在地铁通风系统中，有的夏天需要将外面的新鲜空气引入地下通道，而在冬天则需要风机反向送风，也称/反风“，将通道中的污浊空气排放到外面，一年之中风机需要两次换向工作；还有的要求隔天一次的频繁换向；特别在紧急情况下，例如发生火灾或毒气时的应急反风，这就需要一种&dquo;可逆风机“。国际通用惯例及国家标准都对风机规定了反风时的风量和效率，同时还有反风操作时间，一般要求其反风工作时的风量是正向时的60%~80%，而反风动作应在10min内完成。迄今为止，几乎所有地铁风机的反风都是通过将风机转子逆向旋转来实现的，而风机动叶及静叶又弯又扭的特殊造型和结构，决定了它只能在正向时高效率工作，风机的逆向旋转工作恰恰是其最不利的工作状态，它会使风机的风量下降，风压降低，风机效率也很低。为了解决这个矛盾，不得不牺牲正向工作时的高效率，将叶型改成&dquo;对称翼型“，这就使风机常年在低效率下工作，造成了电力的极大浪费；有的还研究了各种动、静叶的配置结构。近年来出现了一种/S型&dquo;叶型的风机，风机的反风性能有所提高，但由于风机叶型偏离机翼翼型太多，风机正向效率不高也就很自然的了。 　　因此，既要坚持通过反转实现反风，又要从气动设计方面入手。那么，试图设计一种新翼型来兼得正、反风同样的高效工作，这无疑是走进了死胡同。既然单纯气动的路子走不通，就不妨换个思路，从结构设计入手又会怎样本文就此作了一次尝试。 　　2技术方案地铁风机的一个基本要求是结构紧凑，占地面积小。从结构上解决风机反风的问题有两种方法。 　　2.1旋转叶片法如果将风机的动叶和静叶分别旋转约180*，则可以实现较高效率的反风。只不过此时的动叶位于静叶的下风向，其效率要低于正风效率，而且风机叶片在叶根处的稠度（即实度）较大，叶片的旋转会造成相邻叶片间的干涉，因此不得不每隔一个叶片分两组进行旋转，这样才能完成反风动作。所以这种反风方法结构复杂，不容易实施。 　　2.2风机整体旋转法仔细分析地铁风机的具体结构是十分有益的。地铁风机一般都是水平安置的，且都是单级的（一级动叶加一级静叶）电机内置。因此，其轴向长度很短，与其直径差不多，有的比直径还小。这样，就提供了一个契机：当需要反风时，只需将地铁风机整机（包括转子、机壳和电机）原地绕垂直于其旋转轴线的纵向对称轴旋转180*即可完成反风。这种操作并不需要额外的通道空间，且能保证风机在正向和反风时工作状态完全相同，因此也同样具有高性能。 　　3风机反风装置总体结构的设计及工作原理整个风机系统分成三部分：A部分轴流风机；B部分一风机换向机构；C部分（包括Cl、2）风筒移动机构，如所示。风机正向工作时，气流如图中实线箭头方向所示。当需要反风时，通过预先设置的一系列程序指令执行反风动作：首先执行停机指令，然后通过控制装置将风筒移动机构C1、C2与风机沿轴向分开，并各自沿轴向向两侧移动预定的一小段距离，再由风机换向机构将风机绕垂直于其轴线的纵向对称轴旋转180*，最后再通过控制装置使风筒移动机构C1、C2回移复位，并完成与风机的对接，使二者快速牢固连接，从而完成了反风动作；按下启动按钮，风向立即改变，如中虚线箭头所示。 　　1.固定风筒2.软连接风筒3.活动通风筒4.轴流风机5.作动筒6.密封环7.风机换向驱动装置8.风机换向旋转机构9.旋转滚动系统风机反风装置结构风机反风装置总体结构的三维图象如所示，其风机换向驱动装置为垂直布局方案。 　　4风机反风装置的部件结构设计考虑到反风动作必须在10min内完成的要求，该反风装置各部件设计则要求各个分解动作必须能够在最短的时间内完成。 　　4.1轴流通风机设计高性能的轴流通风机设计是实现高效率反风的基础。原则上，本技术可以在任何轴流通风机上实施，它可以保证风机的反风性能与正风性能相同。用航空技术设计的轴流通风机效率可达85%以上。 　　由于本技术的关键在于风机需绕其纵向对称轴旋转18f，因此与通常的风机不同，其机壳的两端不能与其前后通风道的风筒固定联接，而必须是能够密封的活动联接；最简单的是采取端面密封的端面对接。而为了保证橡胶密封圈的密封效果，必须得为其提供足够的压紧力，这种力可由作动筒靠气动或液压提供，但是作动筒由于长期处于工作状态会导致漏气或漏油。因此，可考虑采用预先设定的弹簧力压紧密封环来保证密封，而作动筒仅在需要移动活动通风筒时才使用。 　　风机反风装置的三维图象4.2风筒移动机构由前面的分析可知，风机绕其纵向对称轴旋转18Cf，实现反风而无需额外的空间是可能的。但是在实现这个动作之前，前后两侧的风筒必须采用软连接，并向两侧分开，以留出足够的空间。完成动作之后，又必须退回原位，并给密封圈足够的压力以保持密封。 　　4.2.1活动通风筒最小移动距离的估计由于风机两侧的通风筒都是“空心&dquo;的，在风机绕其纵轴旋转的过程中不会遇到热和阻碍，所以其所需的，向两侧最小移动距离S（mm）很小，并可由下式估算：D2风机叶轮外径，mml*-叶轮尖部与机壳间的径向间隙，h机壳法兰高度，mm则有因此，两侧活动通风筒只需向两边移动58.2mm，风机就有足够的空间旋转180*，这就降低了整个结构设计的难度。 　　4.2.2软连接风筒为了使风机前、后方的风筒能够移动，而且还得保证密封，必须采用如中的活动通风筒3，而活动通风筒与更远的上、下游固定风筒连接的最简单方法是采用可以伸缩的软连接风筒，如中的2所示，这种软连接实现上述58.2mm的移动是很方便的。活动通风筒与软连接风筒一起靠作动筒5支撑并固连于固定风筒1上。 　　4.2.3活动通风筒的移动活动通风筒与软连接风筒向风机两侧的移动靠沿圆周均布的3个作动筒5执行，而作动筒是由一台电机驱动的液压泵驱动（未示出）。 　　4.3风机换向机构风机换向机构是该反风方法的关键部件。 　　风机绕其纵向对称轴旋转180*，即水平换向靠一套旋转机构来完成。风机的整个质量通过一个支架稳稳地坐落在可旋转的底盘上，底盘与底座之间有一圈大滚珠，形似一个大的“止推轴承&dquo;。风机的换向旋转靠一根与风机和旋转底盘垂直联结的粗大的轴带动。和该轴联接的齿轮与特别设计的大传动比减速器啮合；减速器由一台电机驱动，电机的工作和转速由专门设计的单片机程序控制，它使风机刚好转过18f，并在换向操作开始和结束时使转速减慢，以减少开始时启动力矩和结束时惯性造成的冲击力。最后用止动装置定位。 　　4.3.1风机换向速度的确定在设计风机换向机构之前，首先必须确定换向速度，即风机水平换向需要多少时间，这是因为如下原因。 　　必须得在尽可能短的时间内完成换向，这是对“可逆风机&dquo;设计的基本要求。 　　换向时间又不能太短，即风机水平换向旋转不能太快，因为地铁风机是一个庞然大物，其质量少则也有1~2，其旋转惯性很大。因此，水平换向时间分为3段：然后用止动装置定位。旋转的启动速度不能太快，以减少开始时的启动力矩；同样，换向旋转接近完成时的速度也不宜太快，否则当停止旋转时，旋转惯性会对止动销产生很大的冲击力；其余就是中间一段时间了，为了缩短总的换向时间，不妨可以转得快些。 　　2风机换向旋转机构如中的8所示，主要指减速器和换向旋转轴。 　　2.1换向旋转轴该轴是风机的纵向对称轴，因此应精确定位在轴流通风机4机壳纵向子午面内的1/2处，其强度应能传递足够的扭矩以驱动风机水平换向，而不必承受风机本体的质量。 　　4.3.2.2齿轮转盘该转盘装在风机的换向旋转轴上，轴向固定，构成减速器的一部分，并承受风机本体的全部质量；风机下部分别装有两个支架，以使风机坐落在齿轮转盘上，并使其承受风机的质量。 　　3减速器的设计减速器是风机水平换向操作中必不可少的部件，因为通常带动减速器的电动机转速很快，而风机水平换向的旋转速度又很慢，只有大减速比的减速器才可以完成。 　　3.1减速器型式的选择减速器型式的选择在很大程度上取决于减速比。假定风机水平换向，即风机绕纵向对称轴在2min内完成18（b的旋转，则换向转速为0.25/min；又假定电机转速为500iVmin（这种多极电机结构较大），于是要求减速器的减速比为1000，如果限定使用结构紧凑的减速器，就只有选用蜗轮蜗杆结构了；如选用多级圆柱-圆锥齿轮减速器，结构将会很大。 　　3.2电机的选择风机换向驱动装置，如中的7，主要指电机，一般电机转速太高，使减速器设计很困难，因此最好使用调频电机，它可以对换向转速进行任意调整。 　　4控制器的设计对控制器的设计要求则是能按预定程序来控制水平换向的旋转速度。如，换向开始和终了时速度要慢，中间可适当加快，整个动作时间就在2min内完成。 　　4.4系统控制方案的确定当需要反风时，由通风系统控制室发出指令，使风机进入换向工作状态。 　　首先使风机电机电源断开（因此其转速会逐渐降低，直到停机），此时段约需30s，无需等待风机完全停机，即可执行以下步骤。 　　启动风筒移动机构：首先接通该机构的控制电源，于是电机就带动气泵或液压泵工作，并缓慢驱动3个作动筒来压缩软连接风筒（同时反抗弹簧的拉力），并将活动通风筒向风机两侧移动，当移到预定位置时自动停止，此时段约接通风机换向旋转机构的电源，其电机按预定程序驱动风机整体，以顺时针方向或逆时针方向，绕其纵向对称轴以/慢-稍快-慢“的顺序旋转180°，当触及止动销时则停止转动，此时风机刚好到达反风位置，此时段约需3min.再次接通风筒移动机构的控制电源，使气泵或液压泵泄压，3个作动筒卸荷，于是在弹簧力的驱动下，活动通风筒由两侧向风机移动，使软连接风筒恢复到自由状态；弹簧的剩余拉伸状态仍有足够的压力将活动通风筒压紧在风机的密封环上，以产生所需的密封效果。然后关闭控制电源，此时段约需2min.接通风机的内置电机，使风机正常运转，此时段约需30s.至此，风机的反风工作状态己经建立，总共需时约8min，完全达到国标要求。当然，各段时间还可以根据具体情况进行调整。 　　5结论提出了一种地铁风机反风新方法，从而用结构设计方法替代气动设计方法，为提高风机反风性能指出了一种新途径。 　　风机整体水平换向实现反风的方法可以使风机在正、反风状态下都能以高效率工作，有重要的节能价值。 　　提出的结构方案操作简便，结构紧凑、合理，占地面积小，特别适用于城市地铁建设，也适用于矿井等需要反风的环境，该结构方案尚可进一步完善。 责任编辑：任江强

建设流体力学泵与风机精品课程的实践与认识黄蔚雯，朱飙1（安徽电气职业技术学院，安徽合肥精品课程是学校办学水平的重要标志，流体力学泵与风机课程是充分反映高职教育特色的精品课程。本文介绍“流体力学泵与风机&dquo;精品课程的定位及精品课程建设过程从教学内容的改革、师资队伍建设、教学方法和手段建设、教材建设、实训环节的开展等方面详细地进行了论述。 　　高职院校；流体力学泵与风机；精品课程课程建设是高等职业技术学院教学建设中最具基础性的核心工作，其水平、质量和成果是衡量学校办学水平和教学质量的重要标志。加强精品课程建设是深化教学改革，实现培养目标的保证。“流体力学泵与风机&dquo;课程被安徽省教委评为2005年度“省级精品课程&dquo;，并申报国家级精品课程，现谈谈建设“流体力学泵与风机&dquo;精品课程的实践和认识。 　　1“流体力学泵与风机&dquo;精品课程的定位高职教育是培养适应生产、建设、管理、服务第一线需要的高等技术应用型专门人才，是以就业为导向的高等教育，精品课程建设是一个实践的过程，是在优质课程的基础上，建设具有一流的教师队伍、优选的教学内容、先进的教学方法、优秀的教材、高水平的教学管理等特点的示范性课程，因此，在高职人才培养过程中，精品课程的定位应是有一定的受益面，己初步形成自己课程风格，在专门人才培养中起到重要作用的课程。精品课程是学校教育质量的重要标志，高职院校必须有反映教育特色的精品课程。 　　高职课程突出特点是理论与实践并重，强调的是“职业性&dquo;和技术的“应用性&dquo;。精品课程的定位应体现为“职业性、技术的应用性和示范性&dquo;。 　　业、集控运行专业、热工自动化专业的一门必修的专业基础课，也是一门核心技术课。 　　学生通过该课程的学习，掌握流体在系统中的运动规律和泵与风机热力设备的性能特点，解决压力、流量的测量和阻力确定等工程实际问题，具备泵与风机的检修和运行的基本知识和专业知识，为从事动力设备运行和检修专业技术工作打下必备的理论基础。它为本专业后继课程的学习提供必要基础知识，同时，也为学生今后解决生产实际问题，打下理论和技能基础。学生通过该门课程的学习，能比较熟练地进行泵与风机的运行操作、拆卸、组装、检修、分析故障和排除故障等。同时该课程的考核与劳动和社会保障局的上岗证书统一考试相结合，强化操作技能的掌握，采取学生自愿选择“辅机检修工&dquo;、2持续深入的课程建设与教改，保证了精品课程的含金量我院己有四十年的办学经验，为电力行业培养了大批生产技术骨干，通过几十年的教学实践，我们在“流体力学泵与风机&dquo;教学方面积累了大量的实践与教学经验。我院的“水泵检修&dquo;、“管阀检修&dquo;、训。并且一直承担全省“水泵值班员&dquo;、“水泵检修工&dquo;、“辅机检修工&dquo;中级工、高级工、技师的培训与技能鉴定任务。 　　在1998年己着手将理论性较强的“流体力学&dquo;与流体设备“泵与风机&dquo;结合起来，学院办高职后，对课融合，结合实训“的改革思路，并积极贯彻实施。 　　2004年，作为院级教改课题“‘流体力学泵与风机&squo;教学与实践环节的融合&dquo;，提出在教学内容和教学方式上需要三个模块融合完成，即理论教学模块、实验教学模块和实训教学模块交错进行，将“双证书&dquo;制度的实施纳入教学计划，围绕国家职业资格证书（水泵检修工、辅机检修工、水泵值班员）的培养要求，从教学内容的安排上满足行业的需要，同时添了新知识、新技术和新技能，并重新调整了学时比例，加了二周的大实训环节，给予学生充分的锻炼时间和相应的技术指导。实行“考鉴合一&dquo;，即该门课程的理论成绩和技能成绩作为学生参加职业资格证书考核成绩的一部分，在毕业前再通过鉴定站组织的综合考试即可拿到劳动和社会保障部颁发的你只业资格证书》。这样既保证培养出的学生具有较强的专业动手能力，同时学生获得相应国家职业资格证书，可满足社会的需要。 　　2005年“‘流体力学泵与风机&squo;教学模式改革建设的研究与实践&dquo;作为院级重点科研课题立项。在教学手段上，充分应用现代教育技术，将传统的课堂板书与多媒体课件有机结合起来，课题组教师自主开发出课程的全部CAI课件，充分发挥多媒体课件将图像、文字、声音、视频等多种信息融为一体的特殊功能，将难于理解的设备内部结构制作了三维动画，并开展了网上辅助教学，有效地提高了课堂教学质量。在授课方式上，该课程的讲授部分移至流体力学实验室、泵与风机实验室、检修实训中心。部分理论课是在实验室、检修实训中心完成，讲授理论的同时，学生当场就能进行实验和实训。部分演示实验在教室中由教师通过多媒体动画播放并讲解。通过这种现场教学，理论与实践相结合、讲与练相结合、不同实训场所相结合、课程内容安排与职业资格证书相结合的教学方式，热动类专业的学生己能够非常牢固地掌握流体力学的理论和流动参数的测量、水泵的拆装技术与检修技能，基本达到生产现场检修中级工水平，优秀学生可达到高级工水平。在参加平圩电厂、妈湾电厂的临岗检修实习中，师傅和厂方都给予了极高的评价。 　　通过上述改革，极大地调动了教师和学生的积极性，使学生通过这门课程的学习，来考取“水泵检修工&dquo;、“辅机检修工&dquo;、“水泵值班员&dquo;的职业资格证书。通过两课的融合，将空洞抽象、理论性强的流体力学知识与国民生产中广泛应用的通用机械有机地联合起来，使学生学起来易于接受并且学以致用。 　　3―支适应教学需要的优良的教师队伍，是精品课程建设的支柱任何一门课程的教学都离不开教师。一支优秀的教学团队，是建设精品课程的支柱。教师队伍的优劣决定了课程的生命。流体力学泵与风机精品课程也不例外。 　　本课程长期以来注重师资队伍建设。本课程教师年富力强，具有较高的学术水平和较强的教学能力，是一支能适应教学需要的优良的教师队伍。该课程组教学队伍的人员配置合理，既有教学经验丰富，从事理论、实验和实训教学十余年的“双师型&dquo;教师，又有在企业从事多年现场泵与风机设备维护和检修的工程师作为专职的实训教师，同时还定期聘请企业的的高级技师作为我院的兼职教师，高职特色鲜明。其中主讲教师5人，后备主讲教师4人，专门配合该课程的相关实训模块的教师3人，校外实训教学基地的高级技师2人。教师按照一专多能、复合型培养，针对学院的授课场所和课程设置要求，其中7人都是既能讲授理论、又能讲授实验和实训课程。课程组中有高级职称9人，中级职称4人，初级职称1人。能够保证学生专业知识的学习、消化、吸收和专业技术技能的培养、动手能力的提高，特别是提高专业技术综合应用能力、现场设备检修和故障排除能力，以及职业素养的培养。其中8位教师持有安徽省职业技能鉴定考评员证书。 　　4开放和自主的实训环节，保证实训效果实践教学是培养学生技术应用能力的重要环节，实践教学包括实验、实训两部分内容。我们坚持以强化培养学生的工程实践能力为目标，坚持理论与实践相结合，加综合性、应用性、主动性实验项目，改变了过去那种只做验证实验的模式。实践的教学中我们采用“五步教学法&dquo;，即“下达任务一学生自学一教师示范一学生操作一综合教评&dquo;。 　　流体力学实验中，根据教师下达的实验任务书，学生查阅有关技术资料，指导教师先演示实验CAI课件的使用方法，集中演示一项实验，后面所有的学生分组实验，利用实验CAI课件自学为主，教师巡回答疑。学生们分批先在电脑上弄懂实验原理和实验步骤，在电脑上操作虚拟实验，然后在实验台上真实操作，保证每位同学动手并可缩短实验时间提高实验效率，最后按要求写出实验报告，教师根据实验过程与实验结果评分。 　　泵与风机的性能实验6人一组，分工协作，实验前教师以提问的形式帮助学生掌握实验的原理和注意事项，避免了实验的盲目性和实验设备的损坏。 　　二周的水泵检修大实训环节分小组进行，10人一组，每组安排一位实训辅导教师。“五步教学法&dquo; 　　的贯彻包括下述步骤G布置任务；②自学〈冰泵检修指导书〉〉大致了解整体拆卸与组装过程；师先集中演示，分布详细讲解；*f放实验实训场所，反复训练，熟练掌握；照技能鉴定规范考核标准进行分组自评，教师点评，最后给出综合成绩。 　　这一改革既对教师提出了更高的要求，又给学生以更大的主动性、灵活性，在实践环节中，应用了通过强有力的实践教学环节设计，学生的工程意识、技能、专业综合素质得到了很大提高，实践教学改革为培养学生掌握专业技能和解决生产实际问题起到了重要作用。 　　5具有特色鲜明的自编教材，是建设流体力学泵与风机精品课程的有利条件教材是教师从事教学所用的材料，是教学改革成果的固化。教材建设是精品课程建设的一项重要内容。课题组围绕课程目标，抓好主教材和实验、实训等教材的配套建设，现〈流体力学泵与风机〉激材己作为国家级“十一五&dquo;统编教材正在出版中，教材内容符合教学内容和体系要求，并适当引入流体力学、泵与风机领域中的一些新技术、新工艺和方法，教材语言简练、通俗易懂，便于高职学生学习。 　　课题组编有〈工程流体力学实验指导书与报告》、《泵与风机性能实验指导书与报告〉；和《水泵检修实训指导书〉〉作为校内使用教材己使用十余届，购得与实验项目紧密配套的模拟实验多媒体软件。从实验设备、装置、操作、流态、流动测量的调节和实验原理，数据处理等方面形象、逼真地模拟了实验的全过程，使学生在现代化的实验手段等诸多方面得到进一步的锻炼。 　　该课程充分反映出精品课程的特色，己基本建设了纸质教材、课件、教学资源和网络教材集于一体的立体化精品教材系列。 　　6拥有独特高效、课内课外、网上网下相结合的一流的教学体系课程组将建设课内课外、网上网下相结合的教学体系视作建设流体力学泵与风机精品课程的关键。 　　61采取“三个结合&dquo;的教学方法传统教学方法中的板书讲解与现代网络技术相结合；学生动手操作与教师示范讲解相结合；学生自学理论与学生自主到实训基地练习相结合。 　　教学中注重师生之间的交流，开展互动教学，采取启发式教学，培养学生举一反三能力和理论联系实际解决问题的能力。 　　为激发学生的学习主动性和自主性，学习内容的现实性。我们开放实验室与实训基地，同时学院与省内多家发电厂、电建公司合作建立校外实训基地。学生在认识实习和参与厂方的检修实习中对实际设备的掌握和动手技能的提高极有帮助，与企业的良好接触也为日后的就业打下基础。 　　62采用传统教学手段与现代教育技术相结合的教学手段在利用传统教学手段上，强调老师讲好每节课，尽量丰富每节课的内容。实训条件采取现场的生产设备和员工培训条件，强了教学的直观性，缩短了学习内容与生产知识的距离。课堂板书与多媒体课件有机结合起来，节省了板书时间，充分发挥计算机课件在图像、文字、声音、视频等方面的优势。采用实物及模型等教具，强学生感性认识，加深对基本概念、基本理论的理解和掌握。 　　在利用现代教学技术上，对全部课程制作了教学辅助课件（CAI），实现了多种信息融为一体的特殊功能，有效地提高了课堂教学质量。对于无法直接观测的设备生产过程情况，我们制作了画演示（如液力耦合器的工作过程），实现了传统教学手段无法达到的教学效果。 　　63建立“网上教学平台&dquo; 　　采取网络技术，该课程提供了丰富的网络资源，包括：课程大纲、授课教案、讲义、课后习题与解答、模拟测试等教学相关的资料，实现网上辅导答疑，学生可以通过访问课程的网站，自主学习或发送e-mai斤授课老师，均可获得及时的帮助。“网上教学平台&dquo;突破了课堂的局限，更使教学实现了课堂内外的结合，有效地激发了学生的学习兴趣、学习欲望，进而提升了学习动机。“网上教学平台&dquo;使学生既能看又能练，这些多感官的信息，既利于学生知识量的长，又利于知识的巩固。学生可以根据自己的兴趣爱好、知识考验、学习任务选择学习途径。总之，“网上教学平台&dquo;把交互性、参与性和刺激性有机地组合在一起，把教师的主导作用与学生的主体作用有效地体现在教学过程中，实现了教学方式的深刻变革和教学效益的极大提升。教师利用校园网上提供的教学资源，可以方便地备课，也可以不必带纸本教材和教案，在多媒体课室，正常、方便地授课。 　　我们对流体力学泵与风机课程的理解和认识，教改的思路和做法，己基本上在校园网上的“精品课程&dquo;网页上得到了体现（hpWwww.aepuconcn/）。在网页上，我们通过超链接的形式提供十五个上网资源，内容包括：1）课程介绍；2）理论教学和实训教学大纲；3）课程特色；4）电子版教案与讲稿；5）各章习题与解答；6）教学示范录像；7）典型模拟实验；8）全课程多媒体课件；9）实验、实训指导书；10）实验、实训设备图片；11）学生实验、实训过程录像；12）三维的设备动画演示；13）模拟试题与解答；14）学习书；15）含课程负责人和教学队伍情况、课程描述、自我评价、课程建设规划和说明的《申报书》。 　　这个“网上教学平台&dquo;，在总体上达到了我们所希望的实用美观、好用便利的设计要求。