集控运行论文.doc

集控运行技术及课程教学的探讨李树春 重庆大学 重庆 400044摘要（100-200字，左顶格）关键词（3-5个，以“；”号隔开，左顶格）；中图分类号文献标识码；以上两项本刊可代查；文章编号（本刊编制）；二十世纪九十年代，随着我国国民经济的飞速发展，作为先行基础产业的电力工业得以日新月异的快速发展并与国际接轨，使我国已成为用现代先进装备和技术进行电力生产的大国。各种新材料、新设备、新工艺、新技术均最先在电力生产中得到综合应用。大批高度自动化、数子化的大型火力发电机组及核电机组相继投运，对电厂操控人员及管理人员的技术素质提出了全新的要求，同时也催生了电站集控运行技术的萌芽和发展。每个新建的大型火力发电或核电工程在投产前都要耗用大量的资金和时间对招聘的员工进行集控运行技术的岗前培训。各种层次的电力院校也相继开设了集控运行技术专业或增设了集控运行技术课程。笔者认为，在工业生产高度现代化和大型化的今天，从理论高度对集控运行技术给以定义并将其作为一门重要技术进行研究已成为一项很有现实意义的任务。仅就现代工业中的电力工业而言，高等院校热能动力工程专业或核电专业的本科人才培养如何尽快适应电站集控运行技术发展的新兴需求？如何开设好电站集控运行技术课程？如何使高校开出的课程与现代电厂的全能值班员岗前培训有效接轨、减少企业岗前培训耗用的资金和时间、提高本科学生的就业适应能力和就业成功率？已成为该专业教学研究的重要课题。1 集控运行技术的定义及涵盖内容1.1 集控运行技术及定义一般，传统概念上的工程技术包括设计技术、制造技术、建设安装技术、试验及调试技术、维护维修技术、工程管理技术，唯独没有运行技术的提法。但运行技术恰恰是工程技术中的终端技术，任何一条工业生产线建成后，若没有科学的运行操控及管理技术作保证，是很难安全经济地发挥其生产效益的，特别是用先进技术装备起来的现代化大型工业生产线。集控运行技术是二十世纪90年代率先在大型火力发电和核电工程领域新兴的一门工业技术，是继DCS工业控制技术及SIS工业生产管控一体化技术出现并成熟应用后产生的。当人们浏览互联网，输入“集控运行”这一关键词时，就会有大量的相关信息印入眼帘，如“集控运行网站”、“ 集控运行招聘”、“ 集控运行书籍”等。但时至今日，对集控运行这一新兴技术还尚无明确的定义，对这一技术的理论研究还处于空白。就笔者多年从事高校热能动力工程专业本科集控运行课程教学及众多火力发电工程集控运行技术岗前培训教学的体会，斗胆给集控运行技术作如下定义：从广义角度而言，集控运行技术泛指利用现代的4C技术（即Computer计算机技术、Control控制技术、Communication通信技术、CRT图形显示技术）对现代化的大型连续工业生产过程进行高度自动化的集中监控，以实现对生产过程的启停控制、运行状态及参数的监视调整、事故情况下的紧急处理，保证生产线连续、安全、经济运行的综合性操控技术和管理技术。集控运行技术在现代工业生产中具有广泛的应用，但最典型和最早的应用是在具有高技术含量及复杂工艺流程的大型火力发电、核能发电及化工生产过程中。1.2 集控运行技术的特征及涵盖的内容集控运行技术充分体现了当今各类现代工业生产线高度自动化、数子化、集成化和管控一体化的技术特征，其涵盖内容的核心就是对工业生产线的操控技术和管理技术两大方面。操控技术包括了用4C技术对大型连续生产流水线的实时自动监控技术及异常情况下的人工调控操作技术。管理技术则包括了用4C技术对集控运行生产过程信息的统计分析、生产过程的经济运行调度及优化运行指导、生产设备运行状态及运行性能的检测及故障诊断、关键设备的运行寿命监测及寿命损耗控制、生产事故的预防和预控、技术监督（绝缘、热工、金属、化学、电测、环保、继电保护、节能、电能质量）管理、可靠性管理等高层次的智能分析决策技术。2 高校热能动力工程专业增设集控运行课程的意义及目标热能动力工程专业是我国工科高校的传统专业。目前，在进入211工程的具有工科传统的重点综合性大学里大多都设有该专业。该专业所设的与火力发电技术相关的传统课程有：锅炉原理、热工自动控制原理、汽轮机原理、发电厂电气设备、泵与风机等。这些课程的特点都是以工业生产中的通用设备（如燃烧设备、压力容器、热交换设备、热功转换机械、电气设备、流体机械及相关的自动控制系统）为典型对象，应用各学科的自然科学理论,从工作原理的角度分析研究燃烧、传热传质、热功转换、流体输送及自动控制的科学规律。课程教学兼故了自然科学理论与工程技术知识的有机结合，兼故了理论性、系统性及实用性的统一，形成了一种培养目标明确、理论与实际工程对象紧密结合的课程教学体系。实践证明是符合国情、科学有效的。火力发电集控运行课程是上述多门课程的综合应用及延伸，其特点是以火力发电生产流水线为整体对象，研究由上述通用设备组成的连续生产系统的正常和异常运行规律、人工操控及自动调控规律、安全经济运行的分析决策规律，其学习的目的性及实用性更强。因此，高校热能动力工程专业增设集控运行课程能进一步强化培养学生综合应用各门专业课程知识的能力、能更好地适应现代电力生产对本科人才知识结构的更新需求。就笔者的体会，高校火力发电集控运行课程的培养目标之一是培养学生针对火力发电生产全过程，综合应用燃烧、传热传质、热功转换、流体输送及自动控制技术知识的能力；二是培养对火力发电生产流水线的操控技能；三是培养对火力发电生产实施安全经济管理的分析决策能力。在有限的课程教学时间内，目标之一应作为重点，目标之二和三作为一般性要求，以达到课程教学能有效地与企业岗位培训接轨过渡。3 高校集控运行课程教学与企业岗位培训教学的区别和联系不论是高校的集控运行课程教学还是企业的集控运行全能值班员岗前培训教学，在此之前，学生或学员都应该已牢固掌握了锅炉原理、热工自动控制原理、汽轮机原理、发电厂电气设备、泵与风机等课程的基本知识。以此为基础，才能有效开展集控运行技术的相关教学。高校的集控运行课程教学不具体针对一个特定电厂，而是要兼故各种不同类型的电厂。同时，因受教学计划学时所限，一般只能安排36至50学时的课堂理论教学和4至6学时的仿真机操作实践教学。因此，教学重点应是集控运行技术的基本原理和基本规律。教学要系统性的反应出集控运行技术的知识体系，使学生理清学习和掌握集控运行技术的脉路，为就业后的岗位培训学习打好基础，提高岗位培训及自主学习的效率，降低企业岗位培训的资金和时间投入。企业全能值班员的集控运行技术岗位培训教学则是针对一个特定的、已建成的火力发电厂的生产设备及系统进行的。通过岗位培训，达到对火力发电生产设备及系统运行过程的熟练操控和管理。培训过程中，要具体掌握的生产设备众多、系统庞大、自动和手动调控规律复杂、生产运行状态多变，对生产过程操控的技术含量很高。故必需有一套严密的岗位培训教学体系，培训教学的过程时间较长，一般在一到两年。培训过程中要对学员进行严格的考核和筛选。培训的方式有集中授课、模拟操控、现场实习、师徒传授、自主消化等。全能值班员的整个培训过程以循序渐进为原则，各不同培训环节穿插于岗前和不同岗位的上岗工作过程中。以下为某电厂600MW引进型火力发电机组集控运行全能值班员及值长(高级管理)岗位培训及岗位晋升程序：进入火力发电厂从事集控运行操控工作的新职工（一般均为热动和电力专业的本专科毕业生或硕士研究生），上岗工作之前必须经5个月以上的针对性理论教学培训和对口电厂实习培训参加仿真机操控初步培训参加新机组投产前的现场调试、试运、设备性能试验的现场见习,全面了解本厂机组设备及系统培训合格后先上机、炉、电巡检岗位各见习培训3个月以上，取得各巡检岗位资格正式在机、炉、电巡检岗位顶岗9个月以上担任岗位见习操作员3个月以上，并经仿真机操控培训及考核，获得操作员上岗证取得操作员资格并在操作员岗位顶岗1年以上，并培训满5个月在见习机组长岗位见习2个月以上取得机组长资格，并顶岗1年以上、培训满5个月见习副值长岗位见习1个月以上，并经离岗培训8个月取得副值长资格。由此可见，高校的集控运行课程教学与企业的集控运行全能值班员岗位培训教学有极大区别，但两者目标一致，有着互补互促的对口衔接关系。前者在于对集控运行基本专业技术素质的培养，即在有限的学时内，引导学生将所学的锅炉原理、热工自动控制原理、汽轮机原理、发电厂电气设备、泵与风机等课程知识综合应用于火力发电生产过程，初步掌握集控运行技术的基本原理和基本规律，为就业后的岗位培训打好系统性的理论基础，使学生就业后能较快转轨，发挥出自主学习的潜力，在较短的岗位培训时间内掌握集控运行技术。后者在于对集控运行操控及管理技能的具体培养。4 高校集控运行课程教学的要点高校集控运行课程教学的要点之一是要注重综合应用能力的培养。集控运行课程是一门综合应用各先修专业课程知识于一体的综合性课程。研究的是由各种机电设备及控制系统连成一体的连续工业生产对象的安全经济运行规律，教学过程所涉及的知识范围广，信息量大。因此，要求授课教师精通锅炉原理、热工自动控制原理、汽轮机原理、发电厂电气设备、泵与风机等各门先修课程知识，熟悉（最好达到精通）火力发电生产过程及调控操作规律。围绕生产过程的安全经济运行规律及调控操作规律，归纳梳理学生已分散学过的各课程知识，并将其综合延伸到集控运行技术之中。因课堂教学时数有限，教师的课堂讲授必须脉路清晰、突出重点和难点，注重引导学生用一比二的课外时间自主学习，培养其归纳分析的综合能力。课程教学的要点之二是教学过程要贯彻“系统性、理论性、实践性三者有机结合”的原则。系统性是指集控运行技术所涵盖的内容体系要让学生全面知晓，给予学生明晰的思路及自学延伸的空间；理论性是指集控运行技术中围绕安全经济运行的一些具有普遍规律意义的知识要让学生进一步熟练掌握并灵活应用（如设备运行中的热应力及寿命管理、热膨胀、热变形、传热传质、燃烧、机械振动、故障诊断、模拟量调节和开关量控制、网络计划技术、经济运行分析及调度理论等）；实践性是指教学过程要紧密结合集控运行生产过程中的各个操控环节（如机组的各种起停操控规律，AGC、DCS、SIS负荷调节及MFT、ETS、DGP保护控制，正常运行维护及调整，调峰及异常运行，事故处理及预防预控，安全经济运行管理等）。教学过程以系统性为主线，理论性为支撑，实践性为归属。课程教学的要点之三是教学过程要综合应用各种教学方式并与自主学习相结合。例如，在学习集控运行课程之前，学生对集控运行对象（一个完整的大型火力发电生产系统）还不能全面掌握，故在讲授集控对象及系统时，最好用多媒体展演的方式简要讲解一台大型火力发电机组的全面性热力系统图，然后以作业形式要求学生在课后通过自主学习将全面性系统按功能分解成各个子系统，注明各子系统的名称、作用及调控项目，再安排2学时的仿真机实验，让学生将自己分解的子系统与仿真机界面上的子系统相对比，从中发现问题，提出问题。通过教师排疑解惑的简要讲解及学生的自主学习，便可较快地熟悉集控运行对象。集控运行课程课堂教学的特点是以文字叙说和图示为主，基本没有公式推导。由于学时少，讲授的信息量大，故要更多地借助于多媒体展演的方式。如图、表类内容宜用多媒体展演，口语讲解应与图示和板书相结合，不能单一地采用多媒体展演方式。仿真机操控教学可配合作为该课程的实验教学，但仅作原理性的一般性了解，真正的掌握应该是在就业后的岗位培训过程中。集控运行课程应该安排在大四的毕业设计之前、其它专业课程都学完之后。此时，学生已片面和局部地掌握了各先修专业课程知识，具备了一定的专业技术自主学习能力。教师的教学应重在系统性提出要求、重难点讲透、排疑解惑和自主学习引导，这样才能教学相长，充分发挥学生的学习积极性，提高教学质量。5 结语集控运行技术已成为现代工业生产中广为应用的一门新兴技术