【“汽轮机原理”课程设计的改革与实践】汽轮机原理课程设计总结
时间：2019-05-14 03:19:12 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘要：“汽轮机原理”是热能与动力工程专业一门主干专业课程，而汽轮机原理课程设计是巩固学生所学知识、提高综合分析以及应用能力的重要教学环节之一。随着教学目的的不断提高，传统课程设计的不足逐渐显现。为了更好地培养学生的学习能力、实践动手能力以及分析解决工程实际问题的能力，而提出了对汽轮机原理课程设计进行教学改革的具体措施，并根据实践结果进行了相关总结与讨论。
关键词：汽轮机原理；课程设计；教学改革
作者简介：张倩（1982-），女，天津人，华北电力大学能源动力与机械工程学院动力工程系，讲师；田松峰（1966-），男，河南许昌人，华北电力大学能源动力与机械工程学院动力工程系，教授。（河北 保定 071003）
基金项目：本文系2010年华北电力大学本科教育教学改革项目（项目编号：13021006）的研究成果。
中图分类号：G642.3 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2012）15-0065-02
汽轮机课程是热能工程专业（热动方向和集控方向）的专业主干课程，其课程设计既是专业人才培养计划中重要的实践性教学环节，也是热能工程专业培养学生综合能力的重要途径。该实践环节将汽轮机理论与实践相结合，是巩固学生已学汽轮机相关知识、提高综合分析以及应用能力的重要手段。并且该环节安排在大四上学期，具有“承上启下”的作用，既可以对汽轮机原理知识进行复习，又可使学生对即将面对的工作现场情况进行初步了解。其主要目的是使学生对“汽轮机原理”中所学的理论知识进行巩固与加深；能够了解、掌握并应用汽轮机热力设计的相关步骤；培养学生分析问题与解决问题、理论联系实际以及创新能力，并能通过课程设计过程，在不断的交流与合作过程中培养学生通力合作的团队精神，为毕业后从事专业工作打下必要的基础。因此，专业教研室一贯重视该教学环节的教学效果，一致并一直为使课程设计更适应社会的发展、符合学生培养目标而不断地努力探索新的方法及措施。
一、“汽轮机原理”课程设计现状
1.“汽轮机原理”课程设计教学目标
汽轮机课程设计是安排在“汽轮机原理”课程之后进行的实践教学环节。目的是通过课程设计系统总结“汽轮机原理”中学过的理论知识，加深对相关知识及其之间联系的理解，并将所掌握的理论知识运用到实际问题中，提高学生分析问题、解决问题的综合能力，为学生进入现场工作奠定基础。
2.原有“汽轮机原理”课程设计现状分析
原汽轮机课程设计的内容主要是进行汽轮机的热力设计，不对汽轮机结构进行设计。所谓热力设计，是根据给定的设计条件，通过热力计算确定通流部分的几何参数、各级内效率、内功率及整机的内效率、内功率。设计的机组为一功率为25MW的小型背压式汽轮机。对该机组进行热力计算后参考同类型机组，根据以上计算结果，进行汽轮机通流部分的绘制。
参考文献[1]认为在课程设计题目的设计上必须考虑各方面的综合因素，在理想的条件下要能够实现教学目标，要能够对学生的创新意识的培养和创新能力的提高有所帮助。根据这一要求，该课程设计的内容目前主要存在以下的问题：
（1）课程设计内容单一，不能较好地适应社会发展。该课程设计内容已延用近10年，内容单一，只能使学生掌握最基本的汽轮机设计过程，计算精度较低。并且多年来设计内容不变，致使学生学习兴趣不浓，教师思维也受到了一定的限制。因此，课程设计内容有待改革。
（2）课程设计教学效果不能较好地达到预定目标。该课程设计的教学目标旨在使学生掌握机组热力计算的步骤，能够通过实际动手计算了解机组各参数之间的关系。考虑到该环节实际课时的缩减，本系专业教研组开发了一套机组热力计算的软件程序，大大降低了学生的计算强度。但也由此，学生学习态度较散漫，学习方式被动，主要是应付答辩；并且，学生只注重结果，而对计算过程知之甚少；再者，学生在计算过程中，由于题目类似，抄袭情况严重。因此，该环节的教学目标很难达到预定效果。而答辩时，由于每位学生所提交的报告内容类似，教师提问受到限制，也使学生答辩时相互交流，无法对学生的掌握情况进行判断。
（3）“汽轮机原理”教学与实践环节略显脱节。考虑为了使学生能够理论联系实际并为进入工作岗位奠定基础，“汽轮机原理”课程安排在大三，而该设计安排在大四。因此，当进行设计时，对相关的理论知识不能应用自如。并且，由于现场知识匮乏，现场工程实际的解决案例接触更少，学生理论联系实际能力较差，不知道该如何利用所学知识解决实际问题，也为达到该课程设计的教学目标带来了一定的困难。
综上所述，为了提高“汽轮机原理”课程设计的教学效果，专业教师在教学过程中要注意根据实际情况进行课程实际内容的不断更新与课程设计形式的改革，确保重点知识能够被掌握，并达到相应的教学目标。做到对学生的培养不贪求知识的理论化和系统化，应加强针对性和应用性，注重教学内容的更新和发展，突出能力的培养。由此，对该教学环节进行改革势在必行。
二、“汽轮机原理”课程设计内容的改革
通过专业组教师的不断讨论，最后选定以石家庄某自备电厂机组的改造为基础，将其实际情况植入到本课程设计中，要求完成相应的热力计算及改造。
该汽轮机型号为B12-50∕10型背压式汽轮机，2003年曾对机组进行通流部分改造，即将蒸汽流量降为原来的1∕3，并为了适应小流量运行堵取了一部分喷嘴。该机组改造前为次高压背压机组，改造后为抽背机组。2003年改造后，锅炉因实际情况所限，初参数发生了变化，机组初参数达不到2003年的设计参数，终参数（背压）却在设计值高限运行（0.95～1.0Mpa），各种损失较大，相对内效率很低。复速级后温度有时高达395℃（原厂家说明额定负荷为最高350℃），背压排汽温度350℃（原机组额定流量下为300℃）。由于该机组转子为套装转子，在复速级这种温度下对机组安全性影响很大，并且机组出力不到2000kW。
针对这样的工程背景，通过相应的改造要求解决调节级后超温问题，并且能够提高机组效率及功率。考虑到该问题具有多种方案，并且整个问题可以划分成多个小问题，最终确定改革后的课程设计内容灵活性较强，既考查了学生基础理论的了解情况，又能给予学生足够的主观选择空间。具体内容如下：
（1）将复速级作为一个研究内容，分析研究如何解决调节后的超温问题，制订方案，计算相应的调节级效率及功率，并对方案可行性进行相关验证。
（2）已知调节级计算数据，进行压力级热力计算，并给出相应的改造方案。
（3）对该机组夏季、冬季两个工况分别进行热力计算，提出改造方案。
（4）Excel及Matlab编程的应用。在该设计的计算过程中需要应用大量的迭代计算，因此，合理应用Excel或Matlab编程既可节约计算时间、避免重复计算，又提高了学生的计算机应用水平。
以上具体内容为四项，但每个工况都可以进行第一、二项内容，而对于有能力的学生可以将第一、二项合并共同设计，所以实际设计内容为七项，学生可任选其一完成课程设计。通过以上内容的调整，内容丰富，学生可以根据自己的兴趣爱好选择适合自己的设计内容，由此不但做到了设计内容的多样化，并且能够提高学生的学习兴趣。同时，该设计的结论不是唯一的，就更利于学生的团体合作，分工配合，增强了学生独立思考以及团体合作的精神，强化了学生分析比较的能力。
