实验名称

工业锅炉DCS控制和3D虚拟仿真实验     

实验背景

锅炉广泛用于国民经济各个生产部门和人民生活中，但是同时又是一种受热、承压，有可能发生爆炸危险的特种设备。一旦发生事故，将摧毁设备和建筑物，造成人员伤亡，使化工安全类学生的实践环节受到了很大的局限。而实践环节又是化工安全类学生培养过程中必不可少的重要环节，为此，本项目采用虚拟仿真的教学手段，拓展化工安全方向综合实验课程实践教学的广度和深度，以达到巩固学生相关理论课程如特种设备安全技术、安全人机学基础理论知识，培养学生实际操作能力、分析解决问题能力、研究设计能力和创新能力的目的。

典型事故案例视频

实验目的

1. 使学生加深对锅炉运行过程中理论知识的理解；

2. 使学生掌握锅炉操作的基本步骤与方法；

3．使学生理解和掌握常见锅炉事故原因分析及处理能力；

4. 培养学生运用理论知识分析问题、解决工程实际问题的能力；

5. 提高学生解决特种设备事故的综合研究能力；

6. 引导学生进行拓展应用，培养学生的创新能力。

实验原理

锅炉是一种能量转换设备，向锅炉输入的能量有燃料中的化学能、电能、高温烟气的热能等形式，而经过锅炉转换，向外输出具有一定热能的蒸汽、高温水或有机热载体。锅炉本体由上下汽包（又称锅筒）、炉膛（又称燃烧室）、对流管束（上升管、下降管）、水冷壁、（上、下）联箱、蒸汽过热器、减温器、省煤器、燃烧器等部件组成。其中汽包和炉膛是最主要部件。

仿真单元为 65t/h 电站过热蒸汽锅炉仿真培训而设计，主要用途是提供中压蒸汽。主要设备为燃气水管式锅炉，采用双汽包结构，自然循环。锅炉主体由省煤器、上汽包、对流管束、下汽包、下降管、水冷壁、过热器、表面式减温器、联箱组成。

需要学生掌握的知识点涵盖了流体流动和传热、锅炉安全技术和安全管理、事故分析及处理等过程等领域，使学生在相关的基本理论、基础操作、创新、研究设计等多个方面的能力都能够得到锻炼和提高。

    实验教学过程与实验方法

在本项目中，根据企业的需求与学生的发展，结合学生的知识结构，构建了由仿真操作到提升创新能力两层次教学结构。使实践教学内容由验证理论向综合应用、研究设计和创新开发延伸，使不同层次、不同类型的学生都能在本仿真项目中，根据自己的需要来进行自主学习，进而获得相应的实践认知与收获，引导学有余力学生以仿真模块及其结果为背景，设计创新性课题，作为毕业论文、参加挑战杯、发表学术论文等奠定基础，培养学生创新能力。

教学结构图

     在每一个模块中，都强调了学生的自主学习意识，由学生自主选择进行学习。以锅炉单元操作的开车、正常运行、停车为例，学生要完成一个完整的锅炉单元停车，需要完成如下程序，且每一步都有若干步骤。

    实验结果

    系统记录每步实验结果，学生整理数据，撰写实验报告。