“水泵与水泵站”课程教学研究与探索

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)武汉纺织大学环境工程学院 作者:周莉菊

  “水泵与水泵站”是给水排水工程专业重要的专业基础课。针对该课程理论与实践教学特点,从理论教学、实验教学、课程设计和参观实习等方面,进行课程教学研究与探索。理论教学内容上结合注册公用设备工程师考试大纲要求,精选实验教学内容,并注重课程设计的统一性和多样性相结合,培养提高学生的基础理论水平和实践创新能力,为给水排水工程其他专业课程的学习奠定坚实的基础。

  “水泵与水泵站”是武汉纺织大学(以下简称“我校”)环境工程学院给水排水工程专业的核心专业基础课程,主要讲授水泵的工作原理、运行工况调节、安装方法和水泵站的设计方法,其基础理论与水力学密切相关,其应用研究与给水工程、排水工程、建筑给水排水工程等专业课程紧密相联。“水泵与水泵站”课程要求学生掌握水泵的基本理论和基本性能,熟悉水泵选型的基本原则和方法,了解泵站工程规划应遵循的一般原则,掌握泵站建筑物的设计方法,奠定泵站工程的设计、施工和科学管理的基础,提高学生应用所学知识解决实际工程问题的能力,提高人才培养质量。[1]随着高校新一轮人才培养方案的改革,教学课时的压缩与理论实践教学需求学时较多的矛盾日益显现。按照我校“环境卓越工程师”本科人才培养方案的课程培养目标与要求,结合国内高等院校“水泵与水泵站”理论与实践教学经验,开展“水泵与水泵站”课程理论与实践教学研究与探索,对培养学生理论联系实际,学以致用,拓展学生综合素质,培养创新能力,为给水排水工程其他专业课程的学习奠定坚实的基础。

一、“水泵与水泵站”教学内容研究

  围绕“水泵与水泵站”的理论与实践教学工作,进行课程内容的优化更新,实现课程内容与注册公用设备工程师考试大纲的有机结合。

  “水泵与水泵站”课程的教材选用《泵与泵站》(第五版),由姜乃昌主编,中国建筑工业出版社。在原来“水泵与水泵站”的授课基础上,重点讲授第二章。

  在第二章中重点讲授第1节的离心泵的工作原理;第3节的基本性能参数;第4节的基本方程式;第5节要求学生会计算离心泵装置的总扬程;第6节讲述特性曲线;第7节离心泵的定速运行工况中,重点讲授管道系统特性曲线、水箱出流工况点,要求学生会计算离心泵的定速运行工况点的流量和扬程;第8节离心泵的调速运行工况中,重点讲授比转数的概念,要求会计算离心泵的调速运行工况点的流量、扬程、转速和调速后的水泵特性曲线方程;第10节离心泵的串并联运行,重点要求图解法求水泵装置串并联的工况点;第11节离心泵吸水性能,要求掌握吸水管中压力变化、气穴和气蚀、气蚀余量,要求会计算离心泵的安装高度;第13节轴流泵的工作原理及性能特点。

  结合笔者多年的实际工程设计经验以及给水排水工程专业特点,水处理常用的加药计量泵多为往复泵,在第三章中重点讲授第3节往复泵的工作原理及性能特点,要求会计算往复泵的流量。

  第四章给水泵站中,重点讲授泵站分类、泵的选择、水泵机组布置、吸水管路与压水管路、停泵水锤、泵站节能的方法。

  第五章排水泵站中,重点讲授排水泵站分类、构造特点,污水泵站的水泵选择、集水池容积、水泵机组布置,雨水泵站,合流泵站。

二、“水泵与水泵站”实验教学研究

  实验教学在教学中占有非常重要的位置,是实践教学的重要组成部分。学生的学习能力、实践能力和创新能力的培养都离不开实验环节。“水泵与水泵站”实验教学任务是为配合课堂理论教学,培养学生的基本实验能力,加深他们对理论知识的理解应用。

  改变以灌输为主的常规教学方式,多采用启发式、互动式、讨论式教学方法,充分利用多媒体,广泛使用泵站现场照片、图像等形象化的手段,使学生对水泵与水泵站实验内容形成感性认识。

  基于我校环境工程学院实验室建设情况和实验教学只有2学时,精选实验内容,实验为水泵性能曲线测定试验。该实验可促进学生进一步理解泵的工作原理、掌握泵的基本性能参数,并学会泵的特性曲线的测试方法。本实验要求在老师的指导下,学生能按操作规程开机和停机,正确地选择测试仪器和仪表,熟练地开展水泵的性能实验。

  在课时紧张的情况下,要求学生利用课余时间完成实验项目,补充了课内实验课时不足的问题,让学生有足够的时间认识、了解、掌握泵的特性、管路系统等,学会泵站常用测试设备和测量仪器的使用方法,对传统的、现代的测试技术有了直观的认识,拓宽了知识面,加深了对书本知识理解,激发起浓厚的学习兴趣。

三、“水泵与水泵站”课程设计

  “水泵与水泵站”教学的另一个环节是课程设计,要求学生在给定流量和水位组合等条件下,完成水泵选型配套、泵房内部布置和内部尺寸确定、泵房建筑物设计和辅助设施选择等,提交泵站设计说明书和图纸,图纸部分包括枢纽布置图、平面图和剖面图。

  课程设计使学生掌握泵站设计的步骤、选泵原则、机组布置要求、工艺制图标准以及设计规范的一般要求,锻炼学生的分析问题、解决问题的能力,使他们的计算能力、绘图能力和文字编辑能力也得到提高。通过课程设计,把课堂上学到的和实验室获得的知识点融会贯通,加深理解和掌握,提高解决实际问题的能力,让学生进一步加深理解基础知识、设计规范、设计原理、设计方法和设计成果之间的关系。

  “水泵与水泵站”课程设计时间一般为1周或1.5周,时间较短,为了使每一位同学都受到一定程度的训练以加深课堂上所学的理论知识,课程设计的题目深度、难度适中,有一定的工作量。通过对水泵与水泵站课程设计多年的教学实践,在设计过程中,作为教师首先要抓好设计内容的统一性与多样性。

  在统一性方面,选择教材上的第四章的例题,因为这个例题中关于泵站设计的一般方法和计算比较详尽,方便学生学习。在多样性方面,为使学生尽可能地做不同的题目,更好地掌握泵站设计工作的流程和方法,在下达设计任务时,每位学生的设计基础数据均不同。具体做法是编制一张Excel表格,在这张表格上,每位学生的基础数据按照一定的规律变化而且都不相同。设计题目统一性与多样性的结合可以杜绝课程设计中的抄袭雷同现象,促使学生必须靠自己独立思考完成设计,加深学生对课程设计全部环节的掌握程度。

  在课程设计中,首先根据净水厂用水量确定取水泵站所供流量;根据设计基础数据绘制取水泵站枢纽图,包括取水泵站、净水厂配水池、吸压水管线;估算扬程、初选水泵及电机;根据水泵、电机安装尺寸及重量设计机组基础;选吸水管和压水管;布置机组和管道,绘制泵站平面布置图;确定水泵安装高度,计算吸水管、压水管长,计算管路水头损失;精选水泵和电机;选择泵站附属设备,包括起重设备、真空泵、通风设备、站内排水设备等;确定泵站高度,绘制泵站剖面图;编写设计计算说明书。

四、水泵与水泵站参观实习

  在充分利用校内实践教学资源的基础上,致力于加强校外实践教学基地的建设;与污水处理厂、科研机构和企业进行广泛地联系和合作,聘请工程技术人员担任现场教学导师,保证在有限的实习时间内,让学生通过现场参观、实习、讨论和听讲座,获得最直观的感性知识,既是对书本知识的回顾,也是对其掌握程度的检验,有利于促进课堂教学质量的提高,也有利于创新人才的培养。

五、结束语

  “水泵与水泵站”是给水排水工程专业实践性较强的专业基础课。为了让学生真正掌握该课程的基本原理、基础知识,使其能够独立进行课程设计,为今后从事泵站相关工作打下坚实的基础,教师必须在课程的理论教学、实验教学、课程设计以及参观实习的各个环节,不断进行教学改革的研究探索,积极将课内学习与相应的科研、生产和社会实践相结合。同时教师应积极引导学生进行自我学习,提高学生在学习过程中的积极性和主观能动性,增强学生解决实际问题的能力,积极提高学生的实践创新能力,为后续的专业课程给水工程、排水工程、建筑给水排水工程的学习,更为今后学生从事泵站工程的规划、设计、施工及运行管理等相关工作奠定坚实的基础,成为理论与实践相结合的创新型的新一代复合型人才。

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