南水北調大型泵站機組運行與最佳化調度虛擬仿真實驗是揚州大學建設的虛擬仿真實驗課程。
基本介紹
- 中文名：南水北調大型泵站機組運行與最佳化調度虛擬仿真實驗
- 建設院校： 揚州大學
- 課程負責人： 成立
- 授課教師：朱紅耕、周濟人、金燕、羅燦
課程性質,教學目標,
課程性質
課程背景
南水北調工程是我國一項偉大的調水工程,大型泵站作為南水北調東線工程的心臟, 對其高效穩定運行有著嚴苛的要求。我國將啟動實施南水北調東線後續I程建設,進一步實現大型泵站機組由 “信息化” 到“智慧化”的轉型,對自主創新型人才提出了迫切的需求,急需大型泵站機組“總體設計”能力和“智慧調度”管理的大幅提升。通過本實驗有助於引導學生學習習總書記“南水北調工程功在當代，利在千秋”“核心技術是國之 重器”“真 正的大國重器，一定要掌握在自己手.里”等重要講話,樹立同學們關於“核心技術”“大國重 器”托舉中華民族偉大復興中國夢實現的重大意義,以此培養學生的愛國主義情懷,激發學生的崇高理想和報效祖國的雄心壯志。
大型泵站機組高效安全運行問題是水利類專業研究解決的前沿問題,機組運行性能與最佳化調度實驗是水利類專業本科教學的重要支撐實驗。本虛擬教學項目以當前投入運行的南水北調一期大型泵站機組為例,包含了水泵及水泵站(國家精品課程)、水工建築物、泵站工程管理、泵站經濟運行等多門水利類、能源動力類、 土木類專業課程教學內容。但該類實驗難以在學校教學實驗室開展,主要是由於以下原因:
(1 )大型泵站機組功率大,運行成本高(單次真機實驗費用數十萬)
(2 )大型泵站機組安裝和真機運行周期長(實驗周期- -個月以上)
(3 )大型泵站電機電壓等級高10kV ,泵旋轉速度快(實驗人員需有實際經驗,有安全隱患)
(4 )南水北調大型泵站機組是高度集成的機-電-水-體化產品,可多達上千零件,結構複雜,現場實驗設備昂貴(實驗場地和實驗設備難以配備)
(5 )學校實驗室模型泵站裝置與泵站機組結構有較大差異,學生無法通過模型泵試驗學習掌握泵站現場運行水力性能等真實情況。
因此，《南水北調大型泵站機組運行與最佳化調度虛擬仿真實驗》的建設對水利類等專業的本科教學具有重要意義。採用虛擬仿真技術可以有效解決大型泵站機組運行與最佳化調度實驗安全隱忠大、成本高的難題,徹底突破實物教學難以展示內部複雜結構的局限,從而顯著加速學生對大型泵站機組總體結構、安裝、運行特性的理解,大幅度提升教學效果;同時,通過虛擬仿真開展具有探索性和設計性的泵站最佳化調度實驗,有利於培養學生的自主創新設計能力。
教學目標
實驗項目以學生為中心採用互動式教學、沉浸式學習的實驗教學理念,利用3D仿真和虛擬現實技術,將原本套用於科研的優質實驗資源套用於本科教學,既能提高學生的專業素養、團隊精神和動手實踐能力,也能激發學生研究專業發展、探專業未來的興趣,更好的滿足南水北調國家重點水利工程設計、建設、運行、管理對自主創新人才迫切需求。
①掌握大型泵站的工作原理和總體結構
通過南水北調大型泵站機組實際案例使其深入觀察泵站泵房、進出水建築物等結構的構造特點,理解其結構設計理念。
②熟悉大型泵站機組運行核心部件安裝過程
熟悉電機、水泵等核心部件安裝過程,掌握機組軸系連線結構的安裝順序控制、擺度等核心安裝概念,進一步加深對大型泵站機組結構設計的理解。
③掌握大型泵站機組運行流程
了解泵站機組主要測量部件(水位、流量、功率等)布置,通過虛擬機組運行了解大型泵站啟動工作過程;
④掌握大型泵站運行性能參數及其特性
通過大型泵站不同上下游水位組合的機組運行實驗,開展泵站性能水力性能測試,加深對大型泵站機組運行安全性、可靠性設計重要性的認識;
⑤掌握泵站機組最佳化調度最佳化設計方法
通過多台泵站機組最佳化調度最佳化設計,引導學生開展創新性設計實驗研究,幫助學生掌握泵站最佳化運行調度的相關要求,實現泵站性能最優。
