摘要：渦輪流量計是一種經(jīng)常用于測量管道中氣體或液體流通總量的檢測儀表，它具有精度高、耐高壓、測量范圍寬、維修方便等優(yōu)點(diǎn)，在石油、化工、冶金、城市燃氣管網(wǎng)等自動(dòng)化控制行業(yè)中具有廣泛的使用價(jià)值。研究主題是以渦輪流量計為例，將渦輪流量計的工業(yè)使用價(jià)值體現到教學(xué)應用研究上來(lái)。

渦輪流量計作為智能型自動(dòng)化儀表，在工業(yè)自動(dòng)控制系統中經(jīng)常用來(lái)做流量定量控制。就渦輪流量計來(lái)講，一個(gè)抽象的概念在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中如何運用得讓學(xué)生動(dòng)之以情，曉之以理，是一件困難的事情，特別是高職教育層次的學(xué)生。高職學(xué)生被定義為技能人才的同時(shí)也恰好抹殺了他們不愛(ài)學(xué)習理論知識的所謂天性，基于工作過(guò)程的教育理念橫空出世，成為高職教育的一根黃金稻草，所有高職課程的改革方向都是遵循著(zhù)這一教學(xué)模式。本文研究的渦輪流量計在自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)中的應用教學(xué)研究，立志將如此枯燥無(wú)味的一個(gè)檢測控制設備以全新的形式展現在學(xué)生面前。該研究既遵循了基于工作過(guò)程的項目式教學(xué)方法，也開(kāi)拓了高職學(xué)生學(xué)習理論知識，發(fā)揮實(shí)踐研究的思維能力。

1、研究現狀分析

脈沖型渦輪流量計是自動(dòng)化控制專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域檢測技術(shù)的一個(gè)學(xué)科教學(xué)環(huán)節，以往的上課經(jīng)驗是理論知識為重點(diǎn)，實(shí)驗操作為理論知識提供實(shí)踐支撐。然而，不同專(zhuān)業(yè)學(xué)科的教學(xué)點(diǎn)和側重點(diǎn)往往不甚相同，選取教學(xué)內容總會(huì )有所偏差，絕大多數的教學(xué)內容選取實(shí)際是建立在實(shí)驗實(shí)訓設備基礎上的，也就是說(shuō)企業(yè)行業(yè)使用的技術(shù)設備跟學(xué)生實(shí)驗實(shí)訓操作的實(shí)驗設備是否契合，才能決定是不是真正的實(shí)現基于工作過(guò)程。在我們對企業(yè)調研的基礎上，對自動(dòng)化控制專(zhuān)業(yè)的教學(xué)內容進(jìn)行重新統籌和規劃，把原先的單一學(xué)科技術(shù)鏈接到學(xué)科群里，將企業(yè)行業(yè)的一項技術(shù)貫穿到每個(gè)相關(guān)工作崗位教學(xué)情境中。選取渦輪流量計為研究對象，作為貫穿自動(dòng)化控制專(zhuān)業(yè)的一個(gè)教學(xué)環(huán)節是基于整個(gè)專(zhuān)業(yè)教學(xué)體系研究出來(lái)的一個(gè)教學(xué)應用。

2、應用教學(xué)研究

(1)渦輪流量計實(shí)物教學(xué)

例如：渦輪流量計LWGYD-15型號定義流量為0.6～6立方米/小時(shí)，LWGYD-10型號定義流量為0.2～1.2立方米/小時(shí)，如何深入理解型號的具體參數需要借助一些行動(dòng)教學(xué)方法和手段來(lái)輔助。課程教學(xué)中，不需要先學(xué)理論再進(jìn)行實(shí)驗，直接以實(shí)物展示進(jìn)入主題，先引起學(xué)生興趣。對單個(gè)渦輪流量計進(jìn)行整體觀(guān)察，包括外部結構、內部零件、尺寸大小、重量多少、按鈕設置、價(jià)格優(yōu)劣、測量精度等一系列參數，列個(gè)詳細表格清單任務(wù)書(shū)，課外布置上網(wǎng)查詢(xún)其他型號的渦輪流量計進(jìn)行對比分析，了解不同型號的渦輪流量計適用于哪些場(chǎng)合。由此展開(kāi)教學(xué)，可以豐富學(xué)生在該專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域的學(xué)科知識，熟知企業(yè)慣用的品*及類(lèi)型。

(2)渦輪流量計安裝實(shí)訓教學(xué)

在了解了渦輪流量計的基本結構后，教師開(kāi)始指導安裝渦輪流量計檢測設備。安裝的時(shí)候注意流通管道位置的選擇方向，導線(xiàn)連接方式，以及布線(xiàn)走向，逐一遵循說(shuō)明書(shū)步驟循序漸進(jìn)。這一環(huán)節可以先采用視頻觀(guān)看，再到親自示范操作，*后學(xué)生動(dòng)手，由安裝指導說(shuō)明書(shū)列出詳細步驟順序，按部就班實(shí)施。

(3)渦輪流量計調試過(guò)程教學(xué)

以渦輪流量計控制水的流量為例，某一自來(lái)水的水箱水位自動(dòng)化控制，配合變頻器、電動(dòng)截止閥來(lái)使用。調節變頻器輸出，觀(guān)察出水量變化，當頻率20Hz以下水泵無(wú)法抽水，處于不出水狀態(tài)，渦輪流量計不工作，頻率調節20Hz以上時(shí)候 ，出水量開(kāi)始增大，流經(jīng)渦輪流量計。頻率越高，出水量越大，4-20mA信號的電流值也在不斷上升，利用萬(wàn)用表測量電流信號與頻率值相比，可以觀(guān)察渦輪流量計出水量與電流數值之間的關(guān)系。此時(shí)適當講述渦輪流量計的工作原理，由此學(xué)生邊實(shí)驗，教師邊講解相結合，達到理論知識和操作調試知行合一的效果。

以上是操作環(huán)節的調試過(guò)程，到此檢測技術(shù)可以告一一段落，為了結合自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的課程體系教學(xué)，還引申出后續教學(xué)的重要環(huán)節。

3 渦輪流量計仿真教學(xué)

將渦輪流量計以電腦仿真的形式出現在應用教學(xué)中。比如，利用工控組態(tài)軟件技術(shù)，組態(tài)王是新型的工業(yè)自動(dòng)控制系統開(kāi)發(fā)監控軟件，它以標準的T業(yè)計算機軟、硬件平臺構成集成系統模擬現場(chǎng)的控制系統。

該系統用于模擬渦輪流量計在管道中的流通。引用工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化中一個(gè)例子，某化學(xué)廠(chǎng)的一個(gè)反應車(chē)間控制中心，每個(gè)催化劑之間配備一個(gè)渦輪流量計，控制畫(huà)圖形成中心畫(huà)面，再進(jìn)行數據鏈接，*后形成一個(gè)組態(tài)控制動(dòng)態(tài)畫(huà)面，以電腦仿真的形式呈現，監控到渦輪流量計的流量大小。利用動(dòng)態(tài)圖形圖表的形式來(lái)重組實(shí)際工作環(huán)節流程，采用流量定量控制儀進(jìn)行流量積算，在積算出來(lái)自渦輪流量計的累積流量數據，當數據達到一定數值的時(shí)候，可以輸出開(kāi)關(guān)信號給電磁閥，從而控制閥門(mén)關(guān)閉與開(kāi)啟。

4、研究探索型教學(xué)

高職學(xué)生除了以上的實(shí)驗室訓，項目式動(dòng)手教學(xué)之外，為了挖掘他們可持續發(fā)展的能力，需要后續加以研究探索，向更高層次的技術(shù)領(lǐng)域邁進(jìn)一步。

引入自動(dòng)控制系統PID調節，所有的控制系統都必須遵循一個(gè)穩、準、快的調節過(guò)程。就一個(gè)信號傳遞是否精確來(lái)講，PID就調節就發(fā)揮其扎實(shí)有用的效果。利用PID控制儀及流量調節閥來(lái)控制流量的均勻流動(dòng)。比如，控制渦輪流量計的流通滿(mǎn)流量在10立方米每小時(shí)，想控制在5立方米每小時(shí)的時(shí)候，就需要用到PID智能調節儀，調節儀調節輸出4-20mA電流信號或者脈沖信號給調節閥，調節閥根據信號大小來(lái)調節開(kāi)關(guān)的程度，這樣就可以實(shí)現流量大小的控制。

數字型的渦輪流量計還可以直接附帶連接計算機輸出接口，通過(guò)流量定量控制儀等二次儀表在電腦上直接顯示現場(chǎng)的流量，或者還可以結合DCS控制系統來(lái)直接調節控制流量輸出的大小。要想知道設置的參數是否合理，必要時(shí)需要進(jìn)行MATLAB仿真程序設計，通過(guò)Simulink軟件仿真，分析出各典型環(huán)節數據對控制系統性能的影響，從而設置出正確的調試參數。

5、結束語(yǔ)

整個(gè)控制系統的教學(xué)過(guò)程是一個(gè)需要不斷實(shí)踐的漫長(cháng)過(guò)程，但是，只要抓住典型環(huán)節，對某一個(gè)教學(xué)要點(diǎn)進(jìn)行圍繞學(xué)科教育的實(shí)踐應用教學(xué)研究，相信總有一種方法能夠讓學(xué)生易于接受。就自動(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程中一個(gè)傳感器設備渦輪流量計來(lái)講，設計出一套行之有效的教學(xué)研究模式，需要個(gè)個(gè)相鄰相近學(xué)科體系的配合，才能充分發(fā)揮其使用的社會(huì )價(jià)值，單個(gè)學(xué)科構成的教學(xué)環(huán)節還是存在一定局限性的，需要充分發(fā)揮控制設備在控制系統中的教學(xué)地位，才能為后續學(xué)科的學(xué)習打下堅實(shí)基礎。