實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)介

本實(shí)驗(yàn)是基于虛擬仿真技術(shù)結(jié)合造紙漿水平衡的原理搭建一個(gè)文化用紙的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的平臺(tái)，采用工業(yè)化生產(chǎn)的工藝流程和實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行的工藝參數(shù)進(jìn)行虛擬仿真實(shí)驗(yàn)，以文化用紙的水分和定量控制問(wèn)題為導(dǎo)向，應(yīng)用虛擬仿真軟件真實(shí)量化的控制手段和控制方案，探索出影響定量和水分的主要因素及其變化規(guī)律，實(shí)驗(yàn)中采用實(shí)驗(yàn)小組形式開(kāi)展啟發(fā)式、互動(dòng)性、探究式的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，培養(yǎng)學(xué)生全面性和深入性分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，引導(dǎo)學(xué)生提出綜合性的解決問(wèn)題的方案，從而全面提高學(xué)生工程實(shí)踐和科研創(chuàng)新能力，真正做到了“以虛補(bǔ)實(shí)、以虛促實(shí)、虛實(shí)結(jié)合”。

設(shè)計(jì)原則

應(yīng)用虛擬仿真的教學(xué)和實(shí)驗(yàn)手段來(lái)提高學(xué)生對(duì)于整個(gè)造紙系統(tǒng)的全面認(rèn)識(shí)的理解，同時(shí)結(jié)合工廠的實(shí)際生產(chǎn)訂單設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)任務(wù)可以全面提升學(xué)生的對(duì)于整個(gè)造紙系統(tǒng)的認(rèn)知能力。并應(yīng)用相關(guān)的原理思考和分析影響紙張定量和水分的主要因素，設(shè)定主要的工藝參數(shù)，提出解決問(wèn)題的最優(yōu)化的工藝方案?，F(xiàn)代化的造紙生產(chǎn)的特點(diǎn)現(xiàn)代化造紙工業(yè)的具有大型化，高速化，智能化和復(fù)雜性的特點(diǎn)。（1）大型化：現(xiàn)代化的大型造紙機(jī)寬度12 m，長(zhǎng)度超過(guò)200 m。（2）高速化：造紙的生產(chǎn)過(guò)程涉及眾多高速運(yùn)轉(zhuǎn)的造紙機(jī)械裝備，現(xiàn)代化文化用紙生產(chǎn)的紙機(jī)運(yùn)行車(chē)速已經(jīng)達(dá)到1800米/分，實(shí)驗(yàn)者存在安全風(fēng)險(xiǎn)，導(dǎo)致生產(chǎn)實(shí)際全真體驗(yàn)不能在實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)。（3）智能化：目前造紙的生產(chǎn)都采用大型自動(dòng)化DCS控制生產(chǎn)線，受限于場(chǎng)地和費(fèi)用，導(dǎo)致大規(guī)模生產(chǎn)設(shè)備不能在實(shí)驗(yàn)室再現(xiàn)、大規(guī)格生產(chǎn)原料不能在實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用。（4）復(fù)雜性：造紙的生產(chǎn)包括原料碎漿和打漿系統(tǒng)、配漿系統(tǒng)、供漿系統(tǒng)、流送系統(tǒng)、網(wǎng)部成形及真空脫水系統(tǒng)、壓榨脫水系統(tǒng)、烘缸部干燥系統(tǒng)、水分定量控制系統(tǒng)、壓光和卷取系統(tǒng)等；造紙工藝復(fù)雜、設(shè)備繁多、造紙工藝參數(shù)相互關(guān)聯(lián)度高，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中難以全方位多角度地展示真實(shí)完整的造紙過(guò)程以及參數(shù)設(shè)置對(duì)生產(chǎn)過(guò)程與產(chǎn)品質(zhì)量的影響。

實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/b>

本項(xiàng)目以靜電復(fù)印紙為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，建設(shè)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的靜電復(fù)印紙定量 和水分控制的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，旨在讓學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)達(dá)到以下目的：（1）通過(guò)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)，加強(qiáng)和鞏固學(xué)生對(duì)所學(xué)課程《造紙?jiān)砼c工程》、《制漿造紙工程設(shè)計(jì)》、《制漿造紙機(jī)械與設(shè)備》、《造紙化學(xué)》、《紙和紙板的結(jié)構(gòu)和性能》等理論知識(shí)的理解。（2）模擬年產(chǎn) 30 萬(wàn)噸文化用紙（以靜電復(fù)印紙為例）工廠真實(shí)生產(chǎn)過(guò)程，了解并熟練掌握靜電復(fù)印紙生產(chǎn)的總體工藝流程、工藝操作規(guī)程、安全生產(chǎn)注意事項(xiàng)和產(chǎn)品質(zhì)量的影響因素等。（3）對(duì)虛擬實(shí)驗(yàn)技術(shù)參數(shù)進(jìn)行預(yù)設(shè)值和適量變動(dòng)，了解年產(chǎn) 30 萬(wàn)噸的靜電復(fù)印紙生產(chǎn)線相關(guān)工藝技術(shù)參數(shù)要求，掌握各工段參數(shù)對(duì)生產(chǎn)線運(yùn)行穩(wěn)定性的影響規(guī)律。（4）對(duì)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)靜電復(fù)印紙的定量和水分的產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)測(cè)，了解靜電復(fù)印紙的定量和水分的影響規(guī)律，評(píng)價(jià)并優(yōu)化工藝流程，培養(yǎng)學(xué)生自主研發(fā)的能力。（5）理論聯(lián)系實(shí)踐，提高學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新意識(shí)，為畢業(yè)后適應(yīng)科研院所繼續(xù)科研和在造紙廠工作的要求打下基礎(chǔ)，培養(yǎng)全方位的多種實(shí)驗(yàn)技能。（6）傳統(tǒng)專業(yè)與現(xiàn)代計(jì)算機(jī)軟件仿真技術(shù)有機(jī)結(jié)合，創(chuàng)新教學(xué)方法，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。

實(shí)驗(yàn)要求

整個(gè)實(shí)驗(yàn)分為以下三個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行：  環(huán)節(jié)一：靜電復(fù)印紙生產(chǎn)主要工藝參數(shù)的設(shè)定 學(xué)生課前做好預(yù)習(xí)，自主學(xué)習(xí)造紙工藝流程和工藝參數(shù)的影響因素以及核心設(shè)備；課上針對(duì)靜電復(fù)印紙生產(chǎn)線的具體工藝參數(shù)設(shè)定學(xué)習(xí)，掌握完整工藝流程，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)工藝流程以及參數(shù)設(shè)定的理論認(rèn)識(shí)。  環(huán)節(jié)二：定量和水分控制的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)在前期學(xué)習(xí)和實(shí)踐的基礎(chǔ)上系統(tǒng)的分析和研究影響靜電復(fù)印紙的主要工藝參數(shù)，通過(guò)以下兩種形式進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作：1．采用頭腦風(fēng)暴的形式組織學(xué)生參與和討論影響靜電復(fù)印紙的定量和水分的主要因素。 2．會(huì)議結(jié)束后，每個(gè)同學(xué)通過(guò)思維導(dǎo)圖的形式理順影響靜電復(fù)印紙的各個(gè)因素之間的相互作用關(guān)系，并形成一張邏輯清晰、結(jié)構(gòu)合理、系統(tǒng)全面的思維導(dǎo)圖，為后期進(jìn)行定量和水分調(diào)節(jié)和控制的優(yōu)化提供理論指導(dǎo)。應(yīng)用頭腦風(fēng)暴法激起學(xué)生的思維“靈感”，促使學(xué)生提出新的設(shè)想和思路。主持者只需根據(jù)“頭腦風(fēng)暴”的原則進(jìn)行適當(dāng)引導(dǎo)即可。學(xué)生發(fā)言量越大，意見(jiàn)越多種多樣，所論問(wèn)題越廣、越深，出現(xiàn)有價(jià)值設(shè)想的概率就越大。應(yīng)用思維導(dǎo)圖的方式來(lái)分析影響靜電復(fù)印紙定量和水分的主要因素可以將學(xué)生經(jīng)過(guò)頭腦風(fēng)暴的思路和想法經(jīng)過(guò)思維導(dǎo)圖進(jìn)行發(fā)散性、聯(lián)想性、條理性和整體性的歸納和總結(jié)，形成一整套影響紙張定量和水分的主要因素以及相互之間作用關(guān)系的思維導(dǎo)圖。并根據(jù)該思維導(dǎo)圖制定出調(diào)節(jié)紙張定量和水分的具體方案。然后應(yīng)用虛擬仿真軟件進(jìn)行定量和水分調(diào)節(jié)工作，從而優(yōu)化工藝，得到完善的工藝技術(shù)方案。環(huán)節(jié)三：影響靜電復(fù)印紙水分和定量的主要因素變化規(guī)律的探究 在上述實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，通過(guò)系統(tǒng)的分析研究，發(fā)現(xiàn)影響紙張定量和水分的主要因素。上網(wǎng)濃度、上網(wǎng)流量以及助留劑用量是工業(yè)化生產(chǎn)過(guò)程中的核心要素?；诤诵囊貙?duì)于紙張定量和水分的影響規(guī)律，在目前的工業(yè)化生產(chǎn)中和理論分析過(guò)程中都沒(méi)有相關(guān)的規(guī)律可循，因此非常有必要建立內(nèi)在的作用關(guān)系規(guī)律。要求學(xué)生通過(guò)改變上網(wǎng)濃度、上網(wǎng)流量以及助留劑用量，觀察紙張定量和水分的變化規(guī)律，形成一個(gè)對(duì)于工業(yè)化生產(chǎn)具有理論指導(dǎo)作用的數(shù)據(jù)庫(kù)，以可視化的形式表現(xiàn)出來(lái)。學(xué)生在操作過(guò)程中根據(jù)設(shè)定的靜電復(fù)印紙定量和水分的主要工藝參數(shù)改變上網(wǎng)濃度、流量和留著率上述工藝參數(shù)，記錄其相應(yīng)的定量和水分?jǐn)?shù)值，并繪制出影響定量和水分的二維或三維視圖，上傳結(jié)果。系統(tǒng)自動(dòng)給出紙張定量結(jié)果；系統(tǒng)出考核成績(jī)。關(guān)閉操作軟件，關(guān)閉人機(jī)交互操作平臺(tái)。進(jìn)行后期實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理和分析，撰寫(xiě)本次實(shí)驗(yàn)報(bào)告。