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[关键词]毕业设计(论文);本科教学改革;本硕科研协作;教学质量
在日益竞争的高等教下,高校的教育要想在竞争中脱颖而出,必须增强学生对社会的适应性,不但要有丰富的理论知识还要有较强的实践与动手能力。毕业设计是实现专业人才培养目标的综合性实践教学环节,对于我校能源与动力工程专业的学生来说,毕业设计还是学生从事电力相关行业设计、运行、管理和科学研究最初尝试。毕业设计的学习环节,能够帮助学生增强理论知识还能进一步了解行业标准、应用专业知识和专业软件,认识行业市场,最终提高其专业素养。通过方式和方法上的创新和尝试,正确引导学生在毕业设计中发挥想象力和创造力,使毕业设计成为学生深造和就业过程中提升能力的良好平台,也是增强学生社会工作实践的重要教育环节。
一、学生在毕业设计中存在问题
首先,由于学生选题环节具有盲目性。毕业设计题目的选择关系到毕业设计的质量与价值。选题需要学生在大量查阅本专业相关文献基础上,结合毕业去向选题,才能使毕业设计这一教学环节达到最好的教学效果。而学校往往在公布各位指导教师的毕业设计题目后,要求学生在较短时间内选择自己的题目,对于从未从事科研工作的本科毕业生,了解毕业题目涉及的内容具有一定困难,因此在选题方面使学生产生一定的盲目性。其次,毕业设计时间短,学生学习能力参差不齐,指导教师对学生“一对多”式的指导与监督难以在短期内照顾到每位学生的学习。[1]工科本科毕业设计,包括调查研究、检索中外文献资料、试验方案设计与试验研究、试验数据处理、论文的撰写、绘图等工作。对于刚刚尝试科学研究的本科生,毕业设计的每个环节都需要指导教师逐一把关,详细指导。由于时间短师资力量的匮乏,使毕业生还没来得及了解选题就开始盲目实验或计算;研究结果未经过多思考就要开始撰写论文,使学生在整个毕业设计过程中处于被动状态,难以发挥主观能动性,毕业论文水平差强人意。最后,毕业设计过程中缺少团队的配合精神。培养团队精神是当前高校教育所面临的巨大挑战和必要解决的问题。目前的毕业设计撰写过程中反映了我国传统教育方式中缺乏团队合作训练的这种弊端。在根据老师布置的论文题目,独立的搜索、整理、分析材料,整个过程缺乏相应的配合与协调,使学生的个人能力增强,团队合作能力有所下降。[2,3]
二、教改分析与实施计划
随着每年毕业生考研数量的增加,我院每年升入高等学府继续深造的毕业生比例增加。在研究生教学的过程中,发现新生入学后学习效率普遍较低,专业知识不扎实,不能尽快了解导师的研究课题。为了夯实研究生入学后的专业基础,提高其科研能力,有必要使一部分研究生参与本科生毕业设计,在辅助指导毕业设计导师完成本科毕业指导的过程中,做到温故知新,为深入本专业科研领域奠定理论基础和实践能力。鉴于以上分析,本教改研究小组提出基于“本—硕科研协作”的能源与动力工程专业毕业设计模式研究。第一,在不同的设计阶段,根据指导教师的专长,为学生精心讲解毕业设计的基本知识。针对不同阶段的重点及难点内容,组织研究生与本科生讨论,要求学生做有准备的发言,并建立研究生与本科生的“一对一”学习模式,提高本科毕业设计的水平;并对指导教师—研究生—本科生共同的教师和学生进行奖励,提高学生毕业设计的能动性。第二,“本—硕科研协作”的毕业设计指导体制可以淡化本科生与研究生的概念界限,充分鼓励学生毕业设计的能动性,让研究生参与设计过程,更深入的了解其导师的研究方向充分发挥指导教师的专长,并增强了本科生与研究生之间的团队合作能力。第三,本科生的毕业设计题目在兼顾指导教师科研课题和毕业生市场需求和岗位技能的前提下,建立本科生与研究生的互动,及时吸取研究生学习的经验,拓展视野。第四,“本—硕科研协作”的毕业设计指导体制可以减少本科学生选题的盲目性。根据固有的毕业设计模式下,这一指导体制缩短了本科学生在了解题目内在内容必要时间,并有足够的时间查阅资料,检索文献,试验方案设计与试验研究、试验数据处理、论文的撰写、绘图等工作。避免了毕业生还没来得及了解选题就开始盲目实验、计算或者未经过多思考就要开始撰写论文;不会导致学生在整个毕业设计过程中处于被动状态。
三、教学改革探索初步成果
1.研发背景
1995年日本神户、大阪地震及其后发生在美国俄克拉荷马州的阿尔弗德联邦大楼爆炸案,揭开了救援机器人技术研究的序幕。2001年美国9・11事件,美国机器人辅助救援中心和其他一些单位的救援机器人参与了救援活动。日本有人首先提出蛇形机器人运动系统,并研制了第一个蛇形机器人。日本EPSON公司于2003年11月17日研制出的一种机器人,质量8.9kg,在室内飞行高度1m,2只螺旋桨分别朝相反方向转动。
近几年来,我国的重大自然灾害接连不断,从南方雪灾、汶川大地震、玉树大地震、曲舟泥石流到雅安大地震等,均给人民生命财产造成了巨大伤害,也使国家经济受到了重大损失。除此之外,我国的重大工业事故、重大交通事故每年所造成的生命及财产损失也是触目惊心的。
为了应对做好重大自然灾害和突发事故,科技部将“大型系列化救援机器人研制”项目适时的列入到国家“十二五”科技支撑计划重点项目予以扶持。双动力双臂手智能型救援工程机器人作为“十二五”国家科技支撑计划重点项目,由江苏八达重工机械有限公司申报,中国机械科学研究总院、北京航空航天大学、大连理工大学、浙江大学、西北工业大学等科研机构和高校与汀苏八达重工机械有限公司联合研制。
2.产品概况
该产品分为小型、中型、大型3个系列,各产品的主要技术参数如附表所示。小型救援工程机器人能实现轮、履复合切换行驶,快捷、及时地到达现场。3种型号产品均采用油、电双动力切换驱动双臂、双臂手,作业协调,能在坍塌废墟中实现剪切、破碎、切割、扩张、抓取等多项作业,并可以进行生命探测、图像传输、故障自诊等。
该系列救援工程机器人主要由底盘总成、回转机构、工作臂、腕部机构、末端属具和电液控制系统等组成。其采用履带行走系时,接地面积大,接地比压小,能在恶劣环境条件下进行有效的工作,能实现原地转弯和良好的越野性能。控制系统采用交流电作为动力,整机采用液压驱动,可实现无级调速,具有过负荷保护能力,由此提高了救援机器人的使用效果。主要用途有4点:一是满足各种重大自然灾害和各种重大工业事故抢险救援需要,二是是满足各种重大交通事故抢险救援需要,三是满足核事故抢险救援需要,五是满足未来战争灾害抢险救援需要。
3.技术升级路径
(1)小型产品
首台小型产品是3台典型样机试制任务中规格最小但结构最为复杂的。该产品于2012年12月份研制下线,2013年1月组织了项目中期检查及第一台样机评审、验收,央视十套科技频道《我爱发明》栏目于2013年3月8日、4月5日连续进行了上、下集报道。2013年4月20日,该产品投入雅安地震现场实施抢险救援作业,2014年3月成功通过国家工程机械质量监督检验中心型式试验。
该救援工程机器人行驶(展臂)时外观尺寸为11.7m×3.1m×3.8m(长×宽×高),整机质量为37.8t。面对各种重大事故及灾害现场,“进的去、稳的住、拿的起、分的开”是该救援工程机器人的研制目标功能定位。其主要特点如下所示。
轮、履两用驱动行驶该设备在公路上行驶时,可放下轮胎驱动机构,选用轮胎快速赶往救灾现场。在没有道路或现场地形复杂不适应轮胎行驶时,可收起轮胎驱动机构,换为履带驱动机构进行移动。作业时可放下轮胎作为稳定性支撑。本产品将轮式行走机构的高机动性和履带式行走机构的高通过性结合起来,可根据作业需求与路面情况方便、快捷的切换行走方式,用于火灾、水灾、泥石流等自然灾害以及重大事故现场等抢险救援作业,可快速实现转场。
双臂双手协调作业该救援工程机器人每只臂手均有七个自由度,可模仿人的双臂手进行无死角的协调及配合作业。双臂双手及多关节的协调作业功能,对实现救援现场“拿的起、分的开”过程中的精细化作业至关重要,其作业功能及作业效果,是任何单臂工程机械所无法比拟的。
司机室可自由升降司机室的控制升降动作,是实施救援过程中的一项重要功能。司机室在作业中升高后,不仅扩大了作业视角范围,更在拆除危险作业中提高了防砸、避碰的安全系数。同时司机室自由升降使得救援作业视线更好、视角更宽,保证了作业的安全性、可靠性。
无线遥控作业在实施救援作业时,司机可走出操作室,在作业面上进行精细化无线遥控操作。救援工程机器人的无线遥控作业功能非常必要,因为在司机室内或是夜间进行准确、安全的操作非常困难,而离开司机室,走进被施救现场或作业对象附近,采用遥控操作,则可非常方便、准确、安全地操作。
配置多种工具及属具救援工程机器人动力系统中,设计有液压动力输出装置。该动力输出装置可为多种手持救援工具提供液压动力源,实施人、机配合精细化救援作业。
该产品配备手动液压工具、支撑杆架、工具库以及发电、照明、通讯等附属设施,可实现人机联合、可持续相关联的各项救援。该救援工程机器人设计有液压属具快换机构,可根据现场不同救援作业需要,快速更换剪切、抓取及破碎等作业属具。
油、电双动力自由切换该产品配有油、电双动力,2种动力可自由切换。采用油、电双动力驱动,不仅克服了采用燃油作为动力油耗高、对环境污染大等缺点,而且克服了采用电驱动无电网不能运行、机动灵活性差的问题,极大提高了救援效率。
(2)中型产品
与小型救援工程机器人相比,中型救援工程机器人同样具有双臂双手协调作业、司机室可、升降、无线遥控、属具快换以及油、电双动力等功能,并具有救援工程机器人“进的去、稳的住”作业能力。不同之处在于,中型救援工程机器人的整机自身质量、整机外形尺寸、动臂最大负荷、额定起重力矩和展臂作业半径均有所增大。其采用实心式轮胎底盘,带支腿支撑整车作业,并将推土铲前置。
(3)大型产品
与小型、中型救援工程机器人相比,大型救援工程机器人同样具有双臂双手协调作业、司机室升降、无线遥控、属具快换以及油、电双动力等功能。其控制系统采用先进的无线控制技术,整机采用液压驱动,可实现无级调速,且具有过负荷保护能力。不同之处在于,大型救援工程机器人采用履带行走,接地面积大,接地比压小,具有良好的越野性能,能在恶劣环境条件下进行有效的工作。
可见,战略性新兴新能源产业的发展离不开新能源科学与工程等专业,而且,新能源产业的发展同样离不开能源与动力工程专业的参与。同时,战略性新兴新能源产业的发展,为能源与动力工程专业的建设带来挑战与机遇,因此,需要加强能源与动力工程专业建设,满足新能源及常规能源发展对人才的需求。
能源动力类专业是战略性新兴的新能源相关产业及新能源科学与工程等专业的发展基础
战略性新兴产业如新能源学科与工程等专业的发展需要以传统优势学科为其基础。传统产业的基础和发展现状将影响战略性新兴产业的形成与发展,战略性新兴产业的发展也将从传统产业的发展中获取帮助。能源动力类专业涉及的多是传统产业,而新能源科学与工程专业所涉及的是战略性新兴产业,因此,能源动力类专业的发展直接影响到新能源及其新能源科学与工程专业的发展。新能源科学与工程专业涉及的学科领域广泛且属交叉学科,涉及物理学、能源与动力工程、电子科学与技术、自动控制、材料科学、机械工程、化学等多个基础学科。新能源科学与工程专业是一个典型的多学科交叉专业并强烈地依托于能源与动力工程等工程技术的发展。基础学科是催生和促进新的学科领域特别是交叉学科、新兴学科发展的源泉。战略性新兴新能源产业及新能源科学与工程专业的发展离不开孕育其出生的能源动力类专业,能源动力类专业作为其发展的基础与源泉,并为新能源科学与工程专业的发展提供强大的理论基础。
国内外高校的新能源科学与工程专业的课程设置与能源与动力工程专业的设置有共同之处,如均以流体力学、工程热力学、传热学等作为专业基础课。国内已开设的新能源科学与工程专业的人才培养课程体系可知,大部分培养方案体现了能源动力类专业的学科基础(包括流体力学、工程热力学、传热学等),这些均与教育部新修订的《普通高等学校本科专业目录(2010)》中,将新能源科学与工程专业设为能源动力类特设专业的要求是一致的。北京工业大学新能源科学与工程专业的实践教学方面,主要依托热能与动力工程北京市实验教学示范中心的实践教学平台,并借助重点实验室的科研优势和动力工程及工程热物理学科优势,进行新能源科学与工程专业的创新性实验项目研究。
综上所述可知,国内大多数高校的新能源科学与工程专业多是建立在原来的能源动力类专业基础之上的,能源动力类专业是战略性新兴的新能源相关产业及新能源科学与工程等专业的发展基础,因此,需要深入探讨能源与动力工程专业的人才建设。
战略性新兴的新能源产业发展对能源动力类专业人才培养的需求
自2010年7月教育部下文开办新能源科学与工程专业的建设已有4年时间,该专业的发展取得了很大的进步,该专业主要是学生通过学习各种类新能源的特点、利用方式和方法以及新能源应用的现状、未来发展的趋势,学习动力工程及工程热物理学科宽厚理论基础,系统掌握新能源与可再生能源转换利用过程中所涉及到的能源动力、化工、环境、材料、生物等专业知识,培养具备热学、力学、电学、机械、自动控制、能源科学、系统工程等宽厚理论基础,受到新能源转换与利用以及新能源利用技术与设备的全面训练,具备能源科学及工程知识与现代信息技术,具有良好的团队合作精神和国际视野,具有较强工程实践与创新能力的专门人才。
经过近几年的发展,新能源科学与工程专业的人才培养目标及课程体系的设置取得了很大的进步,但是,从新能源科学与工程专业的人才培养目标以及课程设置体系设置的分析,可以看出,其侧重于将风能、太阳能、地热、生物质能、核电能等各种“新能源”如何高效的转换为“中间能源”,如将将太阳能转化为热能,生物质转换为生物油,将风能转化为机械能,将潮汐能转换为势能等“中间能源”。但是,新能源要高效地为我们所利用,还需要将这些“中间能源”合理高效转换为可以利用的“二次能源”如电能以及可以直接应用的生物油等,这些“中间能源”的高效转换需要有能源与动力工程专业的参与才能够高效完成“中间能源”向“二次能源”的转换。
因此,在大力发展新能源相关产业及新能源科学与工程专业的同时,对能源与动力工程专业的发展提出了新的挑战与机遇,需要针对新能源科学与工程专业设置的不足之处,针对各种“中间能源”的特点及转换特点,制定出合理的能源动力类专业的人才培养方案,使其与新能源科学与工程等新能源相关专业形成互补,共同完成从“新能源”向“中间能源”再到“二次能源”的高效转换,将新能源的利用率发挥到极致。
基于战略性新兴的新能源产业发展背景下的能源动力类专业人才培养的探讨
国内开设有能源动力类专业的高校有100余所,通过查阅并归纳国内各个高校能源动力类专业的人才培养目标:着力培养拥有扎实的动力工程及工程热物理学科宽厚基础理论与专业知识,并具有较高的人文社会科学和管理学的知识,系统掌握热力科学、控制技术和计算机应用技术、能源高效转换、清洁利用及其自动控制与运行的专业知识、基本技能及学科发展动态,具有较强的工程意识、工程素质、工程实践能力、自我获取知识的能力、创新素质、创业精神、社会交往能力、组织管理能力和国际视野的高素质人才。
根据战略性新兴产业之新能源发展的要求以及新能源科学与工程专业人才培养的特点,结合能源与动力工程专业的人才培养目标以及当今能源动力类专业自身发展的需求,提出了能源与动力工程专业人才培养的一些建议。
针对新能源产业的发展,调整能源与动力工程专业的人才培养课程体系
针对新能源产业的发展特点,以及新能源的能源转化特点,适当调整人才培养目标及课程体系使之满足新能源后续利用对人才的需求。如太阳能的热利用过程中,可设置高效吸收、储存及释放太阳能(热能)的相关课程,以及高效利用其储能材料释放的热能的动力机械的相关课程,完成从“新能源”(太阳能)到“中间能源”(储能材料所储存的热能)再到“二次能源”(如电能)的高效转换;可以添加高效热解生物质转换为高品质的生物油(“中间能源”)的课程,以及开设特定课程来讲解如何将生物油(“中间能源”)转换为可以直接高效利用的“二次能源”或直接将生物油“中间能源”高效利用的课程等等。
构建多层次、不同规格的人才培养体系
能源动力类专业(学科)的人才培养需要分为博士、硕士、本科及专科,满足不同层的人才需求。同时,不同性质的高校在本科层次的人才培养目的是不同的,如研究型大学主要培养学术型以及研究与应用人才、教学研究型大学培养学术和应用型人才为主、教学型大学培养应用型人才为主以及高等职业院校培养应用型学生为主。
加强职业教育与培训,发展继续教育,构建终身教育体系
虽然高校有多层次、不同规格的人才培养方式,可以针对不同层次的人才需求制定相应的人才培养目标并培养出合格的人才,但是,当今科技发展日新月异,知识发展迅猛,技术更新频繁,如果企业引进的人才仅仅靠在学校所学的知识是不能满足企业的快速发展的。总书记在十六大的政治报告中指出:要“加强职业教育与培训,发展继续教育,构建终身教育体系”。因此,需要为已经毕业的能源动力类专业人才制定继续教育培训计划,构建终身教育体系,使能源动力类人才时刻具备最新知识与技能,满足企业发展的需求。
采取的措施可以是要根据不同岗位的人员,帮助其制定终身的自我学习与培训计划,使其获得并完善各种知识与技能;与高校联合制定长期的培训计划,如每年对企业的人才进行专业相关新知识的培训或是按照企业的要求进行专业知识培训;邀请能源动力类的研究院所专家定期举行学术讲座,传播能源动力类的最新技术发展,起到抛砖引玉的作用;可以与行业协会共同举办相关知识的讲习班,使热能工程师掌握相关最新的专业技术;要求企业员工进行培训考证,使他们在考证过程中学习到相关知识,同时也使其保持强烈的学习愿望;出国进行短期培训学习,学习国外最新的能源动力类知识;采取要求每位员自己工定期举办讲座,将其学习、工作或查阅中所获得的知识进行相互交流,使大家能便捷地学习到更多的知识。
建立跨产业、跨领域、跨学科合作的人才培养模式
对能源动力类专业进行教育资源的整合,在培养常规的能源动力类人才基础之上与新能源相关产业合作培养跨产业人才,并与能源动力类之外的领域如化学工程及材料学科合作培养生物质能高效利用与新能源材料相关的专业技术人才。
建立高校与企业、研究院所及国外高校学联合的人才培养模式
高校与企业联合人才的培养主要是让企业里面的既懂理论专业知识和具有丰富实践工程经验的工程师担任本科人才培养(毕业设计)的第二导师,让本科生在毕业设计阶段可以得到实际工程知识的训练,学习到如何将理论知识与实践工程联合起来解决实际工程问题的能力,学习如何将知识转换为生产力。其次,可以让企业参与硕士及博士人才的培养,由于硕士人才与博士人才培养目标不同,因此,对于硕士人才的培养主要是让学生参与企业的技术改革,解决较高难度的实际课题为主。博士人才的培养可以部分参照博士后流动站对其博士后工作人员的要求进行培养,参与企业的产品研发的研究工作。聘请国内能源动力类研究院所的知名专家院士来校进行学术交流,让学生有机会与这些学术泰斗面对面交流,学习他们的思维方式,以及他们所带来本领域的最新专业知识信息。可以聘请国外高校知名教授专家来国内短期讲课,让学生了解国外本领域的最新发展及相关知识。
注重能源动力类人才出国留学培养
选送优秀的学生在完成国内的课程以后,到国外动力类著名高校继续学习先进的能源动力类知识,使人才的培养具有国际水准,这些学生在国外完成本科、硕士或博士的学业之后回国工作,这样就可以为我国能源动力类的建设起到推波助澜的作用,加快我国能源动力类产业及新能源产业的快速发展。
能源动力类人才的后续培养
从高校毕业的博士、硕士、本科及专科具备一定理论知识,但是,这些人才要在企业做出成果,离不开企业的“二次培养”,就是按照不同层次人才的特点安排在不同的工作岗位进行专业技能、技术以及研发的后续培养锻炼,在此过程中培养出能够将知识转化为实际生产力的各个环节上的不同层次的人才,培养出如科技创新的领军人才、科学研究与技术开发人才、高技能的技术创新人才以及实际科技成果的转化人才等。
按照CDIO模式及卓越工程师模式培养能源动力类人才
能源与动力工程专业前身为热能与动力工程专业,服务于能源动力产业。
本专业涉及的学科及产业方向以热能转换与利用系统为主的热能动力工程及控制方向、以内燃机及其驱动系统为主的热力发动机方向、以电能转换为机械功为主的流体机械与制冷低温工程方向、以及新能源应用技术方向等。
本专业着重培养培养基础扎实、知识面宽、实践能力强、综合素质高、具有创新精神,面向能源、动力工程等领域,能够在常规能源转换与利用、动力装置、制冷与空调、新能源开发等领域从事系统设计、应用开发、运行管理等技术工作的应用型
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关键词:节能降耗;热能与动力工程;运用;影响;措施
环境污染及资源消耗已经成为我国在发展过程中的固有问题,这也在一定程度上限制了我国可持续发展的进程,为此在生产活动中如何进行节能降耗已经成为社会中的热点话题。在现今社会生产及生活中离不开电能的应用,为此电厂的建设一直在不断的扩张,同时电厂也是资源消耗及环境污染的主要因素之一,因此更要注重引导电厂向着节能降耗的方向发展。目前在对电力生产过程的研究中发现,热能与动力工程的应用可以有效地降低能源消耗量,其可以应用余热发电的特点有效地降低废气的排放量,达到能源的高效转化,使整发电过程具有节能减排的作用。
1 热能与动力工程在电厂发电中的作用
1.1 热能与动力工程发电概述
热能与动力工程所需要遵循的为能量守恒定律,其在运用中主要是根据这一原理将热能转化为动能,又从动能转化为电能。而在电厂进行生产活动的过程中主要是在能源燃烧反应中释放出足够的热量,这部分热量通过蒸发器及高压水泵的作用而产生大量的水蒸气,之后水蒸气推动了汽轮机,之后利用汽轮机的运转来带动发电机组产生电能,这部分电能则通过电力装置传输出来,由变电站进行电能的分配使用。
1.2 利用热能与动力工程进行节能降耗的作用
根据以上的介绍可以初步了解在热能与动力工程的应用中的特点,其对整个生产环节产生了一定的主导作用,因此在电力工程中需要对热能与动力工程进行着重研究,并在此条件下探讨如何将热能与力学进行全面的结合。目前在我国经济发展的过程中电厂作为我国重要的支柱型产业之一在未来必定还会不断的建设及发展,因此为了在最大限度上保证可以产生一定的环境效益,必须要掌握其在生产中的核心内容,热能与动力工程就是直接关系着电厂运行的部分,并且在热能与动力工程中需要注意开发出其能源工程及热力发动机排放与环境工程的作用,研究如何降低能源消耗,从而提高发电效率和能源利用率,最终达到节能减排的目的。
2 影响电厂电能生产的主要因素
2.1 锅炉运行情况
目前在电力生产过程中多数是应用锅炉进行能源的燃烧,之后将其燃烧所得热能转化为动能进行发电工作,但是此种发电方式本身就是依靠机械设备来进行的,因此其存有的故障、风险等因素也较多,尤其是在故障隐患问题处理不及时的情况下极易造成电能生产效率低下的问题。作为特种设备的锅炉在生产应用中需要对其运行情况重点进行关注,锅炉在运行的过程中其燃烧及热能的释放并不是以固定的形式进行运行作业的,在实际中受到多种因素的影响,在释放热能上的效率也有一定的变化。为此,在实际中可以说锅炉在特定的环境下其热能的释放决定了锅炉的运行效率,也决定了电厂的生产效率。因此在提高锅炉热能运行效率上需要注重对锅炉性能进行改造,并在运行工况的调节做到更精准、细致。
2.2 电厂设备的选择及热能损失
在电力生产的过程中,设备运行工况直接影响热能的利用,利用率低将导致热能损失增加,因此在实际中多数电厂所选用的设备在节能降耗上没有取得进展,存在设备配比不足,热能损失难以控制。虽然目前在电厂中有一些设备采用变频调节,有了一定功效,但是在实际中这些设备存在着成本高、技术可靠性差、技术要求高等特点,这些都是节能降耗所需要面对的主要问题。
2.3 凝汽装置的工况不稳定
在发电的过程中,凝汽装置关系着在生产过程中的热效率问题,也是发电生产活动中的核心装置之一。根据凝汽式汽轮机的特点,其结构在实际中非常复杂,因此在实际运行中存在的不稳定因素也较多,同时汽轮机在生产使用中还较为容易受外界因素的影响出现运行上的问题,造成装置施工效率得不到良好的保障,再加上受外界环境及工作气压产生的一定影响,汽轮机在使用中的状态波动过大,无法稳定的依据理想设计要求进行生产运行,降低了整体的发电效率。
3 热能与动力工程在电厂中的合理运用
3.1 选择合理的调频方案
热能与动力工程能量间转化是相辅相成的,动力工程的效率促进了热能的转化率,热能的利用率也促进了动力工程的合理化进程,热能与动力工程有效运用在电厂装置和设置中,保证电能的生产过程和生产流程更加符合相关规范,减弱了电能的损耗和消耗。由于用电系统也是存在变化的,外界的自然干预使得用电负荷处于变数变化中,故而电网频率也是存在波峰波谷的动态变化状态的。所以,合理的调频方案可以实现热能与动力工程的良好配合,发挥合理的作用并运用在电厂中,具体结合实际的负荷电网频率,并网运行机组时时刻刻根据频率调节自身的动态运行性能,自行接受外部负荷并承受的外界负荷,维系电网工作频率的正常化。
并网运行机组一般被称为一次调频,根据外部环境负荷功率是一次调频的工作负荷频率的变化的主要依据,而后平衡调速器的工作状态,实现快速的频率调节选择一次调频方案就能够解决这个问题。适当的对调频方案改进改造,有选择性的进行二次调频,尤其是在发电机组运行过程中,可以手动调频和自动调频两种相结合的两种方式,如果一次调频解决问题不彻底,可以采用二次手动调频的方式解决问题,促进发电机的运行功率效率提高。
3.2 采用调配选择及工况变动的方法
为了保证汽轮机可以得到高效利用,可以采用调配选择来使热能与动力工程可以在电厂中得到高效利用,同时利用调配选择还可以有效的提高发电过程中的可靠性,使发电计划更具有可行意义。在此种条件下需要注意对凝汽装置性能进行提升,从而保证在实际中具有良好的使用效率,主要通过增加辅助装置来提高汽轮机的利用效率,使其在实际中具有较好的热效率。并且在调配选择的作用下可以使装置根据电厂的实际工作状况的变化进行汽轮机工作负荷的调节,避免在实际中出现工作负荷过大而造成汽轮机应用受到影响或是汽轮机负荷过小热效率不足的情况。并且在调配选择中还需要注意对阀门情况进行监控,由于汽轮机会进行工况变动,为此阀门全开时系统可能无法承载其施加的作业压力,为此必须要由工作人员进行调控,避免在短时间内峰值陡然增高,进而保证汽轮机可以对能量进行高效转化。
3.3 有效利用多级汽轮机的重热现象
汽轮机在使用中具有重热现象,因此为了可以使能源得到高效利用需要对此部分能量进行回收利用。在电厂中增加汽轮机的数量,并根据其实际的发电情况对汽轮机进行重新布置,通过对汽轮机的排布布局来使其重热得到利用。其排布状况通常是以上下级的形式分布,这样可以使汽轮机在出现热损耗时这部分的热能可以被其他汽轮机进行回收利用,多重汽轮机重热回收可以有效的对此部分热损耗进行重新利用,使热能与动力工程融入到热损耗回收利用中,保证可用能源的高效利用,体现出其节能降耗的作用。一般情况下,汽轮机最佳的重热系数应该控制在0.04-0.08,由于其机组的差异性不同必然也是一个界定的范围内,不能完全固化为特定的数值。
4 结束语
目前在电厂电能生产活动中存在着较为严重的资源浪费情况,再加上电厂生产关系着人们的日常生产活动,为此在每日生产中造成的资源浪费会带来极大的损失,并且未燃烧充分的废气直接排放到大气中造成了空气受到严重的污染。为此,在现今电厂生产中开始注重节能技术及环保技术的使用。例如通过烟气及余热进行二次发电作业,或是在烟气排放的过程中进行脱硫脱硝处理。虽然在节能降耗上许多电厂已经开始应用相关技术,但是在大多数电厂中仍然存有资源消耗量过大的情况,为此更要注重对热能和动力工程中的专业理念进行应用,为我国电力行业的良好正常发展打下基础。
参考文献
[1]王标.浅谈节能降耗中热能与动力工程的实际运用[J].中国新技术新产品,2016(10):84-85.
[2]王舟宇.浅谈节能降耗中热能与动力工程的实际运用[J].商品与质量,2016(39):84-85.