高职院校船舶电站实训室设计与实践

2010-08-15王文义何志渔

武汉船舶职业技术学院学报 2010年5期

王文义何志渔

(1.武汉船舶职业技术学院电子电气工程系,湖北武汉 430050;(2.武汉南华工业设备工程有限公司,湖北武汉 430223)

伴随着职业教育的飞跃发展,原有的职业教育的教学方法和手段,已不能满足人才培养的要求,各院校纷纷投入大量的人力和财力改善实训条件、兴建实训室。而在实训室建设方面,如何实现学生的专业学习、突出职业技能训练、尽快形成职业能力,则是摆在所有从事职业教育人员面前必须解决的重要课题。本文就船舶电站实训室的建设情况加以总结,以供分享。

1 设计思想

船舶电站实训室建设注重体现先进的职业教育理念,重点把握面向高职类院校、针对船舶类、突出船舶建造方向(有别于船舶运输方向),在功能上可实现教学做一体化教学。

1.1 建设目标

船舶电站实训室建筑面积约160 m2,可同时满足一个自然班级(50人)的教学做一体化教学。实训室主要用于船电专业学生,可进行船舶电站组建与调试方面的技能实训,为学生将来胜任船舶电站的系统构建、设备安装、功能调试、维护管理及排除故障等工作奠定基础。

1.2 实训内容

依据船电学生职业能力的分析,可提炼出船舶电站课程核心技能,依此设计实训项目有四个方面——四大技能。

(1)保护整定。发电机短路保护、过载保护、欠压保护和逆功率保护的动作值和延时时间整定等。

(2)并车操作。灯光明暗法、灯光旋转法、同步表法等。

(3)调压特性。发电机电压特性、相复励调压特性等。

(4)调频调载。频率调整、并车后的均载、减机前卸载、有功分配等。

1.3 设施装备

在设施上实训设备分为两部分,即电站成套设备和实训台。

(1)电站。一套完整的全自动电站,可真实地再现典型船舶的电站系统,能够完成船舶电站各项功能的演示,实现现场实物教学,并为各实训项目的实操提供系统支持。电站设备由4台发电机组和一套主配电板构成,在设计上追求设备和功能的真实性。

(2)实训台。装备有10组多功能实训台,供学生进行船舶电站专业技术方面的实训。通过实训操作能够完成船舶电站及系统的测试与评价、保护整定、并车解列、电压调整、调频调载等各项功能性的组建与调试实训项目。实训台在设计上突出可操作性。

1.4 场地设计

在空间上实训室可划分为三个区域——演示区、实训区和讲解区。在空间上分别对应于实训室的前区、中区和后区,各区既相对独立又相互支持,有机地实现实训室功能。

(1)演示区。依托发电机组和主配电板,可以演示自动、半自动和手动的各种运行工况,展示系统功能、设备型号、安装方式、器件布置和工作状态等。按照职教学生的认知特点,创建良好的感性认识环境。

(2)实训区。通过10组多功能实训台,高效地实现职业技能训练。可以多点展开实训,重点解决系统设备与学生训练机会之间的矛盾,克服学生过多、实操时间不够的难关。

(3)讲解区。借助于多媒体投影仪及现场设施,对于船舶电站方面涉及到的各种物理现象,从理论层面上加以解析,实时地开展理论学习,使专业能力得以升华,以应对未来复杂多变的实际问题。

2 技术难点

2.1 单元模块化的实训台

由于电力系统的限制,目前现有的电站实训室,往往每次只能进行一个项目实训,且只能在电站系统的某一点完成,容纳的学生有限。目前普遍存在实训设备使用效率低,每次实训人数少的问题,而要满足当前职教学生多、训练量大的客观要求,则是实训室建设必须解决的首要技术问题。经调研发现,对于电站实训室尚无可借鉴经验和案例,因此,如何实现多点实验操作,满足学生多、实训量大的需求,是电站实训室建设的关键,在技术上具有一定的难度。

经过细致深入的研究和可行性论证,与相关设备制造厂家共同探讨,设计出了切实可行的电路。采用PLC网络控制技术,在主配电板设置主站,各实训台设置分站,运用CAN总线方式实现信息交换,在主配电板上实现对10组多功能实训台的管理与控制。使四大类实训项目,可在10个实训台上并行操作训练,很好地解决了这一技术难题。

2.2 原动机选择

由于柴油机使用中会带来污染,在环保方面受到限制,加之柴油机的油路、润滑和冷却将带来原动机的复杂化。经方案比选,实训室发电机组的原动机,采用异步电动机加变频器方式替代。用变频器实现转数宽幅变化可控,模拟机组启动过程和运行过程的频载特性,以符合实际柴油发电机组的运行规律。

2.3 发电机组的容量

在方案论证会上,有专家从用电负荷和建筑物安全性角度出发,提出发电机容量是否可降低到最小容量;而有的专家则从发电机的负载特性试验的显现性方面考虑,认为发电机容量还不够大。专家们意见不相一致,就此我们走访武汉理工大学船舶电站实训室考察研究,并进行了细致的技术经济比较,适当舍去实验精度,最终确定发电机容量为5Kw。到目前为止尚未发现缺陷。