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火電站仿真教學系統
火電站仿真教學系統
很多高校設置了仿真實訓中心,采用仿真實訓系統用于學生培養。但仿真實訓的主要目的是作為專業課程結束后的實習環節,理論與實踐的結合有一定的滯后,且由于仿真系統過于復雜、與課程結合不夠緊密等因素,導致不能很好地發揮輔助教學的作用。
為了在專業課堂教學中,隨時讓學生做到理論聯系實際,大風科技推出了教學型仿真系統的概念,并開發了熱能與動力版、熱工控制版的教學型仿真系統,以后還會根據情況推出其他版本的系統。下面以熱能與動力版為例,介紹教學型仿真系統的主要功能。
教學型仿真系統(熱能與動力版)以火力發電廠為仿真參考對象,根據教材《熱力發電廠》的章節內容,建立了全面性熱力系統及各主要分系統的數學模型,講述了熱力發電廠各主要系統及輔助系統的原理及運行。各分系統數學模型可以獨立運行,配合教學進度供學生在課堂上使用,可以作為能源、動力及電力類專業的課堂輔助教材。
該教學型仿真系統包含了蒸汽動力循環、單級回熱加熱系統、低壓回熱系統、高壓回熱系統、蒸汽再熱循環、除氧器系統、氣動泵熱力系統、非再熱單抽汽式供熱機組熱力系統、熱力發電廠原則性熱力系統、熱力發電廠全面性熱力系統等十幾個例子。
在仿真系統運行過程中,可對各種熱力參數和設備狀態進行在線修改,并很快觀察到相應的結果,讓學生在最短的時間內了解系統的動、靜態特性。
下面以蒸汽動力循環仿真實驗為例加以簡要說明。
該實驗目的為:
1)通過朗肯循環仿真系統的運行,了解工質在朗肯循環中的流程。
2)通過運行朗肯循環系統了解蒸汽初溫、初壓,汽輪機排汽壓力對循環效率的影響。
下圖為仿真模型組態圖,使用通用圖形化自動建模系統SimuBuilder開發,生成的數學模型在大型科學計算與仿真引擎SimuEngine的支撐下運行。
仿真模型組態圖
下圖為仿真操作界面,使用仿真實時圖形系統SimuMMI開發,并在其支撐下運行。
仿真操作界面
下圖為仿真系統主窗口,界面的左側為實驗種類列表,右側為當前選中實驗的說明。點擊下面的“啟動實驗”按鈕后,即可啟動SimuEngine,加載所選系統的數學模型,并打開相應的仿真操作界面進行操作。
仿真系統主窗口
教師可以這些例子的基礎上,使用SimuBuilder在已有組態圖上進行修改和擴充,使得更貼切實際的教學內容;還可以開發自己的模塊和算法,將教學與科研過程中積累的經驗和成果進行展示、交流和推廣。
本教學型仿真系統具有成本低、操作簡便、與教學內容緊密相關等特點,便于教師在課堂上使用,使仿真系統的輔助教學功能在《熱力發電廠》這門課程中得到很好的體現。