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早在商周時期,我們國家就已經開始了工業爐的生產工作,那時主要是通過加熱來提煉銅器。鑄鐵工藝最早出現于春秋戰國時期。與此同時熔煉鑄鐵相關高爐出現于十八世紀九十年代,且馬丁于十九世紀六十年代有機改造同氣體燃料相關的那些加熱平爐。此時的熱能項目在鍋爐中應用中獲取了一些成績,不過還是有不利點。熱能與動力工程中工業爐的應用發展分析對于工業生產來講,工業爐的地位非常關鍵。在早些時候,工業爐一般是經由燃燒材料的方法來提供熱能。在這種過程中,人們發現此種方法雖然能夠帶來熱能,但是也會對我們的環境產生非常惡劣的影響。隨著技術的不斷發展,人們發現可以通過工業爐來實現電和熱的有效轉化。目前熱能相關的研究工作在不斷開展,而且鍋爐的管理能力也得到了很大的提升,目前已經可以使用電腦控制鍋爐,這就在無形中將能量的利用率顯著的提升了。當前鍋爐有兩大類型,分別是推鋼型的和步進型。這兩者的差別是它們的輸送材料方法不一樣。
2.熱能項目中風機面對的問題
鍋爐設計風機的目的是為了壓縮并且運輸氣體,也就是說把機械能合理的變化為動能。當設備運行的時候,風機能夠將有關的氣體運輸到特定的設備中,它的功效比較顯著。最近幾年,我們國家的經濟和社會獲取了非常顯著的成就,人們對于能源也更為需求,有關能源生產單位若想在激烈的競爭中獲取發展,實現效益最大化,就應該切實的提升鍋爐的工作總量。正是因為不斷的增加其活動量導致風機因為長久的運轉而發生破損,一旦破壞就會影響到設備的正常運行。所以必須變換風機的工作模式。除此之外我們還需要注意一個事項,葉輪本身結構非常復雜,在其測量溫度的時候外在要素會對它的工作產生一定干擾。對于這個問題當前還沒有合理的解決方法。雖然如此,然而值得一提的是為采取熱能與動力工程已研發出的相關軟件可從多種方向對風機葉片燃燒的速度進行有效測定,且可對數值進行二維模型的模擬,通過此創建來對網格進行有效劃分,之后采取求解器對網格輸出、所需結果進行有效求取,最終獲取較為準確的一些模擬結果。
二、熱能與動力工程的廣泛運用了所取得的科技創新
1.燃燒控制
對于設備的燃燒控制來講,其中非常重要的一個部分是怎樣調節能量。我們國家的設備大多數使用的是人力模式,通過手工將燃料放到爐中,這樣能夠保證運轉穩定,不過非常的耗費人力。最近幾年大部分的單位都開始使用自動化模式。當前的燃燒方式有以下類型:第一是持續控制體系,它是由控制器和有關分析部件組合得到的,利用熱電來測定數值,進而使用電腦分析存在的偏差數值,只有這種方法可以確保結果是精確的,進而對設備燃燒合理控制。通過不斷的實踐我們發現上述這種設備在開工時存在一定的偏差,所以需要進行合理的研究以此來保證數值的精確性。交叉式燃燒控制系統。鍋爐由燃燒的控制器、燒嘴、流量閥、熱電偶等相關部分構成,其對所需測量的溫度進行轉換是經過溫度進行計算測量,分析設備能否和設定好的數值保持一致,進而起到控制燃燒的意義。這種燃燒方法的優點非常多,不但能夠節省零件,還能夠更為精準的控制溫度,所以在當前的工業生產中被大范圍的應用。
2.仿真類鍋爐風機的翼型
關鍵詞:熱電廠;動力工程;變工況;重熱現象
在電廠中,首先將熱能轉為動能,后利用汽輪發電機設備后,其中一部分轉為電能,另一部分則通過汽輪機轉出,這一系統中,產生蒸汽的熱損耗及焓降,并對電廠的熱能消耗降低有所幫助,同時可以提高操作技能。這個過程,是電廠熱能與電廠動力工程的主要工作原理。
一、重熱現象中存在的問題
重熱現象:前級的損失被下級有效利用,使下級理想焓降在相同壓差下比在前級無損失時的理想焓降有較大的增加,這樣產生的想象被叫做多級汽輪機的重熱現象。
1.一次調頻中存在的問題
一次調頻:意思是并網運行機組,遭遇外界負荷發生變化而引起電網的頻率變動,并網各機組中的調速系統會根據各自不同的靜態特性,啟東自動增減負荷,維持電網周波,這一完整過程便是一次調頻。
汽輪機發生變工況時各級焓降發生的變化(最末級、調節級中間級):調節級是指在第一閥全開時,工況的流量增加時壓會增大,調節級將比焓降減小,相反的,流量減小時會比焓降增大,而在第一閥進行全開第二閥沒有開時,調節級相對焓降可達到最大的中間級,在出現工況變動的時候,各中間級壓力比不變,各中間級比焓降亦不會變。最未級的流量增加,壓比相對減小,未級相對焓降增加,反之噴管調節特點以及適用場合:
(1)各調節閥允許通過最大的流量不一定是相等的;
(2)有的調節級,e
(3)部分發生負荷時,會比節流調節的效率高;
(4)工況發生變化時,調節級汽室的溫度變化較大,負荷適應性差;
(5)適用于各種類型的汽輪機能平移調節系統靜態特性線的裝置稱為同步器,
主要作用有:單機進行運行時,啟動的過程中間提升機組轉速到額定值;帶負荷運行時可以保證機組在任何穩態負荷下轉速維持在額定值;并列運行時,用同步器可以改變汽輪機的功率,并且可在各機組致之間進行負荷的重新分配,并保持電網頻率基本不變,這個過程叫做二次調頻。
2.節流調節中存在的問題
節流調節特點及節流調節適用場合:①首先無調節級,第一級的全周進汽;②變工況時各級溫度變化比較小,負荷的適應性也比較好;③變工況存在一定的節流損失,經濟性能較差;④適用于較小容量的機組與帶基本負荷大機組級組臨界的壓力就是指當級組中任一級是處于臨界的狀態時級組最高背壓,那么級組所包含的級數也就越多,機組的數值也就越小,也就是臨界壓力比數值越小,弗留格爾公式應用條件:工作級組中的各級數不應小于3~4級;在同一種工況下,通過各級級組的流量是相同的;而在不同工況下,各級組中的通流亞面積同時是保持不變的,屬于恒定公式。弗留格爾公式的實際應用效果:可用來推算不同流量下的各級級前的壓力以求得各級之間的壓差、比焓降。從而可以確定相應功率效率以及零部件之間的受力情況;同時在監視汽輪機通流的部分是否是正常的,基石在已知流量條件下,可以根據運行時各級組前顯示壓力是否符合弗留格爾公式,來進行判斷通流部分面積是否發生改變。
3.調壓調節中存在的問題
調壓調節的特點是:①增加機組運行過程中的可靠性和對負荷的較強適應性;②提高機組在承受部分負荷下的經濟性;③高負荷區域滑壓調節的不經濟性;④適用在單元大機組蒸汽在進行動葉柵中做功后,以余速動能進行離開動葉柵的操作,它是不能在動葉柵中進行轉換為機械功的一部分動能消耗,統稱它為這一級余速損失,工作噴管所占用的弧段的長度和整個圓周長派的比率值表示部分進汽的程度。在部分產生進汽的級中,噴管的分組布置,可進行分為工作弧段與非工作弧段,鼓風的損失發生在非工作弧段。旋轉的動葉片每一個瞬間都會使處于噴管工作弧段或者非工作弧段,尤其在非工作弧段中,動靜軸向間隙中間充滿了停滯而產生的大量蒸汽,所以當動葉片轉到非工作弧段時,會出現像鼓風機一樣,導致這些停滯的蒸汽迅速從葉輪的一側鼓到另一側,這都需要消耗部分的有用功,這部分能量損失稱為鼓風損失。與鼓風損失相反的是,斥汽損失常發生在噴管的工作弧段,剛從非工作弧段轉到工作弧段的動葉柵內充滿了停滯的蒸汽,噴管中流出的蒸汽需要首先排斥并加速這些停滯蒸汽,便要消耗部分動能,稱為斥汽損失。
4.濕氣損失中存在的問題
產生濕汽損失的主要原因:①濕蒸汽在進行膨脹的過程中,一部分蒸汽會凝結成水滴促使做功的蒸汽量大幅度減少;②一些水珠的流速大大低于蒸汽流速,高速汽流便會被低速水珠牽制,消耗大部分部分動能造成損失;③水珠應為撞擊噴管背弧而擾亂主流造成的損失,撞擊動葉背弧阻礙動葉旋轉而消耗葉輪有用功;④濕蒸汽變得過冷現象也是其中一種造成濕汽損失的原因。危害便是:損傷動葉進汽的邊緣,特別葉頂背弧處沖蝕最嚴重。減少濕汽損失的方法:①使用中間再熱循環;②使用去濕裝置;③使用具有吸水縫的空心噴管;④提高抗沖蝕能力。汽輪機運行時,要克服支持軸承和推力軸承的摩擦阻力,還要帶動主油泵、調速器,這都將消耗一部分有用功而造成損失,為機械損失。在軸流式汽輪機中,經常是高壓蒸汽由一端進入,低壓蒸汽由另一端流出,從整齊觀察,蒸汽對汽輪機轉子施加了一個由高壓端指向低壓的軸向力,使汽輪機轉子存在一個向低壓端移動的趨勢,這個力便叫轉子的軸向推力。
二、極組的變工況特性
1.級組中的變工況特性
(1)當變工況的前后級組沒有達臨界狀態時,各級組的流量和級組前后產生壓力平方差的平方根是正比;
(2)當變工況前后級組全部顯示為臨界狀態,就可通過級組中的流量與級前壓力成為正比,同時與級后參數沒有關系。
2.軸向推力變化的規律
(1)新蒸汽溫度相對降低;
(2)汽輪機產生水沖擊時;
(3)負荷突然增大時;
(4)甩負荷時;
(5)葉片結成垢時,軸向推力會全部增大。
三、小結
以上這些在電廠熱能及動力工程中存在的問題,是以在工作中刻苦的鉆研理論知識作為依據,通過數十年的實踐經驗,總結而得到的電廠熱能與動力工程之間關系及其變化情況,能夠熟悉掌握變工況時有可能發生的各種情況,了解這些情況的產生原因,對于在工作中可以正確判斷和處理各種異常情況起到不小的幫助;它可以使技術工人的操作技術更加精湛,同時提高技能;并可以通過了解降低焓降的變化情況從而降低熱的損失知識體系,同時可以使熱能利用率得到顯著的提高。
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論文關鍵詞:特色專業;熱能與動力工程;能源動力;質量工程
為適應國家經濟、科技、社會發展對高素質人才的需求,引導不同類型高校根據自己辦學定位和發展目標,發揮自身優勢,辦出專業特色,“十一五”期間教育部、財政部將擇優重點建設一批高等學校特色專業,通過優化專業結構,提高人才培養質量,辦出專業水平和特色,為同類型高校相關專業建設和改革起到示范和帶動作用。
華北電力大學熱能與動力工程專業創辦于1958年,原名為電廠熱能專業,歷經五十多年的建設和發展,現已成為本校師資力量最強、就業形勢較好、招生人數較多和學生成才率較高的專業之一,本專業累計畢業生人數已達10616人,在校生人數2647人。尤其最近幾年,在兩大電網公司和五大發電集團共同組成的校理事會的支持和幫助下,學科實力得到了質的飛躍,畢業生就業形勢一直保持在全國各專業的前列。華北電力大學能源與動力工程學院已經成為我國發電領域最重要的人才培養基地,得到了發電行業的充分肯定,在我國發電領域具有重要的影響。
華北電力大學熱能與動力工程專業緊密結合國家經濟和社會發展需求,以培養“厚基礎、重實踐、強能力”的熱動專業技術人才和管理人才為目標,改革人才培養方案,加強課程體系和教材建設,優化師資隊伍,強化實踐教學,具有鮮明的“熱能與動力工程”專業特色和“電力行業”特色,取得了一系列顯著效果。
一、建設思路與改革措施
1.建立并形成熱動專業人才培養調研機制
通過校理事會定期開展能源動力、發電(火電、氣電、風電和核電等)、環保等相關行業的人才需求形勢調研和畢業生就業狀況研討與分析,根據國家的人才需求,制定適應不同專業方向的模塊化、層次化人才培養方案。
2.以本科教學水平評估所形成的規范性課堂教學、實踐教學和教學管理模式為建設起點,加強精品教材的培育和建設
課程教學體現相關領域的最新發展,普遍采用國內外高水平的新版教材,繼續組織編寫高質量的適用教材,形成深入開展教學研究的有效機制。
3.加強師資隊伍建設,改革教師培養和使用機制
有計劃地選派青年教師到企業進行鍛煉,到國內外高水平大學或研究機構做訪問學者或短期合作研究;鼓勵和支持教師參加企業的短期高級技術培訓、生產一線觀摩、調研和相關會議;聘請一定數量的具有企業生產和管理經驗的人員兼職授課,形成學校和企業、學校和國內外大學及研究機構的定期人員交流機制。
4.改革實踐教學,推進人才培養與生產實踐相結合
為了適應我國能源與電力發展對全新實踐型、創新型人才的需求,熱能與動力工程實驗教學中心整合相關實驗室資源,依托電站設備狀態監測與控制教育部重點實驗室為本科生設立的“能動之光”科技創新項目,建成了包含電廠實踐教學模塊、動力工程基礎實驗模塊、熱能動力工程實驗模塊、創新實驗模塊的集知識學習、技能拓展、工程訓練、創新能力培養為一體的實驗教學示范中心。涵蓋專業基礎實驗、專業實驗、綜合實驗、創新實驗,能夠滿足不同專業、不同層次學生的需要,實現理論與實踐、校內與校外的無縫鏈接,體現“厚基礎、重實踐、強能力”的人才培養特色。
二、建設成果
熱能與動力工程專業是一門跨學科、綜合性強、重實踐的學科,著重培養基礎扎實、知識面寬、能力強、素質高,德、智、體全面發展的,集現代信息技術與熱能動力工程知識為一體的高級專門技術人才和管理人才,要求學生通過四年的學習不僅要掌握全面的理論知識,而且必須具備較強的實際操作能力,以適應現代能源、電力行業相關領域對高級人才的需求。華北電力大學熱能與動力工程專業以國家能源電力需求為建設導向,從方向凝練、人才培養、教學體系構建、師資建設、教材建設、實驗室建設等方面進行全方位探索和實踐,取得了豐碩的成果。
1.專業建設別具特色,人才培養模式靈活多樣
為適應國家能源電力行業發展的需要,熱能與動力工程專業依托一級學科“動力工程及工程熱物理”博士點,在熱能與動力工程和電廠集控運行方向的基礎上,拓展專業方向,開設燃氣輪機聯合循環、核工程與核技術、制冷與空調工程、新能源等專業方向,覆蓋主要發電形式,具有鮮明的電力特色。通過與國家大型企業合作,采用“訂單+聯合”的培養模式,使專業教育符合社會的發展需求,滿足了國家對社會緊缺的復合型拔尖創新人才和應用人才的需要,進一步提高高等教育教學質量,推進人才培養模式改革。
2.加強基礎、突出能力、注重創新,構建高質量人才培養體系
按照“夯實基礎、突出能力、注重創新、全面發展”的指導思想制定熱能與動力工程專業人才培養方案,既加強培養學生厚重的基礎,又注重培養學生的創新精神和實踐能力。近年來熱能與動力工程及相關專業方向畢業生的一次簽約率超過98%,畢業生因“作風扎實、動手能力強、有較強的創新精神”深得能源電力行業及其他用人單位的廣泛贊譽。
3.優化師資隊伍結構、積極打造優秀教學團隊
高水平教師隊伍是專業建設的有力保障。近年來,熱能與動力工程專業按“博士化、工程化、國際化”要求進行師資隊伍建設,引進急需人才、培養未來人才、用好現有人才,新引進的教師均為名牌高校的博士或博士后,有數名教師在華北電力科學研究院進行為期半年的工程化訓練,有計劃、分年度派教師赴美國、法國、英國、丹麥、日本等能源和電力較發達國家的高校或研究機構做訪問學者。目前熱能與動力工程專業教學團隊教師隊伍職稱結構、年齡結構、學位結構合理,2007年被評為北京市優秀教學團隊。
4.以精品課程建設為核心打造課程體系,帶動教材建設
根據熱能與動力工程專業課程建設計劃,以創建精品課程為課程體系建設重點,核心課程全部建成精品課程,同時帶動熱能與動力工程專業的教材建設,有力推動了熱能與動力工程專業的建設水平。到目前為止,已建成1門國家級精品課程、7門省市級精品課程、3門學校精品課程;國家“十一五”規劃教材3門及其他教材12門。
5.建設特色實驗中心,構建分層次、模塊化的實驗教學體系
熱能與動力工程實驗教學中心構建了“專業基礎-專業-綜合-創新”分層次、模塊化的實驗教學體系,進一步豐富了華北電力大學“四模塊”(基礎實驗模塊、校內實踐模塊、仿真實驗模塊、校外實踐模塊)實踐教學體系的內涵。2007年8月熱能與動力實驗教學中心順利通過北京市教委組織的專家組評審,榮獲北京市高等學校實驗教學示范中心稱號。
三、鮮明特色
華北電力大學熱能與動力工程特色專業時刻以國家能源電力需求為建設導向,以其包容并蓄、均衡有道的精神,不斷派生出一批新專業和學科方向,并將繼續不斷強化內涵、擴展外延,滿足國家對能源電力不斷發展的新需求,具有鮮明的專業特色。
1.突出專業特色和行業特色
華北電力大學熱能與動力工程專業以為國家能源與電力工業培養熱動專業技術人才和管理人才為主要目標,專業建設緊密結合國家經濟和社會發展需求,具有鮮明的“熱能與動力工程”專業特色和“電力行業”特色。
2.支撐學校的大電力學科體系
近年來,熱能與動力工程專業針對國家能源結構調整和節能減排工作所形成的新的人才需求,調整和優化了專業方向的設置,從熱能與動力工程專業孵化出來的風能與動力工程、核科學與核技術等專業成為華北電力大學大電力學科體系的重要組成部分,進一步提升學校服務于我國能源電力發展的能力和水平。
3.理論與實踐教學體系完備,特色鮮明
從復合型人才培養角度出發,建立了以能力培養為主線,分層次、多模塊相互銜接的理論與實驗教學體系,課程設置實現了系列化、層次化、模塊化、厚基礎、寬口徑,增加學生學習的選擇性、自主性,體現“重實踐、強能力”的人才培養特色。
4.探索創新人才培養的新模式
積極進行人才培養模式、課程體系、教學內容和教學方法的改革,通過設立“創新人才培養實驗班”,采用校企聯合“訂單式”人才培養模式,為全校本科創新人才培養起到推動和示范作用。
熱能與動力工程專業創新人才培養實驗班從2007年開始試辦,選派優秀博士生導師做班主任,因材施教,2007級實驗班學生在大一第二學期末一次性全部順利通過國家四級英語考試。實踐證明創新人才培養實驗班是成功的。