化工单元操作实体与虚拟实训

根据专业教学和学科发展的需要，结合学生在中国铝业股份有限公司广西分公司、广西泽威尔饲料有限公司的具体情况，建设实体单元操作与虚拟实训室，共有精馏实训装置（图1）、流体输送（图2）、传热（图3）、管路拆装（图4）四套大型实训设备，除管路拆装外，流体输送、传热、精馏这三套设备均安装真实仪表、工艺参数传输装置和中控平台。

学生在学习完化工原理、化工仪表及自动化、化工机械设备基础等课程之后，在化工工艺操作实体与虚拟实训室进行传质、传热、传动单元操作、化工管路、设备、仪表维护、化工机械设备、化工工艺操作等实训，实训过程中学生既可在实体设备上进行操作，也可模拟工厂DCS中控对现场操作进行监控和调度指挥。

通过操作实训，学生能够了解化工生产的特点以及专业相关的职业和行业规范，可以详细的了解化工生产开、停车过程以及正常生产状态，详细学习并掌握化工生产中各设备的技术参数、操作规程及各工艺参数对产品质量的影响规律，模拟生产过程中各工段发生意外的处理。同时，通过中控室和微型工厂现场进行互动，模拟生产过程，通过中控平台发出指令，在现场的学生可以根据中控平台发出的指令来调节泵的开度、液位的高度、体系的压强、流量等来调控生产系统。

提高了学生知识水平的宽度、广度及深度，极大地提高了教学效果。化工单元操作实体与虚拟实训可开展化工生产教学实训，涉及的课程涵盖化学工程与工艺专业主要的专业基础课及专业课，如化工原理、化工机械设备基础、分离工程、化工工艺学、化工仪表及自动化、化工认识实习、化工生产实习等。学生在实训过程中可将这些课程中的知识有机结合在一起，并运用这些知识解决实训过程中出现的问题，提高了学生知识水平的宽度、广度及深度，极大地提高了教学效果。

以流体输送为例。打开监控界面（图5），在界面中，学生可以了解流体输送的流程，并且与实体相对应，在完全掌握流体输送的流程之后，可进行下列实验：单个离心泵的开关实验、二台泵的串并联实验、高位输水实验、离心泵特性曲线实验、流体流动阻力测试实验、气体输送实验、简单吸收实验。在离心泵特性曲线实验中，学生需进行分组，每三人一组，其中一人位于中控岗位，另一人在离心泵岗位，操作时，离心泵岗位学生先进行灌泵避免离心泵产生气缚现象（图6），待离心泵中空气排除后，通知中控岗位在中控平台的控制面板上开启离心泵（如图7），离心泵岗位学生进行流量调节（图8），中控岗位学生及时采集数据并保存，待数据采集完成，中控岗位学生停止离心泵，完成实验。

通过实验，学生既直观了解化工各种管道、泵、阀门、化工各单元操作等设备的安装、使用、维护等方法，也学习了化工原理、化工仪表及自动化、化工机械设备基础等知识，同时锻炼了团队协作能力和实践操作能力。

​