驗教學模式很難較好地培養(yǎng)學生的實踐動手能力和創(chuàng)新意識,很難適應(yīng)新世紀對創(chuàng)新性人才培養(yǎng)的需要。
3.實驗教學內(nèi)容單一
實驗教學內(nèi)容以驗證性實驗為主,枯燥乏味、應(yīng)用價值不高且許多內(nèi)容已經(jīng)過時,導(dǎo)致目前的實驗教學內(nèi)容很難激發(fā)學生的學習興趣和創(chuàng)新意識,不能有效地培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神和工程實踐能力。
4.校外實習形式單一
大多數(shù)的校外實習流于形式,基本上是由教師組織學生去企業(yè)進行走馬觀花式的參觀。實踐內(nèi)容空泛,學生在實習中很難有機會深入細致地學習,更談不上提高自己的實踐動手能力,實習結(jié)束后對技術(shù)問題還是感到茫然,實習效果不好。
二、實踐教學體系的改革
1.形成特色的實踐教學體系
隨著高等教育教學深化改革和發(fā)展的需要,根據(jù)市場對能源與動力工程專業(yè)本科學生的就業(yè)需求和職業(yè)要求,在長期的實驗實踐教學建設(shè)的基礎(chǔ)上能源與動力工程專業(yè)對實踐教學環(huán)節(jié)進行了完善和調(diào)整,建立了逐層遞進式實踐教學體系,如圖1所示。在原有實踐教學環(huán)節(jié)的基礎(chǔ)上,增加了認識實習、大學生科技創(chuàng)新活動、內(nèi)燃機電控系統(tǒng)設(shè)計、內(nèi)燃機零部件制造工藝設(shè)計、內(nèi)燃機企業(yè)生產(chǎn)流程及管理實習、內(nèi)燃機工作過程模擬訓練、內(nèi)燃機性能測試實習等實踐教學環(huán)節(jié),使實踐教學環(huán)節(jié)學分占總學分的比例從原來的17%提高到25%。
2.更新實驗教學內(nèi)容
實驗教學內(nèi)容是實踐教學體系的重要組成部分,現(xiàn)有的實驗課多依附于理論教學,實驗課內(nèi)容的設(shè)置只體現(xiàn)在讓學生對理論知識的進一步理解,不重視實驗課教學對學生動手能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。[2,3]因此,有必要對實驗教學內(nèi)容進行完善與更新。實驗教學內(nèi)容的選擇,既要注重縱向知識的系統(tǒng)性,又要注重橫向知識的滲透性,還要有利于培養(yǎng)學生的動手能力和創(chuàng)造性思維能力,最大限度地挖掘?qū)W生的知識潛力。
能源與動力工程專業(yè)從課程設(shè)置的實際情況出發(fā),在不影響理論教學的前提下,適當增加部分課程實驗教學的學時數(shù),并對各實驗課程的教學內(nèi)容和教學形式進行適當?shù)恼{(diào)整與改革,增加了部分課程實驗教學的實驗項目數(shù)。新的實驗教學內(nèi)容更加注重基礎(chǔ)內(nèi)容與學科前沿的結(jié)合,注重理論知識與科研、工程實踐和生產(chǎn)實際的緊密聯(lián)系。由于設(shè)計性、綜合性實驗更有助于激發(fā)學生的創(chuàng)新意識,有助于培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力,有助于學生掌握科學研究的思維方式、一般步驟和解決問題的方法。為此,能源與動力工程專業(yè)結(jié)合車輛工程實驗室和熱工基礎(chǔ)實驗室現(xiàn)有的實驗儀器設(shè)備增加了部分課程實驗教學的綜合性、設(shè)計性實驗項目,提高了綜合性、設(shè)計性實驗項目占總實驗項目數(shù)的比例。如:“汽車單片機原理及應(yīng)用”的實驗學時由原來的4學時增加到20學時,實驗項目由4個增加到9個,增加了5個設(shè)計性實驗項目;“工程熱力學”的實驗學時由4學時增加到6學時,實驗項目數(shù)由原來的4個增加到8個,其中4個為必做實驗,4個為選作實驗(選作其中的兩個),驗證性實驗項目數(shù)由原來的2個減少到1個;“計算機輔助設(shè)計”的實驗學時數(shù)由原來的8學時增加到12學時,增加了兩個設(shè)計性實驗項目;“內(nèi)燃機構(gòu)造”的實驗學時數(shù)由原來的6學時增加到10學時,增加了3個綜合性實驗項目;“畫法幾何與工程制圖”實驗學時由8學時增加到16學時。
3.采用開放式實驗教學模式
采用開放式實驗教學模式替代傳統(tǒng)的“被動式”、“抱著走”的實驗教學模式,克服了過去教師講實驗,手把手教學生做實驗,最后學生交實驗報告的做法。開放式實驗教學模式突出了學生在實驗教學過程中的主體地位,弱化了教師在實驗教學環(huán)節(jié)中的作用。教師根據(jù)實驗設(shè)備的臺套數(shù),確定學生每組實驗人數(shù),一般為2~3人,學生根據(jù)實驗任務(wù)書的要求完成實驗預(yù)習,寫出實驗預(yù)習報告,達到要求后,網(wǎng)上預(yù)約實驗時間。實驗開始前,教師進行提問,在規(guī)定時間內(nèi)學生要獨立完成實驗。實驗過程中,指導(dǎo)教師應(yīng)貫徹“少講多練,引導(dǎo)為主”的原則,把主要精力放在巡視中,注意每個學生的實驗情況,引導(dǎo)學生積極主動地進行實驗。對于實驗過程中出現(xiàn)的問題,指導(dǎo)教師首先啟發(fā)、引導(dǎo)學生自行處理,而不是學生一提出問題就立即回答。開放式實驗教學模式在鞏固學生理論知識的同時,鍛煉了學生的實際動手能力,調(diào)動了學生在實驗教學過程中的主動性,加深了學生對實驗內(nèi)容的理解和體會。開放式實驗教學模式提高了實驗教學質(zhì)量,培養(yǎng)了學生的實踐動手能力和分析問題、解決實際問題的能力,實驗教學效果顯著,真正達到了提高學生工程應(yīng)用能力的教學目的。
4.重視生產(chǎn)實習,培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力
生產(chǎn)實習是重要的實踐教學環(huán)節(jié),是學生將課堂上所學的理論知識、專業(yè)知識和實際應(yīng)用相結(jié)合的重要環(huán)節(jié)。[4]通過生產(chǎn)實習,學生可以接觸到企業(yè)的生產(chǎn)實際,增強對能源與動力工程專業(yè)的了解和認識,建立更加清晰的專業(yè)意識。通過生產(chǎn)實習,學生可以應(yīng)用所學知識來認識、觀察、分析和思考實際問題,培養(yǎng)了學生的實踐能力和創(chuàng)新能力。因此,必須重視生產(chǎn)實習,切實提高生產(chǎn)實習的教學質(zhì)量,提高學生的工程實踐能力,為學生畢業(yè)后的工作打下堅實基礎(chǔ)。根據(jù)教學大綱的要求,結(jié)合實習單位的生產(chǎn)特點,指導(dǎo)教師制訂出較為周密的生產(chǎn)實習計劃及完善的實習指導(dǎo)說明書。合理安排實習內(nèi)容,能源與動力工程專業(yè)生產(chǎn)實習以內(nèi)燃機關(guān)鍵零件的機械加工工藝和內(nèi)燃機的裝配工藝為主。生產(chǎn)實習方式采用車間實習、參觀實習、專題報告、共同討論等多種形式。實習期間要加強管理,對學生嚴格要求,認真指導(dǎo),每天實習前布置實習內(nèi)容,要求學生認真做筆記、帶著問題去實習,多看、多問、多記。改革實習成績的評定方式,實習成績從傳統(tǒng)的單純依據(jù)實習報告內(nèi)容評定,擴展到依據(jù)實習紀律、實習報告內(nèi)容、實習記錄內(nèi)容、分組討論情況和實習答辯情況綜合評定。
5.鼓勵學生參與教師科研和科技創(chuàng)新活動
學生參與教師科研和科技創(chuàng)新活動能夠調(diào)動學生的學習積極性,開拓學生的視野,提高學生綜合應(yīng)用所學知識的能力,鍛煉學生的工程實踐能力,培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。目前,能源與動力工程專業(yè)有20多位同學參與到教師、研究生的科研活動中,承擔改造、搭建試驗平臺和做實驗等工作。鼓勵學生參與大學生第二課堂創(chuàng)新活動,學生在教師的指導(dǎo)下申請大學生創(chuàng)新研究項目;鼓勵學生參與山東省大學生機電產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計競賽、瑞薩超級MCU模型車大賽、飛思卡爾杯智能車設(shè)計大賽、“濰柴動力杯”山東省大學生汽車技術(shù)創(chuàng)新設(shè)計大賽等活動,并取得了很好的成績。
三、結(jié)論
能源與動力工程專業(yè)通過開展實踐教學改革,完善了專業(yè)的實踐教學體系,開拓了學生的專業(yè)視野,培養(yǎng)了學生的工程實踐能力和創(chuàng)新意識,提高了實踐教學環(huán)節(jié)的教學效果,保障了專業(yè)的整體教學質(zhì)量。
參考文獻:
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關(guān)鍵詞:熱能與動力;鍋爐,應(yīng)用
社會經(jīng)濟的快速發(fā)展,電網(wǎng)建設(shè)也不斷發(fā)展。熱電廠作為重要的供電方在生產(chǎn)電能方面有非常重要。電廠在發(fā)電過程中也會產(chǎn)生很多其它的能量,這些能量無法利用的話就造成了能源的浪費,尤其是作為量比較大的熱能和動力能源來說更需要我們加強研究,促使這些能源能夠轉(zhuǎn)化為我們所需要的電能,進而提高電廠的發(fā)電效率,達到節(jié)能的目的。
一、運用熱能與動力工程的重要意義
目前我國電廠運行現(xiàn)狀來看,合理的運用熱能和動力工程意重大,其必要性主要表現(xiàn)在兩個方面;
(1)在電廠中有效運用熱能和動力工程是我國當前發(fā)展現(xiàn)狀的要求。目前我國發(fā)展過程中面臨的最大問題就是能源問題,能源的短缺現(xiàn)象在當前我國發(fā)展過程中日益突出。當前我國才會如此重視對于能源的節(jié)約利用,盡可能的在各個行業(yè)中提高能源的利用率,而對于電廠來說,在電廠發(fā)電過程中合理的運用熱能和動力工程就能夠在較大程度上提高電廠的發(fā)電效率,也就是達到了節(jié)能的目的,符合國家總體發(fā)展方針的要求。
(2)在電廠中有效運用熱能和動力工程同樣是電廠自身發(fā)展的基本要求。隨著當前我國電力能源使用量的增加,電廠的數(shù)量也正在與日俱增,并且隨著我國市場化進程的加快,電廠也逐漸融入到了市場環(huán)境中,這就無形中增加了電廠的壓力,為了更好的應(yīng)對這種越來越大的競爭壓力,電廠必須采取恰當?shù)拇胧﹣硖岣咦陨淼纳a(chǎn)效率,進而才能增強自身的核心競爭力。
二、降低熱能損耗的措施
(1)采取合理的調(diào)配選擇方案
由于外界負荷的變化導(dǎo)致并網(wǎng)運行機組在遇到不斷變動的電網(wǎng)頻率時,會依據(jù)自身的差異動態(tài)特性自動啟動增減負荷,維持電網(wǎng)周波這個過程被稱作一次調(diào)頻。一次調(diào)頻負荷的增量,由負荷功率隨頻率的下降而自動減少和調(diào)速器作用使發(fā)電機有功出力增加兩個方面共同調(diào)節(jié)來平衡。一次調(diào)頻是有差調(diào)節(jié),只能將頻率控制在一定范圍內(nèi)。一次調(diào)頻的主要特點就是頻率的調(diào)速非常快,然而發(fā)電機組調(diào)頻形式,一種為自動調(diào)頻方式,另外一種為手動調(diào)頻方式。在熱電廠運行中對提高其自身的運行效率與水平方面來說選擇怡當?shù)恼{(diào)頻方式十分有必要且相當重要。因此,恰當調(diào)配方式的選擇要立足于正確認識并掌握并網(wǎng)運行機組,以防因選擇了錯誤的調(diào)配方式而導(dǎo)致熱能與動力工程在熱電廠中的運用效率的低下。
(2)節(jié)流調(diào)節(jié)
節(jié)流調(diào)節(jié)本身的作用就是為了提高生產(chǎn)效率,促進能量有效轉(zhuǎn)化的措施。如果汽輪機中沒有相應(yīng)的調(diào)解級,對于較大型的鍋爐機組而言并不會發(fā)生很大的損失,但是對于容積較小的機組,節(jié)流調(diào)節(jié)就顯得尤為重要。
對于較小的汽輪機組而言,機組包含的級數(shù)越多,機組的數(shù)值就會出現(xiàn)越小的情況,同時在臨界壓力方面數(shù)值也會是非常小的。為了更好的保證電廠的生產(chǎn),在工作級組方面級數(shù)不應(yīng)該小于三到四級,同時在一種工況下,通過各級級組的流量要相同,在不同的工況下,各級的通流面積要保持不變。
(3)濕氣損失
濕汽損失也是電廠熱能及動力工程中經(jīng)常面臨的問題之一,產(chǎn)生這樣問題的主要原因有以下幾種:其一,濕蒸汽在鍋爐機組中發(fā)生膨脹的過程之中,難免會產(chǎn)生凝結(jié)現(xiàn)象,這部分蒸汽就無法做功,導(dǎo)致能力的損失;其二,水珠與氣流的速度存在差別,當水珠速度小于氣流速度時,水珠便會影響氣流的流速,消耗其動能,從而造成能量的損失;其三,水珠應(yīng)為撞擊噴管背弧而擾亂主流造成的損失,撞擊動葉背弧阻礙動葉旋轉(zhuǎn)而消耗葉輪有用功。
為了盡量降低濕氣損失,在實際的工作之中我們要在氣流中間增設(shè)熱循環(huán)裝置,這樣可以讓濕氣中的水珠重新氣化,變成相應(yīng)的氣流。也可以在設(shè)備之中增設(shè)相應(yīng)的除濕裝置,盡量降低氣流中的濕氣,這也是降低濕氣損失的重要方式。
(4)鍋爐排煙損失問題
鍋爐是火力電廠發(fā)電的核心裝置,鍋爐在不斷的運行與工作的過程之中,極易受到排煙溫度的影響。一般而言,我們會對排煙溫度進行科學的設(shè)置,只要排煙溫度保持在相應(yīng)的設(shè)置范圍之內(nèi),鍋爐機組不會出現(xiàn)問題,但是如果排煙溫度大于我們預(yù)先設(shè)置的排煙溫度,那么就會造成鍋爐排煙損失增加,降低鍋爐的工作效率,影響電廠整體的經(jīng)營效益。
一般而言,影響排煙溫度的因素主要有燃料、風溫與風速三個方面,因此為了解決鍋爐排煙損失應(yīng)該從這三個方面進行考慮。首先,我們應(yīng)該注重燃料的選擇,盡量選擇雜質(zhì)較少的燃料,控制燃料中的灰分、水分以及揮發(fā)分,只有這樣才能從根本上提高燃料的燃燒效率,有效降低排煙溫度,從而控制排煙損失;其次,要注重風速的調(diào)整,在實際的發(fā)電過程之中應(yīng)該盡量的控制風速大小適宜且穩(wěn)定,只有這樣才能保證燃料的充分燃燒的同時減少鍋爐排煙損失;最后,在鍋爐機組工作的過程之中應(yīng)該科學的控制風溫,風溫對于燃燒的效率與質(zhì)量有著直接的聯(lián)系,只有注重風溫的控制才能保證鍋爐的工作效率,減少鍋爐排煙損失。
三、熱能與動力工程發(fā)展的方向
在熱能動力工程的發(fā)展方向中,熱能動力及控制工程方向尤為重要。在此工程里便涉及到熱能與動力測試技術(shù)以及鍋爐原理等知識的運用。目前,隨著機組向大容量、高轉(zhuǎn)速、高效率、自動化方向的發(fā)展,電站也對風機的安全可靠性提出了越來越高的要求,鍋爐風機在運行中常發(fā)生燒壞電機、竄軸、葉輪飛車、軸承損壞等事故,嚴重危害設(shè)備、人身安全,也給電廠造成巨大的經(jīng)濟損失。此外,風機一直是電站的耗電大戶,電站配備的送風機、引風機和冷煙風機是鍋爐的重要輔機,降低其耗電率是節(jié)能的一項重要措施。
另一面,熱能與動力工程專業(yè)將重點圍繞國家能源戰(zhàn)略,以“新能源、核能、智能電網(wǎng)、常規(guī)能源、節(jié)能減排”為主線,培養(yǎng)能適應(yīng)國家能源領(lǐng)域(尤其是電力行業(yè))快速發(fā)展要求的高級研究應(yīng)用型人才。
4結(jié)束語
綜上所訴,熱電廠在改革的過程中,應(yīng)該將重點放在熱力設(shè)備和熱力系統(tǒng)的節(jié)能減排改造上。在本文中筆者只是粗略的列舉了幾種節(jié)能減排措施,真正行之有效的具體節(jié)能措施還有很多。就目前情況來看,要想不斷的推進我國電力企業(yè)的進步與發(fā)展,就應(yīng)該針對熱電廠的節(jié)能上進行深刻的分析與探討,只有這樣才能更好的促進問題的解決,為我國電力行業(yè)的發(fā)展提供相應(yīng)的保障。與此同時,對電廠熱能及動力工程存在的問題進行研究對于提高燃料能量利用率,促進燃料的高效燃燒,從而實現(xiàn)節(jié)能減排的社會目標。
參考文獻
1.1構(gòu)建符合新能源(太陽能)行業(yè)應(yīng)用型人才培養(yǎng)的課程體系我校能源與動力工程專業(yè)設(shè)有制冷與空調(diào)技術(shù)、制冷測試技術(shù)與自動化、太陽能利用三個專業(yè)方向。理論課程體系采用模塊化設(shè)置,分為公共基礎(chǔ)課模塊、專業(yè)基礎(chǔ)課模塊、專業(yè)課模塊和專業(yè)選修課模塊。前三個模塊構(gòu)成了能源與動力工程專業(yè)的基礎(chǔ)知識體系,為學生繼續(xù)深造和進行能源動力方面的研究應(yīng)用奠定了理論基礎(chǔ)。專業(yè)選修課模塊根據(jù)2014年3月德州及其周邊地區(qū)對新能源類特別是太陽能應(yīng)用方向的人才需求設(shè)置了相關(guān)課程[2]。結(jié)合行業(yè)企業(yè)用人對畢業(yè)生實踐能力的要求,實踐環(huán)節(jié)穿插于整個教學過程,著重培養(yǎng)學生實踐動手能力。前三年,學生的實踐環(huán)節(jié)主要有包括認識實習、金工實習、制圖測繪在內(nèi)的基本技能訓練,以及把課堂教學和工程實踐相結(jié)合的課內(nèi)實驗、課程設(shè)計等專項技能訓練。學生在掌握了扎實寬厚的能源與動力工程專業(yè)基礎(chǔ)知識后,第四年有計劃地到校外實習基地進行為期一年的實習,包括專業(yè)方向?qū)嵙暫彤厴I(yè)設(shè)計、畢業(yè)實習,以提高學生綜合運用所學知識分析和解決工程實際問題的能力。2012年,能源與動力工程專業(yè)獲批國家級“專業(yè)綜合改革試點”項目,聘請中科院物理所孟慶波為教授,聘山東大學可再生能源研究中心主任韓吉田教授、天津大學“中低溫熱能高效利用”教育部重點實驗室負責人趙軍教授、國家太陽能熱利用研發(fā)中心主任趙玉磊為專業(yè)建設(shè)專家委員會成員,完成了德州學院能源與動力工程專業(yè)專業(yè)規(guī)范的撰寫、培養(yǎng)方案的修訂、基礎(chǔ)課和專業(yè)基礎(chǔ)課課程規(guī)范的撰寫工作。同時,德州學院機電工程學院與中國太陽能產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟聯(lián)合成立能源與動力工程(太陽能熱利用方向)專業(yè)卓越工程師試點班,2012年9月首屆招生50人,2013級招生正在進行中。鑒于太陽能專業(yè)高校教材緊缺的現(xiàn)狀,機電工程學院編寫了7本太陽能系列高校教材,其中孫如軍教授編寫的《太陽能熱水系統(tǒng)施工管理》(清華大學出版社)已于2012年11月出版,其余幾本已經(jīng)完稿,等待出版。
1.2培養(yǎng)適應(yīng)新能源(太陽能)行業(yè)應(yīng)用型人才培養(yǎng)的師資隊伍能源與動力工程專業(yè)現(xiàn)有專職教師19人,其中教授3人,副教授12人,具有博士學位教師2人,均擁有豐富的教學經(jīng)驗和實踐經(jīng)驗,是一支年齡、職稱、學歷結(jié)構(gòu)合理、發(fā)展趨勢良好的師資隊伍。近三年來,專業(yè)教師共近120篇,其中在核心期刊發(fā)表20余篇,在外文期刊15篇,被SCI收錄9篇;承擔或參與國家、省科技廳、市科技局項目20余項,院級科研課題30余項,承擔國家教研立項課題5項,出版專著2部,參編教材28部,獲得實用新型專利20余項。
1.3能源類創(chuàng)新性、應(yīng)用型人才培養(yǎng)成效顯著學生實踐創(chuàng)新能力強。近幾年在大學生科技文化創(chuàng)新大賽中,能源與動力工程專業(yè)學生在全國大學生節(jié)能減排課外科技作品競賽、全國大學生數(shù)學建模競賽、全國三維數(shù)字化創(chuàng)新設(shè)計大賽、全國大學生電子設(shè)計競賽、全國大學生電子商務(wù)“創(chuàng)新、創(chuàng)意及創(chuàng)業(yè)”挑戰(zhàn)賽、全國大學生計算機仿真競賽、大學生物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽、山東省機電產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計競賽等各類國家級和省級比賽中都獲得了優(yōu)異成績,獲得國家級獎勵20余項,省部級以上獎勵200余項,教師指導(dǎo)學生在公開發(fā)行的雜志上發(fā)表學術(shù)論文10余篇,獲得實用型新專利20余項,獲獎層次和數(shù)量均居全國同類院校和省屬高校前列。特別值得一提的是在教育部主辦的全國大學生節(jié)能減排社會實踐與科技競賽中,參賽作品《太陽能電動車》、《太陽能服飾》、《綠色壓力環(huán)保鞋》、《自切換高效太陽能干燥裝置》連續(xù)四屆分獲國家級一等獎,尤其是在2011年8月的競賽中,學生的參賽作品《害蟲自殺式太陽能滅蟲器》,在全國182所參賽高校中,榮獲國家特等獎,現(xiàn)場總決賽全國成績排名第一,同時我校榮獲優(yōu)秀組織獎。學生就業(yè)率高。能源與動力工程專業(yè)2006年開始招收本科生以來,一次性就業(yè)率在95%以上,主要就業(yè)行業(yè)為省內(nèi)制冷、空調(diào)、汽車、太陽能等行業(yè),許多同學現(xiàn)已成為企業(yè)設(shè)計主管或現(xiàn)場主管。到目前為止,與皇明太陽能集團聯(lián)合培養(yǎng)的太陽能專業(yè)的學生中已有160名進入了相應(yīng)的崗位,得到了企業(yè)的一致好評。
1.4構(gòu)建協(xié)同創(chuàng)新的新能源(太陽能)行業(yè)應(yīng)用型人才培養(yǎng)校企合作模式2007年至今,德州學院機電工程學院先后在國家太陽能熱利用工程技術(shù)研究中心、皇明太陽能集團有限公司等建立實習實踐基地5個;2006年12月,機電工程學院與山東奇威特人工環(huán)境有限公司投入了30萬元,校企合作共建了“太陽能中央空調(diào)實驗室”。2007年3月與皇明太陽能股份有限公司合作共建,成立了“太陽能熱利用工程技術(shù)實驗中心”,面向全校相關(guān)專業(yè)師生、皇明太陽能股份有限公司及地方新能源企業(yè)開放。該專業(yè)分階段安排學生到各公司進行見習和實習,并聘請高級工程師進行專業(yè)知識和專業(yè)技能的講座和兼課,帶來了大量的課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計以及科研課題,并進行卓有成效的指導(dǎo),開闊了學生視野,實現(xiàn)了理論到實踐的結(jié)合,讓學生了解和掌握本學科的發(fā)展動態(tài)和社會需求狀況,為今后走向社會奠定了基礎(chǔ)。自2007年與皇明聯(lián)合辦學以來,相繼已經(jīng)開設(shè)了五屆“太陽能班”,實驗室教學配置都相應(yīng)固定且配備齊全。所用教材都是德州學院和皇明集團合作編寫,共20余部。集團派相應(yīng)的各部門高級技術(shù)人員到校指導(dǎo)教學工作,聯(lián)合辦學借助皇明集團國際領(lǐng)先的檢測與研發(fā)設(shè)備,組織學生進行相關(guān)的研究與開發(fā)。借鑒與皇明太陽能集團聯(lián)合培養(yǎng)人才的經(jīng)驗,2010年又先后與德州旭光太陽能集團、東營光伏太陽能有限公司等太陽能應(yīng)用企業(yè)成立了相應(yīng)的企業(yè)冠名班。2012年,德州學院與皇明太陽能股份有限公司聯(lián)合建設(shè)“本科教學工程”大學生校外實踐教育基地,已獲教育部批準。在合作辦學基礎(chǔ)上,總結(jié)出了“三三六”校企合作人才培養(yǎng)模式,這一校企合作人才培養(yǎng)模式的辦學經(jīng)驗,在2010年山東省校企合作培養(yǎng)人才工作電視會議上做了大會典型發(fā)言。由此構(gòu)建的“強化專業(yè)技能、突出創(chuàng)新能力、提升人文素養(yǎng)”為主要內(nèi)容的三位一體的校企合作人才培養(yǎng)體系,保證了學生綜合素質(zhì)的不斷提高。2009年至2011年,德州學院連續(xù)三年被評為“山東省校企合作先進單位”,2011年德州學院列入首批“山東省企業(yè)專業(yè)技術(shù)人員繼續(xù)教育基地”。
2建設(shè)規(guī)劃
能源與動力工程專業(yè)人才培養(yǎng)以服務(wù)區(qū)域經(jīng)濟和社會發(fā)展為宗旨、以就業(yè)為導(dǎo)向,走產(chǎn)學研結(jié)合的發(fā)展道路,培養(yǎng)新能源行業(yè)創(chuàng)新性、應(yīng)用型人才,建成在省內(nèi)有一定影響力的能源與動力工程專業(yè)引領(lǐng)的能源類專業(yè)群和能源類卓越工程師培養(yǎng)基地,為德州及周邊地區(qū)新能源行業(yè)發(fā)展起到引領(lǐng)和推進作用。
2.1打造能源與動力工程專業(yè)引領(lǐng)的“特色突出、優(yōu)勢顯著”的能源類、機械類、自動化類專業(yè)群目前,我校已確定重點打造能源與動力工程專業(yè)(暨新能源、節(jié)能環(huán)保裝備方向的機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè))引領(lǐng)的能源類、機械類、自動化類專業(yè)群,為德州市新能源產(chǎn)業(yè)共涉及的太陽能利用、風電裝備、生物質(zhì)能、熱泵應(yīng)用、新能源汽車和節(jié)能環(huán)保六大領(lǐng)域做好智力支撐。根據(jù)德州市及周邊地區(qū)對新能源裝備與環(huán)保機械領(lǐng)域人才的需求,對三個專業(yè)群教學計劃及教學內(nèi)容進行調(diào)整,能源類專業(yè)群主要側(cè)重于新能源(太陽能利用、新能源汽車)技術(shù)的研究與應(yīng)用,機械類專業(yè)群主要側(cè)重于新能源裝備與環(huán)保機械的設(shè)計制造,自動化類專業(yè)群主要側(cè)重于新能源裝備與環(huán)保機械的自動控制。在現(xiàn)有基礎(chǔ)上,完善理論———實驗———實踐人才培養(yǎng)路徑,培養(yǎng)滿足社會需要的能源類、機械類、自動化類創(chuàng)新性、應(yīng)用型人才。同時加強師資隊伍建設(shè),造就一支教學水平高,科研能力強、實踐經(jīng)驗豐富的教學團隊。同時對現(xiàn)有實驗室進行升級改造,同時購進必需的教學、科研儀器設(shè)備,積極打造群內(nèi)共享的公共實驗教學大平臺,建成山東省能源與動力工程實驗教學示范中心。
2.2深化能源與動力工程專業(yè)人才培養(yǎng)模式改革能源與動力工程專業(yè)將圍繞德州市及周邊地區(qū)新能源產(chǎn)業(yè),特別是太陽能利用和新能源汽車行業(yè)的發(fā)展建設(shè),根據(jù)教育部“卓越工程師培養(yǎng)計劃”,進一步完善“3+1”的人才培養(yǎng)模式,深化能源與動力工程專業(yè)人才培養(yǎng)模式改革。以滿足專業(yè)人才培養(yǎng)目標為核心,修訂教學計劃,將創(chuàng)新精神、實踐能力和創(chuàng)業(yè)能力納入課程體系和教學內(nèi)容,參照職業(yè)崗位任職要求,校企共同制訂專業(yè)人才培養(yǎng)方案;將學校的教學活動和企業(yè)的生產(chǎn)過程緊密結(jié)合,靈活調(diào)整教學周期,學校和企業(yè)共同完成教學任務(wù),突出人才培養(yǎng)的針對性、靈活性和開放性。
2.3打造一支滿足新能源(太陽能)行業(yè)創(chuàng)新性、應(yīng)用型人才培養(yǎng)的“雙師型”師資隊伍依據(jù)德州學院的柔性人才引進制度,引進教授、博士、企業(yè)技術(shù)骨干為學科帶頭人和骨干教師。聘任(聘用)一批具有行業(yè)影響力的專家學者作為專業(yè)帶頭人,一批新能源行業(yè)專業(yè)人才和能工巧匠作為兼職教師,建立兼職教師資源庫,使專業(yè)建設(shè)緊跟產(chǎn)業(yè)發(fā)展,學生實踐能力培養(yǎng)符合職業(yè)崗位要求。同時結(jié)合實際需要,兼職教師對學生的課程設(shè)計,畢業(yè)設(shè)計等實踐環(huán)節(jié)進行指導(dǎo)。另一方面,加大在職教師培養(yǎng)培訓力度。通過下企業(yè)、做訪問學者、進修多種方式,在新能源行業(yè)造就出一批有一定影響力的專業(yè)人才,使專職教師下企業(yè)制度化,將教師參與企業(yè)技術(shù)應(yīng)用、新產(chǎn)品開發(fā)、社會服務(wù)等作為專業(yè)技術(shù)職務(wù)和崗位聘用的重要內(nèi)容。完善專業(yè)教師到對口企事業(yè)單位定期實習制度,提高專業(yè)教學水平和實踐能力,提升雙師素質(zhì)。
2.4改革實踐教學體系,加強實踐基地建設(shè)在培養(yǎng)創(chuàng)新性、應(yīng)用型人才,打造新能源行業(yè)卓越工程師的教學目標指導(dǎo)下,與校外實踐基地的共同研討,優(yōu)化實驗教學內(nèi)容,構(gòu)建“基礎(chǔ)理論與實踐技能平臺設(shè)計應(yīng)用能力平臺綜合實踐能力和工程應(yīng)用能力平臺科技與創(chuàng)新能力平臺”的“漸進式四平臺”實驗教學體系按照校企聯(lián)合、共建共享、邊建邊用的原則,充分發(fā)揮校企合作的優(yōu)勢,依托皇明太陽能股份有限公司和山東奇威特人工環(huán)境有限公司等校外實驗教學中心(研究所),以及東營光伏太陽能有限公司等5家實踐教學科研基地,建成集研究創(chuàng)新、基礎(chǔ)實訓、生產(chǎn)實訓、學工一體的綜合性實訓基地,創(chuàng)建山東省人才培養(yǎng)模式創(chuàng)新實驗區(qū)、山東省實驗實習示范中心、山東省工程技術(shù)研究中心,將學生的課堂教學、課程實習、專業(yè)實踐及畢業(yè)設(shè)計、論文等環(huán)節(jié)與企業(yè)實際、教學研究與企業(yè)產(chǎn)品開發(fā)結(jié)合起來,以提高學生的培養(yǎng)質(zhì)量和就業(yè)能力。
3結(jié)束語
關(guān)鍵詞:需求驅(qū)動;人才培養(yǎng);節(jié)能;能源管理
作者簡介:朱群志(1972-),男,浙江臺州人,上海電力學院能源與機械工程學院,教授;任建興(1961-),男,江蘇海門人,上海電力學院能源與機械工程學院,教授。(上海 200090)
基金項目:本文系上海電力學院教改項目(項目編號:20111407)、上海高校本科重點教學改革項目(項目編號:20115901)的研究成果。
中圖分類號:G642 文獻標識碼:A 文章編號:1007-0079(2013)10-0021-02
一、節(jié)能與能源管理人才培養(yǎng)的必要性和緊迫性
我國是能源消耗大國。近年來國內(nèi)經(jīng)濟的快速增長對能源供給的壓力很大,重要能源資源短缺對經(jīng)濟發(fā)展的制約進一步加劇。我國的能源利用效率與世界先進水平相比存在較大差距,不少地方存在粗放式使用的情況,很多能源沒有得到有效利用而造成浪費。這種能源消費方式使能源供給進一步惡化,對人類居住環(huán)境也造成了嚴重污染。節(jié)約能源是我國建設(shè)節(jié)約型社會的首要措施。[1]
培養(yǎng)從事節(jié)能與能源管理工作的人才是我國經(jīng)濟可持續(xù)性發(fā)展的需要。從1979年開始,我國就有計劃、有組織地開展了節(jié)能工作,但30年來節(jié)能事業(yè)起伏不定。這種狀況固然與國家的經(jīng)濟發(fā)展戰(zhàn)略、能源供需形勢等因素有關(guān),但節(jié)能與能源管理人才的缺乏也是一個重要因素。缺少一支精通節(jié)能技術(shù)、熟悉節(jié)能管理、事業(yè)心強的高素質(zhì)人才隊伍是我國開展節(jié)能工作的軟肋,也是實現(xiàn)我國節(jié)能目標的瓶頸問題。[2]
培養(yǎng)從事節(jié)能與能源管理工作的人才是國民經(jīng)濟各行業(yè)發(fā)展的需要。各類工廠是我國能源消耗的大戶,工業(yè)能源消耗占全國能源消耗總量的70%左右。節(jié)能與能源管理領(lǐng)域的專門人才可以促進企業(yè)加強內(nèi)部的能源計量和管理,開展節(jié)能降耗工作。1998年1月起施行、2007年10月修訂的《中華人民共和國節(jié)約能源法》明確規(guī)定:重點用能單位應(yīng)當設(shè)立能源管理崗位。重點用能單位包括兩類:年綜合能源消費總量1萬噸標準煤以上的用能單位;國務(wù)院有關(guān)部門或者省、自治區(qū)、直轄市人民政府管理節(jié)能工作的部門指定的年綜合能源消費總量5000噸以上不滿1萬噸標準煤的用能單位。2007年國務(wù)院頒布的《節(jié)能減排綜合性工作方案》中明確要求重點耗能企業(yè)建立能源管理師制度。之后天津和山東等地開展了能源管理師的試點工作。2011年國務(wù)院頒布的《“十二五”節(jié)能減排綜合性工作方案》中要求擴大能源管理師試點。
社會對節(jié)能人才的需求很大。根據(jù)對用能單位的調(diào)查,我國專業(yè)節(jié)能人才的需求量在數(shù)10萬人以上。目前我國從事節(jié)能與能源管理工作的專業(yè)人才極度匱乏,很多企業(yè)沒有專職的能源管理人員;即使有專職人員的企業(yè),也存在能源管理人員節(jié)能意識不高、專業(yè)技能欠缺以及人員配置偏少等問題。這些原因?qū)е缕髽I(yè)對能源的控制和管理薄弱,嚴重阻礙了節(jié)能工作的開展和能源使用效率的提高。要解決這些問題,必須在科學方法的指導(dǎo)下充分挖掘企業(yè)節(jié)能潛力,以技術(shù)手段和管理手段促進能源利用效率的提高。因此,適應(yīng)社會需求,培養(yǎng)專業(yè)的節(jié)能與能源管理專門人才顯得十分迫切。
我國高校在節(jié)能專業(yè)人才培養(yǎng)方面起步較晚,雖然有一些高校在能源教育方面做了一些嘗試,[3,4]但至今還沒有形成健全的節(jié)能人才培育機制,面向節(jié)能服務(wù)人才培養(yǎng)的專業(yè)設(shè)置和學科建設(shè)都比較薄弱。[5]針對高校培養(yǎng)人才不足的現(xiàn)狀,一些社會辦學機構(gòu)紛紛提供短期的能源管理師課程對一些在崗人員進行培訓。然而,這種培訓班短則幾天,長則一周;培訓項目時間短,很難對學員提供系統(tǒng)的知識和技能訓練。作為人才培養(yǎng)的主要基地,高校應(yīng)根據(jù)我國經(jīng)濟結(jié)構(gòu)調(diào)整和戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需求,為我國節(jié)能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展培養(yǎng)高素質(zhì)的節(jié)能與能源管理專門人才。高??蓪ΜF(xiàn)有專業(yè)進行改革,通過調(diào)整一些相關(guān)專業(yè)的培養(yǎng)方案、增補部分課程,為社會培養(yǎng)畢業(yè)后從事“能源管理師”崗位的人才。
二、節(jié)能與能源管理人才培養(yǎng)的探索
節(jié)能涉及的領(lǐng)域多,學科背景廣。從技術(shù)角度分析,主要涉及“熱”和“電”。本項目主要探索在熱能與動力工程專業(yè)上進行改革,適應(yīng)社會對節(jié)能與能源管理人才的需求。熱能與動力工程專業(yè)的相近專業(yè)包括能源動力系統(tǒng)及自動化、能源與環(huán)境系統(tǒng)工程等。由于各個專業(yè)的背景不同,側(cè)重點也不同。有的偏向動力機械,有的偏向制冷與空調(diào),有的側(cè)重能源高效和清潔利用。電力高校中的熱能與動力工程專業(yè)往往偏向電廠熱能動力工程和電廠集控運行。本文針對的是上海電力學院的國家特色專業(yè)——熱能與動力工程專業(yè)。該專業(yè)辦學歷史比較悠久,并具有明顯的行業(yè)背景。
1.制定了“節(jié)能與能源管理”專業(yè)方向培養(yǎng)方案
通過對熱能與動力工程專業(yè)進行改革,設(shè)立“節(jié)能與能源管理”專業(yè)方向。熱能與動力工程學科還是這個專業(yè)方向的核心,因此,專業(yè)方向與所依托專業(yè)在專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)核心課程的設(shè)置上基本相同。專業(yè)基礎(chǔ)課及專業(yè)課程主要包括工程熱力學、工程流體力學、傳熱學、鍋爐原理、汽輪機原理、泵與風機、熱力發(fā)電廠等。
與常規(guī)熱能與動力工程專業(yè)的區(qū)別在于增加了特別針對節(jié)能與能源管理的課程模塊。該模塊包含6門課程,共計9個學分。課程包括節(jié)能技術(shù)概論、空氣調(diào)節(jié)、制冷原理與設(shè)備、熱網(wǎng)技術(shù)、技術(shù)經(jīng)濟學以及能源管理與審計等。這些課程有的側(cè)重技術(shù)層面,有的側(cè)重能源管理與技術(shù)經(jīng)濟分析層面。除了節(jié)能與能源管理專業(yè)方向的選修課程之外,學生還可以從其他專業(yè)方向中選修一些課程,例如熱能工程測量技術(shù)、可再生能源發(fā)電技術(shù)等。
2.教學內(nèi)容契合復(fù)合型應(yīng)用人才培養(yǎng)
節(jié)能人才不僅要掌握各種通用節(jié)能技術(shù),而且也需要懂得一些技術(shù)經(jīng)濟分析、工程管理等方面的知識,是技術(shù)和管理結(jié)合的復(fù)合型人才。[6]因此,專業(yè)選修課程的教學內(nèi)容應(yīng)該根據(jù)節(jié)能與能源管理人才的知識和技能要求來設(shè)計。例如,“節(jié)能技術(shù)概論”課程的主要內(nèi)容包括熱電聯(lián)產(chǎn)節(jié)能技術(shù)、鍋爐和加熱器節(jié)能技術(shù)、熱管及熱管換熱器節(jié)能技術(shù)、熱泵節(jié)能技術(shù)、余熱回收節(jié)能技術(shù)、電力行業(yè)節(jié)能措施與案例等?!盁峋W(wǎng)技術(shù)”課程的主要內(nèi)容包括集中供熱系統(tǒng)、熱負荷及管網(wǎng)水力計算、供熱管道敷設(shè)、熱源配置等?!澳茉垂芾砼c審計”課程的主要內(nèi)容包括能源政策、能源工程管理、合同能源管理、企業(yè)能源審計、企業(yè)能源平衡等。
3.在實踐環(huán)節(jié)中提高學生的應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力
實踐環(huán)節(jié)中除了一般的認知實習和專業(yè)實習外,還包括課程實驗、專業(yè)方向課程設(shè)計以及畢業(yè)設(shè)計等。這些環(huán)節(jié)主要是培養(yǎng)學生應(yīng)用課程所學知識的能力。結(jié)合課堂教學內(nèi)容,增加了常用節(jié)能技術(shù)的實驗。例如,在“泵與風機”課程中增設(shè)了泵與風機的變頻調(diào)節(jié)實驗。通過開展這些實驗加深學生對變頻技術(shù)的原理、方法和效果的認識。專業(yè)方向課程設(shè)計是一個新增的、有特色的實踐環(huán)節(jié),訓練學生綜合應(yīng)用專業(yè)選修課的相關(guān)知識,并不局限于特定的選修課程。嘗試將一家醫(yī)院的供能系統(tǒng)作為課程設(shè)計的對象,要求學生結(jié)合參考資料對醫(yī)院的用能及供能系統(tǒng)進行設(shè)計。提供給學生的資料包括工程擴初說明、各類冷熱電設(shè)備性能參數(shù)表、非電空調(diào)選型設(shè)計手冊等。
通過與學?;窘ㄔO(shè)工程、科研實驗平臺相結(jié)合,建成了一些學生實踐基地。由于在項目設(shè)計階段就提前介入,這些基本建設(shè)工程和科研平臺在建設(shè)中充分考慮了學生實踐能力培養(yǎng)的功能需求。已經(jīng)建成的實踐基地有:節(jié)能生態(tài)藝術(shù)廳、大學生活動中心節(jié)能建筑示范基地、多類型能源的分布式能源實驗系統(tǒng)、校園能耗監(jiān)管平臺等。節(jié)能生態(tài)藝術(shù)廳可以開展的實驗有中央空調(diào)性能測試、室內(nèi)溫度場測試、太陽能熱水器性能測試等。大學生活動中心節(jié)能建筑示范基地可進行太陽能光伏發(fā)電實驗、風光發(fā)電互補實驗和建筑能耗按戶計量實驗等。分布式能源實驗系統(tǒng)可提供燃氣輪機性能試驗、內(nèi)燃機性能試驗、氣水換熱器性能試驗等。而校園能耗監(jiān)管平臺則能夠提供全校每幢建筑的用水、用電數(shù)據(jù),這些數(shù)據(jù)是學生開展能耗分析和節(jié)能診斷的生動素材。
4.人才培養(yǎng)情況
節(jié)能與能源管理專業(yè)方向于2008年開始按方向招生,招生規(guī)模為1個班。2012年首屆學生畢業(yè),學生就業(yè)情況優(yōu)良。學生的就業(yè)單位除了傳統(tǒng)的電力行業(yè)發(fā)電企業(yè)、設(shè)計院、電廠建設(shè)企業(yè)以外,也有節(jié)能服務(wù)公司等。節(jié)能與能源管理專業(yè)方向的設(shè)立為這些學生提供了必要的基礎(chǔ)知識和技能,有利于他們進入單位后盡快適應(yīng)工作崗位。
開設(shè)的選修課程得到了熱能與動力工程其他專業(yè)方向?qū)W生的歡迎。“節(jié)能技術(shù)概論”、“能源管理與審計”、“熱網(wǎng)技術(shù)”等選修課程每個教學班的人數(shù)都接近80人,其中節(jié)能與能源管理專業(yè)方向的學生只占一半。對于熱能與動力工程專業(yè)的學生,這些課程有利于拓展學生的知識面。
學生的節(jié)能意識增強了,對節(jié)能工作的興趣提高了。學生積極參與節(jié)能減排方面的科創(chuàng)項目,這些學生既有來自熱動專業(yè)又有來自機械專業(yè)、管理專業(yè)等。管理專業(yè)的學生與熱動專業(yè)的學生聯(lián)合組隊,參加了第五屆全國大學生節(jié)能減排社會實踐與科技競賽等活動,并獲得較好成績。這些科創(chuàng)活動一方面提高了學生的應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力,另一方面也有利于激發(fā)學生的學習興趣。
三、結(jié)束語
上海電力學院根據(jù)國家能源發(fā)展戰(zhàn)略需求和社會對人才的需求對高校培養(yǎng)節(jié)能與能源管理人才進行了探索。在熱能與動力工程專業(yè)上設(shè)立了節(jié)能與能源管理專業(yè)方向,制定了專業(yè)方向培養(yǎng)方案,開設(shè)了兼顧技術(shù)和管理層面的專業(yè)選修課程,依托校園基本建設(shè)和科研項目建立了校內(nèi)實踐基地。所開設(shè)的課程得到了學生的歡迎,加強了學生的節(jié)能意識,拓展了學生的就業(yè)面,為熱動專業(yè)畢業(yè)生從事節(jié)能與能源管理工作提供了基礎(chǔ)。
由于節(jié)能的領(lǐng)域多,范圍廣,涉及學科多,因此節(jié)能人才的培養(yǎng)中存在不少困難。企業(yè)所需的節(jié)能人才最好是多面手,既懂“熱”,又懂“電”,還懂能源管理。但是,作為一個本科專業(yè),需要有一個相對完整的知識體系。另外,各個行業(yè)有不同的生產(chǎn)流程,培養(yǎng)一個通用的節(jié)能人才也是不現(xiàn)實的。因此,如何適應(yīng)社會需求、進一步加強節(jié)能人才的培養(yǎng)是一個需要不斷探索和持續(xù)關(guān)注的問題。高校是培養(yǎng)人才的主要基地,相關(guān)專業(yè)可以和企業(yè)緊密結(jié)合,結(jié)合專業(yè)的學科背景和依托行業(yè)的特點進一步探索節(jié)能專業(yè)人才的培養(yǎng)模式和途徑。
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