浅谈化工单元实习仿真软件的应用

＊张连霞

（山东省东营市河口区职业中等专业学校 山东 257200）

浅谈化工单元实习仿真软件的应用

＊张连霞

（山东省东营市河口区职业中等专业学校 山东 257200）

化工单元实习仿真软件的应用，为《化工单元过程及操作》课程的讲授提供了更多的实训模拟场景。同时，化工单元实习仿真软件的教学又是以《化工单元过程及操作》的理论知识为基础。两者相辅相成，相互促进教学。在以单元实习仿真软件为工具的教学过程中，要客观地应用软件，充分发挥其优势，注意其与实际操作的区别。文章还阐述了化工单元实习仿真软件在高等职业教育中的作用，突出介绍了仿真软件训练在实际教学中的意义和重大作用，有效解决了学生实习困难，不能实际动手操作的难题，推动了职业教育的教学手段和方法，改进了学生的培养模式，提高了学生的职业素质。

化工单元；仿真软件；必然性；局限性

《化工单元过程及操作》是中职化学工艺专业的必修课，这门课程包含了化工生产过程的物理操作，具有规律性，但也伴有抽象性及理论性极强的特点。对于理论性极强的专业课，学生学习起来难度较大。而在中职阶段，开展《化工单元过程及操作》这门课程又带有一定的局限性，如何使这门课程能最大限度地发挥其作用，也成了教师们的研究课题。

1.化工单元实习仿真软件应用的必然性

化工生产的主要特点是原料来源丰富，生产路线多，技术含量高，但同时经常涉及有毒、有害、易燃、易爆等物料，需要高温、高压、低温、低压等条件。化工生产的这种特殊性，使学校的实践教学易受到硬件条件的限制，而化工单元实习仿真软件利用计算机模拟真实的化工操作控制环境，使学生在安全、经济、逼真的操作环境下，进行操作技能的训练，使学生对化工单元操作过程的要求、安全知识有一个概括的了解，并掌握基本的操作技能及事故处理方案，初步形成化工生产操作人员应具有的基本职业素养。在这个过程中，可以避免资源的浪费，同时对初学者来说这是最安全有效的学习途径。

2.化工单元实习仿真软件在课堂中的应用

(1)掌握基础知识，开展任务学习

单元操作过程的进行，不是凭空而论，是以理论基础为支柱。只有以足够的理论基础作支撑，才能顺利完成仿真任务。所以，基础知识的铺垫是必须的。在应用化工单元实习仿真软件之前，教师对于每一个单元操作过程的工作原理及其他理论要点，必须分析明了并检查学生掌握情况。对重难点反复讨论，各个击破，力求做到面面俱到。例如，对于离心泵单元的实训，我是在《流体输送》章节内容学习完成之后开展的。在教学中，借助于化工模型及Flash动画，学生对于离心泵的结构、工作原理都已经很好的掌握，对于离心泵的工作过程也有了初步的了解。特别强调离心泵的操作，如何防止气缚、汽蚀现象的发生。同时，以小测验形式巩固学生对理论内容的掌握。在这个基础上，再分析单元仿真软件，难度会有所降低。每一个单元操作的进行，以任务形式分发，锻炼学生分析解决实际问题的能力。结合工厂生产实际，创设一个情境，让学生有紧迫感，同时有认同感：这个工作需要我们来完成。于是，大家齐动脑想办法，集思广益，小组讨论，达到目的。

(2)分析工艺流程，明确控制方案

学生在任务分析的基础上，可以画出简单的工艺流程图，包括主要设备、阀门及输送管线。能分清任务目的，这样可以找准方向，明确目标。教师在此基础上，分析参数的控制，添加仪表项目，完善工艺流程图。然后，以“正常运行”培训项目为例，结合现场图，进一步指出主要设备、阀门及流体流向，强化记忆；结合DCS图，指出主要参数的控制点。从整体上，把握本单元工艺流程的正常工况。这个过程必须细化，不能急于求成，对每一个参数的控制一定要准确，这就要求学生首先必须记清参数值。以离心泵单元为例，给出生产任务：某化工厂检修完成准备开车，在原料输送工段有一任务，将40℃带压5atm（表压）的液体以恒定流量20000kg/h输送到生产工段。学生初看到生产任务，明白这是一个流体输送的任务，结合任务描述，就可以清楚地把生产设备画出来，接着完善了输送管线，进一步细化了操作阀门。有仪表知识做基础，我补充了主要的控制仪表。完成工艺流程图后，学生在自己绘制的图例上分析操作，有一种满足感，这也极大地激发了学生自主学习的兴趣，学生学习的积极性普遍得到了提高。学生有自己操作的求知欲，教师只需适当点拨即可。学生开始踊跃尝试仿真软件的应用，找到主要设备：罐、泵，明确流体流向，分析控制方案，发现问题：压力如何控制。我及时指出，压力采用分程控制，并讲解分程控制的过程，使学生初步掌握复杂控制方案。参数控制方案主要有三种：串级控制、分程控制、比值控制，对每一种控制方案都有讲解，这样学生遇到类似参数控制方案会有印象，才会有继续学习的愿望，才会发觉控制方案采用的必然性。

(3)启动仿真软件，动手操作体会

在明确工作原理、工艺流程的基础上，单元操作过程的进行也就顺理成章。仿真软件有两个进程：DCS集散控制系统、操作质量评分系统。其中，DCS集散控制系统是进行工艺操作的界面，操作质量评分系统是工艺操作指导和诊断评定界面。在讲解完操作规程之后，我建议学生以DCS集散控制系统为主，以操作质量评分系统为辅进行练习。每个单元操作都包括：开车、停车、正常运行及事故处理四大部分。通过“正常运行”培训项目，掌握各个参数的正常值范围，为“开车”提供参考。在“开车”培训项目中，重点注意有先后顺序的操作步骤。根据教师讲解，学生完成培训项目后，结合操作质量评分系统，观察发现普通步骤基本无扣分项，扣分发生在质量步骤部分。这是因为在参数控制过程中，需要一定的技巧性。所以，操作过程中，我要求每个学生记下自己各个调节器的开度，然后小组讨论，便于共同寻找合适开度达到正常工艺参数。同时，也要抓住前后设备之间的关系，明确前后工段之间的配合。另外，在“事故设置”培训项目中，我要求学生不要急于处理事故，而是应该先观察事故发生时参数的改变。这样，当出现随机事故时，学生才可以很好地根据参数变化分析可能原因，做出判断并进行处理。课后，要求学生写好总结，通过自己的实际操作发现问题并解决，完成实践任务。

(4)启动教师站，评价学生实训情况

平常仿真软件的练习，以“单机练习”形式进行。这样，教师并不能很好地掌握每个学生的实际情况。所以，在每一个单元操作完成之后，以“局域网模式”进行测试也是必须的。针对每一个单元操作，我都添加了试卷：包括工艺题、思考题两大部分，组织学生测验。其中，工艺题包括开车、停车、随机事故三部分；思考题主要涉及本单元的基础知识。工艺题中随机事故的处理是个难点，学生只有熟练掌握参数变化原因，才能处理问题。思考题的运用，可以反馈学生对知识的掌握情况，查缺补漏，更进一步巩固了学生的理论学习。教师站的使用，可以检测学生对本单元操作的掌握情况，具有直观性、针对性强的特点。每个学生的成绩一目了然，在哪个环节出现了扣分，打印学生成绩单，同时注明出错处集中在什么地方，要求学生强化练习。还可以组内评比，每组选出一个同学对学过的单元操作仿真做总结，这也是对每一个单元操作过程的升华。

3.化工单元实习仿真软件的局限性

分析化工单元实习仿真软件应用的必然性及优势，并不是说对于化学工艺专业课程的学习，此软件没有局限性。我认为化工单元实习仿真软件的应用主要存在以下几点问题：

(1)仿真软件的使用不能代替实训装置

电脑显示器所能展示的生产画面，与实训装置相比，比例差异大。不能看到设备外观，不能动手操作阀门。所以，在实训现场，必须有一个重新学习的过程。

(2)仿真软件的可再现性会造成学生操作的随意性

在仿真软件界面中，若操作失误，会出现“×”标志，学生可能会习惯性地启用“重做当前任务”，但这在生产现场是绝对不可能的。一旦出现操作失误，轻则影响生产指标，重则会造成事故，后果不堪设想。所以，在应用软件过程中，必须对学生言明，化工生产容不得一点含糊。

(3)仿真软件参数的可控性会造成学生操作的盲目性

在操作过程中，学生会出现这种情况：为了达到正常运行参数得一个高分，不断改变阀门开度来调整参数值。操作过程中盲目追求高分，不分析实际生产的需要。这对于正常生产来说，又是不被允许的。所以，在应用软件过程中，也必须培养学生严谨的工作作风。

综上所述，化工单元实习仿真软件是一个学习工具，它不是万能的。教师应客观地看待它，学生要理性地应用它。做到充分发挥其优势，摒弃其局限性。教师应该开拓思维，多途径寻求专业课突破的方法；学生应该充分利用学校现有资源，培养自身技能，为将来成长为一个合格的化工行业工作者而努力。

[1]李越．中职化工仿真实习教学的探讨[J]．时代教育(教育教学),2011．02．

[2]柳海兰．化工仿真技术在实践教学中的应用与发展[J]．广东化工,2010．11．

[3]潘欣．高等职业教育中化工仿真教学的应用与实践[J]．中文信息,2013．11．

[4]常蔓丽．3D化工仿真在生产实习中的应用[J]．中国化工贸易, 2015．35．

[5]吴重光．过程系统高效仿真软件平台[J]．北京化工大学学报(自然科学版),2001．4．

[6]赵晓阳．电路仿真软件在高职《电子技术》课程教学中的应用[J]．才智,2015．7．

[7]袁梦,刘萍,唐友亮．利用仿真软件提高数控实习教学效果[J]．牡丹江教育学院学报,2011．01．

[8]吴重光,纳永,良夏迎春,张卫华．过程与控制计算机仿真实习软件及应用[J]．系统仿真学报,2009．21．

张连霞（1983～），女，山东省东营市河口区职业中等专业学校，研究方向：中职化学工艺专业教学。

(责任编辑宋小蒙）

Discussion on the application of chemical unit practice simulation software

Zhang Lianxia
（Dongying city estuary vocational secondary specialized school ,Shandong, 257200）

The application of chemical unit practice simulation software provides a more practical training simulation scenario for the course of chemical unit process and operation. At the same time, the teaching of chemical unit practice simulation software is based on the theoretical knowledge of chemical unit process and operation. Both complement each other and promote teaching. In the teaching process with the unit practice simulation software as the tool, the software should be applied to the objective, and give full play to its advantages, and pay attention to the difference between it and the actual operation. The article also expounds the chemical unit internship simulation software in the role of higher vocational education, give prominence to thetraining.simulation software is introduced in the teaching of practical significance and the significant role, effectively solved the difficult students, not the actual hands-on problem, promote the teaching means and methods of the vocational education, improve the students' training mode, improve the professional quality of students.

Chemical unit；simulation software；inevitability；limitations

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