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关于“汽轮机原理”课程实验教学改革探索(1)

2012-09-04 来源:如有侵犯权益请联系service@reader8.cn立即删除 
这篇"关于“汽轮机原理”课程实验教学改革探索"论文是程序自动抓取于互联网上,查看更多请点击:读书人网论文频道:http://www.reader8.cn/data/lwxz/  论文摘要:按照更新教学设施、改进教学方法的思想,重新设计、加工并安装的汽轮机转子振动实验系统紧密结合实际汽轮机设备结构和运
这篇"关于“汽轮机原理”课程实验教学改革探索"论文是程序自动抓取于互联网上,查看更多请点击:读书人网论文频道:http://www.reader8.cn/data/lwxz/   论文摘要:按照更新教学设施、改进教学方法的思想,重新设计、加工并安装的汽轮机转子振动实验系统紧密结合实际汽轮机设备结构和运行特点,同时也采用了先进的测试设备和数据处理工具。在启动调试中运行稳定、数据可靠,可将教学与科研有机融合,充分体现了在实验教学中采用“新设备、新技术、新方法”,打造研究型实验教学的改革思路。
  论文关键词:汽轮机;实验;新技术;改革
  “汽轮机原理”课程是内蒙古工业大学热能与动力工程专业的主要专业课之一,于2009年申报了内蒙古工业大学精品课程建设,主要包括六个方面的内容:师资队伍建设;教学内容建设;教材建设;教学方法和教学手段建设;实验内容建设;网络资源建设。其中,实验内容建设作为课程建设重要的组成部分,既要满足课程教学计划及巩固教学内容的要求,又要满足当今电力工业快速发展,技术和设备不断更新的要求。本课程汽轮机设备在实际生产运行中最常见、最主要的故障是转子振动,机组振动测试包含振动测量和振动试验两个方面,只有将振动测量和振动试验紧密地结合,才能深入了解机组振动特征。本实验在现有振动测量手段和试验条件下,探讨了如何获取和分析振动信号、判断转子振动的类型,最终通过计算与实际操作,达到消除或降低转子振动的目的。因此,学生熟悉和掌握相关的振动测试技术及振动消除手段就成为本课程实验教学的首要任务。
  一、本课程实验要积极打造研究型实验教学模式
  教学方法的改革,首先是教学观念的转变。在电力技术和电力工业快速发展的今天,教授并要求学生掌握一定的相关的专业知识固然重要,但让学生掌握学习方法、开发创新能力更重要,正如“授之以鱼不如授之以渔”。目前,国内高校在不断扩大招生的压力下,大部分院校教学资源严重不足。其中,师资力量不足是一方面,很多教师的教学工作量可能达到基本工作量的两三倍甚至更高,这必将影响到教学效果,同时,主要精力疲于应对繁重的教学工作,就减弱了教学思想更新、教学手段技艺的提高;另一方面,教学硬件设施严重不足,包括实践教学设施。课程实验特别是一些专业课程实验,受到场地和实验设备台套数限制,面临的教学压力就更大了。同一个实验,指导教师要在几天时间内不断重复十几次甚至几十次,在这种情况下,实验教学难免照本宣科、留于形式。教师没有太多精力用于扩展实验内容,拓宽学生思路,引导和协助学生完成实验指导或实验教材以外的实验内容。学生做实验只是按照实验指导或实验教材给出的步骤、方法,验证教材内容中的原理和定律。在这种习惯性的思想指导下的实验教学,教师的主动性、创造性得不到发挥,学生创新能力的培养和发挥也不可能得到足够的重视,这显然已经不能满足社会对创新型人才的需求。改变现有的、不符合时代需求的实验教学模式,实现研究型实验教学是高校特别是工科院校必然的发展趋势。研究型实验教学注重学生主动性和探索性的发挥,改变学生完成任务了事的被动学习。研究型实验教学内容以课题研究或专业扩展、深化为主。采用开放式的实验过程,形成教学与科研的有机融合。通过研究型实验教学,提高学生从提出问题、分析问题到独立解决问题的能力,训练其研究和创新能力。
  二、实现研究型实验教学需解决的硬件问题
  设备陈旧,且实验设备与实际生产设备差别大。实验用测振转子多为单跨、刚性转子,而实际汽轮机组均为多跨、刚性连接的挠性转子;测试手段落后,测试数据单一,无法实现综合分析需求;数据处理落后,速度慢,数据再现性差,不适合现场应用。学生实验过程中对测试对象和测试设备的了解及使用、数据处理等,都已经不能满足实际生产的需要,教学设施、教学方法应与时俱进,根据科学技术和生产发展不断进行更新调整。因此我们提出在主要专业课程的实验教学中采用“新设备、新技术、新方法”的改革思路。为此,重新设计、加工了新的振动实验系统。转子系统紧密结合实际汽轮机设备结构和运行特点,同时也采用了先进的测试设备和数据处理工具,该系统具有故障诊断、信号分析、转子和轴系振动测试等功能,并具有良好的人机交互界面,兼顾了仪器与软件分析的优势,在汽轮机转子振动故障诊断课题研究方面发挥了重要作用。新实验系统结合了实际设备和实际的技术应用,很好的实现了教学与科研的有机融合,能进行汽轮机转子振动故障分析、诊断及相关课题研究。
  三、实验模拟系统构成
  实验系统从整体上分成两部分,一是模拟系统,二是测试、分析、数据处理系统。模拟转子系统包括实验台基础、转子系统和变频控制器及驱动电机装置等,为研究转子振动及测试提供基础条件。其中,转子系统是模拟国产100MW双缸双排汽汽轮发电机组轴系设计的,包括变频驱动电机转子、模拟高压缸转子和低压缸转子及外延轴部分共三段转子。其中,模拟高压缸转子和模拟低压缸转子及外延轴部分两段转子由两根50mm的转轴刚性联结而成,重量为88.2公斤。模拟高压转子轴长1520mm,由两个滑动轴承支承。通过刚性连轴器与模拟低压缸转子相联。轴上装有3个厚度均为30mm,外径分别为400mm、350mm和300mm的模拟叶轮轮盘,叶轮上距外径25mm的圆周上开设燕尾槽,用于高速动平衡配重块安装。在转子前后两端的两个轴承上分别装设有垂直方向和水平方向两个绝对式速度传感器。模拟低压缸转子轴长1280mm。同样由两个滑动轴承支承。低压转子上装有4个模拟叶轮轮盘,2小2大,厚度均为30mm,大、小叶轮外径分别为400mm和300mm,盘上距外圆25 mm的圆周上开设燕尾槽。在转子前后两端的两个轴承上分别装设有垂直方向和水平方向两个绝对式速度传感器,同时,在两个轴承内侧分别装有垂直方向和水平方向两支电涡流传感器,低压转子共设4个用于测量瓦振的绝对式速度传感器测点和4个用于测量轴振的电涡流位移传感器测点,测点标定X为水平方向测点,Y为垂直方向测点。转子的转速由光电键相传感器测得,是由单独的支架支撑于高、低压转子的刚性连轴器位置。转速和转子振动信号通过补偿导线和补偿器送入振动监测仪,调理后的振动信号经数据线输送到计算机,利用专用软件进行振动信息显示和信息分析、故障诊断等。高、低压转子构成的轴系是三相异步电动机驱动,额定功率为5.5kW。电机通过刚性连轴器与高、低压转子的刚性相联,通过变频控制器可以实现无级调速,使转子可以在任何转速下稳定运行。 

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