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關鍵詞:充填體 注漿補強 粉煤灰
中圖分類號:TD823.7 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2013)03(c)-0090-04
Research on strengthening technique backfill
Zhang Shuguo
(Jizhong energy Limited by Share Ltd Xingtai mine in Hebei Xingtai 054026,China)
Abstract:Backfill reinforcement,is based on the comprehensive mechanized coal mining under buildings filling technology,the backfill area using fly ash,cement slurry,high water material and water are respectively arranged corresponding slurry,transported to the underground through the grouting pipe,finally arrived at the working face goaf grouting filling area in advance buried pipe,timely loose backfill reinforcement,the formation of overlying strata with high density and strength of the filling body of the supporting system,effective control of surface subsidence in the allowable range of village,do not move,safety mining under buildings remaining coal pillar.The successful implementation of the project,and achieved good technical and economic effect.
Key Words:Backfill;Reinforcing;Fly ash
冀中能源股份有限公司邢臺礦1968年10月投產,現生產能力195萬t/年。經過40多年高強度開采,剩余可采儲量越來越少,截至2008年底,邢臺礦剩余可采儲量僅2327.9萬t,而礦區范圍內的村莊及工業廣場建筑物、斷層、沖積層下卻壓有5823萬t煤炭資源,嚴重影響著礦井的后續發展,以及周邊環境的和諧穩定。
2008年,邢臺礦與中國礦業大學合作,試驗研發了“建筑物下綜合機械化充填采煤技術”,即將地面矸石與粉煤灰等廢棄物通過投料鉆孔投放到井下,采用膠帶輸送機運送到工作面的采空區,通過自夯式充填開采液壓支架、充填開采輸送機等配套設備實現對采空區充填,以控制地表變形。截止目前,通過對7606以及7608充填體壓力監測實測效果顯示,充填開采充填體對頂板的下沉起到了一定的控制作用,取得了較好的技術經濟效果。為進一步提高充填質量,保證充填效果,以及工程質量的要求,礦研究決定在充填的基礎上,在架后充填區域進行注漿補強。根據現有充填的實際情況,水文地質條件、工程要求、原材料供應及施工成本等綜合因素考慮,礦決定選擇采用注粉煤灰、水泥漿以及高水材料對較松散充填體進行加固。使用高壓注漿泵將漿液壓注到充填體后,可以有效地把松散的矸石粉煤灰充填體粘合為一個整體。從而提高了松散充填體的完整性和密實度,增大了其承載能力,更進一步實現了對頂板和兩幫以及地表變形的有效控制。該項目的成功實施,為建筑物下綜合機械化充填開采有效控制巖層移動和地表沉陷提供了一條新的技術途徑。
1 注漿材料的選擇
因為漿液需要通過管道進行較長距離的輸送才能到達工作面充填區域,所以經過多方面因素的綜合考慮,所以我們對注漿材料要求應該是:黏度低,流動性及擴散性和可注性好,這樣的注漿材料才能快速均勻進入充填體細小裂隙內,對環境無污染,對設備管路無腐蝕性,材料來源廣泛,價格便宜,注漿工藝簡單,漿液配制方便。因此,選擇一種合適的漿液,使施工既有效又經濟是我們考慮的首要問題。我們通過對地質地層條件,水文地質條件,工程要求,原材料供應及施工成本等多方面因素的分析和考慮,礦決定選擇采用注粉煤灰、水泥漿以及高水材料對較松散充填體進行注漿加固,以進一步提高充填體強度。
2 注漿管的埋設與規格
注漿管預先在充填支架后埋設,吊在充填運輸機里面的頂網上,從運料巷或溜子道接出,與漿液輸送管路接通。根據架后充填區域的實際情況,埋設的注漿管路采用3寸的金屬管,能承受一定程度上的壓力而保持不變形,管上布置直徑20 mm的花眼,眼間距200~300 mm,五花布置,便于漿液快速均勻的擴散到充填體的細小裂隙內。管路之間用卡箍連接牢固密實。每當工作面推進15 m時,從機頭或機尾埋設一趟注漿管,邁步交叉埋設。詳見圖1。
3 技術要求
為了杜絕工作面機尾一出水就停止注漿的弊端,必須加大工作面機尾的排水能力,再加一臺大功率排水泵及配套排水管路,24 h連續注漿,停泵標準為(壓力積聚增加、充填體出渾水)。同時為了防止漿液輸送堵管事故的發生,通風科必須做到注漿加固系統和注漿防滅火系統能夠快速轉換;通風科在三軌道破頭安設泄漿三通并考慮上自動卸壓裝置;施工單位在7608注漿管路上也安設泄漿三通,當發生管路堵塞事故時,能快速在相關地點打開三通泄漿泄壓,以保證管路的暢通。
4 工作內容及分工
4.1 技術科
技術科負責注漿主要參數(濃度、壓力、流量以及布管)的制定及搜集整理,對注漿工藝及時調整,并在兩巷注漿期間安排技術人員跟班監督注漿情況。
4.2 調度室
調度室須及時準確掌握注漿進展,及時協調解決注漿過程中管路、閥蘭及各單位協調,督促相關單位配合保障。
4.3 通風科
通風科注漿組20日內與中礦聯系完善漿液濃度自動化控制系統,在注漿過程中,必須保證和控制粉煤灰的濃度,不能超過55%,在注漿站輸漿管口安設壓力表;嚴格按技術科要求開始、停止注漿工作。
4.4 地測科鉆機組
鉆機組必須盡快熟悉雙液注漿泵的使用方法,保證高水材料A、B兩種漿液在機尾混合進入充填空間,并杜絕堵管事故;兩單位每班必須由完整的注漿記錄,并及時報技術科、調度室。
4.5 生產單位
生產單位必須加大工作面機尾的排水能力,杜絕機尾一出水就停止注漿,必須放專人(副班長以上)盯著井下注漿點的流量表與壓力表,做好當班記錄,現場交接班;當達到必須停泵標準時,及時電話聯系地面注漿站停泵;如發生異常情況,及時向相關領導匯報并做好詳細的記錄,按技術科設計要求及時鋪設兩巷注漿管路,并及時外運和改管,且負責流量計和壓力表的完好、準確。
5 注漿管路堵塞處理應急預案
當井下注漿壓力表出現壓力急聚上升等堵管征兆時,生產單位觀測人員首先通知井上注漿站,停止投料;再通知調度室、突擊小組。當調度室接到堵管事故后,立即通知值班領導、注漿管防堵指揮部并由總指揮組織搶修疏通管路。接到通知后,指揮部所有成員必須在20 min內到達礦調度室并由指揮部主任介紹事故情況;指揮搶修管路工作。突擊小組當接到井上注漿站停泵通知時,可直接組織小組成員到注漿管路的指定位置(三軌道破頭、7608工作面)開啟泄漿三通。由領導小組安排相關人員查明堵管原因,采取相應措施直至管路暢通。如圖2所示。
6 注漿統計及效果
從2010年4月12日截止到8月末,7608充填工作面風巷、溜子道各埋設12根管路,累計注水泥漿141 t,注粉煤灰15844 m3,注高水144 t。
根據7608充填工作面充填體實測監測數據記錄顯示,由于工作面對充填體注水泥漿和粉煤灰加固作用,得出結論:注漿后周期來壓步距比注漿前明顯有所延長,分析認為,注漿材料對頂板起到了抑制作用。注漿之前來壓周期平均為37.1 m,注漿后來壓步距增為41 m,周期來壓步距同比延長了10%。可見,對架后充填區域采用注漿補強,明顯改善了充填工作面的壓力顯現,加強了充填工作面頂板的變形控制。
下表為8月份7608工作面注漿統計數據(如表1)。
通過我礦技術人員和施工單位的共同努力,成功的實施了充填體的注漿補強。該技術有效的解決了充填體存在的充填不接頂,不均勻,強度低,充填體養護齡期長,整體性差等技術性難題,進一步的提高了充填體的密實度和強度,實現了對頂板和兩幫變形以及地表沉陷的控制。粉煤灰作為井下注漿材料,可大大減少地面粉煤灰的排放量,降低了對環境的污染和排放費用。該技術的使用在我國尚屬首次,經濟效益和社會效益十分顯著。
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The [19] research group of ground pressure Fankou.Simulation Research Report [A] Fankou Mine VCR mining engineering mathematics.third Rock Mechanics Symposium (on)[C],1985.
作為制造大類的電氣自動化技術專業是中國著力打造世界制造業基地的緊缺專業之一。電氣自動化技術方面的高等技術應用性人才市場需求潛力巨大。電氣自動化技術專業的畢業生主要面向企業自動化生產線的供配電系統、電氣工程、電氣控制設備、自動控制系統和計算機測控系統安裝、調試及運行維護,機電設備公司的設備銷售、安裝及維護、樓宇智能化及交通智能化設備的安裝、調試及運行維護,電力系統的設備運行及維護等。
電氣自動化課程一般都開設《自動控制原理》等關于電氣自動化技術基礎方面的課程, 課程內容除了一些有關自動化系統的基礎理論外,其課程中所講述的電氣自動化技術、裝置與器件,大多數都與當前工業現場使用的技術、裝置與器件有脫節。顯然,這樣的教學,無論是內容、方法及水平、都已大大落后于技術的發展,脫離了職業崗位的需求。深化校企合作,創新人才培養模式,緊密結合產業發展,深化課程體系和課程內容改革,在辦學過程中,電氣自動化專業逐步構建起了“校企融合、能力遞進”的工學結合人才培養模式。以“工學結合”的模式校企共同培養本專業自動化生產設備應用方向的學生。既突出崗位技能,又注重人文素質培養。學生綜合素質高,專業技能強,從而受到用人單位的普遍歡迎。
根據本地區經濟與社會發展對高技能專門人才的實際需求,基于電氣自動化專業崗位典型工作任務,以能力培養為主線,將中(高)級維修電工、可編程控制系統設計師、機電一體化工等職業資格認證課程內容融入到專業課程體系。構建以電氣控制系統的運行維護及技術改造;自動化生產線的組裝與調試、維護和維修及電子線路的設計與維修等3大能力培養為主線的課程體系。有專業指導委員會對人才培養目標進行恰當的定位;根據培養目標,設計培養規格;根據培養目標與培養規格制定人才培養方案,人才培養方案擁有科學的理論、實踐教學有機整合的模塊化課程體系。 根據培養目標、培養規格與培養方案,以校內、校外實習實訓基地為載體,采用“任務驅動、實境育人”的人才培養模式,采用“項目引導”、“任務驅動”、“學訓交替”等多種工學結合適合職業教育目標的課程組織模式。通過畢業生的社會反饋,畢業生適應本地區社會經濟發展的需求。
電氣自動化技術課程的設置主要有兩種方法,一是在保持原來開設的電氣自動化基礎課程基礎上,將當前通用的電氣自動化技術插入到傳統技術課程中,如將 PLC技術或變頻調速技術穿插到電機控制、接觸器/繼電器控制等技術中,以解決電氣自動化技術課程不足的問題。二是單獨開設自動控制原理、傳感器、PLC、單片機技術、電力電子技術、變頻調速技術、供配電技術、工業網絡、組態技術等都課程,由于信息技術和計算機技術在電氣自動化領域中的應用日益廣泛,要求我們必須改革原有課程體系中陳舊的內容,并根據自動化技術的發展增加新的教學內容。
強調以素質教育為核心的“基礎+專業”結構本科人才培養模式,隨著教學改革新形勢的不斷變化而變化。學校制定和修訂人才培養計劃,要貫徹黨的教育方針,遵循高等教育教學基本規律,主動適應社會、經濟、文化和科技發展對人才培養的需要。固化學校已經取得的教育教學研究成果,借鑒、吸收外校教學改革的成功經驗,體現學校定位和人才培養目標,反映學校辦學特色。堅持知識、能力、素質協調發展和綜合提高,使學生得到全面發展。堅持整體優化,科學地處理好各教學環節之間的關系;堅持共性與個性的充分結合,因材施教,促進學生個性發展;突出人才培養特色,滿足行業發展需求,構建適應未來社會發展以及終身教育需求的知識結構、能力結構及綜合素質培養。
優化實踐教學環節,推進實踐教學改革,建立科學系統的實驗教學體系,增加綜合性、設計性、應用性、創新研究性實驗的比例,使綜合性、設計性實驗課程達到實驗課程總數的30%以上;五是第二課堂.著重于實施大學生素質拓展計劃,以提高學生綜合素質,全面發展.主要有各類大學生競賽、學術論文和研究成果、校院兩級各類科技學術節活動、文體競賽活動、社會實踐和社會工作;在校內的實訓基地營造職場氛圍,利用實訓室先進的設備,進行系統的設計、安裝和調試,重點培養學生對現代控制系統的設計、安裝、調試、維護維修能力。每學期末設置綜合性的實踐應用型項目,給學生分組布置任務,讓學生查找資料、設計、仿真、裝配、調試、檢測、合作完成,培養學生理論與實踐結合、靈活應用知識的能力和團隊合作精神。通過開放“創新實訓室”、定期舉辦“電氣技術設計競賽”,以及創新激勵制度的實施, 使各門課程在教學環節中,注重創新能力的培養已蔚然成風。從“技術改造和小發明”為起點,到內容復雜的課程設計、畢業設計,循序漸進地加強學生的創新能力的培養。
關鍵詞 電氣工程及其自動化 工程實踐能力 地方經濟發展
中圖分類號:G642 文獻標識碼:A DOI:10.16400/ki.kjdkx.2016.05.024
Exploration on the Development of Electrical Engineering and
Automation Specialty in Local University
JIA Qun
(School of Mechanical and Electrical Engineering, Huai'nan Normal University, Huai'nan, Anhui 232038)
Abstract Local Application-oriented Institutions Oriented open electrical engineering and automation professional must serve the local economic development, to teaching as the center focus on expansion of the engineering practice ability of students, to meet the demand of the professional personnel from the local economy. In place of the normal universities, the transition to engineering and other aspects of the adjustment process, because of its engineering professional foundation is weak, professional accumulation time is short, local colleges and universities need to further integrate various resources, find out for their own development characteristics of students training objectives, requirements, quality requirements.
Key words Electrical Engineering and Automation; engineering practice ability; local economic development
電氣工程及其自動化專業是一門特色非常鮮明的應用型工程技術類專業。本專業主要是研究有關于電能的生產、輸送、應用、測量、轉換和控制等方面的內容。電氣工程及其自動化專業適用范圍廣,畢業生既可以從事于強電領域、又可以從事于弱電控制等領域,也可在國家電力生產行業、國家電網、火電、水電、風電、太陽能等綠色新能源領域工作,對于地方性本科院校在電氣工程及其自動化專業的發展上更應注重學生應用性能力的培養。
1 地方院校培養電氣工程及其自動化專業的定位
電氣工程及其自動化專業是一個歸并了多個電類專業的寬口徑專業,它以物理學、電子學、電工學、自動控制、計算機、測量技術等原理為基礎的一門綜合性技術科學。在電氣工程學科的歷史沿革中一直具有很強的實際應用背景,航天、航空、交通、電力、冶金、化工、電力、石油、食品、生產制造等行業的需求是自動化學科的誕生和發展的主要動力,可以說電氣工程專業的應用范圍已經涉及到社會生產和發展的各個方面,電氣工程學科必然能夠為實現國家戰略目標和國民經濟的跨越式發展發揮巨大的作用。①
隨著我國能源利用的結構性調整,未來我國在核能的利用和發展、高鐵電氣化線路的規劃和實施、廣大農村的電網改造工程、城鎮電網和變電站的優化和升級工程、電動汽車及充電樁電網工程等,這些具有標桿性的國家大項目、大工程的建設和發展上,將對具有高素質、電氣技術過硬的電氣工程專業畢業生保持旺盛的專業需求。我校申辦電氣工程及其自動化專業主要考慮到學校所在城市是國家重要的煤炭、電力、化工、能源基地,需要電氣工程及其自動化專業及相關強電專業背景的人才,同時安徽省在近些年經濟快速發展過程中也需要大量的本專業人才來充實到工業生產的第一線,可以說電氣工程及其自動化專業應該和區域經濟社會發展需要有較強的吻合度。所以,在電氣工程及其自動化的專業建設上應需要厚實基礎,有效地進行專業積累,整合各方面的教學資源,專業特色的挖掘,找出適合自身發展的目標,而不能停留在模仿和學習別人,要在別人經驗基礎上找出適合自己發展的途徑,并立足于教學這條生命線,積極根據職場的定位需求,認真合理地找出本專業的定位。②③④
2 電氣工程及其自動化專業培養目標分解
關于人才培養模式,教育部原副部長周遠清曾作過簡明扼要的闡述:所謂人才培養模式,實際上就是人才培養目標、培養規格和基本方式。
教育部《關于深化教學改革,培養適應21世紀需要的高質量人才的意見》也指出:人才培養模式是學校為學生構建知識、能力、素質結構,以及實現這種結構的方式。
在電氣工程及其自動化本科專業人才培養方案修訂過程中,應遵循教育教學規律,更新教育教學觀念,正確處理理論與實踐、知識與能力等關系,注意協調統一;進一步優化和整合課程結構體系。⑤⑥ (如表1所示)
3 適合我校電氣工程及其自動化專業特點的培養目標和要求
我校是一所地方性、應用型本科高校。學院在升本后這幾年的發展過程中,始終本著以“質量立校、人才強校、特色興校、依法治校”的發展策略,不斷地進行改革和創新,并進一步統籌辦學規模與質量、統籌師范教育與非師范教育、統籌招生與就業、統籌辦學資源與辦學效益、統籌師資隊伍數量與結構,努力做到規模、結構、質量、效益的協調發展,初步形成具有特色的教學和科研發展工作的新局面。我院明年將面臨本科專業評估,這要求我們在抓教學質量的同時必須上規模,只有盡快創造條件進行規模建設,從而降低辦學成本,提高辦學效益,所以我們考慮整合現有的教學資源,融合其他相關的學科,構成互相交叉,共同發展的學科群,根據人才市場的需求來調控教學模式和培養方向的能力。
突出以教師為主導、學生為主體,加強實踐教學環節、創新實踐教學的內容,培養應用型、創新型人才為重點,深化教學體系改革,優化課程教學體系及注重教學環節的實效,使電氣工程及其自動化專業的教育理念、教學內容、教學方法、教學手段、教學效果以及教學模式,能后適應本階段培養人才的需求,創造良好的教學情境與教學氛圍。貫徹好我校師范性、地方性、應用型的辦學定位,人才培養的強弱結合、強電為主。立足淮南,服務周邊,面向安徽,輻射全國,為本地區及安徽省內其他地區的電力行業、工礦企業、研發單位、科研院所、技術公司等輸送具有寬口徑、厚基礎、強能力、高素質,優秀的應用型工程技術人才。
培養目標:本專業培養能夠掌握電力系統自動化、電機及其控制等工程技術領域基礎理論和基本知識,具有電氣工程師基本素養,能在電力工程、制造加工、化工生產等行業領域,從事設計制造、研制開發、試驗分析、系統運行、自動控制、電力電子技術、生產管理以及電子與計算機技術應用等方面工作的高素質應用型專門人才。
知識要求:掌握高等數學、線性代數、概率論與數理統計、大學物理等數理知識,掌握電路分析、模擬電子、數字電子等電子技術基礎知識;了解電氣工程領域的新技術、新方法,掌握電機學、電力系統分析、電力電子技術、自動控制原理、電力系統繼電保護等電氣工程專業知識。
能力要求:掌握電子技術、電工技術等方面的基本知識和實驗技能;具有一定的制圖繪圖能力、程序設計能力、電子設計能力。具備電力系統工程理論分析、設計能力和應用能力,具有較寬的知識面、較強的適應和發展能力,并具有自主學習的能力。
素質要求:具有強烈的社會責任感和主人翁意識,具有良好的環境保護意識和職業道德;養成良好的體育鍛煉和衛生習慣,具有健全的心理和健康的體魄,達到國家規定的大學生體質測試標準要求;了解相近專業及基本的人文社科知識,具備較寬的知識面和一定的社會實踐能力;具有良好的從事實際工作的心理準備。
4 以教學為中心的具體措施和初步成效
(1)實驗裝置潛能的挖掘:隨著學校政策傾斜和支持力度加大,應該說近兩年來電氣工程及其自動化專業實驗室建設發展速度很快,購置了很多大型、重型設備,但同時由于實驗裝置本身具有一定的復雜性,且教師人數偏少,所以今后隨著教學任務的開展,我們教研室的主要工作就是要深入挖掘實驗裝置的潛能,合理安排教學資源,構思好設計性、綜合性實驗項目等。
(2)教師的應用能力水平需要進一步提高:教師要注重學習、注重知識的更新、注重理論聯系實際、做好“雙師型”方向的發展,結合好這兩年新建的實驗裝置,充分發揮實驗裝置的效能及實驗項目的延伸。
(3)課程之間內容上的關聯性需要深入梳理。專業課程之間在內容上往往會有很多的相關性、關聯性,由于任課教師在授課環節上基本上是獨立進行的,且根據自身的知識結構在授課內容可能有一定的隨意性,這可能會造成學生在上不同的課程時會感覺到有些內容是不同教師重復講過的內容,這將造成教學效果的下降。所以,針對這一問題應積極開展教學內容、教材內容的梳理,同時規范各門專業課程內容合理的教學范圍,以此規避教學內容上的重疊。
我校電氣工程專業雖起步遲,但通過多年來不斷的工作付出和卓有成效的努力,逐步建立起較為完善的立體化教學體系,并在學校的政策支持下不斷地進行實驗室硬件建設,形成了具有發電廠電氣控制仿真系統、供配電控制系統、電力系統分析平臺、電工技術實訓平臺等較為完備的電氣工程方向實驗實訓教學框架體系,在此基礎上本專業學生在西門子、飛思卡爾等全國知名工程類賽事上獲得了較優異的(下轉第104頁)(上接第48頁)成績。
4 結語
總之,做好一個專業需要投入較大精力,地方院校可能更關注生源和招生數量,往往在資源配置上由于專業較多很難集中有效的教學力量來切實有效地應用到電氣工程專業發展和建設中。專業方向要有所調整和分析,要緊隨國家能源政策的步伐,在課程的開設上力圖符合時展的脈搏。
基金資助:淮南師范學院2014年校級教研項目(編號:2014hsjyxm03)基金資助
注釋
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④ 宋起超,楊春光,喬爽,王希鳳.應用型本科院校電氣工程及其自動化專業多元化實踐教學模式的構建[J].中國冶金教育,2010(2):12-15.
論文摘要:“發電廠電氣部分課程是一門實踐性很強的課程,與實際聯系緊密,但是傳統的教學方式很難讓學生把書本知識與實際應用聯系起來。因此,改革“發電廠電氣部分”課程教學模式迫在眉睫。本文從新的課程體系的創建,課堂教學方法、課程實踐教學和課程設計的改革與探索四個方面詳細闡述了該課程教學模式的一系列改革與探索。
“發電廠電氣部分”是河南理工大學電氣工程及其自動化專業和熱能與動力工程專業的重要專業課之一,是一門理論與實際緊密結合并對學生進行工程訓練的專業課,該課程在供電系統中應用廣泛,實踐性強。通過本課程的教學,學生應掌握發電J廣=變電站的電氣主系統設計與運行的基本理論與方法,具備分析解決工程實際問題的初步能力。由于這門課程是學生較早接觸的專業課程之一,在整個電氣工程及其自動化專業的教學體系中起承上啟下的作用,因此這門課程掌握的好壞直接影響到后續專業課程,如“繼電保護”、“高電壓技術”、“電力監控與調度自動化”等課程的學習。“發電廠電氣部分”教學內容涉及典型電氣主接線的基本接線形式、電氣設備選擇、電氣設備布置主要電氣設備性能原理等,其特點是課程內容繁雜、連貫性差,整個課程的系統性不強。而學生正處于由系統性強、條理清晰的專業基礎課轉向專業課學習的過渡期,在學習方法上感到不適應,另外,學生對發電_廣=變電站的各個環節和各種電氣設備沒有感性認識。采用板書、掛圖、模型等傳統教學方式,同學們很難將書本知識與實際設備和供電系統聯系在一起來理解和掌握,建立工程的概念,特別是如何應用所學的知識去分析和解決實際問題的能力十分薄弱。因此,創新“發電廠電氣部分”課程的教學模式很有必要。
一、創建新的課程體系
“發電廠電氣部分”存在教學內容多、繁、雜與教學時數偏少以及專業技術發展快與教材更新慢的矛盾,采用“同類合并、相對集中、教學內容與當前專業最新技術相結合”的原則,將原分散在各個章節屬同一類或相關的教學內容進行優化重組,刪除過時的舊內容,增加學科專業當前的最新技術、發展動態、研究熱點等內容,整合課程知識點,在教學內容編排上按照“基本原理與方法——應用技能——當前研究動態”的層層誘導遞進式順序來編寫,構建了創新課程教學體系,使課程教學內容與知識結構更加具有系統性、整體性,便于學生接受。
二、課堂教學方法改革與探索
采用現代化的教學手段和全程實例貫穿式教學方法以提高課程學習趣味性和課程的系統性。多媒體技術可以將文本、圖形、圖像、音頻、動畫和視頻等多種傳播信息媒體組合起來,極大地提高教學效果;以工程實例貫穿于教學過程的方式,容易引起學生的學習興趣,提高學習積極性和主動性,從學習開始到結束,學完課程就像完成了一件工程那樣有成就感,而且在工程實例教學中完全以學生為主體,注重學生學習、實踐能力的統一結合,真正能體現“學以致用”的教育精髓。
“發電廠電氣部分”的主要特點是教學內容與實際聯系緊密,教學內容所涉及的各類圖形,如電氣主接線圖、配電裝置的平面圖和斷面圖、斷路器控制與信號圖以及中央信號圖等很多,并涉及各種電氣設備。傳統的教學方式一般采用黑板畫圖或掛圖方式講解,由于學生缺乏對供電系統的感性認識,很難將書本知識與實際聯系起來。我們在課件制作過程中,努力做到優化課程結構,精選教學內容,注重理論與實際的緊密結合,以大量的動畫、圖片、視頻與課程內容中原本抽象的理論和設備對應起來,向學生展示各種電氣設備的圖形圖片,演示裝置或設備的工作過程,教學過程中盡量將工程圖紙與實物對應起來,如使用動畫表現開關的跳合閘操作過程、倒閘操作過程,斷路器控制與信號回路的工作過程等;將各種電氣主接線方式與實際變電站、發電廠對應起來以圖片或視頻的方式呈現在學生面前。這樣不僅加強了同學對教學內容的理解,更極大地提高了同學們對供電系統的感性認識,激發了學生的學習興趣,活躍了課堂氣氛,教學效果大為改善,并且在學習過程中加人本地區電廠或變電站作為實例,貫穿于整個教學活動中。如選取一個典型的、有實用價值的工程實例,以此實例引導學生進入課程,隨著課程的展開,一步步深入到此實例中,課程結束,此實例中的相關向題也一一得到解決。
三、課程實踐教學改革與探索
采用多媒體教學和將工程實例與課堂教學活動相結合的教學方法,使學生與實際工程接近了一步,為了使學生與實際工程零距離接觸,我們還堅持在授課過程中,組織學生到實習基地參觀,進行發電廠或變電站現場參觀教學,培養學生從實際中獲取知識的能力。為了使參觀能達到預期的效果,在參觀前后都認真做好以下幾方面的工作:(1)請實習基地的工程技術人員進行現場教學。(2)在參觀發電,廣=變電站之前,主講教師向學生介紹該廠(站)的情況,并結合該廠(站)具體接線和布局,提出應該注意觀察的一些問題,避免學生參觀時走馬觀花,收獲甚微。(3)要求學生在參觀后,繪制該廠(站)電氣主接線圖,并評價該廠(站)主接線方式的優缺點,以及參觀過程中的問題與心得。實踐表明,有計劃有目的進行現場教學,是“發電廠電氣部分”課程理論聯系實際的重要環節,是提高學生分析和解決工程實際問題能力的好方法。
四、課程設計改革與探索
“發電廠電氣部分課程設計”是一個老課題了,然而隨著電力技術的不斷進步,以及市場對人才需求觀念的更新,它又永遠是一個新課題。發電廠電氣部分設計包含原始資料的收集與分析、發展遠景的規劃、與系統聯接的方式、現實的方案設計、過渡方案的考慮、運行方式的預安排、電氣設備的選擇校驗等,是一個完整認識過程,是結合實際的一項系統工程。過去設計的題目是模擬的,原始條件是理想的,學生遇到的工程矛盾較少,分析解決問題的能力得不到充分的鍛煉。在“全程實例貫穿式”教學改革思路下,把實習基地比較典型的發電廠和變電站工程作為訓練題目,并結合學科前沿技術發展編寫課程設計手冊。根據實習基地的發電廠(變電站)資料,讓學生自己進行課程設計,遇到難點自己查找相關資料,進行一定的輔導,然后和發電廠(變電站)原設計進行比較,找出自己的缺陷和不足,使學生獲得更深入的認知,同時也提高了學生的自學能力和分析解決問題的能力;與發電廠(發電站)綜合自動化聯系起來,使設計內容有所創新,讓學生綜合運用平時所學的各相關課程內容,實現課程設計內容的多樣化、實際化,以提高學生對該環節的興趣。
論文關鍵詞:傳統教學;電力行業標準;電網仿真實驗室
高等院校電氣工程及自動化專業是為發電廠、供電公司、農電局、送變電公司、大型工礦企業等培養從事電氣工程及自動化領域的電力系統設計與運行、電氣設備安裝與檢修、試驗分析、研制開發、信息處理及經營管理等方面的高級工程技術人才。隨著我國電力行業的迅猛發展,對電力行業的人才素質要求越來越高。而現在我國高校電力專業的課程設置體系已不能完全滿足電力行業的發展要求。比如:現有的一些理論教材已經用了幾十年,出現了理論與實際相脫離,理論教學與實際訓練相脫離等現象,導致學生缺少創新思維。正是基于這種現象,沈陽工程學院電氣工程系通過幾年的努力,利用中央與地方共建項目資金的支持,開展了基于電力行業標準的開放式電力工程實踐基地群之一的電網仿真實驗室的建設與研究,學生通過在電網仿真實驗室的學習,可以大大提高他們的理論水平與實際崗位的技術水平,能夠更好地適應電力行業發展的要求。
一、特色電網仿真實驗室的建設
從2006年開始,我們利用中央與地方共建項目資金的支持,按照電力系統行業標準,依據現場實際需要,開展了具有特色的電網仿真實驗室的建設。我們先后走訪了清華大學、北京電科院、河北省電力培訓中心、湖南大學電氣工程學院、貴州省電力培訓中心、四川省電力仿真培訓中心、四川交通大學電氣工程系、遼寧省電力調度中心等單位。通過深入的調查研究,最后根據我們的設計方案,采用學校招標形式,與清華大學在2007年簽訂了電力工程實踐基地群之一的具有特色的電網仿真實驗室共建項目的協議。通過幾年的艱苦努力,該實驗室現已建設完畢。
二、特色電網仿真實驗室的功能
基于成熟的電網調度員仿真培訓系統(DTS)的技術平臺,建立一個包含典型省電網、地區電網、區縣電網的統一電力系統模型,實現統一模型的數字仿真,逼真模擬各級電網的穩態和故障運行情況;同時利用計算機系統組成完整的調度自動化模擬系統,完整地模擬各級電網調度的物理環境。
電網仿真實驗室集繼電保護、自動裝置、計算機通訊、數據采集及監控(Supervisory Control And Data Acquisition,簡稱SCADA)、電力系統分析計算、電力系統靜態仿真和電力系統動態仿真為一體,幾乎覆蓋整個專業領域。在這個實驗室里學生可以得到電力系統運行控制、分析計算等全方位的訓練。
在DTS的實際調度應用中,學員坐在學員室中充當“調度員”接受培訓,學員室中配備有與實際調度室一致的(或接近的)能量管理系統(Energy Management System,簡稱EMS)和軟硬件系統(即學員臺),讓學員有一種身臨其境的感覺;而教員在教員室里,利用教員臺在培訓前準備教案(教案源自于實際電網系統的運行數據斷面和實際的電網模型以及參數),在培訓中控制培訓過程,具體指導培訓工作的進行,并在培訓結束后評價學員的調度能力。在培訓進行過程中,學員與教員之間的通信采用電話或計算機信息交互進行,來模擬調度時調度員和廠站值班員之間的通信方式。在這種方式下,整個培訓過程都由教員與學員之間“一對一”地完成,這種做法符合現場需要,它利于教員了解每一個學員對調度規程的熟練程度和操作情況,以及他們對故障的應變能力。
仿真教學實驗系統可以滿足多位學員同時獨立接受仿真培訓的要求,也可以實現教員與學員“一對多”的模式,這樣指導老師通過教員臺(主工作站)向各學員終端下達教案,也可設置預想的故障,在仿真實驗過程中控制進程,具體指導實驗的進行,并在實驗中觀察學生的實驗操作情況,給予必要的指導。
在統一模型下的電網仿真培訓,還可以實現多級調度的聯合仿真培訓,讓學員了解上下級調度的協調配合,訓練聯合反事故的能力。
新建成的特色電網仿真實驗室,除具有以上功能外,針對沈陽工程學院(以下簡稱“我院”)的具體情況,還開發實現了以下幾種功能。
(1)變電站仿真系統能與電網仿真聯網運行,電網仿真和變電站仿真在電網模型、數據庫、人機界面、功能模塊等多個方面實現一體化,兩套系統共享公共的電網模型,共享公共的設備參數和仿真畫面,對于公共的部分,用戶只需要維護一套模型和參數。電網仿真和變電站仿真可以各自單獨運行,也可以聯合仿真。聯合仿真時,兩套系統共享同一套電網模型,在任一系統中進行操作或設定故障后,兩套系統均能自動響應,并各自給出正確、完整的二次設備動作信息。作為電網仿真中的一個深度仿真的變電站,可以實現電網調度和變電站運行值班人員的聯合仿真培訓。
(2)利用DTS電網數字仿真培訓系統硬件平臺,可以實現開放式《電力系統分析》實驗,這樣在建成的電網仿真教學實驗室中,就可以進行面向電網運行值班的調度員仿真培訓,也可以進行面向基礎教學的電力系統分析仿真試驗,而且教員可以方便地在兩套系統之間進行切換。
(3)電網仿真實驗室不但可以滿足電氣工程系各專業的電網環節實習、實訓需求,而且可以為學院節省大量的實習經費。
(4)為電氣自動化的學生做畢業設計提供軟件平臺,達到鍛煉學生自主設計的目的。
三、特色電網仿真實驗室的創新
新建成的電網仿真實驗室與國內其它院校電網仿真實驗室相比,具有以下幾方面的創新之處。
首先,它不是單一的電網仿真實驗室,而是集電網仿真、電網仿真與變電站仿真聯網運行系統、電力系統分析實驗、學生畢業設計等多功能為一體的實驗室。學生可以根據課堂或自己需要,在電網仿真系統、電力系統分析實驗、畢業設計三套系統之間任意切換,互不干擾。
其次,由于實現了電網仿真與變電站仿真聯網運行,可以使學生在實驗室進行認識實習、畢業實習,而且也會收到較好的實習效果。比如:在電網仿真中,假如有35kV、66kV、110kV、220kV、500kV等不同的廠站,可以在變電站仿真中找到與它匹配的廠站,兩者能達到同步運行,這樣學生就可以既看到電網仿真中系統廠站的設備運行情況,又可以看到變電站仿真中實際的三維畫面和動作過程,效果非常理想。
另外,畢業設計是大學教育的最后一個環節,也是最重要的環節之一,它可以衡量一個學校的教學水平,也是衡量一個畢業生能力的重要標準,做好學生畢業設計是非常重要的。我們利用電網仿真軟件平臺,獨立設計了畢業設計軟件平臺,讓學生可以任意組建電力系統網絡模型,通過拓撲進行各種電力系統分析計算,達到鍛煉學生自主設計的目的。這也開創了我院發電專業學生開展畢業設計改革的新篇章。
四、特色電網仿真實驗室的現實意義
特色電網仿真實驗室是按照電力系統行業標準,依據現場實際需要,根據以“面向企業、立足崗位、突出實踐”為指導思想的“技術崗位型”培養模式來建設的。
通過電網仿真實驗室建設與研究,可以整合現有發電專業的課程設置體系,構建新的課程體系和教學內容,使該體系具有很強的針對性和靈活方便性。同時可以做到情景交融,生動形象。即根據電力行業崗位需求,真正做到真實模擬電力系統設備,來作為學生的訓練手段。比如:可以讓學生自己模擬某一地區真實電網網絡發生故障。怎么進行處理,用到了哪些專業知識?學生的處理結果會由評判系統給分。而且這個處理過程必須和實際現場一樣。這樣就可以充分調動學員的學習積極性和提高實踐工作能力,達到實際現場崗位的技能要求。
在教學過程中,老師需要知道學生對于哪些知識點掌握比較模糊,哪些知識點已經掌握了,還有哪些知識點只需要對個別進行輔導,哪些知識點是需要對多數人進行強調的。學生需要有方便的手段將這些信息實時向老師反饋。在實驗的過程中,老師需要控制實驗的節奏,掌握每個學生的完成狀況,統一導演實驗的進程。同時在進行聯合實驗的時候,生生之間,師生之間必須通過信息交互進行有效的協調,更好地完成實驗,達到預期的效果。本實驗室在這些方面都做了較深刻的研究,為老師和學生提供了方便的交流手段,這樣就可以使教學實驗過程變得積極、互動,收到良好的教學效果。
【關鍵詞】附加直流電源 零序功率方向 管理辦法 故障處理
煤礦井下低壓電網遍布井下采煤和、掘進、機電運輸各個生產環節,低壓系統的漏電故障約占低壓電網各種電氣故障的80%,是導致瓦斯、煤塵爆炸, 人身觸電事故的主要原因,因此漏電保護是井下三大保護之一。為了保證供電的可靠性以及連續性,要求采用帶有選擇性的漏電保護系統。
1 漏電保護方式
我國目前礦井中低壓電網常用的漏電保護有附加直流電源檢測型和零序功率方向型兩種方式。其中,附加直流電源檢測型漏電保護保護全面、對地電容電流補償、動作值繼保整定簡單,但是最大缺點是沒有選擇性;零序功率方向式型漏電保護具有很強的橫向選擇性,沒有對地電容電流補償。
1.1 附加直流電源型漏電
(1)保護原理。電網發生漏電故障,則電網各相對地絕緣電阻下降,在三相電網中附加一獨立的直流電流使之作用再三相電網和大地之間,這樣在三相對地的絕緣電阻上就有一直流電流通過,該電流的大小的變化直接反應了電網對地絕緣電阻的變化。有效地檢測和利用這個電流就可以構成附加電源直流檢測式漏電保護。
(2)動作電阻值的確定。《煤礦安全規程》規定:人身安全電流為30 mA。根據根據基爾霍夫電流定律可知對地電阻與電流的關系并算出當電網電壓為660V時, Rmin=35 kΩ,由于三相電網的漏電電阻為并聯,則漏電電阻的動作電阻:Rd=11.7 kΩ,取11kΩ作為漏電動作值,漏電閉鎖動作值取動作值的2倍,即22kΩ。
同理,電壓為1140V時,漏電動作值為20kΩ,漏電閉鎖值為40kΩ。
1.2 零序功率方向型漏電保護原理
選擇性漏電保護功能是利用零序電壓與零序電流的相位判別原理來完成的。當電網某一相發生漏電時,故障支路的零序電流與非故障支路的零序電流相位相反,相對零序電壓而言,故障支路零序電流滯后90度,而非故障之路零序電流則超前90度。
常用的方法是將零序電壓相位向后移90度,以使故障支路的零序電流信號與移相后的電壓信號同相,而非故障支路的零序電流與移相后的電壓信號則反相。由此可見,根據零序電壓和零序電流的方向,即可判斷出故障支路,從而采用保護措施。
2 曉明礦井下低壓檢漏裝置的使用情況
2.1 基本情況
曉明礦井下供電系統中,低壓檢漏裝置主要有兩種,一種為移動變電站低壓側保護箱,由泰安市眾成礦山自動化有限公司生產,型號為BXB-800,檢漏方式為附加直流電源型,動作時間小于50ms,可設置動作延時;另一種為饋電開關,由中國電光防爆電氣有限公司生產,型號為KBZ16-400,設置成總開關時檢漏方式為附加直流電源型,動作時間小于50ms,無延時,設置成分支開關時檢漏方式為零序功率方向型,動作時間200-400ms,延時可調。
2.2 使用方式
在使用過程中,我們采用兩種檢漏裝置配合使用,即以附加直流電源型作為總檢漏,以零序功率方向型作為分檢漏,充分發揮兩種檢漏方式的優點,以實現快速、準確的切斷漏電支路,保障其他線路正常供電。低壓檢漏裝置在井下現場的使用分兩種情況,第一種為移動變電站與饋電開關配合使用;第二種為干式變壓器與饋電開關配合使用。
(1)移動變電站與饋電開關配合使用。這種供電方式是生產中最常用的供電方式, BXB-800低壓頭漏電延時設置為0.3S,1號、2號饋電開關均調為“分開關”,漏電延時設置為0S。配出供電線路只有一條或多條時使用方式相同。
(2)干式變壓器與饋電開關配合使用。這種供電方式多用于變電所中,由于干式變壓器沒有低壓頭,所以需設置總饋電開關,1號饋電調為“總開關”,漏電延時設置為0.3S,2號、3號饋電開關調為“分開關”,漏電延時設置為0S。配出供電線路只有一條或多條時使用方式相同,要特別強調的是,只有一條配出線路時,也必須設置“總開關”和“分開關”,這樣能夠保證供電線路有兩套漏電保護,“總開關”可起到后備保護的作用。
3 低壓檢漏裝置管理辦法
3.1 試驗周期
選擇性漏電保護系統和非選擇性漏電保護系統中所有總開關、分開關每天都要進行檢漏試驗,試驗時間為8時30分―9時。這個時間段禁止使用調度絞車拉放車,防止因檢漏試驗造成絞車突然停電。
3.2試驗分工
(1)采區變電所由變電所運轉員負責。
(2)采區變電所以外的配電點由設備的管理單位電工負責。
3.3涉及局扇線路的檢漏試驗
在井下供電系統中,每一套局扇都有兩條供電線路,不能因檢漏試驗而造成局扇停轉,工作面停風。所有涉及局扇的供電線路需要掘進單位風機工、電工、變電所運轉員共同配合進行檢漏試驗。
4 結語
在曉明礦井下供電系統中,一直堅持附加直流電源及零序功率方向兩種漏電檢測方式配合使用,每天嚴格對所有漏電檢測開關進行試驗,確保漏電保護靈敏可靠。對于出現漏電故障的線路,系統能夠做到準確、快速切斷,不影響其他支路供電。同時我們充分發揮專職、兼職防爆檢查員的力量,對電氣設備進行地毯式檢查,每月定期組織絕緣阻值測試,尤其是在雨季,著重對接線盒、防潮劑、開關防爆面進行針對性的檢查,杜絕井下電氣事故發生,保障供電系統安全,可靠。
參考文獻:
[1]張學成.工礦企業供電.北京:煤炭工業出版社,2008.
[2]孫國蘭.煤礦電工學.北京:中國勞動社會保障出版社,2006.
【關鍵詞】農村電網;農網改建;無功補償;措施
1.農村電網中存在的問題
為了達到本文對農村電網改造的研究目的,下面將對現階段農村電網中所存在的各種問題進行歸納。主要有以下幾個方面較為突出:
(l)缺乏長遠規劃,忙于應付現存問題。由于缺乏長遠規劃,農村電網配電變壓器的選擇不合理,低壓線路迂回曲折,直接造成農村電網的損耗居高不下。沒有考慮該地區的負荷增長,不能提前做好有效的預測負荷來指導選擇變壓器和線路的線徑。
(2)農村電網結構薄弱。農村電網多為輻射型網絡,環網用得較少,負荷的轉移能力較差,事故、檢修的停電范圍較大,供電可靠性較低。在很多的供電區域采用的是單回路、單主變的供電方式,變電站問的聯系不好,轉供電能力差。部分地區的供電可靠性低于99%,雖然自1998年以來,實施了大規模的農網技術改造和設備的更新,選用了一部分新型的配電設備如:真空或SF斷路器,對改善和提高農村供電條件起到了。但是由于各地發展不平衡,在經濟相對較落后的地區,新設備主要用于變電所之中,而對于事故多發的戶外配電線路并沒有太大的改變。許多線路架設時間早,供電半徑過長、技術水平低、設備老化嚴重、安全可靠性較差、線路損耗大、電能質量差、布局嚴重不合理等問題,有的線路上帶有多臺變壓器,負荷分布不合理,常因一個用戶故障導致整個線路停電。線路交叉跨越多,影響配電線路的安全經濟可靠運行,大部分農村電網缺乏一個統一的規劃。
(3)設備陳舊、健康水平低、安全性及可靠性差。如農村電網運行的變壓器多為高耗能型,有的地區占到了50%以上。部分地區的農村電網中的低壓架空線路仍然采用的是裸鋁線,給廣大農民的生命安全造成了極大的威脅。
(4)電能質量差,線損率高。在偏遠地區,供電線路長,損耗過多,導致電壓偏低,負載不能正常工作,主要表現在:感應電動機溫度升高、照明燈變暗等。在經濟較發達地區大量的工礦企業從城市中心遷移到城郊和農村地區,再加上農村居民家用電器的增多,大量整流裝置的應用,使得傳統的非線性設備和現代電力電子非線性設備的大量投入,造成農村電網中的諧波問題日趨嚴重,農村電網電能質量嚴重下降,電能損耗顯著上升。近年來,隨著農村電網負荷的迅速增長,現有的配電網因導線過細、回路數少、配變布點不足、無功補償容量欠缺,電壓合格率普遍偏低,在全國范圍內,多數農村l0kV配電網在正常運行的情況下低于96%。有的地區線損率高達l0%以上。
針對上面所歸納的現階段農村電網存在的問題,提出了應用于不同地區的農村電網的具體改造措施。
2.農村電網改造的具體措施
為了解決上一節中農村電網所存在的各種問題,本文將分別從下面幾個方面對農村電網提出改造措施。
2.1 有效的負荷預測
負荷預測是農村電網進行合理改造的一個大的前提,對一個具體的農村地區有效的負荷預測將能夠正確知道農村電網的改造工作。特別是對農村電網的長遠的合理規劃起作相當重要的作用。
2.2 電網的合理布局
在前面有效的負荷預測的基礎上,為了保證對廣大農業用戶的持續供電即前面所提到的要提高農村電網供電的可靠性,首先要有足夠的電源容量(包括具有一定的備用)和合理的布局。雖然,農業負荷處于第三級負荷,但為了發展農村經濟,農村的電力質量(尤其是電壓的高低)仍然需要考慮,并且,從經濟性來說,通過合理的布局來降低網絡的損耗無論對電力企業還是用戶都有重要的影響。
2.3 變電所和配電變壓器位置的合理選取
結合農村特殊的地理、地形條件,把變電所和配電變壓器的位置選定、選好,是繪就農村電網發規劃藍圖的基礎。只有科學地選擇所址和線路路徑,才能使未來的電力網絡安全、經濟和可靠地服務于本區域經濟建設。同時,滿足供電生產部門科學管理電網的需求。選取應遵循的原則主要是“小容量、密布點、短半徑”。
2.4 農網中設備的合理選擇
在農村配電網中用到的設備主要包括配電變壓器和線路等。下面將分別介紹變壓器、線路等設備的具體選擇方法。第~是配電變壓器,在前面對配電變壓器的位置的合理選擇的基礎上,對配電變壓器的容量和型號的選擇的方法進行了分析。過去,農村電網在選擇配電變壓器是,缺乏相關的理論指導,特別是容量的選擇上普遍存在。大馬拉小車”的現象.這樣,不僅增加了一次性投入,而且增加了變壓器的輔助損耗。第二針對上面所提到的農村電網中線路的老化和線路過細的問題,對線路的改造工作最先想到的就是更換粗導線,以此來降低線損和壓降。另外,根據農村電網自身的用電特點,受季節性、時間性的影響,用電負荷的波動比較大,對于有條件的村莊可以采用母子變壓器或調容變壓器,以滿足不同季節和時間的需求。對配電變壓器的型號的選擇上,應盡量選取節能型變壓器如:S9系列和Sll系列變壓器。
2.5 農村電網繼電保護的合理配置
針對上面所提到的現階段農村電網運行中的保護所出現的問題,從35kV線路、l0kV線路、主變等設備提出了相應的配置方案。
對于35kV線路的保護的具體配置如下:
環形網、雙回路、中間線路保護按相間距離配置。下面分別按照價格和技術性能方面進行分析:首先價格分析:保護裝置經微機化改造后,各種保護在硬件配置上是相同的,只是在軟件設置上不同,就價格而言,電流(電壓)型保護與距離保護相比,后者價格稍高,主要高在軟件方面,但隨著計算機硬件成本的下降以及電力產品銷售市場競爭加劇,軟件價格也在下降,所以,總的裝置價格呈下降趨勢。
2.6 其他降低網損的其他一些措施
包括:
(1)變壓器有載分接開關的調節和無功補償裝置的投退應保證:當電網電壓偏低時,先投入無功補償裝置,再調節變壓器有載分接開關,使電壓恢復至合格水平;當電網電壓偏高時,先調節變壓器有載分接開關,后退出無功補償裝置。
(2)當變電站主變壓器為兩臺及以上時,應根據變壓器經濟運行曲線及時投切主變。
(3)對于變電站已實現“手拉手”環網供電的電網,要對各種運行方式進行理論計算,根據潮流變化情況采用最經濟的運行方式。
(4)要及時調整配電變壓器三相負荷平衡度。三相電流不平衡程度越大,有功功率損失越多。因此,必須定期地進行三相負荷測定和調整,使變壓器三相電流力求平衡。
(5)根據農村季節特點,對于灌溉用變壓器,應盡可能減少其空載或輕載運行時間
參考文獻
[l]羅紅,郭喜慶.農村配電網合理結構研究陰[C].全國高等學校電力系統及自動化專業第學術年會論文集,2003.
關鍵詞 數控加工技術 CDIO 研究生教學 實驗方案
0 引言
“卓越工程師教育培養計劃”是按照《國家中長期教育改革和發展規劃綱要(2010-2020年)》提出的高等教育重大戰略性改革計劃,對高等教育面向社會需求培養人才,調整人才培養結構,提高人才培養質量,推動教育教學改革,增強畢業生就業能力都具有十分重要的示范和引導作用。①②為了積極應對社會經濟發展和全國高等教育改革形勢提出的挑戰,抓住發展機遇,強化、加快內涵建設,我校已正式啟動“卓越工程師教育培養計劃”建設實施工作。
眾所周知,在工科院校機械類或近機械類專業中,現代數控加工技術是機械設計制造及自動化類專業的專業課,它是電子技術、計算機技術與機械制造技術的有機結合,它以數控機床為對象,研究數字控制系統的工作原理、組成及其在數控機床上的應用,通過本課程的學習使學生具有一定的機械加工工藝分析和數控編程的能力,并掌握對典型數控機床的基本操作技能,對今后從事數控加工和研究工作奠定一定的基礎。我校機械工程學科依托江蘇省船舶先進制造技術重點實驗室和江蘇省級機械工程基礎實驗教學示范中心,面向船舶制造業、緊密跟蹤學科前沿,圍繞復雜產品的數字化設計與制造、先進制造工藝技術與裝備、船舶機電設備與系統的協同控制等領域開展深入而有特色的研究工作,形成了基礎研究、應用預先研究和工程化應用及產品開發有機結合的科研體系。
1 數控加工技術CDIO實訓方案
數控加工技術是工科院校機械類和近機械類專業學生必修的一門專業課,是一門理論性和實踐性都很強的課程,其主要教學目的在于使學生獲得常用機械工程材料的基本理論、熱處理工藝和性能特點等知識,能夠合理選用工程材料,正確制定加工工藝路線,以培養學生的綜合工程素質和創新能力、實踐動手能力、綜合分析和解決實際問題的能力。本課程在內容方面側重于基礎知識、基礎理論以及基本分析方法的講授,在培養實踐能力方面應著重數控加工技能的基本訓練。通過課堂授課、課內實驗和課外項目等多層次教學訓練,綜合培養學生的職業道德、工程素質和社會責任,包括團隊協作觀念、職業道德規范等;科學嚴謹的工作作風、認真負責的工作態度、講求實效的工程觀點、綜合分析的系統思維等和社會義務責任心、環保節能意識、積極端正的進取心等。為了更加確切地了解用人單位對數控加工技術人才在數控機床應用,特別是數控加工、數控編程等方面的能力要求以及如何建設數控加工實訓基地,課題組成員為此進行了廣泛的社會調查,我們走訪了滬東重機股份有限公司、重慶齒輪箱有限責任公司、滬東中華造船集團公司、江南造船集團公司、河南柴油機重工有限公司、安慶中船柴油機有限公司、武漢船用機械有限公司和鎮江中船設備有限公司等工礦企業,了解了作為數控機床使用企業對人才能力的需求情況以及學校如何組織數控加工技術CDIO教學。綜合調研結果,我們認為數控加工技術課程CDIO教學應分階段按層次進行,采用循序漸進、逐步提高的方案。以適應社會需求為目標,數控加工技術應明確界定知識結構和能力結構的關系,這樣才能做到有的放矢,體現出數控行業特色、專業內涵和符合社會企業需求的數控專業培養目標。③④
2 數控加工技術CDIO課外項目和課內實驗實施
現代數控加工技術實驗是機械設計制造及其自動化專業的一門專業實驗課程。通過課外項目和課內實驗實踐使學生掌握插補原理、數控加工中心、數控車床、數控銑床、數控線切割的編程與加工方法等,使學生具有直接針對數控機床編程與加工、測試和維護的能力。培養學生從理論課程向工程實踐課程轉換的過渡性環節,具有增強學生對機械技術工作的適應能力和開發創造能力的作用。本課外項目實踐教學面向機械類專業學生開設,在深化現代數控加工技術課程的基本知識、基本理論、基本方法基礎上,通過課外項目實踐教學,培養學生應用計算機、數控加工仿真軟件等現代制造方法解決機械工程問題的能力,培養學生發現問題、分析問題以及自主創新的能力,培養學生進行科學研究和工程設計的良好習慣。以下針對我校研究生課程——現代數控加工技術課程CDIO部分教學實驗內容展開分析和討論。
2.1 數控編程與加工仿真實驗
通過本課外項目和課內實驗實踐的學習,使學生了解或掌握數控機床的數控編程及其仿真使用方法。可在計算機虛擬環境下可以動態地分析、觀察數控工藝的完備性、程序的正確性。了解后置程序主要功能分析包括機床選擇模塊、機床回零、安裝零件、NC程序導入、運行軌跡檢查、裝刀具、對刀和卸刀、參數設置等功能。以船用柴油機關鍵件CAD/CAPP/CAM集成實驗為例,船用柴油機關鍵件CAD/CAPP/CAM集成系統根據某企業用戶提供的零件模型,對零件模型特征信息提取與重構,特征工藝推理及排序,并能生成特征刀具軌跡以及對應刀具軌跡的NC代碼,最終對生成的NC代碼按照加工要求進行拼接。⑤
2.2 Vericut加工工藝系統仿真實驗
通過本實驗的學習,使學生了解或掌握Vericut加工工藝系統仿真軟件的使用,通過如船用柴油機關鍵件典型零件數控加工實例的實施,將課內學習的數控工藝知識綜合起來,對不同的工藝內容要了解的不同的實施步驟和采取方法。產品的實際加工環境包括數控加工設備、工裝夾具及其加工刀具等,因此在虛擬加工環境中需要建立相應的數控加工設備模型、夾具模型、刀具模型及工件模型,使得Vericut虛擬加工環境能夠依據用戶輸入的NC代碼、工藝參數和刀具模型給出有關工件變化、刀具狀況、加工效率等信息,為進行產品的可制造性評價和優化打下基礎。
3 結論
在數控加工技術CDIO項目實踐教學過程中,整個項目實踐教學實施過程主要包括編程、仿真、切削加工、撰寫報告和演示答辯等環節,以學生為主體,教師起引導答疑作用,要求學生按進度完成各環節任務;項目實踐教學組織采用個人和團隊的方式,其中團隊項目實踐的成員之間必須有明確的分工與合作,禁止以逸待勞現象;項目實踐教學完成后,要求提交項目實踐報告、數控程序源文件及仿真、加工的關鍵草稿紙等。評定方式根據項目實踐表現、項目完成情況、項目實踐報告質量、演示答辯水平等方面綜合考慮。通過數控加工技術CDIO項目的研究,制定了切實可行的數控加工技術應用培訓方案,探討了數控加工技術實訓的內容和層次的劃分,提供了制造工程實踐環境,在實現數控加工技術應用專業人才培養目標中起到了重要的作用。數控加工技術CDIO項目實施近一年多來,研究生反映效果良好,達到了預期的目的。在項目設計、實現、運作之中,小組成員要進行項目總結交流,實現經驗分享,拓展所學知識,從而培養了學生的團隊協作能力。
① 王剛.CDIO工程教育模式的解讀與思考[J].中國高教研究,2009(9):86-87.
② 江帆,張春良,王一軍等.機械專業CDIO 培養模式探索[J].裝備制造技術,2010(6):192-194.
③ 方喜峰,張勝文.數控技術應用實訓方案探討[J].實驗室研究與探索,2005(6):90-92,103.
關鍵詞:煤礦企業;安全生產;調度;信息化
信息時代,各個行業領域中都滲入了信息技術,并對行業發展起到了主導作用。近年來,煤炭行業市場競爭激烈,使得采煤工作的強度增加,加之管理問題的存在,使得煤礦企業的安全事故時有發生。采用信息化技術進行安全生產調度,一方面保證了煤礦企業的運行效率,另一方面可以在一定程度上降低安全事故發生率,以確保煤礦企業持續而穩定地發展。
1安全生產調度信息化系統
安全生產調度信息化系統就是煤礦企業采用信息技術執行安全生產調度工作,以對企業的安全生產工作進行整合,對工況進行監測并做好監督控制工作。通過運行安全生產調度信息化系統,可以將煤礦生產運行中所產生的數據進行整合,所獲得的信息途徑包括設備運行監測、工業視頻、生產電話、安全監控以及井下無線通信調度,所有的信息都會在計算機大屏幕上顯示出來,與調度交換機同步運行,信息顯示方式除了文字信息之外,還包括圖形信息,還會呈現出智能化的數據分析結果。安全生產調度信息化系統是建立在煤礦調度網絡平臺上的,所涵蓋的內容包括程實時監測、網上辦公、生產調度、安全監督調度,所有的這些工作都是遠程操作的。對系統運行中所獲得的數據進行分析、處理、存儲,并在數據庫中對這些信息數據實施管理,以便于煤礦企業運行中提供有效的信息,確保企業安全運行。特別是煤礦企業的設備,可以采用這種方式集中管理,為企業管理者以及調度人員提供工況信息,信息的內容包括安全生產信息、通風供電信息、地質水文信息、壓風排水信息以及礦井的提升運輸信息調度,要根據生產需要及時地更新管理理念,使得各項工作合理安排,確保信息傳輸及時到位,從而使煤礦企業的運行不僅降低了成本,而且提高了風險防御能力和處置能力。安全生產調度信息化系統在運行的過程中,可以將關乎安全生產的各項數據信息進行整合,這些信息多種多樣,而且通過各種途徑獲得,屬于是多介質且無序的信息。將這些信息數據存儲于單獨的數據庫中,為安全生產管理提供信息服務,可以為企業的管理者和調度人員提供具有參考價值的信息,以使指揮中心的各項工作獲得數據支持。通過運行安全生產調度信息化系統,可以將數據信息交換機制構建起來,實現信息共享,以使所提供的數據能夠滿足企業的發展需求。
2煤礦安全生產信息化建設措施
2.1應用“互聯網+”建設煤礦安全生產信息化系統
“互聯網+”是將互聯網與應用領域充分融合,形成一個整合體系。煤礦安全生產信息化建設,就是將網絡技術與煤礦的各個生產環節融合,形成一體化系統,包括互聯網技術、大數據挖掘技術、物聯網技術和云計算技術等等都可以作為綜合性分析手段,不僅可以對煤礦生產運行的任何一個環境的安全狀況進行評估,還可以將預防、管理和控制一體化運行,增加安全事故的防御能力,從而提高煤礦企業的安全管理水平。
2.1.1應用“互聯網+”理念建立安全生產信息化建設思路
安全生產信息化建設中,要捋順思路,要與“互聯網+”理念相結合,信息化建設的戰略性,前瞻性突出,發揮其科學性以安全生產的遠程監督控制,移動監督管理,發揮其前瞻性,以做好事前預警工作,以使得煤礦安全生產的監督控制具有實時性,運行集成化運行,各項數據采用挖掘技術進行選擇和管理,采用智能化處理技術對數據信息進行處理后為企業戰略決策提供依據。
2.1.2建立煤礦安全生產移動監督管理平臺
將煤礦安全生產移動監督管理平臺建立起來,就是通過應用無線寬帶網絡對企業的安全狀況實時查詢,及時地獲得安全知識以及各種安全通知。管理者對煤礦的井下環境以及作業情況隨時了解,特別是工作人員的操作以及機械設備的運行狀況,都是在實時監測下進行的。這樣有助于對井下的安全隱患及時發現,及時排查,并采取有效的防御措施和處理技術,保證煤礦企業的安全生產。
2.1.3采用物聯網技術進行遠程監控
采用物聯網技術對煤礦企業的安全生產進行遠程監控,可以實現物與物之間交換和獲取信息,對信息進行傳遞、儲存。所有的工作都是通過傳感器來完成的,并實施動態管理,包括對工作人員的工作狀態實時跟蹤,對工作人員予以定位并建立信息聯系方式、對安全生產歷史進行查詢等等,調度人員可以在了解井下運行情況的同時對工作人員的工作進行指導,還可以在危急時刻指揮井下工作人員逃生,以保證他們的生命安全。采用物聯網技術可以實時監控井下的環境溫濕度參數、瓦斯的濃度參數、水位參數等等,形成人機聯防的安全監管模式。
2.1.4采用云計算和大數據挖掘技術構建災害預警系統
采用云計算和大數據挖掘技術將災害預警系統構建起來,可以對煤礦生產運行中的各種安全數據實時收集、實時監測,包括安全綜合數據、各種事務性數據等等都可以采用云計算和大數據挖掘技術獲取,并在云端將動態的知識庫建立起來,通過運行知識庫,就可以對煤礦安全問題進行分析和判斷。煤礦企業的各種重大事故,諸如瓦斯突出、火災、沖擊地壓以及水災等等,都可以根據發生事故的規律而將預警機制建立起來,同時制定出應對措施。
2.2煤礦企業要制定出安全生產信息化管理制度
制度是安全的保證,只有嚴格執行制度,才能夠使煤礦企業安全生產,從而完成任務目標。煤礦企業要根據自身的生產實際情況將安全生產信息化管理制度構建起來,以對企業的工作人員的行為予以約束,確保企業處于安全、高效的運行狀態。首先,煤礦企業的日常管理要應用信息技術進行統一化操作,包括企業員工的基本資料管理、企業的生產運營管理等等,都要運行信息化管理平臺實施統一管理。其次,安全管理采用信息化操作模式要具有實時性,所有的工作都要在有效的時間內完成,并將完成結果傳輸到調度中心,以便調度中心對下一步工作統一調配。再次,煤礦企業的各個生產單位都要定期地實施安全檢查,檢查工作要具有實質性,并將所獲得的檢查信息匯總后傳輸到信息管理平臺。最后,落實安全生產管理要做到權責分明,所有的工作人員都能夠履行各自的職能,做到各司其職,完成自己職責范圍內的工作。另外,在安全制度管理中,還要將獎懲機制建立起來,對于有特殊貢獻的工作人員要與以獎勵,對于違反制度的工作人員要采取必要的處罰措施。
3結束語
煤炭企業作為關乎國民經濟發展的基礎能源單位,就要適應時代而加快信息化建設,特別是煤礦企業作為高危企業,就要采用信息技術開展安全生產調度工作以提高調度運行效率。
作者:崔融融 單位:大同煤炭職業技術學院
參考文獻:
[1]常浩.淺析“互聯網+”時代的煤礦安全生產信息化建設———以山西煤炭行業為例[J].山西科技,2016,31(1):117-119.