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关键词:化工设备机械基础;教学方法;任务驱动教学法;综合职业能力
俗话说:“教学有法,教无定法。”教学的课程、教师自身专业能力和业务素质、学生特点和培养目标、教学资源配置等不同,教学方法的选择和效果会有很大差异。
一、教学方法及其选择
教学方法是为实现既定的教学目标,在教学过程中师生共同活动时所采用的一系列办法和措施。其中包括:以教为主的教学方法,如讲述教学法、演示教学法、练习教学法;以学为主的教学方法,如自主学习教学法、合作学习教学法、探究学习教学法;教与学并重的教学方法,如角色扮演教学法、讨论教学法、问题教学法等。
一般来讲,教学方法的选择要综合考虑以下几个方面。
1.分析教学内容
2.确定教学目标
3.了解学生的特征
4.了解教师自身的特征
5.认识和利用教学资源
6.确定教学组织形式
7.选择适宜的教学媒体
二、化工设备机械基础课程教学方法
该课程是石油化工专业的必修专业课程。主要学习化工装置中主要设备的结构、功能;机械传动的一般知识;化工设备的维护、维修与管理;化工材料、化工腐蚀与防护等内容。
一般来说,课程内容涉及两大类知识:一类是涉及事实、概念以及规律、原理方面的“陈述性知识”,如,换热设备主要类型和结构、塔设备主要构件的结构、传动系统的组成等;另一类是涉及经验以及策略方面的“过程性知识”,如,多级筛板精馏塔精馏提纯酒精的操作过程以及维护塔设备;用薄板式换热器冷却热麦汁并对设备进行适当清洗维护。
对于前者,可以适当采取提示型教学法,如,讲解、叙述、呈示静态的教学手段,如挂图、模型等。通过讲述提示课程内容,学生接受并内化这些内容。提示型教学法的教育价值在一定条件下具有其他教学方法、手段所不可替代的教育功能,可以在短时间内传授大量理论知识。但是对于后者“过程性知识”采用提示型教学法就显得抽象和枯燥了。目前,职业教育对象的学习自觉性和自制力比较薄弱,教学目标应着重培养学生的综合职业能力。
下面结合化工设备机械基础中化工管道与阀门章节的教学,谈谈任务驱动教学法及其实践运用。
1.任务驱动教学法的概念
任务驱动教学法是基于建构主义学习理论的一种教学方法,教师把一学期或一堂课要完成的教学内容设计成一个或多个具体的任务,让学生通过完成一个个具体的任务,掌握教学内容,达到教学目标。它强调学生在真实情景的任务驱动下,在探究完成任务或解决问题的过程中,在自主和协作的环境中,在讨论和会话的氛围中进行操作学习活动。
2.结合“化工管道拆装”的任务驱动,完成化工管道与阀门的教学
任务驱动法的教学过程是以教师为主导,以学生为主体的双主模式的教学。任务驱动教学法大致可分为五个阶段。
第一阶段,教师主要是提出具体任务:按图“施工”——铺设管道,包含管、泵、阀及流量计等的安装连接。明确要求:美观、操作方便、连接严密无渗漏。
这一阶段的特点是教师主要进行方法上的指导,还可结合实际应用做一些启发性的提问:如连接方向、安装步骤等,使学生知道从哪里入手做。这一阶段的关键是教师引而不发,充分调动学生的操作欲望和好奇心。
第二阶段,以学生具体操作为主。在教师引导后,很多学生已经跃跃欲试了。教师可以根据实际情况,将学生分成若干个小组,引入小组之间的竞争,这样促进小组内互相讨论、互相帮助。这时候,教师应留给学生充足的操作时间,让学生大胆去试,使他们在使用中体会、感受和领悟。
这时,学生充分调动各种感官,发挥动手能力、交流合作能力、协调能力等。这个阶段在时间上可占整个教学进度的一半左右,在教学进程中是一个紧张的期。
第三阶段,交流讨论期,对于施工完成后的管道进行水压试漏实验,主要是教师查漏补缺。
引导学生口述自己的安装步骤,阐述连接件组装的步骤等。引导学生思考问题,如,是否注意到截止阀上的箭头方向;阀门操作盘(柄)朝向是否便于操作;闸阀与截止阀在管道中的位置能否互换;管法连接采用的法兰由哪几部分构成的,分析漏点的原因、交流安装法兰的技巧等。
这一阶段的特点是教师点评为辅,尽可能开展一些热门问题的讨论,让学生在思路上得到一些启发。看一看其他组同学是如何完成的,在方法技巧上和自己有什么不同。在教学节奏上给学生一个放松的时间。
第四阶段,巩固调整期。在热门问题的讨论之后,学生又会涌起再度调整的欲望。讨论交流后再进行改进、完善。
第五阶段,总结期。在完成实际情形的具体任务之后,进行课堂小结和知识点回顾,梳理应该掌握的理论知识点,以达成知识目标。
3.任务驱动教学法的作用
任务驱动教学法使学生学习的目标更明确、具体,有助于学生更容易地掌握专业知识。在课堂教学中学生学习的积极性高、气氛活跃,既培养了学生自主动手的能力,又培养了学生交流合作的能力和团队协作精神。
现在倡导的“国家核心技能”包含:与人交流、数字应用、信息处理、与人合作、自我学习、解决问题、创造革新、应用外语等模块。只有采取合适的教学方法,才能让中职学生在校期间更加全面协调地发展。
参考文献:
[1]朝辉.教学论.北京:清华大学出版社,2010.
关键词:高等院校;化工机械;课程教学;技能改进
中图分类号:G712 文献标识码:B 文章编号:1002-7661(2016)08-007-01
一、前言
石油化工行业一直是促进我国经济发展的支柱产业,一直为我国经济的发展做出了巨大的贡献。随着科学的发展,越来越多的新技术不断的在实际化工生产中广泛应用。这些技术更加推动了石油化工行业自动化、智能化的发展,为实现无人化操作奠定了基础。面对这种发展趋势,化工企业对人才的需求越来越迫切。作为高等院校应注重对化工专业人才的培养,以适应化工企业不断的发展需求。化工机械设备基础课程是高等院校为培养专业化工人才所必设的一门必修主干学科,该学科的设置对学生熟悉化工生产环境、适应未来工作岗位具有很大的帮助。
二、高等院校化工机械设备基础教学现状及存在问题说明
化工设备机械基础课程是高等院校石油化工类、生物工程类专业的主干课程,该课程教学内容包括了理论力学、材料力学、化工制图、机械制图、金属材料与热处理和容器设计等课程的部分内容,内容繁多,信息量大,实践性强。学生通过本门课程的学习,要求学生熟悉常见化工生产设备类型,认识化工生产过程基本原理,掌握化工设备机械基础知识,综合合分析压力容器的性能及工艺方法并能进行一些简单化工设备的设计等[1]。完成化工设备机械基础课程的学习之后,学生应对化工生产产生感性的认识与客观的了解,并能够为以后生产技术岗位的职责有明确的认知。
化工设备机械基础课程具有其独特的特点,首先理论综合性强,内容涉及化工原理、理论力学、材料力学等知识,知识面广且分散。其次该门课程对学生逻辑思维能力要求高,例如蒸馏塔的学习中,应充分利用学生逻辑思维能力来想象内部气液交换与精馏提纯的过程及原理。再者该门课程实践性强而实际现场危险性大导致学生实践机会较少,使得学生理论与实际无法充分的融合。基于上述特点,化工设备机械基础在教学中存在一些问题。首先学校缺乏该类课程专业化教师的投入,该类课程不仅要求教师具有足够的理论教学经验而且还能够对化工生产具有清楚地认识或实际工作经验;而目前高校教师科班出身比较多,缺乏实际现场经验导致教学脱离实际较严重;其次该门课程在教学中应应注意与实验相结合,但由于实验机械较大且危险性高,部分学校未能有效安排实验内容。再者由于该类课程属于偏实践类课程,课程考核方式应多样化,而部分院校依然采用笔试的考核方式无法对学生知识进行全面考察[2]。因此,作为学校与教师,我们应该从教学内容的设置、教学方法等方面进行改进和优化,提高化工设备机械基础课程教学质量和效果。
三、关于高校化工设备机械基础课程教学改革的几点建议及方法
关于化工设备机械基础课程的教学在前面已经提到若仅局限于书本理论知识教学,不安排实践实习的机会,学生对机器、设备缺乏感性认识,使得学完后学生仍然停留在学初的状态,无法达到课程设置的目标。而为适应化工行业的发展,学生必须加强这门课程的学习。因此教师应采取适当的方式实行教学,以提高该门课程教学质量。
首先教师在实际教学过程中应注意多媒体的应用。对于推理性课程如数学等,老师通过黑板与粉笔板书和讲解来进行授课,步骤条理清晰,老师讲课轻松,学生看的明白,能够系统性的吸收新知识,培养新思维。但对于《 化工设备机械基础》由于课程本身涉及很多图标及设备内部构造等,教师板书困难,画图浪费时间且不能直观反映图示意思。如教师只对着书讲图表,很多学生会觉得枯燥无味,这样的教学效果肯定不好。若采用多媒体资源对课程讲述内容中涉及的图标进行形象的列出并做适当的引申,必然可以使学生加深对课程的理解程度,增强学生的学习效率。
其次化工设备机械基础这门课程属于理论与实践结合性很强的课程,加大课程实践学习有助于学生深入理解课程内容。目前很多高校建立的学生实践基地可供学生实验,基本满足实验要求却无法达到实践目的。如一些进行实验的小型干燥实验设备、蒸馏设备及一些小型的中试实验场所等。因此学校还应加大对社会企业的联系与合作,采用适当的机会让学生深入车间了解具体情况[3]。再者可邀请从事一线工作的化工生产技术人员开展讲座也可以起到实践教学的目的。这些人员由于其久居生产技术岗位,对车间技术管理及设备管理比较熟悉,生产经验丰富且贴合实际。采用这种方式对学生进行实践教学,同时结合教师的理论教学必然可以起到良好的教学效果。
再者化工设备机械基础教学应采取合适的考核方式,注重实践环节在实际考核中的比例设置。目前部分学校采用了化工课程设计的考核方式辅助学生加强考核。同时也加大了课堂考核力度及笔试考核难度。学校采用这样的方式实现了对学生综合考核的目的,更加适应学生综合发展的要求,对提高学生创新能力起到很大作用;再者采用这种考核方式能够迫使学生重视平时学习的重要性,避免考前猛学带来的负担。
四、结语
化工设备机械基础属于石油化工类专业学生所修的主干课程之一,其重要性不亚于化工原理等课程。由于该类课程实践性强,教师在实际教课教学中应注重理论与实践相结合的方式;同时应加大多媒体资源及网路知识的应用,使得学生能够形象的掌握更多的化工设备知识;并且教师应采取多种考核方式相结合的考核方式实现对学生的全面考核,使得化工设备机械基础这门课程教学达到预期的目标,实现课程学习的真正价值。
参考文献:
[1] 武耐英,郭保国.《化工设备机械基础》教学中传统教学与多媒体教学相结合的研究[J].商丘师范学院学报.2011(09)
关键词 化工设备机械基础 教学手段 工程实践能力
中图分类号:G424 文献标识码:A
On Mechanical Basis of Chemical Equipment Course Teaching
SUN Yuhong, SI Chongdian
(College of Chemistry and Chemical Engineering, Jining University, Jining, Shandong 273155)
Abstract Mechanical Basis of Chemical Equipment was a Professional and technical course, having very strong theoretical and practical characteristics. From the teaching methods, curriculum design, evaluation method etc are discussed in teaching. The practice proved that these methods were able to stimulate students' interest in learning, enhancing their social sense of responsibility, developing the students' engineering practical ability, improving the teaching quality.
Key words Mechanical Basis of Chemical Equipment; teaching methods; engineering practical ability
化工设备机械基础是一门理论性、实践性都非常强的专业技术课程,该课程设计的概念和公式都很多。在授课学时有限的情况,怎样提高学生的学习兴趣,增强社会责任感,加强他们对概念的理解能力和熟练运用各种公式进行强度设计的工程应用能力就显得非常重要。我们通过实际教学过程发现,采用多种教学手段、联系学生的日常经验、渗透思想教育、改革课程设计环节、改变评价方法、充分利用网络育资源等措施,能够充分激发学生的学习兴趣,增强社会责任感,更好地培养学生的工程实践能力,教学效果提高明显。
1 采用多种教学手段,提高教学效果
人的认识规律是从感性认识到理性认识的过程,化工设备机械基础课程的教学内容大多数涉及化工设备的结构,但是在学习本课程前,绝大多数同学都没有见过化工设备,对一些基本概念认知基本为零,所以很难理解很多结构和概念。因此,让学生对化工设备先形成感性认识,有助于学生更深刻地理解所学的理论知识。
(1)把工厂见习安排在该课程开设之前进行。这时也是大多数学生初次接触工厂,教师配合见习过程把化工厂的重要硬件――化工设备给同学们做详细的介绍,让他们对化工设备的构成和作用形成了一个直观的印象。另外,通过和企业协商,在实习时可以拍摄相关设备的照片,在讲解本课程时, 根据具体的授课内容,展示拍摄的照片,这样学生通过回忆结合当时见习时的情景,极大提高了学生对本门课程的学习兴趣,强化了教学效果。
(2)建立了化工设备模型室。为了让学生更加直观地、清晰地观察化工模型的内部结构,我们建立了化工设备模型室,并且全部是透明的模型。根据课程的内容,有时把模型带到课堂上,结合具体讲授的设备展示给学生们。有时,让学生分组进入模型室,让学生近距离地观察各种化工设备的内部结构,有的设备还装有电动装置,这样接上电源之后,模型就能运转起来。比如,反应釜,当转起来后,学生对反应釜和搅拌器的作用和运用原理就有了更为直观、深刻的认识,同时提高了学生的学习积极性。
(3)利用动画、视频。有的概念和原理,仅仅通过理论讲授比较枯燥、难懂,所以我们采用动画、视频的方法。例如,在学习外压容器的失稳时,先让学生观看外压容器失稳的动画过程,最后和学生们一起分析外压容器失稳的原因、危害和预防方法。实践证明,这样充分调动了学生的视觉、听觉等多种感官,极大地提高了学生的学习兴趣,对理论知识的理解和掌握更加全面和深入,教学效果显著。
2 结合学生的日常经验,帮助学生掌握新概念
建构主义学习理论认为,学习是学习者以原有的知识和经验为基础,对新知识进行选择和加工的过程。化工设备机械基础课程中很多概念和内容,学生都是第一次接触,所以接受起来有一定的难度。为了帮助学生更快地理解和掌握这些知识,在教学过程中,特别注意结合学生的日常经验讲授。例如在讲授金属材料在外力作用下,发生变形和破坏过程时,以大家熟悉的弹簧秤为例,学生很容易地掌握了金属材料在外力作用下,发生弹性变形、弹塑性变形,最后断裂的三个阶段及各阶段特点。
3 渗透思想教育,提高学生的社会责任感
“教书育人”,提高学生的科学素养和道德素养是每一位教师应尽的责任。在教学工程中,课程组教师非常重视学生的思想教育。化工设备是每一个化工生产企业都必需的装备,而设备设计和制作的质量,直接影响着企业能否安全生产,关系着环境污染问题,关系着生产人员及周边人员的生命安全问题。所以,学习本课程时,根据教学内容,结合生产实际,讲授生动案例。这样,让学生从惨痛的教训中提高社会责任感,养成严肃、认真的学习态度,科学、严谨、准确地设计化工设备的每一个零部件。例如,在讲授内压容器的强度设计时,就通过图片、视频的方式,向学生展 示了最近一起因容器强度设计不合格造成的爆炸事件,学生们在对事故进行分析、讨论的过程中,增加了学习好本课程的社会责任感和使命感,增强了学习动力。
4 注重培养学生的工程应用能力,提高学生的就业竞争力
因为化工设备机械基础不是一门纯理论的课程,它的工程性和应用性都很强,所以课程设计是教学中的一个十分重要的环节。课程设计是一次综合性的实践性教学活动,其目的是通过课程设计,使学生对所学知识融会贯通,培养学生综合分析问题和解决实际问题的能力。为此,我们采取了以下措施。
(1)注重和化工原理课程的横向联系。对于化工类本科生来说,化工工艺和化工设备机械设计是两项重要的内容。工艺设计是根据化工生产任务提供的工艺条件:包括压力、温度、产量物料性能等,通过化工工艺计算和生产经验确定设备的结构型式、设备总体尺寸及管口尺寸和方位;机械设计则是在工艺设计的基础上,进行强度、刚度和稳定性设计或校核计算,对设备的内外附件进行选型和结构设计计算,最后绘制设备的装配图和零部件图。经过充分的调查研究和论证,在和化工原理教师沟通和协调后,把化工原理和化工设备机械基础课程设计结合起来,学生在化工原理课程设计中,通过工艺计算将化工设备机械基础课程设计所需要的设计参数计算出来,然后进行化工设备机械基础课程设计。首先根据化工原理课程设计提供的参数选择材料,然后进行强度计算设计厚度等,使学生练习掌握设备设计的全过程,这样更接近工程实际,对学生的综合能力和工程应用能力的培养非常有益。
(2)聘请设计院专家亲自讲授指导课程设计。为了使课程设计更接近于工程实际,我们专门聘请济宁化工设计院的专家来讲授和指导。他们通过自己丰富的实践经验指导学生的设计,及时解决学生遇到的问题,这样让学生更能真切地处在实际工程环境中,增强了完成设计任务的紧迫感和成就感,充分提高了学生的工程实践水平。
5 充分利用网络资源
以精品课程建设为平台,充分利用网络。由于本课程存在内容多和课时少的矛盾,所以充分利用网络资源就成为解决这一矛盾的有效途径。利用网络教学可以有效避免课堂教学在时间、地点方面的限制,学生和学生之间、学生和教师之间进行讨论、互动,在辩论中加深对知识的理解和掌握。但是要想充分发挥网络资源的作用,必须采用先进的网络教学技术,同时提供教学视频、习题库、试题库等多媒体资源,并且要及时更新网页信息,让学生了解国内外最新的行业信息,调动学生的学习兴趣,提高学习效果。
6 形成性评价和终结性评价结合,增强学生的学习动力
以前化工设备机械基础课程实行的是由任课教师命题的闭卷考试,考试的成绩占100%。由于本门课程不属于考研课程,所以有不少学生平常旷课,或者即使上课也不听课而看考研课程资料的情况。这种一考定成绩的模式,造成了有的学生平常不学,在考试前突击学习,考后立即遗忘的情况。针对这种情况,我们改变了评价模式,现在采用期终考试成绩占70%,平时成绩占30%的模式,平时成绩包括出勤、课堂练习、作业等几个方面,通过形成性评价,可以不断督促学生,激发他们的学习动机,及时复习、巩固所学的知识。实践证明,改变评价方式后,学生的出勤率和课堂学习、作业、课程设计等方面都有了很大的改善。
基金项目:济宁学院教学改革项目:2012JX33;2012JX 35;2013JX03
参考文献
[1] 张琳.化工设备机械基础课程设计的改革[J].化工高等教育,2002(2):54-55.
[2] 张允,路有昌,赵凌.《化工设备机械基础》课程教学改革的探索[J].广东化工,20012(4):122-123.
[3] 徐想娥.化工设备机械基础教学改革的探索[J].襄樊学院学报,2007(8):83-85.
[4] 潘艳秋,匡国柱等.化工过程与设备课程设计的实践[J].化工高等教育,2004(2):101-102,110.
关键词:化工机械 防腐蚀 设计
中图分类号:TQ050.9 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2012)12(c)-00-02
1 化工机械设备发生腐蚀的原因分析
腐蚀实质上是一种由化学或化学作用导致物体被破坏的过程。化工机械设备的腐蚀则是指金属零部件在与空气、水及各种溶液接触的过程中发生化学反应,进而造成金属变形及尺寸变化而引起的破坏。腐蚀在化工生产中较为普遍,防腐蚀处理也是化工企业的一项重要工作。当化工机械设备遭受腐蚀以后,会导致设备外观、性能等诸多方面受到影响,严重时会使设备损坏,进而给企业造成一定的经济损失。引起化工机械设备腐蚀的原因主要有以下两大方面。
1.1 内在因素
(1)由于设备本身的金属材质不同,使之对于各种介质的抗腐蚀能力也不相同,金属材料的晶粒越粗,腐蚀发生的速度就越快,反之腐蚀的速度就越慢,例如,以不锈钢作为主要材料的设备要比铸铁为材料的设备抗腐蚀性能高。
(2)金属零部件的表面粗糙程度决定其抗腐蚀能力的强弱,即表面越粗糙越容易被腐蚀。
(3)机械设备自身的形状也与腐蚀有着密切关系,如设备上较为突出位置的金属遭受腐蚀的速度相对较快。同时设备上的一些死角和缝隙也很容易出现腐蚀。
1.2 外在因素
(1)在化工生产的过程中,机械设备无可避免地会接触到大量带有腐蚀性的介质,如酸、碱、盐等等,这是造成设备腐蚀的重要原因。此外,介质的含氧量、化学成分、pH值等也是导致设备腐蚀的一大
原因。
(2)当介质的温度不断升高时,其压力也会随之上升,这样便会加快腐蚀的速度,这主要是因为腐蚀本身属于一种化学反应。通常情况下,温度每升高10 ℃左右,会使腐蚀的速度加快1~3倍左右。同时温度升高还会导致扩散面积增大,这也会在一定程度上加快腐蚀速度。
(3)介质的流动速度越快,就越容易造成设备腐蚀,这是因为在介质流动的过程中,会对设备的防腐蚀保护层造成冲刷,当流动速度达到一定时,冲刷便会造成保护层被破坏,进而造成失去保护的金属被腐蚀。
(4)机械设备在应力的作用下会引起金属内部变形,这样一来该部位的电极电位便会下降,从而导致微电池腐蚀加剧,进而形成腐蚀破裂。
2 化工机械设备产生腐蚀的机理分析
化工机械设备产生腐蚀得机理主要包括以下两个方面。
2.1 电化学腐蚀机理
由于机械设备大部分都是金属外壳,而金属表层与离子导电介质非常容易发生电化学反应,这样一来便会引起电化学腐蚀,从而使设备遭受严重的破坏。所有根据电化学机理产生的腐蚀都至少包含一个阳极和一个阴极反应,并且还会通过金属本身的电子流以及介质当中的离子流互相联系。其中阳极反应属于氧化过程,简单来讲就是金属离子从金属当中转移至介质当中,在这一过程中,会释放出大量的电子流,这部分电子流会与介质中的离子流相互联系,并结合到一起,进而引起电化学反应;而阴极反应则主要是对于介质中的氧化剂成分而言的,其通过对阳极中的电子进行吸收进而形成的还原过程。在电化学腐蚀的整个过程中,因电流并不会对外做功,一般都是腐蚀电池的内阴极发生自耗反应,这样一来便会导致金属遭受腐蚀的速度
加快。
2.2 工业大气腐蚀机理
由于化工机械设备长期在工业污染较重的区域内运行,在这样区域中,空气中一般都含有大量的挥发物,如二氧化碳、硫酸、氢氧化物以及硫化物等等,并且还会含有大量的工业分层,而这些种种都是具有极强腐蚀性的介质。当它们在潮湿的条件下,酸性气体便会与H2O相结合,并生成无机酸,这些酸具有非常强的腐蚀性。举个简单的例子,铁质合金在这样的介质中会发生一系列化学反应,从而会导致其被严重腐蚀破坏。在工业大气的环境中,机械设备腐蚀大多都是由电化学和直接化学腐蚀综合作用所导致的。从这两种腐蚀的本质上讲,它们全部都属于金属原子失电子后转变为离子的氧化过程。而两者之间唯一的区别是环境背景有所不同。化学腐蚀是金属与介质发生的化学反应,此时的环境多为高温、干燥,而电化学腐蚀则基本都是发生在较为潮湿的环境当中。
3 化工机械设备的防腐设计要点分析
3.1 设备防腐蚀设计要点
由于化工机械设备全部都是由金属材料加工而成,金属本身又是一种非常容易被腐蚀的材质,为此,在采购设备时,必须对所选的设备进行综合考,选择最为合适的配套附件,并且应对设备附件进行防腐蚀设计,这是非常重要的环节之一,应予以高度重视。化工机械设备的防腐蚀设计要点如下。
(1)优选材料。现阶段,用于制造机械设备的主要材料是碳素钢,其价格相对较为低廉,并且采购也比较方便,最为重要的是这种钢材容易进行加工。通常情况下,碳素钢在普通的环境中基本不会被严重腐蚀,对设备的正常运行也不会造成太大的影响和危害。然而,若是在化工生产中使用,这种环境便有可能对碳素钢造成腐蚀。如最为常用的Q235钢,在高浓度的腐蚀介质中,被腐蚀的速度非常之快,即便采取相应的防腐蚀措施,也会因为防腐漆、膜划伤或脱落,引起腐蚀面积扩大,从而使机械设备的使用寿命大幅度降低。为此,在选择设备时,尽可能不要选用以Q235钢为主要材料的设备,而是要选用一些抗腐蚀性能较强的低合金钢,并以此作为设备的基材。虽然低合金钢本身的价格相对比较昂贵,但是它的抗腐蚀性能极佳,从长远的角度上考虑,选用这种材质所能获得的总体经济效益要比碳素钢高很多。
(2)结构与工艺的防腐设计。当机械设备的形状设计过于复杂时,便很可能引起一些缺陷,如积尘、积液以及设备应力过大等等,这样便容易造成机械设备的局部位置出现腐蚀现象,为了尽可能避免这种情况的发生,应当在进行设备结构设计时,综合考虑抗腐蚀性,并满足以下要求:①设备构件的形状越简单越好,所有构件应尽可能采用相同的金属材料,并减少构件当中的缝隙;②必须选择优质的防锈漆,以确保腐蚀介质能够与设备构件完全隔离。需要特别注意的是在对设备焊缝进行涂漆时,结构的合理性将会直接影响涂漆质量,也就是说只有最为合理的结构形式,才能保证涂漆达到理想中的防腐效果;③应当避免一些残余的水分滞留在机械设备上的情况发生,即设计过程中要尽可能避免向上的容器状凹处,若是必须采取这样的设计,应设置排水孔;④应防止对机械设备焊接时出现应力集中的情况,焊接工艺要合理,尽可能做到连续不间断地焊接。同时还要避免焊接质量缺陷的发生,如焊瘤、咬边等等,一旦形成这样的焊接质量缺陷便有可能导致该位置成为新的腐蚀点,进而引起严重的腐蚀现象;⑤为避免缝隙腐蚀的情况发生,应当对构件连接处的缝隙进行合理处理,如在对接和搭接时,应采用双面连续对接焊,并确保焊接质量,这样有利于防止缝隙腐蚀的现象发生。
3.2 化工机械设备防腐蚀措施
目前,较为常用的化工机械设备防腐蚀措施主要有以下几种。
(1)环境处理法。该方法具体是指在不影响设备工艺的前提下,通过改变环境来达到降低腐蚀性的目的。①去除环境当中的腐蚀性物质。比较常见的有去除水分,如在输送CO2、氯化物等介质时,前置脱水装置;脱氧法,即将溶解在水分当中的氧进行脱除。②在环境中添加防腐蚀成分。如添加防腐剂、钝化剂、中和剂等等。
(2)表面涂层处理法。①涂漆。这种防腐蚀处理方法最为常用的是在机械设备表面进行涂漆,所采用的大部分都是油料涂漆,如酚醛树脂、环氧树脂等等。②金属覆盖层。该方法大致可分为两种,一种是使用耐腐蚀性能较好的金属覆盖在设备表面上,虽然该方法能够起到良好的防腐效果,但对加工工艺的要求却比较苛刻,故此在应用时应当加以注意;另一种方法是用比母材电位低的金属材料进行覆盖,即将该材料作为牺牲阳极,以达到防腐效果。③有机衬里。常用的衬里材料有PVC、环氧树脂、不透性石墨等等。④无机衬里。常用的有化工陶瓷、玻璃、砂浆和化工搪瓷等等。
(3)电防腐蚀。这种防腐蚀方法就是对设备金属表面的局部腐蚀电池从外部直接通上防腐蚀电流,借此来消除局部电池内的腐蚀电流,简单来讲就是利用防腐电流使设备的金属电位降至最为稳定的区域。该方法具体可分为牺牲阳极法和外接电源法。可按照设备的实际情况进行选择。
4 结语
总而言之,为了进一步提高化工机械设备的抗腐蚀能力,除了在具体设计时掌握设计要点之外,还必须了解设备的防腐蚀措施,这样便可以在设备遭受腐蚀后,做出及时、有效地处理,以降低腐蚀给设备造成的损坏。只有通过防腐蚀设计和防腐措施双管齐下,才能确保化工机械设备达到最佳的防腐性能,进而延长设备的使用年限,这对于化工企业而言具有十分重要的现实意义。
参考文献
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一
和谐文化以崇尚和谐、追求和谐为价值取向,融思想观念、思维方式、行为规范、社会风尚为一体,反映着人们对和谐社会的总体认识、基本理念和理想追求,是中国特色社会主义文化的重要组成部分。和谐文化既是和谐社会的重要特征,也是实现社会和谐的文化源泉和精神动力。无论是经济社会的协调发展、人与自然的和谐相处,还是人与人的团结和睦,乃至人自身的心理和谐,都离不开和谐文化的支撑。没有和谐文化,就没有社会和谐的思想根基,也就不可能有建设和谐社会的实践追求。构建社会主义和谐社会,不仅内在地需要而且必将催生出与之相适应的和谐文化。建设和谐文化,就是要培育和谐精神,倡导和谐理念,在全社会形成共同的理想信念和道德规范,不断增强中华民族的凝聚力、向心力、亲和力,为构建和谐社会创造良好的人文环境和文化生态。
1.建设和谐文化是促进科学发展的需要。社会要和谐,首先要发展。社会和谐在很大程度上取决于生产力的发展水平,取决于发展的协调性。经济不发展,没有坚实的物质基础,不可能实现社会和谐;城乡、区域、经济社会发展失衡,就会引发诸多社会矛盾和问题,同样不可能实现社会和谐。我们党提出科学发展观,就是要坚持以人为本、实现经济社会全面协调可持续发展。和谐文化强调人类、社会、自然的共生与和谐,包含着协调发展、均衡发展的理念,蕴涵着科学发展的思想方法、思维方式和实践逻辑。在现代社会,和谐文化所倡导的发展,不应该仅仅是经济的发展,还应当包括政治、文化、社会的发展;也不仅仅是经济社会的协调发展,还包括人与自然的和谐相处。那种单纯、片面追求经济增长和物质生活提高,甚至不惜付出环境污染、生态失衡等代价的做法,是与和谐文化所倡导的发展背道而驰的。追求全面协调可持续发展的目标,需要和谐文化来指引和推动。建设和谐文化,有助于帮助人们牢固树立科学发展观,转变发展观念,创新发展模式,提高发展质量,正确处理经济发展与人口、资源、环境的关系,实现文明发展、和谐发展、又快又好的发展;有助于推动人们按照中国特色社会主义事业“四位一体”总体布局的要求,在坚持以经济建设为中心的同时,把构建社会主义和谐社会摆在更加突出的地位,实现经济建设、政治建设、文化建设与社会建设协调发展、相互促进。
2.建设和谐文化是实现文化自身和谐的需要。文化自身的和谐是社会和谐的重要组成部分,也是建设和谐文化的题中应有之义。当前,我们正处在一个思想大活跃、观念大碰撞、文化大交融的时代,先进文化、有益文化、落后文化和腐朽文化同时并存,正确思想和错误思想、主流意识形态和非主流意识形态相互交织,各种思想文化有吸纳有排斥,有融合有斗争,有渗透有抵御,这种交流、交融、交锋不仅发生在国际而且发生在国内。对不同文化的冲突、碰撞、摩擦,如果不注意协调、妥善解决,就会引起思想混乱,甚至导致社会危机。和谐文化强调各种健康思想文化相互借鉴、相得益彰,主张在坚持核心价值体系的基础上,尊重文化的多样性,推动不同文化相互学习、取长补短,实现弘扬主旋律与提倡多样化的有机统一。建设和谐文化,必将有利于核心价值体系和主流意识形态的发展壮大,在多元中立主导,在多样中谋共识,减少思想冲突、增进社会认同,有效避免因认识差异引发社会动荡;有利于形成百花齐放、百家争鸣的生动局面,使先进文化得到发展,健康文化得到支持,落后文化得到改造,腐朽文化得到抵制,使民族文化与外来文化、传统文化与现代文化、高雅文化与通俗文化在交流比较中互动融合、相互促进,使各种文化形式、文化门类、文化业态各展所长、共同发展。
关键词: 机械设计基础 资源优化与共享 机械创新设计 网络平台
机械设计基础课程包括机械原理、机械设计、实验及课程设计,机械设计基础是工科院校中机械类、近机类专业的重要技术基础课,在本科教学工作中占据相当重要的地位。通过学习这些课程,培养学生的“工程综合”和“工程应用实践”能力[1,2]。近年来,随着普通高校的扩招,学生的个性差异较大,许多高校本科生为多批次录取,虽为本科,但学生的学习水平参差不齐。在社会培养应用型人才的方针指导下,以学生为本,进一步推进教学改革,把教学资源进行整合优化,借助多媒体网络平台的实用性和时效性等特点实现资源共享。
1.课程教学资源的优化与共享
机械原理、机械设计为技术基础课程,属于本科生的必修课程,该课程与工程应用联系紧密,具有公式多、图表多、图形多等特点,由于学生学习能力差异的存在,过去单一的教学方法已无法满足培养需求[3],因此,机械基础课程教学方式应由过去以教师和教材为中心向以教师为主导、学生为主体,课堂为主导、学生自主学习为中心,教材为主导、课程资源为中心转变。新时期的大学生应在教师的指导下,充分利用课程资源实现自主、自助学习。为此,课程组充分利用网络资源及兄弟院校的优良经验,从教学方法、教材建设、课件设计等方面进行资源的优化整合。
随着多媒体技术的深入发展,教学方法要改革,要综合分析运用。传统教学中教师与学生心与心的碰撞与情感交流,是任何媒体不及的;借助多媒体,可以节省时间,信息量大,利用动画功能,形象、直观地反映机构的运动关系,较静态图片易于理解,使不便于描述的难点有所突破。为此,课程组进行大量调研,借助课程研讨会与兄弟院校交流经验,合理制定教学大纲,编写教学要求,制作多媒体课件,为适应不同专业、不同层次学生的要求,同时考虑不同教师的教学特点,教学课件以求大同存小异为原则。同时,在课件的制作过程中,让不同层次的学生参与,使学生在学习中便于理解和掌握,制作满足不同层次和不同教学需要的教学课件,提高资源共享率。
多媒体技术的运用可以刺激学生的感官,动画部分可以激发学生的好奇心,进一步调动学生学习的积极性,尤其突出的是连杆机构和凸轮机构和轮系等。如果整个授课过程全部采用多媒体课件,时间长了,学生容易产生视觉疲劳,产生教学形式过于单一的感觉,可采取例题用黑板讲述,或讲课过程中增加实例讨论,实践证明多种教学方法的综合应用会产生良好的效果。总之,在课堂教学过程中,教师将多媒体课件与板书有机的结合运用,将增进师生间的情感交流和良好互动,使得学习气氛和谐,达到比较理想的教学效果。
大学生的学习不仅仅局限于课堂学习,尤其是每年有许多学生要参加研究生入学考试,机械基础课程作为专业技术基础课是所考科目之一,学生需要课下学习和巩固所学知识。为此,课程组编写了相应的教材,有《机械原理》、《机械设计》和《机械设计基础》,教材中增加了实践环节的内容,即在每章后附加实践环节练习,此练习通过学生动手、动脑熟悉和应用所学知识的一个过程练习,比如在学完“链传动”一章之后,设计的一个实践环节为:“观察一辆变速自行车的滚子链传动,分析有几种传动比,松紧边的位置,链接头形式,并观察张紧轮的位置,如何调整链条的松紧程度。”这个环节可以由老师带着做,也可以由学生课下自己做。同时,为方便学生自学,课程组专门为学生制作多媒体课件,该课件模拟教师课堂教学流程,深入浅出地详细讲解,例题量大且题型多,并附加基础知识测试,重点、难点明确,放置于我校网络平台上“机械原理”、“机械设计”精品课中,学生可以借助网络平台的辅助学习功用实现自主、自助学习。
“知之者不如好之者,好之者不如乐之者”,通过教学资源的优化与共享,学生方便灵活地广泛涉猎知识,提高能力,激发学习兴趣,为应用型人才的培养打下良好的理论基础,以便更好地服务社会。
2.改革工程实践教学体系,实现资源的优化与共享
实践教学是高等学校实现培养人才目标的重要环节,知识来源于实践,能力来自于实践,各种实践教学环节对培养学生的实践能力和创新能力尤其重要。我国的某些理工科重点高等院校如清华大学、华中科技大学、武汉大学、武汉理工大学,针对“重实践”提出的教学理念、教学方式和方法及教学内容的改革已经全面展开。因此,应针对我校特点对实践教学资源进行优化整合,实现共享,为应用型人才的培养打下良好的基础。
2.1对实验资源整合优化,加快实验室建设。
我校是由几所学校合并而成的,许多实验资源重复,如机构动态演示台就有多套、同类减速器若干台、动平衡机多台、齿轮范成仪多台等,并且多而杂的教学模型占据大量的实验室空间,为此,对实验室进行整合,淘汰落后和多余的模型和仪器,改进现有设备,对“机器与机构陈列柜”研发配置声控装置,并与机构的测绘实验实现互补,使实验内容更翔实、有趣。为丰富实验内容,加强实践训练,购置一些新型的实践教学设备,更新实验教学内容,完善实践教学体系,开设出能够培养工程意识和综合能力的实验。购置了QM-ZXI型组合式轴系结构设计与分析实验箱,通过此套设备学生可以自主设计拆装轴系。通过购进HK2B-Ⅱ型机构组合创新实验台,开设了“机构系统创新综合实验”,利用此平台,学生可以进行创新设计,再到实验平台上搭接组装,然后对机构进行分析改进,加深对所学理论知识的理解和运用。实验课程增强了自选性、综合性、设计性实验,增强了学生的想象力、创造力,充分调动了学生学习的积极性和创造性,提高了学生独立开展科学研究工作的素质。
实验室向全校师生开放,鼓励学生学而优则创,在教师的指导下由学生自主研发设计的“高压电线除冰装置”获得2010年河北省首届大学生机械创新设计大赛河北省一等奖,“火灾逃生地震避险多用桌”、“救援千金顶”获得2010年河北省首届大学生机械创新设计大赛河北省三等奖,“社区太阳能路灯电池板清洁装置”获得2012年河北省大学生机械设计创新大赛三等奖;“自行车一体化链式充气筒”获得2012年河北省大学生机械设计创新大赛二等奖。
2.2建立网络实践教学系统。
多媒体技术的发展,为网络实践教学提供了便利条件。利用计算机技术、三维造型技术,虚拟现实技术、仿真技术等创建虚拟实验室,进一步丰富精品课网络实践教学的内容。如“杆机构动态分析”可以改变构件尺寸观察运动轨迹变化,“轴系装配工艺”可以清楚说明零件间的相互位置关系、零件装配工艺等,“轴系结构改错”指出尺寸的合理性及如何修正错误结构。将大量的实例分门别类,不但在不增加教学设备的情况下加大了实践教学比重,而且实现了学习环境的灵活性,激发了学生的学习兴趣。
2.3完善课程设计实践教学内容。
课程设计是非常重要的实践环节,能够培养学生的工程意识。以往课程设计安排在课程教学结束后进行,现在将课程设计任务安排在相应课程的教学过程中,将任务书下发给每一位学生,教师以课程设计为主线组织教学,让学生在学习的同时利用课外时间收集资料和考虑各种复杂问题,充分发挥学生的主观能动性进行创新思维。学生在学习的过程中设计方案,利用实验室资源,不断完善自己的设计方案,通过课程设计主线,使学生感受到本课程各部分内容的有机联系。同时,将学生合理的设计方案补充到实践教学中,使课堂教学不再停留在课本上。根据我校的实践教学特点,结合国内外高校应用型人才培养战略,编写《机械原理课程设计》、《机械设计课程设计》、《机械设计基础课程设计》教材,并将有关内容置于网络平台上,方便学生自主学习,也为毕业设计提供有益的帮助,深受学生的好评。
3.结语
通过对机械设计基础课程资源优化与共享的研究,提高教学信息资源收藏质量,对现有资源进行整合和深加工,丰富教学内容,完成网络平台建设,多手段、多方法地调动学生的学习积极性和创造性,最终达到实现教学信息资源的共建、共知与共享的目的。今后将不断地总结经验,对教学内容进行补充和完善,为人才的培养提供更优质的资源,进行交流与共享。
参考文献:
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关键词:制药化工设备机械基础;教学内容;体系;改革
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)51-0085-02
一、前言
制药化工设备机械基础课程是为满足现代制药工业的需求,在原《化工设备机械基础》课程基础之上进行教W改革,应运而生的一门课程。制药设备行业相对于制药工业而言,发展相对滞后,我国制药设备的复合人才还比较缺乏。目前开设制药设备机械专业学科的大专学校陆续增多,医药院校制药设备机械设计方面的教学还存在普遍被忽视的情况。在这种情况下,对原《化工设备机械基础》课程体系进行改革,将教学内容与制药设备机械行业、制药工业、现代化的设计方法和手段紧密相连,科学合理地构建制药设备机械设计学课程体系的教学内容,势在必行。
二、合理构建制药设备机械(设计)学教学内容
原化工设备机械基础包含:工程力学、化工设备材料、机械传动、容器设计及课程设计五部分内容。该课程的主要落脚点是化工设备,而制药设备与机械与药品的质量密切相关,制药设备与机械的质量直接关系是否能生产出合格药品,是否能通过GMP规范的验证。制药设备机械在卫生、洁净、耐腐蚀、无污染方面比化工设备的要求更为严格,原化工设备机械基础课程教学内容中未涉及现代设计方法方面的知识,这些都使得原化工设备机械基础的教学内容相对陈旧,不能满足现代制药工业、制药设备机械行业对人才培养的需求,因此要在化工设备机械基础课程的基础上,构建科学合理的、与制药设备机械紧密联系的教学内容,以满足制药设备机械及制药工业发展的需要。
笔者根据多年的教学及科研经验,进行总结及归纳,构建制药设备机械(设计)学方向的教学内容如下。
1.简化工程力学部分,强化工程安全安装和维护理念。工程力学是整个工程界的基础,其指导设备安全安装和设备合理维护、工程安全设计、设备安全运转的基础,该部分内容应予以保留。但由于制药化工设备机械基础课程学时的限制,可在教学内容上适当简化。对于静力学部分,可只介绍常见典型制药设备与机械的受力特点、分析方法;材料力学部分,结合工程实例,简化各种载荷下的受力及变形分析,简化强度条件、刚度条件及稳定性条件的理论公式推导,结合强度理论及刚度条件的应用,强化制药工业工程在建厂初期的设备及设施的合理安全安装,及制药设备机械和设施在使用过程中的安全操作及使用等知识。
2.联系制药工业,讲解制药设备机械材料学。原化工设备机械基础课程中,材料学部分内容主要涉及化工行业设备与机械材料的种类、性质及化工设备材料选择原则,重点为碳钢、铸铁、合金钢等,这些知识点已不能满足制药设备机械材料的需求。大多数的制药设备与机械,无论是固体制剂设备,还是包装材料及设备等都要求满足GMP要求,GMP规范中涉及制药设备机械选材的条款如下。(1)GMP(2010版)第74条规定:“生产设备不得对药品质量产生任何不利影响。与药品直接接触的生产设备表面应当平整、光洁、易清洗或消毒、耐腐蚀,不得与药品发生化学反应、吸附药品或向药品中释放物质。”第98条规定:“纯化水、注射用水储罐和输送管道所用材料应当无毒、耐腐蚀;储罐的通气口应当安装不脱落纤维的疏水性除菌滤器;管道的设计和安装应当避免死角、盲管。”(2)GMP(98版)附录第二节3款认为:“与药液接触的设备、容器具、管路等应采用优质耐腐蚀材质……过滤器材不得吸附药液组份和释放异物。禁止使用含石棉的过滤器材”;GMP(2010版)第41条规定:过滤器应当尽可能不脱落纤维。严禁使用含石棉的过滤器。过滤器不得因与产品发生反应、释放物质或吸附作用而对产品质量造成不利影响。美国CGMP中211.65条(a)款规定:“设备表面与组份、中间物料或药品接触时应不起反应,无吸着、吸附作用,以不致改变药品的安全性、鉴别特征、含量(或效价)、质量或纯度而使之超出法定或其他既定要求”。因此涉及制药设备机械及包装材料的选择应以不锈钢及符合卫生条件的非金属材料为主,使用普通碳素钢及铸铁的场合则很少。故制药设备机械材料学部分内容应结合制药设备机械和制药工业行业的实际情况,以讲解制药设备机械设计行业中采用的合金钢、医用非金属材料为主,碳钢、铸铁及有色金属材料为辅。现代医药包装材料多以PET、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚酯等为主,广泛应用医药塑料包装瓶的制造。聚氯乙烯片材和聚酯主要是片材材料,合成纸和无纺布主要用于医疗器械的包装袋。而在有些腐蚀严重的场合会采用搪瓷及钛材作为制药设备机械的材料。这些知识点紧密地与制药设备机械及药物包装材料相结合,实用而有的放矢。
3.以药剂机械为载体,讲解机械传动部分。原化工设备机械基础课程中有机械传动部分内容,包括V带传动、齿轮传动、轴与联轴器、轴承、轮系及减速机。这些内容对于医药院校的学生来讲,因为没有实践应用环节及课程设计等实习环节而显得枯燥。在学时允许的情况下,教学中,拟辅以实例剖析,将这些机械部件与制药机械相联系,将其作为机械中的一个部件进行剖析;如结合小型手动压片机讲解轮系与减速机、齿轮传动、V带传动;以大型反应器和发酵罐为例讲解轴与联轴器等,可将枯燥的内容生动活化,使学生易于理解。
4.结合制药设备机械工程实际,阐述内外压容器设计。制药设备机械内外压容器的设计及在用制药设备类容器的安全校核及安全评定、附件的选型及校核是本课程的重点。该部分采用新版的GB150-2011《钢制压力容器》的设计及安全校核方法,讲解制药工程用内压、外压容器的设计及在用设备的校核方法、设计参数的选择、容器附件的设计选型等内容。联系制药设备机械实例的设计,阐述设计及校核方法。如带夹套的反应器、提取罐、超临界萃取釜,这些设备为了满足使用过程中温度的要求,大多带有夹套。对于筒体部分,其往往承受内压,应按内压容器进行设计及校核;而超临界萃取釜频繁停车时,或内部压力小于夹套压力工作的反应器、提取罐及膜式蒸发器,筒体又承受外压,就必须按外压容器的设计方法进行设计和校核。结合制药设备机械及制药工业工程实际的教学内容,更为生动。
5.制药设备机械课程设计解析。为了紧密结合制药工业工程及制药设备机械专业方向的需求,增设制药设备机械设计学课程设计环节,选择典型制药设备与机械进行设计训练,可显著增强学生的知识为制药工业服务的理念。可结合药物化学方向的需求,设置化学制药工业中的化学反应器的工艺、结构及控制设计;也可用刮膜式蒸发器设计取代换热器设计,以及有选裥缘厥褂昧骰床干燥器;并将新型的制药设备与机械带入课程设计,介绍新型先进的制药设备及机械,使该课程设计内容真正与制药设备行业的需求紧密联系。通过训练,一方面,可将前期的工程力学、制药设备机械材料学、机械传动及设备机械设计部分的教学内容有机结合,使所学的知识得巩固;另一方面,可以根据现存制药设备中存在的问题、设备的研发方向,引导并鼓励学生进行创新设计,为制药设备机械行业向更高水平发展注入新的技术力量。
6.现代设计方法及技术。现代设计方法是随着科学技术的飞速发展和计算机技术的广泛应用而在设计领域发展起来的一门新兴的多元交叉学科,其应用越来越广泛。因此,在制药设备机械设计学的教学中,增加现代设计及分析方法的内容,开阔学生视野,为后续的制药设备机械方向的科研及工程应用打下基础。现代设计方法包括:计算机辅助设计、优化设计、有限元法及CFD模拟设计等。在学时允许的情况下,在课程中,主要介绍计算机辅助设计、现代智能优化设计、或基于ANSYS的有限元法及CFD模拟方法,这些设计及分析方法可以为学生的毕业设计环节提供帮助,为制药设备机械的研发及解决工程中出现的问题提供先进的设计及分析手段。通过上述教学内容的调整,增强了紧密联系制药工业及制药设备机械行业的环节,达到教学内容服务于制药工业及制药设备机械行业的目的,课程的学时需要根据教学内容进行实时调整,以满足教学需要。
三、展望
制药化工设备机械基础课程的教学改革,旨在为制药设备机械及制药工业提供缺乏的人才,该课程改革和建设之路还任重道远。目前需编写满足要求的制药化工设备机械基础课程的教材,并强化制药设备机械设计学方向的教学改革、加强师资队伍建设,推动培养制药设备机械及制药工业行业培养复合型人才。
参考文献:
[1]田耀华.再议制药机械选材原则[J].中国制药设备,2007,(5).
[2]于颖.制药工程制图[M].北京:化学工业出版社,2009.
The Course Reform of Basis of Pharmaceutical Engineering Equipment and Machinery
YU Ying,DAI Su-mei,ZhANG Li
(School of Engineering,China Pharmaceutical University,Nanjing,Jiangsu 210009,China)
关键词:化工机械;承压设备;故障;原因;处理策略
DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2017.14.014
化工机械的承压设备作为化工机械系统运转中的重要组成部分,对化工机械工作过程中的影响重大,承压设备在运转中出现故障,就会导致化工企业的工作停产,严重的影响企业的生产效率和企业效益,为了使承压设备在运转过程中可以安全稳定的进行工作,避免在运行过程当中出现故障,所以需要定期的对化工机械中的承压设备进行检修,避免产生设备故障的情况。
1 化工机械中承压设备常见故障及原因
1.1 承压设备产生腐蚀现象
化工机械中的承压设备在长时间的使用过程当中会出现腐蚀点,导致设备产生点蚀破损,设备的整体承压能力出现薄弱点,降低了承压水平,时间长了在出现腐蚀点的地方很容易形成大面积腐蚀,影响设备的正常使用寿命。化工机械中承压设备出现腐蚀现象的主要原因是化工机械中经常性的储存带有腐蚀性质的化学物质,在化工承压设备中储存的化学物质在高温过程中会汽化,在汽化的过程当中产生了许多气泡,气泡在破损过程当中会产生很多腐蚀性气体,承压设备长时间的浸染在这些腐蚀性气体当中,承压设备的金属表面很容易被腐蚀,导致承压设备表面腐蚀脱落,不仅影响了化工企业的正常生产,还对作业施工人员的生命安全造成威胁[1]。
1.2 承压设备的严重磨损泄露
设备在使用过程当中在外力的作用下使承压设备产生磨损,比如设备中经常性的储存腐蚀性物质,造成的承压设备磨损程度随着使用强度的加强和时间长度延长,导致承压设备的磨损程度越来越严重,当设备在运转过程中,也很容易受到自然因素的影响造成化工机械中承压设备的磨损,例如设备产生零件锈蚀、老化等情况。导致承压设备产生故障。化工机械中承压设备通常都是以非常精密的零部件进行连接,零部件的选择不当,尺寸不合适、零部件质量不过关,存在裂缝气孔等现象都可能造成设备连接不严密,导致承压设备中存放的腐蚀性物质泄露,对承压设备本身造成腐蚀出现漏洞,最终会造成承压设备泄露的严重问题。
1.3 承压设备超出荷载率导致承压设备的失效
当载荷在一定范围内做周期性的变化或按其它规律变化时,需要在变动加载作用下,要计算承压设备的安定载荷。当外载荷控制在安定载荷以下时,承压设备除了在最初几次加载循环中产生少量的塑性变形外,在以后的加载过程中将始终保持弹性变形,不会出现新的塑性变形。如果承压设备在经历有限次塑性变形而达到一定的残余应力状态后,外载荷的继续作用将使该承压设备在此残余应力之上仍作弹性响应的话,则可认为承压设备是安全的,我们就称之处于安定状态[2]。当外载荷超过安定载荷以后,每次加载循环都会产生新的塑性变形,经过有限次循环后,塑性变形的不断累积将导致承压设备的最终破坏。
1.4 承压设备受到冲击产生振动
化工机械承压设备在运行过程中,很容易受到冲击使产生设备震动而产生噪音,异常震动产生的噪音对承压设备的零部件造成变形损坏,导致设备接触不良,管道产生裂缝导致物质泄露,影响了化工机械承压设备的稳定性和安全性,承压设备的使用寿命得不到保障。
2 化工机械中承压设备故障的处理策略
2.1 认真分析承压设备工作状态,作好准确的诊断
化工机械承压设备中的其中任何一个环节出现问题都会对机械承压设备的正常使用造成影响甚至造成安全事故的产生,因此化工企业的管理人员提高设备安全管理意识[3],对可能出现的故障问题作出相关的预案,避免在发生紧急状况时不能及时进行处理,造成事故问题的加重。还需要对承压设备容易发生故障的部分需要定期的安排专业人员进行检修,针对具体问题提出解决方案,做好定期检修的监管工作,避免产生遗漏造成安全事故隐患。化工机械中承压设备的结构复杂性、设备的特殊性就要求化工企业提高对承压设备安全管理意识。
2.2 加强对承压设备的设计与制作的严谨性
化工机械设备的特殊性就要求在设备设计和制造过程中严格按照生产工艺和施工标准,保证设备的制造符合设计理念的科学性和严谨性,设备中的每一个零件的质量都关乎到整个设备是否可以投入使用,在设计过程中的一点疏忽都会对设备质量产生影响,因此在零件尺寸的精准度上要做到零误差,保证零件的强度可以满足设备的正常使用,提高设备运行强度用以保证设备的稳定性。
2.3 注意承压设备的保养和维修
化工企业需要配备相关的专业检修设备,安排专业的设备检修人员定期的对承压设备进行检修,在检修过程中要严格要求检修工作的认真细致,对机械设备的每一个环节都要进行检查,因为化工企业应用的腐蚀性材料较多,尤其要注重承压设备的连接零件,避免因为零件的老化和锈蚀使设备连接产生裂缝导致腐g性材料的泄露,不仅会造成设备的腐蚀,还对施工作业人员的安全产生威胁。因此注意承压设备的保养和维修可以避免安全事故的产生,最大限度的延长设备的使用寿命。
3 结束语
在当前中国经济快速发展的条件下,化工企业迅速发展,有了机遇也有了挑战,尤其在环保和安全方面,所以,对化工设备的要求越来越高,化工设备的安全性与环保性影响着化工企业的发展水平,一旦化工机械发生故障,就会对企业的正常运转产生影响,因此本文对化工机械中承压设备故障原因及处理策略进行浅析,希望对化工企业生产安全提供帮助。
参考文献:
[1]董鑫. 化工机械中承压设备故障原因及对策分析[J].河南科技, 2015(08):47-49.