淺談化工單元實習仿真軟件的應用

＊張連霞

（山東省東營市河口區職業中等專業學校 山東 257200）

淺談化工單元實習仿真軟件的應用

＊張連霞

（山東省東營市河口區職業中等專業學校 山東 257200）

化工單元實習仿真軟件的應用，為《化工單元過程及操作》課程的講授提供了更多的實訓模擬場景。同時，化工單元實習仿真軟件的教學又是以《化工單元過程及操作》的理論知識為基礎。兩者相輔相成，相互促進教學。在以單元實習仿真軟件為工具的教學過程中，要客觀地應用軟件，充分發揮其優勢，注意其與實際操作的區別。文章還闡述了化工單元實習仿真軟件在高等職業教育中的作用，突出介紹了仿真軟件訓練在實際教學中的意義和重大作用，有效解決了學生實習困難，不能實際動手操作的難題，推動了職業教育的教學手段和方法，改進了學生的培養模式，提高了學生的職業素質。

化工單元；仿真軟件；必然性；局限性

《化工單元過程及操作》是中職化學工藝專業的必修課，這門課程包含了化工生產過程的物理操作，具有規律性，但也伴有抽象性及理論性極強的特點。對于理論性極強的專業課，學生學習起來難度較大。而在中職階段，開展《化工單元過程及操作》這門課程又帶有一定的局限性，如何使這門課程能最大限度地發揮其作用，也成了教師們的研究課題。

1.化工單元實習仿真軟件應用的必然性

化工生產的主要特點是原料來源豐富，生產路線多，技術含量高，但同時經常涉及有毒、有害、易燃、易爆等物料，需要高溫、高壓、低溫、低壓等條件。化工生產的這種特殊性，使學校的實踐教學易受到硬件條件的限制，而化工單元實習仿真軟件利用計算機模擬真實的化工操作控制環境，使學生在安全、經濟、逼真的操作環境下，進行操作技能的訓練，使學生對化工單元操作過程的要求、安全知識有一個概括的了解，并掌握基本的操作技能及事故處理方案，初步形成化工生產操作人員應具有的基本職業素養。在這個過程中，可以避免資源的浪費，同時對初學者來說這是最安全有效的學習途徑。

2.化工單元實習仿真軟件在課堂中的應用

(1)掌握基礎知識，開展任務學習

單元操作過程的進行，不是憑空而論，是以理論基礎為支柱。只有以足夠的理論基礎作支撐，才能順利完成仿真任務。所以，基礎知識的鋪墊是必須的。在應用化工單元實習仿真軟件之前，教師對于每一個單元操作過程的工作原理及其他理論要點，必須分析明了并檢查學生掌握情況。對重難點反復討論，各個擊破，力求做到面面俱到。例如，對于離心泵單元的實訓，我是在《流體輸送》章節內容學習完成之后開展的。在教學中，借助于化工模型及Flash動畫，學生對于離心泵的結構、工作原理都已經很好的掌握，對于離心泵的工作過程也有了初步的了解。特別強調離心泵的操作，如何防止氣縛、汽蝕現象的發生。同時，以小測驗形式鞏固學生對理論內容的掌握。在這個基礎上，再分析單元仿真軟件，難度會有所降低。每一個單元操作的進行，以任務形式分發，鍛煉學生分析解決實際問題的能力。結合工廠生產實際，創設一個情境，讓學生有緊迫感，同時有認同感：這個工作需要我們來完成。于是，大家齊動腦想辦法，集思廣益，小組討論，達到目的。

(2)分析工藝流程，明確控制方案

學生在任務分析的基礎上，可以畫出簡單的工藝流程圖，包括主要設備、閥門及輸送管線。能分清任務目的，這樣可以找準方向，明確目標。教師在此基礎上，分析參數的控制，添加儀表項目，完善工藝流程圖。然后，以“正常運行”培訓項目為例，結合現場圖，進一步指出主要設備、閥門及流體流向，強化記憶；結合DCS圖，指出主要參數的控制點。從整體上，把握本單元工藝流程的正常工況。這個過程必須細化，不能急于求成，對每一個參數的控制一定要準確，這就要求學生首先必須記清參數值。以離心泵單元為例，給出生產任務：某化工廠檢修完成準備開車，在原料輸送工段有一任務，將40℃帶壓5atm（表壓）的液體以恒定流量20000kg/h輸送到生產工段。學生初看到生產任務，明白這是一個流體輸送的任務，結合任務描述，就可以清楚地把生產設備畫出來，接著完善了輸送管線，進一步細化了操作閥門。有儀表知識做基礎，我補充了主要的控制儀表。完成工藝流程圖后，學生在自己繪制的圖例上分析操作，有一種滿足感，這也極大地激發了學生自主學習的興趣，學生學習的積極性普遍得到了提高。學生有自己操作的求知欲，教師只需適當點撥即可。學生開始踴躍嘗試仿真軟件的應用，找到主要設備：罐、泵，明確流體流向，分析控制方案，發現問題：壓力如何控制。我及時指出，壓力采用分程控制，并講解分程控制的過程，使學生初步掌握復雜控制方案。參數控制方案主要有三種：串級控制、分程控制、比值控制，對每一種控制方案都有講解，這樣學生遇到類似參數控制方案會有印象，才會有繼續學習的愿望，才會發覺控制方案采用的必然性。

(3)啟動仿真軟件，動手操作體會

在明確工作原理、工藝流程的基礎上，單元操作過程的進行也就順理成章。仿真軟件有兩個進程：DCS集散控制系統、操作質量評分系統。其中，DCS集散控制系統是進行工藝操作的界面，操作質量評分系統是工藝操作指導和診斷評定界面。在講解完操作規程之后，我建議學生以DCS集散控制系統為主，以操作質量評分系統為輔進行練習。每個單元操作都包括：開車、停車、正常運行及事故處理四大部分。通過“正常運行”培訓項目，掌握各個參數的正常值范圍，為“開車”提供參考。在“開車”培訓項目中，重點注意有先后順序的操作步驟。根據教師講解，學生完成培訓項目后，結合操作質量評分系統，觀察發現普通步驟基本無扣分項，扣分發生在質量步驟部分。這是因為在參數控制過程中，需要一定的技巧性。所以，操作過程中，我要求每個學生記下自己各個調節器的開度，然后小組討論，便于共同尋找合適開度達到正常工藝參數。同時，也要抓住前后設備之間的關系，明確前后工段之間的配合。另外，在“事故設置”培訓項目中，我要求學生不要急于處理事故，而是應該先觀察事故發生時參數的改變。這樣，當出現隨機事故時，學生才可以很好地根據參數變化分析可能原因，做出判斷并進行處理。課后，要求學生寫好總結，通過自己的實際操作發現問題并解決，完成實踐任務。

(4)啟動教師站，評價學生實訓情況

平常仿真軟件的練習，以“單機練習”形式進行。這樣，教師并不能很好地掌握每個學生的實際情況。所以，在每一個單元操作完成之后，以“局域網模式”進行測試也是必須的。針對每一個單元操作，我都添加了試卷：包括工藝題、思考題兩大部分，組織學生測驗。其中，工藝題包括開車、停車、隨機事故三部分；思考題主要涉及本單元的基礎知識。工藝題中隨機事故的處理是個難點，學生只有熟練掌握參數變化原因，才能處理問題。思考題的運用，可以反饋學生對知識的掌握情況，查缺補漏，更進一步鞏固了學生的理論學習。教師站的使用，可以檢測學生對本單元操作的掌握情況，具有直觀性、針對性強的特點。每個學生的成績一目了然，在哪個環節出現了扣分，打印學生成績單，同時注明出錯處集中在什么地方，要求學生強化練習。還可以組內評比，每組選出一個同學對學過的單元操作仿真做總結，這也是對每一個單元操作過程的升華。

3.化工單元實習仿真軟件的局限性

分析化工單元實習仿真軟件應用的必然性及優勢，并不是說對于化學工藝專業課程的學習，此軟件沒有局限性。我認為化工單元實習仿真軟件的應用主要存在以下幾點問題：

(1)仿真軟件的使用不能代替實訓裝置

電腦顯示器所能展示的生產畫面，與實訓裝置相比，比例差異大。不能看到設備外觀，不能動手操作閥門。所以，在實訓現場，必須有一個重新學習的過程。

(2)仿真軟件的可再現性會造成學生操作的隨意性

在仿真軟件界面中，若操作失誤，會出現“×”標志，學生可能會習慣性地啟用“重做當前任務”，但這在生產現場是絕對不可能的。一旦出現操作失誤，輕則影響生產指標，重則會造成事故，后果不堪設想。所以，在應用軟件過程中，必須對學生言明，化工生產容不得一點含糊。

(3)仿真軟件參數的可控性會造成學生操作的盲目性

在操作過程中，學生會出現這種情況：為了達到正常運行參數得一個高分，不斷改變閥門開度來調整參數值。操作過程中盲目追求高分，不分析實際生產的需要。這對于正常生產來說，又是不被允許的。所以，在應用軟件過程中，也必須培養學生嚴謹的工作作風。

綜上所述，化工單元實習仿真軟件是一個學習工具，它不是萬能的。教師應客觀地看待它，學生要理性地應用它。做到充分發揮其優勢，摒棄其局限性。教師應該開拓思維，多途徑尋求專業課突破的方法；學生應該充分利用學校現有資源，培養自身技能，為將來成長為一個合格的化工行業工作者而努力。

[1]李越．中職化工仿真實習教學的探討[J]．時代教育(教育教學),2011．02．

[2]柳海蘭．化工仿真技術在實踐教學中的應用與發展[J]．廣東化工,2010．11．

[3]潘欣．高等職業教育中化工仿真教學的應用與實踐[J]．中文信息,2013．11．

[4]常蔓麗．3D化工仿真在生產實習中的應用[J]．中國化工貿易, 2015．35．

[5]吳重光．過程系統高效仿真軟件平臺[J]．北京化工大學學報(自然科學版),2001．4．

[6]趙曉陽．電路仿真軟件在高職《電子技術》課程教學中的應用[J]．才智,2015．7．

[7]袁夢,劉萍,唐友亮．利用仿真軟件提高數控實習教學效果[J]．牡丹江教育學院學報,2011．01．

[8]吳重光,納永,良夏迎春,張衛華．過程與控制計算機仿真實習軟件及應用[J]．系統仿真學報,2009．21．

張連霞（1983～），女，山東省東營市河口區職業中等專業學校，研究方向：中職化學工藝專業教學。

(責任編輯宋小蒙）

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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