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自從工業革命以來,城市發展的產業結構就收到了強烈的沖擊,第一產業比重逐年降低,而工業的比重卻逐年上升,其中基于資源開發和研究的能源產業的發展十分迅速。科技作為第一生產力的時代特征,為生產、生活都帶來了前所未有的便捷和效率。在當今社會,能源的消耗總量和利用效率同經濟發展和環境保護的關系十分密切,在經濟發展的背后,我國能耗、碳排放都表現為持續增長的狀況。節能減排成為了能源與動力工程研究的重點,并且也是今后長期需要堅持的工作。
關鍵詞:
能源與動力工程;環境污染;驅動因素;節能減排
一、引言
無論是汽車開動、輪船離港和飛機起飛等等機器的運轉,還是信件的郵寄、電話的通訊和網絡的傳輸等等我們日常生活所常見的現象都需要由能源作為支撐和動力。能源為我們所處的城市提供了源源不斷的能量流,有了能源我們的城市才能充滿生機與活力,才能不斷地向前發展。我國目前正處在城市化快速發展的關鍵時期,是能源消耗大國。能源的大量消耗帶來了環境的污染,能源供需矛盾顯而易見,成為了我國當下以及今后長期發展的重點所在,節能減排工作必須落到實處,節能技術的研究刻不容緩。節能減排是我國面對環境問題和能源的消耗而提出的政策方針,是通過不同的手段和措施,降低工業生產和居民生活過程中的能源投入以及污染物的排放,實現城市化進程不斷提升和城市經濟社會的永續發展的目標。但是由于我國的人口、經濟增長方式和經濟規模、產業結構和節能技術等因素的影響,能源浪費和排放超標的問題越來越嚴重,節能減排的工作效果甚微,加劇了能源消耗和保護環境的矛盾,導致了我國經濟發展帶的瓶頸,帶來了強大的制約作用。因此,本文試圖從能源和動力工程的角度入手,對我國能源問題和動力工程進行解析,明確能源消耗居高不下的內在原因,進而對節能減排從能源消耗因素和動力工程節能技術等角度出發,分析節能減排的具體方法和策略。
二、能源問題和動力工程
能源是人類活動的物質基礎和動力源泉,在一定程度上來說,人類的發展離不開能源的開發和利用。能源發展、環境可持續已經成為當下全球性的議題。能源的種類繁多,且因為新技術的發展,許多新能源逐漸出現在人們的視野當中,并有逐漸成為發展主流的趨勢。根據不同學者的研究和總結,能源有八種分類方法,但是人們對于能源的關注點在于它是否能夠可再生,是否能帶來嚴重的污染,是否能在現有技術的支撐下進行安全的利用等等,這些對于能源的關注也從側面反映出現今能源發展所遇到的問題。傳統化石能源的枯竭、新能源的開發實用技術不足、能源緊張導致的經濟和社會發展的一系列問題成為了當今能源問題的主要方面,統稱為能源危機。我國是世界上產能和耗能的大國,能源的產量僅次于美、俄,處在世界第三位的位次,但是能源消耗更大,位居世界第二。同時,我國的能源結構、能源利用技術、節能減排技術卻并不理想。能源危機成為我國面臨的重大挑戰之一,煤炭、電力、石油和天然氣等能源成為能源危機中的主要角色,尤其是石油的短缺以及由其引起的結構性矛盾成為我國經濟發展的最大難題。動力工程主要是致力于煤、石油等傳統能源的高效利用和新能源的創新開發。動力方面則包括內燃機、鍋爐、航空發動機、制冷及相關測試技術1。動力工程作為目前能源研發的主要領域,需要在能源轉換與熱力環境保護等方面具有較高水平的專業人才,同時也需要同自然科學、人文和社會科學等學科領域形成良好的學科交流局面,共同促進我國能源的可持續發展。
三、節能減排分析
節能減排的首要任務在于節能,節約生產和生活等方方面的能源使用以及提升能源的利用率,從源頭上治理能源問題。在節能的基礎上,嚴格控制污染物的排放,大力發展污染治理以及回收再利用的技術,實現能源使用終端的零排放或者少排放。首先,明確能源消耗的內在因素,對癥下藥2。能源的消耗是多方面因素的綜合作用,經濟快速的增長、經濟規模的不斷擴、產業結構的失衡、節能技術的落后,共同導致了能源的大量投入。因此,對癥下藥,根據不同的問題提出不同的針對性的解決方法,優化能源投入結構,達到節能目的。其次,從動力工程的角度出發,從內燃機、鍋爐、航空發動機、制冷等生產和生活的能源利用核心出發,發展核心環節的能源利用技術,提升能源利用效率。而動力工程技術的研發對于不同的能源類型又有不同的要求。對于煤來說我們需要提升其使用率和終端污染處理技術。對于石油來說,我們應該尋找替代能源以及替代能源的提煉方法。對于新能源來說,現有的太陽能、風能等能源的使用技術需要進一步的優化和普及,更多的新能源還需要專業人才去測試和研發。
四、結語
綜上所述,能源能夠決定一個城市甚至一個國家的發展,其中石油等戰略性資源的重要性更加突出。能源危機的出現對我們是一種警醒,更是一種促進,在能源危機的壓力下,不論是從國家的宏觀統籌還是從個體企業的技術優化都表現出積極的應對。在能源與動力工程領域,相關技術人處于起步階段,需要不同行業專家、不同專業學科等的共同努力,以科學發展觀和建立資源節約型和環境友好型的城市為指導,打破傳統能源制約,利用新技術和新工具,實現我國能源的高效、合理應用最終消除我國經濟發展的能源制約,為國家綜合國力的提升和國際話語權的改善等提供堅實的能源支撐。
參考文獻:
[1]徐祥博.淺談能源與動力工程的節能技術[J].黑龍江科技信息,2013,(36).
[關鍵詞]人才培養;實踐教學;模式研究
[中圖分類號] G642.0 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437(2017)02-0037-02
國民經濟的發展和市場經濟的推進,對大學生的培養質量提出了更高的要求,其中進一步提高大學生的實踐能力和創新能力已成為多方的共識。能源與動力工程專業應用性很強,切實加強實踐教學體系的建設,努力提高實踐環節的教學質量,對提升大學生綜合能力、畢業后盡快適應工作環境尤為重要。
一、實踐教學現狀與原因分析
實踐教學包含多方面內容,如實驗課與課程實驗、生產實習、畢業設計等,影響因素也很多,目前存在一些問題,需要解決和改進。
(一)實驗課與課程實驗
實驗課與課程實驗面臨的問題主要是場地、設備、人員還不能很好地適應相關需要。究其原因,涉及學校經費投入、實踐教學管理、新教師實踐能力培養與鍛煉等方面。
(二)生產實習
生產實習是重要的實踐教學環節,但現狀不容樂觀,主要問題是:學生人數多,實習單位聯系難,實習經費少,實習深度不夠,業績考核難等。
實習人數多,組織管理難度加大,需分次進行;從經濟、安全的角度,單位對實習比較謹慎,對參觀實習更歡迎;實習經費少,直接影響實習單位的聯系和實習的深度;目前生產實習以參觀為主,深度不夠,其預期效果受影響;實習業績考核也是影響生產實習的重要因素。
(三)畢業設計
畢業設計是實踐教學環節的重要組成部分。目前主要問題是,學生不夠重視、選題盲目性大、畢業設計有效時間短、管理考核不嚴等。
畢業設計階段,學生很看重求職面試、考研復試、企業崗前實習,再加上部分學生“能過則行”的思想,導致不夠重視;學生選題,有些講究簡單省事,有些學生從眾心理重;去掉端午節、五一節,再有學生外出實習、個人事務多、思想不重視等影響,因而畢業設計有效時間不足;怕影響學生畢業,學校管理考核偏松。
二、實踐教學模式研究
從學生的發展出發,結合本科培養方案修訂,我校能源與動力工程專業構建了比較完善的實踐教學環節,采取了集中實踐為主,分散實踐為輔的新模式。
(一)形成有特色的實踐教學體系
實踐教學環節包括實踐教育平臺(學分39)及創新拓展平臺(學分6),占總學分的26.5%,比例進一步提高,實踐教學環節組成見表1。
表1 實踐教學環節組成
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在集中實踐環節,調整優化了實踐內容,如名稱調整、學分優化,增加了“熱力發電廠/暖通空調工程預算”課程設計等,強化了專業實踐能力訓練。
(二)實踐教學模式研究與探索
前幾年,我們把分散在課程中的部分實驗組合成“能源工程基礎實驗”及“能源工程專業實驗”,專門編寫了實驗課指導書,效果較好,后面將充實、調整實驗內容,強化學生的動手能力。
結合學生、學校情況,在生產實習方面,針對問題,進行了多元化生產實習模式的探索與改革,收到了良好效果;根據形勢發展,將總結經驗,進一步研究多元化生產實習模式,加大應用比例。
工程訓練針對大三學生,時間從2周改為4周,意在讓學生更多地接觸企業技術和管理,受到工程熏陶。畢業實習針對大四W生,通過技術講座、工程圖和生產流程圖閱讀,以增強實際工作能力。
畢業設計更強調應用性和實用性,加強選題的雙選交流,將平時指導、督促與答辯考核相結合,防止走過場。
經過調研,我們已初步擬定本專業卓越工程師培養方案。考慮學生人數、學校經費情況,設想選拔10~15人,采用“卓越計劃”,最后1年全部實行實踐環節,包括企業實踐、畢業實習、畢業設計。
三、多元化生產實習模式的進一步研究
最近幾年,我校能源與動力工程專業努力推行多元化生產實習模式,取得了一定的經驗和較好效果。
(一)建立穩定的集中實習基地
集中實習有專業人員指導、講解,管理方便,是一種較好的實習形式。為了提高效果,我們精心挑選實習單位,并與部分企業建立了穩定的實習基地關系。參觀前,師生要提前了解企業概況;參觀中,學生要分組,老師要隨行,企業人員、教師互相配合,把產品、設備等的有關知識講解到位;參觀后,學生要互相討論,撰寫實習報告。
(二)校內集中實習
學校有制冷機房、鍋爐房、空調機房等設施,與本專業關系密切,充分挖掘校內實習資源,也是一項很好的實習選擇。學生通過企業集中參觀實習后,對產品構造有所了解,再通過校內實習可以加強學生對產品應用方面的知識的掌握。通過這幾年的觀察,校內實習省時省錢,學到的知識容易與專業課聯系起來,學生可以近距離接觸產品,效果很好。
(三)分散模式及其延伸
2010年,我校能源與動力工程專業暖通空調分方向在小范圍內進行了分散實習試驗,學生反應良好。
延伸分散實習,即學生利用暑假,繼續在實習單位實習或重新找單位實習,以學生自找為主,老師聯系為輔。
(四)其他模式補充
利用仿真、教學多媒體資源,拓展學生視野;組織學生觀摩新產品會、新能源展會,增加學生對企業、專業發展動態的了解,多角度促進就業。
四、教學過程提高學生實踐能力的研究
可利用各種教學手段來提高課堂教學效果,也可以充分利用教學過程來提高學生的實踐能力。
(一)“鍋爐”課程提高學生實踐能力的探索
能源與動力工程專業設有“鍋爐與鍋爐房設備”(簡稱鍋爐)課程,在教學計劃之外,我們抽出2節課,帶領學生參觀燃煤、燃油工業鍋爐模型及電廠鍋爐模型,從一般提高教學效果的角度,讓學生了解有關鍋爐基本結構就可以實現預期目標。我們在此基礎上還有拓展,比如對照鍋爐模型,師生討論從鍋爐制造、安裝、運行方面如何保證鍋爐的安全性與經濟性;討論鍋爐本體、附件、儀器儀表配置與安全的關系;翻閱教材,結合鍋爐模型,探究鍋爐有關系統的功能及工作流程的路徑等。
(二)“專業導論”課程提高學生實踐能力的探索
本專業第1學期有“能源動力工程導論”(簡稱專業導論)課程,主要目的是了解、科普專業知識,激發學習興趣,指導學生選課。例如我們圍繞“核電是否可以逐步取代火電”組織班級辯論賽,再結合點評,鍛煉并提高新生能力。同時,讓學生模擬選課并說明理由,教師適當指導評閱。從反饋情況看,新生升至大二、大三,選課盲目性下降,選課更合理規范,效果明顯。
(三)“太陽能利用”課程提高學生實踐能力的探索
能源與動力工程高年級學生設有“太陽能利用”必修課,任課教師在教學過程中還指導部分學生進行太陽能產品概念設計與制作,有效激發學習興趣,大大提高了學生綜合實踐能力。如太陽能涼帽,即遮陽帽、太陽能電池、小風扇組合在一起;太陽能盆栽,即盆景加太陽能電池、彩燈,白天花卉曬太陽,同時充電,晚上彩燈齊開,與盆景組合成新景等。
(四)其他課程提高學生實踐能力的設想
在“鍋爐房設計”課程,讓學生制作紙質鍋爐房內部模型,包括鍋爐本體、水處理設備、泵與風機、分氣缸等;在“空氣調節”課程,在實驗室準備相關物品,一組學生安裝管道、風機盤管等,另一組學生負責拆開;在“生物質現代利用技術”課程,購買或定制小型手搖成型裝置,讓W生動手加工生物質燃料塊。
五、結束語
南京林業大學能源與動力工程專業針對實踐教學進行了研究和探索,在此分享一些體會和經驗。新形勢對大學生的能力尤其實踐能力提出了更高要求,各高校應開拓思路,加強研究,積極探索,擴大交流,這對于提高大學生的實踐能力和創新能力是非常重要的。
[ 參 考 文 獻 ]
[1] 吳衛兵,劉晨,張昊.大學生校外生產實習模式的探索與實踐[J].銅陵學院學報,2012(5).
[2] 王志和等.能源與動力工程專業(2014版)本科人才培養方案[J].南京林業大學,2014(3).
關鍵詞:電力行業;能源與動力;專業建設
中圖分類號:G642 文獻標識碼:A 文章編號:1007-0079(2014)36-0113-02
能源是現代人類文明的支柱之一,能源類人才的培養一直是我國高等教育中不可或缺的一部分。在中國教育部(原國家教育委員會)《普通高等學校本科專業目錄》的制訂與修訂過程中,與能源相關的專業隨著學科的發展、社會分工的變革以及教育對象的變化不斷地進行著調整。本著適應經濟社會發展、社會需求的變化,適應高校多類型、人才培養多規格的需要和有利于復合型、創新型人才的培養的原則,與能源相關的專業從第二版的“熱能核能類”中的四個專業經歷第三版中的“能源動力類”的兩個專業后,發展到2012年第四版“能源動力類”的“能源與動力工程”一個專業。《普通高等學校本科專業目錄》修訂過程中的專業調整,不僅為我們明確了專業建設的指導思想,同時也對我們提出了專業建設的新任務。
我校創建于1951年,1985年開始本科生教育工作,是一所電力行業為背景、特色鮮明的行業類院校。“熱自”專業(即現在我校“能源與動力工程”專業的前身)設置于學校創立之初,是學校的老牌專業。在60多年的辦學過程中,盡管專業名稱經歷了“熱能工程”、“熱能與動力工程”和“能源與動力工程”的變化,但是專業建設始終本著為電力行業服務的宗旨,努力打造“電力工程師的搖籃”,在課程體系的構建、實踐環節的設計上側重于培養電力行業內的能源專業技術人才,為我國電力工業培養了大量的專業人才。
2012年《普通高等學校本科專業目錄》頒布實施,我校的“能源與動力工程”專業以此為契機,在專業建設方面,結合自身專業的背景情況,深入思考,在專業建設的某些方面又進行了有益嘗試。
一、專業方向的設定
2012年頒布實施的《普通高等學校本科專業目錄》第四版中能源動力類二級學科門類下列的專業僅存了“能源與動力工程”一個專業,使得該專業轉型成了一個“大能源”范疇 內的專業。但是,從人才培養的規律來說,在拓寬專業面的同時,還是要“有所為,有所不為”。我校的“能源與動力工程”專業一直以為電力行業培養人才為主,是側重于電廠的熱能動力,這個主線條不應改變。但同時考慮到即便是電力行業內的人才,在實際工作之中也要“術業有專攻”的實際情況,我們的“能源與動力工程”專業人才的培養既不能過于寬泛,又不能過于單一,培養方案最好能夠體現在一定行業領域的多元化培養。
人才的培養源于社會的需求,專業的培養方案應以滿足社會人才的需要為首要目標。多年來,我校教師與電力行業企業緊密接觸,及時掌握人才需求的發展動向,同時對畢業生就業后的實際工作崗位進行一定的跟蹤,在掌握一定信息的情況下了解到,電力行業內所需要的能源動力工程專業人才也在發生著一定的變化,從以往傳統的電廠運行人員為主,已經悄然衍生出污染物控制、清潔能源、節能、能源管理等多種人才的細化。
綜合前面專業設置變化和人才需求細化兩種情況,我們結合學校多年來對電力行業內“能源與動力工程”專業人才的培養經驗,發揮自身專業特點和優勢,以專業方向的多元化設置為切入點,在培養方案中,通過課程的設置,凝練和體現出三個專業方向:電廠熱能動力、潔凈發電技術和節能與能源管理。“電廠熱能動力”方向繼續秉承和發揮學校的專業特色,旨在培養電力生產運行、檢修方面的人才;“潔凈發電技術”方向緊跟我國的能源和環保的發展趨勢,側重于培養學生在污染物控制和新能源方面的素養;“節能與能源管理”方向結合建設資源節約型和環境友展節好型社會的客觀需要,培養有節能意識、熟悉節能管理、掌握一定節能技術的能源計量與管理人才。
二、課程體系的的構建
課程體系的構建是否合理決定著培養目標是否得以實現,直接關系到人才的知識儲備,課程體系中課程的配置需要從多方面綜合考慮,即要形成較為完成完整的人才培養課程體系,又要能體現出的專業方向的設置。
能源動力工程專業是一門內容豐富而又廣泛的學科,所涉及的課程較多,為了合理配置課程,我們按照學校教務處的要求,設置了公共基礎課程、專業領域課程、拓展選修課程、集中實踐教學四個模塊。在這四個模塊中除了公共基礎課程模塊與專業本身的直接關聯度不大外,其他三個模塊都與專業關系密切。
考慮到“工程流體力學”、“傳熱學”、“工程熱力學”、“工程燃燒學”、“鍋爐原理”、“汽輪機技術”、“熱力發電廠”等專業基礎課和專業課是我校能源動力工程專業的傳統課程,這些課程的知識是無論哪個專業方向的學生都應該掌握和具備的知識,在課程體系中,將這些課程設置在必修的專業領域課程模塊中,以確保每名能源與動力工程專業的學生都必須學習這些課程。
而在體現我校“能源動力工程專業”專業方向的多元化方面,我們在靈活性較大的拓展選修課程模塊中動足腦筋,在滿足學校課程學分設置的前提下,在拓展選修課程模塊中精選課程,使得拓展選修課程模塊中課程都與各自的專業方向相契合,比如“電廠熱能動力”專業方向設置“單元機組及集控運行”、“超臨界和超超臨界參數機組”等與電廠實際聯系緊密的7門課程,“潔凈發電技術”專業方向設置“潔凈煤技術”、“可再生能源發電技術”等與清潔發電有關的8門課程,“節能與能源管理”專業方向設置“能源管理與審計”、“節能技術概論”等能源管理類的8門課程。與此同時,為了滿足部分學生對拓展專業視野的需求,又將拓展選修課中不同專業方向的選修課相互打通,允許學生跨專業方向選修課程,使得拓展選修課程模塊中課程的選修靈活性更強。
在集中實踐環節的實踐教學設置中,繼續秉承“重傳統,拓方向”的思想,無論哪個專業方向的學生,都要求參加下電廠的專業實習、仿真實習和“鍋爐原理”、“汽輪機原理”和“熱力發電廠”三大專業課程的課程設計等實踐環節,以保證我校能源與動力工程專業學生的電力特色。此外,對三個專業方向又各自設立了自己的實踐教學環節:“電廠熱能動力工程課程設計”、“潔凈發電技術課程設計”、“節能與能源管理課程設計”,來體現專業方向側重的不同。同樣也允許學生跨專業多選其他專業方向的實踐環節。
三、師資隊伍的建設
師資是培養方案的執行者,良好的師資隊伍是教學質量的保證,我校的能源與動力工程專業一直非常重視師資隊伍的建設,采用引進與培養相結合的方法建設師資隊伍。
首先,我們從外面引進高水平人才來補充新專業建設所需的專業教師擴充我們的師資隊伍。近幾年,我們有針對性地從國外引進上海市“東方學者”兩名,提升了師資隊伍在分布式能源與制冷領域的專業水準;從電力行業的研究所和一線企業引進了經驗豐富的高職稱人才和實驗人員,增加了有工程經驗的師資力量。
其次,我們從培養自身教師入手,通過進修學習、產學研合作、“雙師計劃”培訓等多種方式提高教師的學術水平和工程水平。近幾年,我們選送了1名優秀教師赴美國進行為期一年的風能發電方面的學習交流;先后選送若干名教師去西安熱工院、外高橋電廠等行業內單位進行產學研合作;每年都有序地選送教師進行“雙師型”(教師和工程師)人才的培訓。
最后,我們還在日常教學工作過程中對教師的教學工作精益求精。在新教師入職初期,我們要求新教師都必須參加上海市教委組織的“新教師崗前培訓”。在教學方面,提出“先做學生再做老師”的要求,無論新進教師在科研上有多深的造詣,規定新進教師第一學期隨老教師聽課、輔導,并由專人傳、幫、帶。第一次開課前需通過內部試講后才能踏上講臺。
四、課程建設工作
課程教學是學生獲得知識,發展能力和素質的重要途徑,課程建設是高等學校的專業建設的基礎工作,加強課程建設是有效落實培養方案,提高教學水平和人才培養質量的重要保證。
在課程建設方面,我們根據課程的內容和任務,明確出3門專業基礎主干課程和3門專業主干課程。對于這幾門課程先后進行主干課程、校級精品課程、上海市教委重點課程和上海市精品課程等幾輪課程建設工作。經過幾年的積累,我們的主干課程已全部成為校精品課程,4門課程為市教委重點課程,3門課程進級上海精品課程行列。除此之外,我們還進行一系列的教學改革工作,《面向行業一線的熱力透平類課程教學改革》榮獲上海市教學成果三等獎。這些工作有力地支持了培養方案更好的執行。
五、結束語
我校的能源與動力工程專業電力特色鮮明,在多年辦學經驗和基礎上,結合電力行業對人才的要求,在如何培養具有電力特色的能源動力工程人才方面進行以一定的探索,也取得了一定的成效。但同時我們也意識到專業建設工作是一個任重而道遠的工作,永遠沒有終點,如何進行專業建設工作,我們還將繼續積極進行探索。
參考文獻:
[1]中國教育部.普通高等學校本科專業目錄.1987年(第二版),1998年(第三版),2012年(第四版)
[2]楊晴,等.新能源科學與工程專業建設探索與實踐[J].中國電力教育,2008,9(1):66-68.
關鍵詞:實踐教學體系;卓越工程師;多層次
中圖分類號:G642.4 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2016)44-0075-03
一、前言
近二十年來,世界發達國家的工程教育逐漸融合了技術取向和科學取向,一些大學提出了“回歸工程實踐”的改革理念,不斷改革各自的工程教育,開始重視工程教育的實踐性和創新性,以適應現代大工程的要求。迄今為止,美國實行工程教育的高校已有900多所,約占全美高校的1/3;以德國和法國為代表的歐洲也有一大批知名高校實施了工程教育模式。由于我國工程教育所處的歷史階段與西方發達國家完全不同,面臨的國家使命與西方發達國家完全不同,因此我國的工程教育只能創新,走建設中國模式工程教育之路[1-3]。
為了貫徹落實《國家中長期教育改革和發展規劃綱要(2010―2020年)》精神,樹立全面發展和多樣化的人才觀念,樹立主動服務國家戰略要求、主動服務行業企業需求的觀念,2010年教育部牽頭實施了“卓越工程師教育培養計劃”。該計劃旨在改革和創新工程教育人才培養模式,創立高校與行業企業聯合培養人才的新機制,著力提高學生服務國家和人民的社會責任感、勇于探索的創新精神和善于解決問題的實踐能力。2013年,山東省開始實施“省級卓越工程師教育培養計劃試點專業”建設,我校能源與動力工程專業成功入選。
“卓越工程師教育”的核心與關鍵是培養學生的工程實踐能力和創新能力。實踐能力的培養主要依賴于實踐教學體系,構架優良的實踐教學體系是保障高質量卓越工程師人才培養的關鍵,而實踐教學體系是否科學、合理、切合實際,將直接影響大學生工程實踐與創新能力的高低。現有的實踐教學體系普遍存在實踐內容與工程應用結合程度不足、各實踐環節相互關聯較差、職業思想意識教育欠缺、合作培養企業缺乏積極性等共性問題,無法適應卓越工程師人才培養的要求[4,5],因此必須構建以培養學生工程實踐能力、工程設計能力與工程創新能力為核心的能源與動力工程實踐教學新體系,才能培養出具有“寬厚、復合、開放、創新”特征的高層次、高水平、高素質的應用型高級專門人才。
二、現有培養體系存在的問題
1.缺乏“實踐教育是培養體系的關鍵組成部分”的基本理念。一方面,部分學校職能部門或教師將課程設計、畢業設計、生產實習、畢業實習作為課堂教學之外的“輔”工作,且缺乏具備豐富工程經驗的雙師型導師的參與,缺乏實踐教學環節的總體設計,缺乏綜合性、設計性實驗的指導與設計。另一方面,學生對實踐環節的重視程度不夠,參與過程中缺乏主動性和積極性。
2.校外實踐教學基地缺乏建設。校外實踐教學基地本應為學生在實習、畢業設計、社會實踐等環節創造工程實踐環境,是工程實踐教學必不可少的前提條件。校外實踐教學基地一般為具有一定專業背景和影響力的大中型企業,由于缺乏相應的支持政策和經濟效益刺激,企業在安排學生實習時缺乏積極性,甚至借故推脫,不愿意學生去實習,即使能夠到達現場,也很難保證實習質量。
3.實踐教學師資隊伍缺乏建設。能源與動力工程專業是工程實踐能力要求較強的專業,該專業在對卓越工程師培養的環節中對實踐能力的要求更甚。實踐教學應與理論教學、科學研究工作同步發展,這就要求高校教師能夠既熟悉理論知識又要有豐富的工程實踐、科研經歷。然而,高校教師雖然具有較高的學歷,但具有豐富工程實踐經驗的教師越來越少,同時教師數量不足,師生比大幅提高,教師負擔較重,無法適應卓越工程師教育培養的需求。
三、實踐教學體系構建與支持資源建設
1.構建多層次實踐教學體系。
以培養學生具備優秀的工程實踐能力和創新能力為目標,構建了“一個核心、兩個基礎、四個層次”的卓越工程師培養多層次實踐教學體系,體系結構如圖1所示。
(1)一個核心是以工程實踐能力和創新能力為培養核心。
(2)兩個基礎為實踐平臺和指導團隊,是支撐培養體系正常運轉的軟件和硬件條件,實踐平臺包括在合作培養企業建立的校外實踐教學基地和校內各種實驗、實訓實驗室。
(3)四個層次是指整個體系由基礎實踐層、專業實踐層、創新實踐層和企業綜合實踐層組成,各層次采用逐層遞進的方式完成。①基礎實踐層,包括基本素質模塊和實驗模塊,基本素質模塊主要由思想政治理論實踐課、入學教育及軍訓、公益勞動、學科導論、創新創業通識教育課等組成,實驗模塊由學校通識教育課、專業基礎課、專業核心課、專業方向選修課的課內實驗環節組成。一方面培養學生樹立“工程實踐能力和創新能力是生存根本”的基本理念和具備良好的職業道德、職業精神、吃苦耐勞精神等;另一方面培養學生掌握基本專業實驗操作能力和動手能力,加深對專業理論的認識和理解,鍛煉分析問題和解決問題的基本能力。②專業實踐層,包括工程訓練模塊和綜合實習模塊。工程訓練模塊包括工程訓練、機械設計課程設計和機械制圖測繪等實踐課程,該模塊主要依托于大學生實訓中心開展,主要培養學生對技術工具及加工方法的掌握和圖紙的基本繪制能力。綜合實習模塊包括駕駛實習、認識實習、內燃機構造拆裝實習和內燃機制造工藝生產實習,主要為了強化學生對專業綜合知識和工程技能的認識,培養學生的專業實踐能力和解決實際問題的能力。③創新實踐層,包括社會實踐模塊和科技創新模塊。社會實踐模塊依托社會實踐環節開展,主要為了使學生加深對本專業和相關行業的了解,確認適合的職業定位,為向職場過渡做準備,可增強其就業競爭優勢,等等。科技創新模塊依托專業設計與制作實踐課、大學生科技創新項目和大學生科技創新比賽開展,主要為了發揮學生的創新思維和創新精神,使學生的理論知識得到鞏固和升華,突出學生個性發展,提高學生的創新能力。④企業綜合實踐層,包括企業學習模塊和工程研發模塊。企業學習模塊依托企業學習實踐環節開展,包括標準化學習、質量管理體系學習、觀摩生產線、參與工藝制定及設計等內容,主要培養學生對技術規范的認知與實踐,讓學生現場體會設計及生產的主要工藝流程及所依據的技術規范及企業文化,等等。工程研發模塊依托畢業實踐與畢業設計和畢業鑒定實踐環節開展,企業根據研發部門需要和學生自身的特點,依托現有研發項目,為學生設計畢業設計題目和內容,使學生在參與工程研發的過程中完成畢業設計環節,從而使學生真正融入到企業中,通過真實項目的操作達到提升工程設計創新能力的目的。
2.制定了實踐體系課程標準和質量評價標準。在充分吸收企業對工程人才要求的前提下,針對多層次實踐教學體系制定了各個組成環節詳盡的課程標準(標準中突出企業的主導和引領地位)。為了保障人才培養質量,各課程制定相應的評價標準,建立以素質、實踐、學校導師、企業導師多位一體的質量評價體系。評價標準以學生工程能力評價為主體,評價標準包括詳盡的考核評價方案和細則,依據不同環節的性質差異確定針對性的評價指標,并進行量化,以求評價的科學性、公正性和可操作性。
3.加強了指導團隊建設。指導團隊的建設著重于提高工程教育師資隊伍的工程實踐能力和設計創造能力,能夠有效地將工程實踐經驗轉化為優質的教學資源。
(1)提高了學校專業教師的工程實踐創新能力。一方面,加強了學校與企業間的研究和開發合作。一是使已經有企業工作經歷的教師具備更加豐富的企業工作經驗和工程實踐經歷;二是使已經具備一定工程實踐經歷的教師具有企業工程工作的經歷,采取了與企業進行工程項目合作、共同完成技術開發、技術服務等方式,教師可直接參與企業日常生產和企業的技術升級、改造。另一方面,對教師隊伍中工程實踐經歷不足或是沒有工程經歷的教師,采取了集中訓練和長期培訓相結合的方法。一是通過與企業的技術項目合作、專題訓練等方式派遣到相關企業進行每年至少累積3~6月的工程實踐,熟悉生產過程、工程技術和管理;二是在校內聘請具有豐富工程實踐經歷的教師,實行“一對一”的互相幫、帶的長期培訓方式。
(2)聘用了企業導師。在卓越工程師實踐培養過程中,企業導師具有舉足輕重的地位,實施了“企業導師核心化”的指導思想。一是聘請企業專家為學校兼職教師參與全部校內實踐環節,在培養中采用“企業導師、校內實踐中心專業指導教師和專業教師”復合式團隊指導模式,采用案例教學、現場教學、專題講座、工程實踐技術指導等方式開展工作,使工程元素提前融入校內教學,使學生進入企業前具備一定的工程設計知識和基本能力。二是在企業綜合實踐層的培養中采用“企業導師為主、專業教師輔助”的雙導師模式,企業導師根據企業的實際情況為學生的生產學習、畢業設計選題及其實施等環節提供指導或現場咨詢,負責對學生進行工程師專業培養的全面基本訓練。
4.強化實踐平臺建設。實踐平臺是保障實踐教學順利開展的基礎,本專業在校內實踐平臺和企業實踐平臺兩方面開展了系統建設。在校內實踐平臺建設方面,依托學院車輛工程與交通國家級虛擬仿真實驗教學中心、能源與動力工程省級高等學校骨干學科教學實驗中心、山東理工大學工程實訓中心、學院大學生創新創業實驗室等,加強了儀器設備投入、實驗實訓規范化管理、綜合性創新性實驗項目等建設,劃撥了專門經費資助大學生創新創業活動,加強了創新創業活動的管理和指導。在企業實踐平臺建設方面,以企業研發中心為依托,建立了“卓越工程師培養”專用實踐教育中心,設置了專門人員進行管理和運作,建設了實訓、實習的專用場所與設備,聘請了企業高級職稱以上的技術人員和高級管理人員擔任企業導師,充分利用了企業工程設計資源和導師隊伍,使企業綜合實踐層的教學任務落到了實處。
四、多層次實踐教學體系優勢與特色
1.構建的“一個核心、兩個基礎、四個層次”實踐教學體系,可有效提升學生的工程素養、工程實踐能力、工程設計能力和工程創新能力。在本體系中,各校內實踐層次中均高度融合了工程實踐內容,既可以使學生充分理解專業知識,還可以提前掌握豐富的工程應用知識,實現了理論知識和實踐應用的有機結合,為企業綜合實踐層的快速深入開展奠定了良好基礎。在企業實踐層次中,充分發揮企業的主導作用,以項目引導培養,學生通過深入參與項目研發,可充分提升其工程素質和創新能力。
2.與企業緊密結合建立“卓越工程師培養”專用實踐教育中心,形成了校企合作培養的雙贏模式。以企業研發中心為依托,建立了“卓越工程師培養”專用實踐教育中心,充分發揮企業在工程人才培養中的核心作用和主導地位。在實踐過程中,使學生真正成為了企業的一份子,既可以使實踐教學完全融入工程研發過程中,保障了學生工程設計創新能力的培養,又可以使學生成為企業研發的鮮活有生力量,促進了企業整體研發能力提升和人才隊伍建設,學生取得的有效成果與企業共享,互惠互利,達到學校和企業雙贏的效果。
3.建立了多位一體的卓越工程師培養質量評價體系,有效保障了培養質量。質量評價體系以學生工程能力評價為主體,注重對學生的工程能力、組織能力、團隊合作能力、人際交往能力、國際視野等方面的綜合評價,是提升培養質量的有效保障。
五、結論
在“卓越工程師教育”核心培養理念下,構建了適用于能源與動力工程專業的“一個核心、兩個基礎、四個層次”的多層次實踐教學體系,建立了相應的課程標準體系和培養質量評價體系,同時強化了指導團隊和實踐平臺的建設,可實現學生的高質量培養。
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關鍵詞:技工院校 電力拖動 校本課程 開發
目前,我國正在進行產業結構調整和技術升級換代,企業對用工提出了更高的要求。擁有高技能、良好的社交能力的高素質人才,越來越受到企業和社會歡迎。技工院校作為培養高素質技能人才的主體,必須以能力為本位,切實提高學生的綜合職業能力。當前,相當多的技工院校在課程設置方面,沒有充分體現這一要求,還存在重理論與知識傳授、輕實踐與綜合能力培養的傾向,制約了學生的能力培養與發展。一體化校本課程開發作為技工院校一體化教學改革的重要組成部分,越來越受到業界的重視。筆者就電力拖動控制線路與技能訓練一體化校本課程的開發,談談自己的看法。
一、開發思路
電力拖動控制線路與技能訓練作為專業技能課,在電子電工類各專業,如電子技術、自動化電氣安裝與維修等專業中,是一門十分重要的課程,具有針對性強、可操作性強的特點,開發該校本課程也是一體化教學改革的需要。
該一體化課程的開發以國家職業標準為依據,以維修電工的綜合職業能力為培養目標,以電力拖動的典型工作任務為載體,以學生為中心,并根據典型工作任務和工作過程制定一體化課程體系和內容。要從對工作崗位的分析出發,進行工作任務分析,確定工作領域要求,并轉化為電力拖動控制線路與技能訓練一體化校本課程的目標,再根據課程目標確定課程結構與內容及其評價方式。因此,課程的開發就要以電力拖動的典型工作任務為載體,對中、高級維修電工的相關工作領域及工作要求進行分析,確定其對知識結構、技能操作水平、工作態度等方面的要求,整合為課程的目標,從而構建課程結構,組織課程內容,確定課程評價體系。
一體化課程的開發是一個系統工程,需要各方面通力支持和協助。學院領導主要在辦學方向、政策、課程開發的條件等方面提供保證,專業教師是校本課程開發的參與者、實施者。為保證課程的方向,真正做到“理實融合”“知行合一”,還應該搞好校企合作。如筆者所在學院與上海愛登堡電梯有限公司建立了長期的校企合作關系,并根據其崗位需求,定向培養電梯維修工,取得了良好效果。該校本課程的開發還應建立在教師、學生、圖書資料、實驗實訓設備、校企合作等教學資源的基礎之上。
二、開發步驟
1.課程目標
緊緊圍繞現代企業對技能人才的崗位要求,結合電力拖動控制線路一體化課程的專業概況、職業能力、培養方案、教學資源和評價體系的規范性要求,制定課程目標。課程目標要在工作崗位分析的基礎上,進行轉換和整合,使其適應崗位需求,符合學生身心發展的規律,考慮學生職業發展的需求。
據此,電力拖動控制線路與技能訓練校本課程的目標可確立為:
(1)知識目標:熟悉常用低壓電器的功能、結構及工作原理,了解電氣控制線路電路圖、接線圖、布置圖的特點,掌握繪制、識讀的原則,了解常用生產機械的主要結構及運動形式,熟悉其工作原理,熟悉變頻器基本結構、功能、工作原理以及常用電力電子器件,了解常用電氣設備的工作原理及使用方法。
(2)技能目標:能正確使用、識別和檢測常用低壓電器,會讀識和分析電氣控制線路、接線圖、電路方框圖,掌握實現異步電機的啟動、正反轉、制動和調速控制線路、位置往返控制、順序控制、多地控制線路的構成工作原理及其安裝、調試與維修方法,掌握常用生產機械電氣控制線路的分析方法及其安裝、調試與維修,熟悉變頻器的選用、安裝方法及常見故障的排除方法,掌握變頻調速系統的調試步驟和方法。
(3)情感態度目標:具有良好的工作方法、作風和職業精神與素養,具有安全生產、產品質量意識、良好的團隊精神和與人溝通的協作意識,具有認真、踏實的學風和創新意識。
2.課程內容
內容的確定是校本課程開發中十分重要的環節。既要符合典型工作任務的要求,理論與實踐融合,適應學生綜合能力提高的需求和職業資格的要求,又要考慮學生原有的知識背景、技能水平、認知特點,以及學校、社會的教學資源,有利于激發學生學習知識、鉆研技能的積極性,有利于提高學習效率。
因此,該一體化課程的內容應以符合典型工作任務、行業崗位特征的教學項目的形式出現,并將其拆分為具體的多個任務,進而在任務中揉入知識探究、方法介紹、技能訓練、總結評價等環節,使同學在做中學、學中做,達到知行合一、態度養成、綜合職業能力提高的良好效果。
該課程擬分安全用電、交流電源、低壓電器、電動機,電氣控制線路原理、安裝、調試與維修方法,以及變頻器知識及其日常維護、故障的排除六個項目,內容覆蓋電力拖動控制線路與技能訓練的理論知識和基本技能。
3.實施要求
電力拖動控制線路與技能訓練一體化課程,是把企業崗位的工作過程設計為學生的學習過程,并且在模擬工作情景中實施、展開。因此,與傳統學科式教學相比,對教師、教學環境、教學方式、方法、評價方式等方面都提出了較高的要求。
在該一體化課程教學過程中,教師扮演作多種角色,既應該是擁有“雙師型”能力的教師,又是生產、學習的組織者與管理者。教學環境既是學生學習的場所,又是學生實踐的場所,教室即實訓車間,書桌即工作臺 ,講臺即演示臺,因此相應場所、設備應具備實訓車間的功效。教學方法在一體化課程中至關重要,方法得當才能效果良好、事半功倍,包含項目設計、項目實施、項目評價等環節的項目教學法是被實踐證明了的切實可行、效果良好的方法。
作為一體化教學的一個重要組成部分,該課程評價體系的確定十分重要。它應該客觀地反映知識、技能和情感態度目標與教學方法的創新,既有對學生學習具有甄別、導向、激勵的作用,也要有促進其自我學習、增強與人溝通、培養團隊精神等的功效。因此,教學中宜采取分組實施的學習方式,項目任務完成后又通過自評、互評、師評,填寫考核評價表的方式,作為該一體化教學效果的評價與反饋。
表1 考核評價表
班級 時間 場地
項目:
考核評分 學生自評 學生互評 老師評價
知識、技能 熟悉原理(10)
工藝要求(10)
裝接線正確(30)
過程、方法 步驟合理(10)
規范操作(10)
情感態度 職業態度(10)
與人溝通(10)
團隊協作(10)
總評分
學生(簽名): 組別 工位號碼 老師(簽字):
參考文獻:
【關鍵詞】熱能與動力工程;鍋爐
引言
隨著經濟的不斷發展,現有的化石資源已經遠遠不能滿足我國現下經濟的快速發展,能源問題越來越受到黨和人民的密切關注。所以,在有限的能源下,想要發展經濟就必須用提高科學技術的手段來使能源的利用率得到提高。熱能與動力工程是一門工程應用專業,這門學科的包含機械工程學和跨熱能與動力工程,這兩門學科也是其主要的理論基礎,該學科的應用與發展原理就是將熱能與機械能在一定的條件下進行互相的轉化,來產生各機械設備運轉所需要的動力。我國經過長時間的探索,熱能動力工程已經得到了很大的發展,取得了很好的發展成果,其應有的價值在鍋爐方面體現的淋漓盡致。目前,我國在鍋爐的利用和發展過程中存在的主要問題就是能耗過大,這是每個從業人員都必須面對的現實問題。我們應致力于用熱能動力工程技術來對燃料的燃燒進行創新,來使能源的利用率得到改善。鍋爐是主要的熱能與動力工程的承載者,能量轉化是其在生產過程中的主要動力,因此要提高鍋爐的利用率就必須在設計鍋爐初期就應該用熱能與動力工程的標準來武裝設計方案,唯有這樣才可以使鍋爐的燃燒效率以及能源利用率得到很好的提高。
1 熱能與動力工程的基本內容以及發展概況
1.1 熱能與動力工程的基本內容
熱能與動力工程包含多們學科知識內容,因此是一門綜合性比較強的學科。熱能的研究以及用適當方法進行熱能與動力學之間的轉化是其主要的研究方向和內容。在能源利用高效的鍋爐上我們可以看到,熱能和動力工程的很多系統性的應用都體現在了鍋爐的設計上,研究內容對鍋爐的運行也起到了指導的作用。我們在對熱能與動力工程研究的同時,也必須兼顧其他領域的研究,畢竟它是一門綜合性的學科,尤其應將研究的重點放在熱能與機械能的轉化上,這樣才可以更好的提高對這門學科的認知度。同時,作為一門有著廣大發展前途的學科,它也設計很多的發展方向,自動化的發展方向就是隨著科技的不斷進步而衍生出來的。目前我國在熱能與動力工程這方面的人才相對匱乏,人才的培養也是未來發展的一項重要的工程,用知識性的人才來解決能源方面的使用問題,來使熱能動力工程的作用得到發揮,從而為我國的經濟發展提供一個很好的平臺,從這個角度來說,馬不停蹄的進行科技創新,提高對熱能與動力工程的研究的意義已經變得非常重要。熱能與動力工程旨在解決的是能源和環保方面的問題,減少廢物的產生將能源高效的利用是一件十分艱巨的同時也是我們需要克服的任務。
1.2 我國熱能與動力工程的發展概況
我國的熱能與動力工程始發與中國成立初期的50年代,我國各種企業以及生產方式都是遍地狼藉,后期的一切發展以及人才的培養都是借助于蘇聯的模式,所以我國的經濟發展以及人才的培養都得到了很大的改善。隨著改革開放后我國社會主義經濟進行的如火如荼,熱能與動力工程呈現出勃勃的發展生機。隨著市場經濟的要求,熱能與動力工程的人才需求越來越高,因此教育部將原來零零散散的九門關于熱能與動力的學科整合為一體并將其納入大學生的學習行列。整合后的學科綜合性以及學科內容針對性極強,尤其廣泛的應用領域是在鍋爐方面。解決能源短缺的事實是熱能與動力工程發展的主要目的,這是不爭的事實,所以其有很高的地位在國民經濟發展中是不容置喙的,人們對它的高度重視一定會持續高溫,使我國的能源提供能夠更加流暢、高效。最新的熱能與動力工程發展將環保理念融入到了工程實踐的發展之中,減少能源的浪費,降低水、大氣以及固體廢物的排放,將生態化提到日程表上。現在的熱能與動力工程的發展會為以后的經濟發展夯下堅實的基礎,將經濟發展的可靠性得到很大的提高。
2 熱能與動力工程在鍋爐方面的應用以及發展創新
2.1 熱能與動力工程在鍋爐方面的應用
是否成功的將熱能與機械能進行轉化的核心技術就是鍋爐內部的燃燒控制,隨著科學技術的不斷進步,鍋爐填料的技術已經取得了很大的發展,由以前的人工填料演變成現在的燃料填充的自動化階段。熱能動力自控技術可以將鍋爐的燃燒分為兩個類型。第一種是由各種元件組成的連續性控制系統,這種方式能有效的進行鍋爐內部的溫度調節,以此來提高燃燒效率,但是溫度控制不夠精確,需要仔細認真的態度進行細致確認;第二中是雙交叉控制系統,這種方式可以節省材料,更重要的是能較為精確的控制溫度在合適的范圍內。目前,工業爐是應用比較廣泛的一種爐子,是工業生產中的重要組成部分。工業爐的主要作用就是通過更加深入的研究能源利用率來達到鍋爐發展的新時期。經過對熱能動力學的研究,現在的步進式以及推鋼式鍋爐在熱能的轉化方面取得了令人欣喜的進展,雖然這兩種方式在輸料方式上有一定的不同點,但是使用起來效果卻是非常好的。在未來的發展方向上我們可以清楚的看出,熱能動力學工程可以在能源方向、汽車工程方向以及低溫控制技術方向上有著很大的提高空間,在未來的市場上有著無限的發展潛力,能夠逐漸的將人們的生活方式發展成自動化。鍋爐供暖、電能供電技術等等都應耳熟能詳了,這些已經完全融入到人們的生活生產中,當然世界上還有很多的未知之謎需要我們求探索,需要有識之士去開發、去展望,去實現我們美好的明天。將鍋爐等行業的能源利用達到最高,實現能源的高效化。
2.2 熱能與動力工程在鍋爐方面的發展創新
2.2.1 熱能與動力工程在鍋爐方面的發展
世界第一臺鍋爐在英國產生,隨之進行了蒸汽時代的工業革命,雖然鍋爐是工業爐的一種,利用燃燒來提供所需要的熱量,但是這樣不但對能源有著很大的浪費,而且也會造成生態環境的惡化。隨著科技的進步,越來越多的技術應用到了改良鍋爐行業中。當前,在我國各行各業上廣泛應用、工業上加熱裝置普遍使用的鍋爐就是工業爐,它的種類很多,數量涉及的范圍廣,我國國民經濟的發展很大程度就是依賴工業爐的改良與使用,因此它的發展與國家建設以及戰略息息相關。在國家節能減排的號召下,鍋爐業首當其沖,節約型的鍋爐建設是各個行業努力發展的目標,在高校中熱能與動力學的學生應該積極涉獵各種技術,在學習好理論基礎知識的前提下還需要培養一定的分析問題、解決問題的能力,作為21世紀的學生,必備的素質之一就是進行計算機操作,那樣才能跟上時代的步伐。能源對于一個國家的重要性不言而喻,國家經濟發展是否長久受能源利用效率的直接影響,創新、環保能力的培養是當代人才的迫切需要。發展新技術,提高能源利用率尤其是在鍋爐行業的效率是擺在我們面前的主要問題。
2.2.2 熱能與動力工程在鍋爐方面的創新
眾所周知,進行能量的轉換調節是鍋爐燃燒控制中非常重要的一環。隨著時代的不斷發展,鍋爐的類型以及填充燃料的方式都有了很大的發展,同時也有效的控制了鍋爐的燃燒效率。在燃料的消耗系統中,有兩類是能夠進行能量控制的。一類是調節空氣與燃料的比例值,通過和鍋爐的設定值進行比較來得出所想要的結果,但是這種方式比較復雜,而且精確的計算也沒有實現,要想使技術的準確性能夠保障,還需要對鍋爐的設定值進行多次的確認才可以。現在的主要手段是經過計算機的設計計算來提高鍋爐的效率,通過計算機來控制鍋爐的運行與操控,達到自動化的目的。通過調整鍋爐的燃燒方式提高了能源利用率,減少了對環境的污染。在鍋爐風機上,熱能與動力工程為降低風機故障而造成設備損害,因此在改良風機的問題上熱能與動力工程也進行了很大的創新,保障了鍋爐電機的安全運行。熱能與動力學工程在最近幾十年的發展中研發出一種可以在不同方向上測定燃料速度的軟件,通過數學模型得出一系列的模擬結果,從而可以有效的改善鍋爐內部某些部件的性能。
3 熱能與動力工程在鍋爐應用方面存在的問題
熱能與動力工程在鍋爐應用方面存在的主要問題除了如何提高能源利用率外,最主要的就是鍋爐風機方面問題。鍋爐的風機主要是用于傳送以及壓縮氣體,也就是將氣體風能轉化為機械能,從而保證鍋爐的正常運轉。隨著人們大量的需求能源,越來越多的負荷強加到鍋爐上,致使風機的自身性能降低,從而導致鍋爐電機的損害,嚴重影響鍋爐的效率,并且在一定情況下會導致鍋爐其他設備受損,這將直接導致大量的經濟損失,同時也會對操作工人造成安全威脅。良好的熱能動力工程技術能有效的盡心鍋爐的改進,但是由于葉輪機械結構復雜,很多不確定性的因素都會影響溫度的測量,致使我國到目前為止還沒有有效的方法來解決這個問題。所以如何行之有效的將熱能與動力工程技術應用到風機的改良上,順利的產生持續性能高的鍋爐已經成為熱能與動力工程人員需要考慮的問題。只有不斷的依靠熱能與動力工程技術不斷的對風機進行改進,才能保障工作人員安全以及鍋爐的正常運轉,才能不斷的對鍋爐進行改造,才能使鍋爐在運轉和工作中發揮出應有的作用。
4 結語
鍋爐有著悠久的歷史,經過人類科技文明的發展,鍋爐也經歷了很大的改善,拓展了自己的性能。本文在對鍋爐運轉以及設計理念上應用熱能與動力工程進行了詳細的闡述,并對該工程對鍋爐中存在的問題提出了有效的解決辦法,深入的研究了熱能動力工程在技術上對鍋爐在燃燒方面的應用,盡所能的通過提高燃燒效率增強燃料利用率。簡而言之,目前我國人才尚很缺乏,需要大量的培養相關知識性人才,用實際行動來提高他們對該行業的探索能力,不斷的對該工程涉及的領域進行研究,勇于創新,挖掘出熱能與動力工程在包括鍋爐在內的使用領域上的其他潛力,行之有效的降低能量的消耗,為我國的經濟發展事業奉獻自己的一份力量。
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【關鍵詞】熱能;動力工程;能源
中圖分類號:TK22 文獻標識碼:A 文章編號:1006-0278(2014)03-180-02
近年來,隨著工業的快速發展,我國鍋爐的種類也逐漸增多,但是在鍋爐的制造和應用方面還存在不少的問題,主要是能源利用效率比較低的問題。因此,如果提高能源利用效率成為我國熱能與動力工程研究的方向之一。在本文中,筆者結合自身工作實際,從我國現階段熱能與工程發展情況入手,分析了熱力動力工程和能源的發展狀況。
一、熱力動力工程及其未來發展方向
(一)現階段的熱力動力工程研究情況
我國的熱力動力工程專業是在上世紀五十年代形成的,而它的興起則是在前蘇聯,這個專業下面還包括幾十個小專業,主要與偶電廠熱能、制冷、鍋爐,以及空調空城、低溫、內燃機等等。而在我國實行改革開放之后,尤其是進入新世紀之后,這些小專業逐漸壓縮成為九個小專業,前不久有被合并成為一個專業。在我國的大多數高校開設了熱能與動力工程專業。
熱能與動力工程專業的研究內容包括兩個方面,一個是熱能,一個是動力,它是一門技術性和應用性均非常強的專業,涵蓋的知識領域主要包括機械工程、工程熱物理、熱能動力工程。此外,還包括能量轉換和有效利用的理論和技術等,制冷裝置、動力工程、動力機械等也屬于這一專業的知識領域。該專業的應用領域也比較廣泛,可以說是我國科技發展的基礎專業所在。隨著我國社會主義市場經濟體制的逐步晚上,社會需求的不斷多樣化,以及科學技術的應用發展,均稱為其發展的挑戰。
(二)熱能與動力工程的發展方向
熱能與動力工程的發展方向首先表現在動力控制工程的發展方向,其研究發展需要掌握動力測試技術、汽輪機原理、動力機械設計、熱工自動控制,以及燃燒污染與環境、鍋爐原理、傳熱傳質數值計算等方面的知識;其次,在熱力發電機與汽車工程發展方向上,則需要掌握內燃機原理、燃料和燃燒、熱力發動機的排放、環境工程理論,以及內燃機電子控制、低溫技術學等方面的知識。
此外,在水利水電工程發展方面還需要掌握水輪機原理、水力機組輔助設備、現代控制理論、電機學與發電廠電氣設備等方面的知識。
二、工業爐的發展狀況
在工業生產領域,工業爐的作用比較大,在推動工業生產方面發揮著獨特的作用。工業爐是一種熱能轉化裝置,通過燃燒來產生熱量,然后用燃燒產生的熱量來加工物料和工件。在工業生產當中,工業爐是比較重要的生產設備,當前,工業爐在工業生產的各個領域均有應用,而且品種比較多,有力推動了工業生產的發展。早在商周時期,我國已經制造出功能強大的鍋爐,隨著工業生產的發展,鍋爐逐漸發展成為當前的工業爐。所以,鍋爐可以說是工業爐的一種特殊形式。相關的統計結果顯示,在我國的12個行業當中,工業爐裝備在12萬臺以上,其中,機械制造行業的工業爐占到了總數的67%,而工業爐有可以分為燃燒爐和電爐。現階段,多數行業使用的是工業爐。而這兩種工業爐中,燃燒爐的使用范圍最廣,有力推動了我國工業生產的發展。
三、工業爐燃燒控制技術的應用
若想比較好地控制熱能動力工程鍋爐內的燃燒,控制爐內的溫度,必須控制能量轉化幅度。在過去,鍋爐燃燒均是使用人力向鍋爐內添加燃料,通過這種方式來保證鍋爐的連續工作。但現階段,不少企業已經采用了步進式鍋爐自動控制技術來控制燃料的添加。在下文中,筆者介紹兩種鍋爐燃燒的控制方式。
(一)空比例連續控制系統
空比例林旭控制系統由氣體分析裝置、燃燒控制器等部件構成,通過檢測熱電偶來設定燃燒數據;利用計算機技術計算出燃燒的偏差值,保證輸出結果的準確性,實現對鍋爐燃燒的控制。不過相關的研究表明,通過這種方式控制燃燒,常常會會出現偏差,計算結果的準確性會大幅降低。
(二)雙交叉限幅控制系統
雙交叉限幅控制系統,主要由熱電偶、燒嘴和流量閥等組成。但是從另一個角度來講,即通過溫度傳感器,把需測量的溫度轉換成電信號,之后,在計算所需測量的溫度是不是與預先設定的溫度相同,從而實現對鍋爐內燃料燃燒的有效控制。鍋爐采用這種燃燒控制方式,主要有兩個方面的好處,一是可以節省能源和部件,二是可以實現對鍋爐內溫度的精確控制。實踐證明,這種控制技術的應用效果非常好,值得在熱能動力工程中應用和推廣。
除此之外,控制熱能動力工程鍋爐內的燃燒溫度,還應結合工程的需要,合理選用燃料。眾所周知,有些燃料的燃燒控制較容易,而有些燃料燃燒較劇烈,控制相比較難,這就要求在鍋爐內填充燃料前,合理選擇燃料,通過對比燃燒點、燃燒所持續的時間等確定使用哪種燃料。
四、仿真鍋爐風機翼型葉片
在鍋爐的內部,有著不少的葉片,這些葉片在燃料燃燒的過程中會通過自身的轉動形成復雜的流暢,主要的特征便是非定長。因此,通過相關的實驗來檢測其性能有著比較大的困難。現階段,也缺乏健全和完善的流體力學理論知識來解釋其中發生的各種現場,比如流動分離現象、失速現象和喘振現象等。在這種情況下,就需要通過流動實驗和數據模擬來探測機械內部的流動問題。
五、熱力動力工程在能源發展方面
(一)能源方面存在的問題
當前,世界各主要經濟體的經濟復蘇跡象逐漸明朗,隨著世界經濟的復蘇和持續發展,能源供應緊張的局面將會加劇,世界各國將會更加重視本國的能源安全問題,在采取行之有效的能源戰略同時,加快各種能源利用新技術和新工藝。而能源動力工業作為我國國民經濟和國防建設的支柱性產業,在推動國家經濟發展方面做出了突出的貢獻。所以,必須提高能源利用效率,緩解能源緊張的局面。
而熱電廠的風機,是一種可以產生能源的機械裝置,通過軸旋轉產生的氣流,可產生大量的動能,在發電廠、工業生產和鍋爐生產過程中具有廣泛的應用。對于一些發電機組來說,隨著電力需求的增加,電網的運行將會更加的安全和可靠,所以,這對于風機的應用也就提出了更高的要求。
(二)能源方面的發展前景
人類社會賴以發展的重要基礎便是能源,能源在確保人類社會的可持續發展方面有著巨大的作用。在世界能源形勢不容樂觀的形勢下,如果更加合理高效的利用能源,成為世界性的研究課題。當前,我國的能源利用主要以煤炭和電能為主,也就是在能源利用結構中,煤炭是核心,我國是以煤炭為主的能源利用結構。這種能源利用結構,一方面會對環境產生比較大的影響,造成生態環境和大氣環境的嚴重破壞,一方面會消耗大量的能源,過度消耗煤炭資源,使我國的能源供應日益緊張。
在這樣的形勢下,在我國能源供應日益緊張的形勢下,我國能源的主要發展方向是“新能源、核能、智能電網、常規能源、節能減排”。而熱能與動力工程符合我國能源發展的大體方向,可為我國能源結構的合理優化做貢獻。
【關鍵詞】熱能動力;能源利用;特點;節能減排
一、熱能動力裝置
隨著工業化程度的提高,熱能動力工程無論是在人們的生產還是生活當中,都發揮著極其重要的作用,對于人類的發展,有著積極的意義,所以,深入地對其相關設備裝置進行研究,對設備的工藝技術以及操作的具體流程進行探析,對于此項技術的建設是非常有必要的。其工作的原理,首先,將其工程所需的燃料,放置在相應的設備當中進行燃燒,進而產生熱能,然后在相關的熱能動力裝置之中,通過技術手段,將其熱能轉化成有效的機械能。燃燒的相關裝置以及相應的熱能動力機,再加上輔助的設備,此套整體稱之為熱能動力裝置。主要的來講,熱能動力裝置分為兩大基本類型:(1)主要是以燃燒之中產生的燃氣進入到發動機之中,進而進行相關能量的轉換,并且加以循環利用,比如內燃機等裝置,是此種類型的典型代表;(2)首先將燃料燃燒過程之中所產生的熱能,通過技術手段,傳遞至相關液體之中,并且使液體汽化,進而氣化之后產生的蒸汽導入到發動機當中,從而進行熱能的傳遞以及轉換,蒸汽機是其典型的代表。
二.熱能的特點以及利用
1、熱能的特點。現階段當中,人類所使用的熱能,主要是通過一次能源的轉換而得來的,所以,分析熱能的特點,需要從以下三個方面來入手進行:(1)太陽能及其能量的轉換。太陽能,通過對植物的照射,進而使植物的內部存有的葉綠素,發生一系列的能源轉換以及光合作用,進而將太陽能轉換成為生物的質能,而太陽能的光,則是經過熱量的轉換以及點的轉換,進而成為我們所使用的能源物質;(2)燃料化學能及其轉換過程。燃料化學能的轉換,主要是通過燃燒的方式,將存在于其中的化學能,轉換成為熱能,進而再通過相關的技術手段,將其轉換成為人類生活和生產所需要的機械能,例如常見的汽輪機等,其工作的方式,就是首先將化學能源,轉換成為蒸汽的熱能,進而再通過相關的設備以及技術,將汽輪機之內的熱能轉換成為機械發動所需的機械能;(3)熱能的轉換,其中主要包括兩種能量的形式,即電能以及機械能,電能包括熱電發電機,而機械能,則主要有汽輪機以及內燃機。
2、熱能的利用。熱能在我國許多行業當中都有著廣泛的運用,并且,在國民經濟當中,也占據了核心的地位。總的來講,熱能的相關利用,在以下幾個行業當中最為廣泛:電力工業,熱能動力工程在其中有著非常重要的應用,在核發電、火力發電等裝置設備的使用之中,熱能動力工程及相關的技術,是其工作的基礎;鋼鐵工業,尤其在高爐煉鐵、煉鋼以及軋鋼等工藝當中,應用極為廣泛;相關的有色金屬工業,其中包括有鋁、銅等有色金屬,其冶煉,均使用的是熱能;化學工業,在化學工業的相關應用之中,合成氮、酸堿等的相關生產工藝程序,主要使用到的是熱能動力工程之中的技術手段,以其基本的原理來作為理論依據;石油工業,其中包括石油的采集、冶煉、運輸等等多個環節,都運用到了熱能動力工程當中的相關技術理論;機械工業以及相關的建筑工業,包括材料的生產、材料的制造、相關工藝鍛造、焊接技術以及鑄造等,都有熱能的利用;交通運輸領域當中,包括汽車、輪船、飛機等的使用;農業生產以及水產養殖等方面,也有著廣泛的運用,包括蔬菜的溫室培養、魚池的加溫加熱、電力方面的農業灌溉等方面,均有著廣泛的使用。同時,在人們的日常生活之中,熱能也有著廣泛的使用,例如冬天之時的供暖設備等。根據上述的分析,可以看出,熱能及其相關的動力工程,在人們的生活以及生產當中,發揮著非常重要的作用,是一項極為重要的能源,下文將針對熱能的特點,進行深入細致的探究,幫助在日常的使用過程當中,發揮出更大的效應。
三、熱能動力工程對于環境的影響
熱能動力工程對于環境的影響,主要存在于四個方面,即熱污染、空氣污染、噪音污染以及放射性的危害等,在熱污染當中,帶來的主要危害是溫室效應,其主要是河水發電站等,在很大程度上會影響水源當中生物的生存以及空氣質量的變化,空氣污染,則主要是發電廠、工業設備企業以及暖氣、汽車尾氣的排放,同樣會造成溫室效應,所以,針對以上幾點問題,需要在相關的工作當中予以改進,更好地為環境的可持續性發展做出積極的貢獻。
四、節能減排工作重點
通過上述分析可以對熱能動力工程的技術要點、實際的應用以及對于環境的影響等多個方面,有著清晰的了解和認識,接下來,將著重地針對熱能動力工程當中的節能減排工作,進行研究和分析,力求更加高效率地使用能源,并且減少對于環境的污染以及能源的損耗等。針對熱能動力工程的實際特點和具體的應用,相關工作的重點,應該從以下幾個方面來入手進行:(1)加快相關產業結構的調整。(2)強化技術創新。建設好相關的能源高效循環利用模式,積極地開展相關的減量技術、替代技術、再利用技術以及資源化技術,全面地將熱能動力工程當中生產效率較為低下的方面進行改進,力求減少排放、減少對于環境的污染,同時提升能源的利用效率。
五、結束語
本文重點地分析了相關熱能動力工程設備裝置的使用、工藝流程,并且針對熱能的特點、利用以及對于環境的污染、節能減排工作的重點等進行了分析,力求更加全面地掌握熱能動力工程的實際狀況,更好地加以運用,逐步地提升生產的質量和效率,為相關的節能減排工作做出突出的貢獻。
參考文獻:
關鍵詞: 熱能動力;能源利用;節能減排;研究
中圖分類號:TE08 文獻標識碼:A
0 引言
能源是一個國家和民族發展的基石,同時,也是人類賴以生存的關鍵。現階段,在全世界范圍之內,相關的不可再生能源,例如天然氣、石油、煤炭等,依然是占到了能源使用率的百分之九十左右,就現今而言,這些不可再生的能源,依然是人類生活和生產當中所使用的主體能源,但是,從長遠的角度來看,這些能源遲早都會有使用枯竭的一天,所以,如何開發和利用新型能源,并且深入地研究其對環境帶來的影響以及節能減排方面的內容,是現今非常關鍵的一點工作內容,同時,也是國家相關工作當中的重點。將針對熱能與動力工程的利用和開發,進行詳細的分析,針對其發展的前景、對環境的影響以及節能減排方面,進行細致的探析,力求幫助此項能源更好地開發和利用,為人類的發展做出更加突出的貢獻。
1 熱能動力裝置
在現階段當中,熱能動力工程,其無論是在人們的生產還是生活當中,都發揮著極其重要的作用,對于人類的發展,有著積極的意義,所以,深入地對其相關設備裝置進行研究,對設備的工藝技術以及操作的具體流程進行探析,對于此項技術的建設是非常有必要的。其工作的原理,首先,將其工程所需的燃料,放置在相應的設備當中進行燃燒,進而產生熱能,然后在相關的熱能動力裝置之中,通過技術手段,將其熱能轉化成有效的機械能。燃燒的相關裝置以及相應的熱能動力機,再加上輔助的設備,此套整體稱之為熱能動力裝置。主要的來講,熱能動力裝置分為兩大基本類型:a) 主要是以燃燒之中產生的燃氣進入到發動機之中,進而進行相關能量的轉換,并且加以循環利用,比如內燃機等裝置,是此種類型的典型代表;b) 首先將燃料燃燒過程之中所產生的熱能,通過技術手段,傳遞至相關液體之中,并且使液體汽化,進而氣化之后產生的蒸汽導入到發動機當中,從而進行熱能的傳遞以及轉換,蒸汽機是其典型的代表。
2 熱能的特點以及利用
根據上文的詳細闡述和分析,可以對熱能動力的裝置使用情況有一個詳細的掌握,接下來,將針對熱能動力工程當中的熱能特點以及實際的使用情況,進行研究。
2.1 熱能的利用
熱能在我國許多行業當中都有著廣泛的運用,并且,在國民經濟當中,也占據了核心的地位。總的來講,熱能的相關利用,在以下幾個行業當中最為廣泛:a) 電力工業,熱能動力工程在其中有著非常重要的應用,在核發電、火力發電等裝置設備的使用之中,熱能動力工程及相關的技術,是其工作的基礎;b) 鋼鐵工業,尤其在高爐煉鐵、煉鋼以及軋鋼等工藝當中,應用極為廣泛;c) 相關的有色金屬工業,其中包括有鋁、銅等有色金屬,其冶煉,均使用的是熱能;d) 化學工業,在化學工業的相關應用之中,合成氮、酸堿等的相關生產工藝程序,主要使用到的是熱能動力工程之中的技術手段,以其基本的原理來作為理論依據;e) 石油工業,其中包括石油的采集、冶煉、運輸等等多個環節,都運用到了熱能動力工程當中的相關技術理論;f) 機械工業以及相關的建筑工業,包括材料的生產、材料的制造、相關工藝鍛造、焊接技術以及鑄造等,都有熱能的利用;g) 交通運輸領域當中,包括汽車、輪船、飛機等的使用;h)農業生產以及水產養殖等方面,也有著廣泛的運用,包括蔬菜的溫室培養、魚池的加溫加熱、電力方面的農業灌溉等方面,均有著廣泛的使用。同時,在人們的日常生活之中,熱能也有著廣泛的使用,例如冬天之時的供暖設備等。根據上述的分析,可以看出,熱能及其相關的動力工程,在人們的生活以及生產當中,發揮著非常重要的作用,是一項極為重要的能源,下文將針對熱能的特點,進行深入細致的探究,幫助在日常的使用過程當中,發揮出更大的效應。
2.2 熱能的特點
現階段當中,人類所使用的熱能,主要是通過一次能源的轉換而得來的,所以,分析熱能的特點,需要從以下三個方面來入手進行:a) 太陽能及其能量的轉換。太陽能,通過對植物的照射,進而使植物的內部存有的葉綠素,發生一系列的能源轉換以及光合作用,進而將太陽能轉換成為生物的質能,而太陽能的光,則是經過熱量的轉換以及點的轉換,進而成為我們所使用的能源物質;b) 燃料化學能及其轉換過程。燃料化學能的轉換,主要是通過燃燒的方式,將存在于其中的化學能,轉換成為熱能,進而再通過相關的技術手段,將其轉換成為人類生活和生產所需要的機械能,例如常見的汽輪機等,其工作的方式,就是首先將化學能源,轉換成為蒸汽的熱能,進而再通過相關的設備以及技術,將汽輪機之內的熱能轉換成為機械發動所需的機械能;c) 熱能的轉換,其中主要包括兩種能量的形式,即電能以及機械能,電能包括熱電發電機,而機械能,則主要有汽輪機以及內燃機。
3 熱能動力工程對于環境的影響
熱能動力工程對于環境的影響,主要存在于四個方面,即熱污染、空氣污染、噪音污染以及放射性的危害等,在熱污染當中,帶來的主要危害是溫室效應,其主要是河水發電站等,在很大程度上會影響水源當中生物的生存以及空氣質量的變化,空氣污染,則主要是發電廠、工業設備企業以及暖氣、汽車尾氣的排放,同樣會造成溫室效應,所以,針對以上幾點問題,需要在相關的工作當中予以改進,更好地為環境的可持續性發展做出積極的貢獻。
4 節能減排工作重點
根據上文的詳細分析和闡述,可以對熱能動力工程的技術要點、實際的應用以及對于環境的影響等多個方面,有著清晰的了解和認識,接下來,將著重地針對熱能動力工程當中的節能減排工作,進行研究和分析,力求更加高效率地使用能源,并且減少對于環境的污染以及能源的損耗等。
4.1 工作的重點
針對熱能動力工程的實際特點和具體的應用,相關工作的重點,應該從以下幾個方面來入手進行:
a) 加快相關產業結構的調整。針對熱能動力工程,需要很好地對其相關的產業結構進行調整和改進,力求提升能源的使用效率,同時,積極地針對生產性的服務業,進行發展,以滿足人們的方便、提升生產質量為核心內容,來進行改進,在工業生產之中,需要淘汰過時的產品,對于陳舊的工藝技術以及相關的設備,要加快淘汰的速度,并且適時地發展新型的技術,力求全面地提升生產質量以及生產效率,優化產業結構,進一步地推動產業的轉型以及升級;
b) 強化技術創新。針對熱能動力工程及相關的產業,需要很好地針對其技術手段進行更新,例如在電力工業以及鋼鐵工業之中,很好地發展新型的技術手段,針對現今存在的主要劣勢,進行改進和提升,很好地結合當前市場經濟環境和體制的發展,加強和相關科研院校的合作,合力構建起技術性的研究發展以及服務平臺,將技術的發展和規范化,作為工作的重點和核心來進行,建設好相關的能源高效循環利用模式,積極地開展相關的減量技術、替代技術、再利用技術以及資源化技術,全面地將熱能動力工程當中生產效率較為低下的方面進行改進,力求減少排放、減少對于環境的污染,同時提升能源的利用效率。
4.2 具體措施的實施
具體措施的實施,需要從根本做起、從基礎性的建設做起,逐步地控制增量,并且要針對相關的不足,進行產業的調整以及結構的優化,逐漸地強化相關的污染防治措施,全面地實施重點工程建設[3]。同時,還需要發展創新性的模式,進而加快經濟的循環,依靠現代化的科學技術手段,將節能減排工作管理,作為工作當中的重點內容以及核心內容,加快新技術的發展步伐,并且很好地結合熱能動力工程的實際特點和具體的應用情況,發展新型的熱能技術,開發出新的能源,投入到具體的使用當中,針對高能耗的企業以及相關的生產,要采取相關的節能措施,例如窯爐的熱效率等,要降低其排煙并且很好地進行相關的熱損失回收工作,針對煙氣以及余熱等,進行回收再利用,進而達到節能的效果和目的。此外,相關的政府部門單位,還需要針對其中的法制進行健全,加大監督和管理工作的力度,完善政策和約束機制、相關體系的建設,并且加強宣傳的力度,提升全體公民的節能減排意識,全面地對熱能動力工程的使用進行提升和改進。
5 結語
綜上所述,根據對熱能動力工程的詳細闡述,重點地分析了相關熱能動力工程設備裝置的使用、工藝流程,并且針對熱能的特點、利用以及對于環境的污染、節能減排工作的重點和具體的實施措施等,進行了探析,力求更加全面地掌握熱能動力工程的實際狀況,更好地加以運用,逐步地提升生產的質量和效率,為相關的節能減排工作做出突出的貢獻,同時,也為社會的可持續性發展做出積極的貢獻。
參考文獻:
[1] 張蘭.論熱能動力工程的建設和發展