虚拟仿真在水泥生产实习中的应用实践

郑国源 王吉林

摘   要：虚拟仿真在水泥生产实习中的应用，最为主要的目的在于提高学生的认知，使得学生能够清晰准确认识到水泥生产的整个过程，并结合过程中的难点和重点进行学习，科学掌握水泥生产的不同环节要点。本文主要研究了虚拟仿真在水泥生产实习中的应用，并针对水泥生产实习的相关要求提出了改进与实践措施，以进一步提高水泥生产实习的有效性。

关键词：虚拟仿真  水泥生产实习  应用

中图分类号：G712                                   文献标识码：A                       文章编号：1674-098X（2020）05（a）-0235-02

对于现如今的生产工艺而言，水泥生产属于较为复杂的一种，涉及到了相当多的工艺流程，整个生产过程需要运用到多种大型设备，再加上生产现场环境较为恶劣，因而即便学生到达现场，也很难准确了解水泥生產的原理与流程，转而会由于水泥生产的复杂性而感到无所适从。在这样的状况下，一些学校便开始尝试将虚拟仿真技术应用在水泥生产实习当中，一方面可以为学生提供良好的实习思路，使得学生不用直接面对恶劣的水泥生产环境;另一方面能够让学生清晰认识到水泥生产的各个流程，对于不清楚的地方也可以展开着重讲解，或者通过实践来让学生加以深层次了解。虚拟仿真技术虽然与实际的水泥生产依旧有所区别，但这样的区别已经变得非常小，甚至达到了相当真实的水准，能够准确展示水泥生产的各个环节与流程。为此，在新时期的水泥生产实习中，我们应当合理加强对虚拟仿真技术的应用，并对水泥生产过程中的重要环节展开针对性强化，持续提高学生的专业素质，为以后的水泥生产实践形成强有力的知识和技能铺垫。

1  虚拟仿真在水泥生产实习中应用的科学性分析

虚拟仿真技术在水泥生产实习中的应用，最为主要的原因在于水泥生产的工艺流程过于复杂，学校不可能直接将工艺所涉及的大型设备配备完整，再加上水泥工艺现场存在一定的安全和污染问题，因而生产企业通常不会接受学生进入现场实习。但对于学生而言，他们如果无法亲自接触到水泥生产的各个流程，那么便很难生成清晰的认知，对于以后的水泥生产实践也会产生很大的影响。为了合理解决这些问题，便需要有虚拟仿真技术的应用。从现阶段的水泥生产工艺展开分析，可以发现水泥的生产工艺不仅繁多而且复杂，从最开始的破碎、均化到中期的分解、回转，再到后来的增湿、除尘等，包含了大量的工艺内容，而且不同工艺所需要运用到的设备是不一样的。同时，由于生产工艺的特殊性，水泥生产现场通常是一些噪声大、粉尘多、温度高的恶劣型环境。基于这样的环境下，学生很难展开积极有效的学习，转而会面临多种阻碍，很难观察到准确的工艺实践流程，容易忽略掉许多细节。此外，即使学生可以到达水泥生产现场，也只能够简单观察一些大型设备的基本外观，转而不能深层次了解相关生产设备的组成结构，更加难以探知生产设备的工作原理，进而无法了解水泥生产的整体工艺流程。通常而言，多数学生（学校）的实验室并不能建设出真实的水泥生产环境，因而所进行的水泥生产实习多数时候仅仅是简单的模拟训练，但由于缺乏真实性，很难提供给学生真实的体验。虚拟仿真技术在其中的应用，能够合理解决这些问题，一方面能够减少环境污染，使得学生能够在干净的环境下展开探索和学习;另一方面可以针对性地展开某一环节的实习训练，稳步提高学生的实习认知，相应的水泥生产实习训练流程也会变得更加科学完善。

2  虚拟仿真技术在水泥生产实习中的应用

2.1 构建水泥生产实习的基础资源与环境

虚拟仿真技术在水泥生产实习中的应用，首先需要构建水泥生产实习的基础资源与环境，包括水泥生产工艺环境以及各种大型设备。在构建水泥生产工艺环境的时候，虚拟仿真的方向应当放在主要的工艺流程上，尤其是关键的破碎、粉磨、均化、预热、煅烧、冷却流程，都需要加以着重构建，以便于清晰地展示出来，确保学生能够获得最为清晰的认知。在大型设备资源的虚拟仿真构建当中，应当包括工艺所必须的破碎机、立式磨、均化库、悬浮预热器、回转窑、篦式冷却机等。此外，还应当有辅助性质的增湿塔、球磨机、除尘器等设备。基于这些基础资源与环境的构建需求，可以将虚拟仿真资源分为8个模块，分别是原材堆取料模块、水泥原料粉磨模块、废气处理系统、均化系统、水泥烧成系统、煤粉制备处理系统、水泥粉磨模块、水泥包装系统，这些不同的模块在虚拟仿真的过程中都需要尽可能展示最为真实的工艺场景及生产流程，通常需要保持生产工艺的流畅性，但后期为了提高学生的实践认知可以着重对某一模块展开实践训练，以充分提高学生的实习成效。

2.2 基于虚拟仿真技术下的水泥生产工艺实践

当前，我国的水泥生产工艺已经愈发成熟，其生产工艺及技术已跻身世界前列。但是许多学校的工艺技术依旧保持着传统特征，很难迎合新时期水泥工业技术的发展需求。为了改善这一状况，基于虚拟仿真技术下的水泥生产工艺应当以水泥生产流程作为核心，着重展示新颖的水泥生产技术，如干法水泥生产技术。在学生实习的过程中，对于水泥生产工艺的展示，应当将重点放在硅酸盐水泥生产、燃材料预均化、中期熟料煅烧、最后的水泥制成等内容上。通过水泥生产工艺的实践训练，学生首先要清晰地了解和掌握水泥原材料投入和产出的基本关系，接着展开配料和模拟实践，进而掌握更多的水泥工艺技术。同时，对于虚拟的水泥生产工艺，还应当要求学生在掌握系统参数的基础上，正确解决可能出现的各种问题，不断提高学生的生产工艺实践能力。

2.3 水泥生产虚拟仿真下的教学与实习功能强化

在将虚拟仿真技术应用到水泥生产工艺当中时，应当着重强化基础的教学与实习功能。现阶段，水泥生产虚拟仿真技术的教学功能主要分为水泥生产工艺展示、设备使用展示、工艺故障处理、设备操作故障处理等内容。在展開水泥生产工艺学习的时候，学生需要熟练掌握水泥生产的整体工艺，并对其中的水泥制成和生料制备形成完善的认知，便于展开合理准确的实习流程。通过合理的虚拟仿真平台实习训练，学生能够准确掌握生产线的相关设备布置，了解不同生产加工设备之间的联系与功能，并与专业课上所学习过的知识紧密联系起来，使得原有的知识得到实践检验，提高学生的专业素养。为了增加水泥生产模拟实习的科学准确性，仿真虚拟系统应当以动态的形式显示所有设备的运行状况，以便于学生做出准确的调控，如调整阀门、转速等参数，这样不仅能够培养学生的水泥生产控制思路，还能够模拟整个生产控制流程，使得学生对于生产线的认识变得更加明确。此外，虚拟仿真系统还应当对设备的启用以及停止设置相应的限制条件，避免初入门的学生盲目关停设备，进而导致生产故障的产生。随着操作控制能力的不断提升，学生也可以尝试着模拟实际生产过程中的各种故障，并采取合理的应对措施。对于学生无法准确解决的问题，指导者应当给予适当的提示，锻炼学生解决实际问题的能力。

2.4 水泥生产虚拟仿真系统下的评测功能实践

之所以要在水泥生产虚拟仿真系统下建立评测功能，最为主要的目的在于模拟运行各种故障，不仅可以模拟工艺流程中容易出现的故障，还能够模拟设备容易可能发生的故障问题。学生需要在评测功能当中通过相应的工艺或者设备调整合理解决这些问题，指导人员则可以对学生的问题解决方式加以评价，或者打出一定的分数，并指出学生实践过程中存在的不足，便于学生正确认识自身存在的问题，并在接下来的工艺实践过程中做出调整和改正。

3  虚拟仿真在水泥生产实习应用的成效与不足

在学生进入虚拟仿真训练区域之前，便需要对水泥生产的整体工艺以及相关技术有一个全面的认识和了解，只有储备够基础的水泥生产知识，才能够确保接下来的水泥生产实习训练变得科学有效。虚拟仿真技术本身具有一定的趣味性，学生能够在这一技术的引导下迅速接受水泥生产工艺的相关内容，提高学习成效。虚拟仿真教学是一种理论结合实践的教学形式，教师应当在这一形式下着重演示水泥生产工艺流程，并将各个设备的操作方式进行演示，使得学生能够在轻松愉悦的环境下探索出合理的实践方式。对于学生在实习过程中出现的问题，教师可以通过虚拟仿真技术进行针对性解释，便于强化学生的实践能力，提高学生的专业素养。

虽然虚拟仿真技术对于水泥生产实习有着相当大的推动作用，应用起来也较为方便有效，但是在实践的过程中也容易出现一定的不足，如一些学生为了完成任务，经常会对其中的一些工艺步骤进行死记硬背，对于设备的故障原因无法加以准确剖析，相应的实践效果较差。由于学生仅仅处于实习阶段，对于水泥生产的真实状况缺乏了解，因而教师在这个过程中应当发挥自身的主观能动性，主动引导学生拓展基础的实践思路，对于工艺实践过程中的故障问题加以深层次练习，主动寻找和探索故障出现的原因，并提出合适的解决方法。学校应当主动联系企业的一线操作人员，并由他们展开对仿真系统的准确演练，并将所有的参数调整为与水泥生产一线相对应的数值，进而使得整个虚拟仿真工艺流程更具实践性和真实性。

4  结语

总而言之，将虚拟仿真技术合理应用到水泥生产技术实践当中，不仅能够解决学校方面设备有限、实习难度较大的问题，还能够持续加强学生的实习训练，促使学生熟练掌握水泥生产工艺流程，学会不同设备的操作方式，不断提高教学效果。随着虚拟仿真技术的不断完善和拓展，所展示出来的水泥生产工艺也会更加准确和完善，学生能够在其中有效展开各项水泥生产控制操作，进而丰富基础的实践认知，提高学生解决故障的能力。在实际的虚拟仿真技术应用过程中，还应当考虑水泥生产工艺的重点与细节，不断优化水泥生产工艺实践内容，加强仿真系统的综合应用，丰富基础的系统操作环节，设计全新的仿真实践教学任务，使得学生的专业素养得到持续性提高。

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