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摘要：依托“瀾湄職業(yè)教育培訓(xùn)中心”建設(shè)項(xiàng)目，為服務(wù)柬埔寨及瀾湄國(guó)家的中資企業(yè)及民眾技術(shù)技能的提升，針對(duì)培訓(xùn)中心當(dāng)?shù)貙?shí)際情況研制出針對(duì)“電工”這一技術(shù)工種的培訓(xùn)考核裝置。該設(shè)備在結(jié)構(gòu)、電氣功能模塊及供電系統(tǒng)方面進(jìn)行了創(chuàng)新和改進(jìn)，彌補(bǔ)了市面已有產(chǎn)品功能單一、價(jià)格昂貴、集成化程度較低等不足。設(shè)備能夠完成“電工”職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求的全部電氣裝調(diào)和電氣控制的培訓(xùn)任務(wù)，也能夠進(jìn)一步開發(fā)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目進(jìn)行教學(xué)改革，是向?yàn)戜貒?guó)家輸出我國(guó)“電工”這一職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的重要橋梁。

關(guān)鍵詞：瀾湄職業(yè)教育培訓(xùn)中心；電工考核培訓(xùn)；技術(shù)技能培養(yǎng)；瀾湄國(guó)家

一、研制背景

“瀾湄職業(yè)教育培訓(xùn)中心”的建設(shè)是天津中德應(yīng)用技術(shù)大學(xué)響應(yīng)國(guó)家“一帶一路”倡議進(jìn)行的國(guó)際合作項(xiàng)目，該項(xiàng)目立足柬埔寨，服務(wù)瀾湄五國(guó)及東盟十國(guó)，旨在將我國(guó)先進(jìn)的教育培訓(xùn)理念及技術(shù)輸出海外，為瀾湄國(guó)家培訓(xùn)優(yōu)秀的技術(shù)技能型人才。實(shí)訓(xùn)中心下設(shè)三個(gè)專業(yè)方向———電氣工程技術(shù)，通信工程技術(shù)，機(jī)械工程技術(shù)。根據(jù)對(duì)柬埔寨當(dāng)?shù)貏诠ぜ夹g(shù)水平及企業(yè)人力需求的調(diào)研，天津中德應(yīng)用技術(shù)大學(xué)準(zhǔn)備輸出“電工”等職業(yè)資格的認(rèn)定及培訓(xùn)，并已完成了相關(guān)培訓(xùn)模塊設(shè)計(jì)和考核內(nèi)容的制定。為保障培訓(xùn)中心職業(yè)資格考核及培訓(xùn)工作的順利進(jìn)行，需要配套相應(yīng)的考核培訓(xùn)裝置。電工考核培訓(xùn)裝置是培訓(xùn)中心開展培訓(xùn)考核工作所必須的設(shè)備，該裝置集成化程度較高，但是市場(chǎng)產(chǎn)品功能質(zhì)量參差不齊，且柬埔寨當(dāng)?shù)氐墓I(yè)發(fā)展水平和高溫少電的設(shè)備運(yùn)行環(huán)境大大限制了設(shè)備的選購(gòu)工作，因此瀾湄項(xiàng)目組教師團(tuán)隊(duì)決定自行研制，原因?yàn)椋旱谝唬瑖?guó)內(nèi)市面上的相關(guān)考核設(shè)備價(jià)格昂貴，功能不全且質(zhì)量參差不齊。市面上的相關(guān)設(shè)備功能單一，僅適用于電工初級(jí),中級(jí)或高級(jí)培訓(xùn)考核之一,功能集成化低。經(jīng)預(yù)算，此自制設(shè)備比市面同等性能產(chǎn)品可節(jié)30%左右經(jīng)費(fèi)，且此自制設(shè)備可滿足維修電工培訓(xùn)及考核的全部?jī)?nèi)容，功能較市面同類產(chǎn)品更為全面，同時(shí)設(shè)備也更符合我校制定的培訓(xùn)考核方案需求。第二，柬埔寨當(dāng)?shù)仉姎庠O(shè)備元件缺乏，當(dāng)?shù)夭少?gòu)成本較高且無法滿足考核及培訓(xùn)需求。柬埔寨工業(yè)發(fā)展程度較低，目前沒有專門針對(duì)“電工”這一職業(yè)資格考核培訓(xùn)的集成設(shè)備。且相關(guān)電氣元件無法順利采買，購(gòu)買成本較國(guó)內(nèi)高出一倍左右。因此，設(shè)備在國(guó)內(nèi)自主研制十分必要。第三，依托天津中德應(yīng)用技術(shù)大學(xué)光伏專業(yè)優(yōu)勢(shì)和參考柬埔寨光照條件充足但電能短缺的情況，可將光伏發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)用于實(shí)訓(xùn)柜的設(shè)計(jì)中，同時(shí)實(shí)訓(xùn)柜背板安裝光伏片，不占用空間又節(jié)能美觀。

二、研制內(nèi)容及創(chuàng)新

為了彌補(bǔ)市面已有類似設(shè)備的不足，滿足應(yīng)用于柬埔寨等東南亞國(guó)家“電工”這一技術(shù)工種培訓(xùn)考核工作需求，相關(guān)教師對(duì)電工培訓(xùn)考核設(shè)備在結(jié)構(gòu)優(yōu)化、控制模塊功能多樣化集成化、供電系統(tǒng)改進(jìn)等方面進(jìn)行了創(chuàng)新和突破。

1.結(jié)構(gòu)優(yōu)化整個(gè)實(shí)訓(xùn)考核裝置的柜體采用正反雙面開門，一側(cè)的上半部分安裝有電源控制模塊及用于電氣安裝的網(wǎng)孔板，另一側(cè)上半部分安裝有電源控制模塊、PLC控制實(shí)訓(xùn)模塊、變頻器實(shí)訓(xùn)模塊、觸摸屏實(shí)訓(xùn)模塊，充分利用了空間，使電器元件布局更緊湊，且按初級(jí)中級(jí)高級(jí)任務(wù)對(duì)應(yīng)的培訓(xùn)電器件區(qū)域劃分更明了。整個(gè)柜體中間部分為拉板抽屜（前后兩面打通），抽屜內(nèi)放置不同型號(hào)的小型電動(dòng)機(jī)，實(shí)訓(xùn)考核的時(shí)候可以直接將抽板上的電動(dòng)機(jī)拉出（抽板拉出后可固定）和上方的網(wǎng)孔板器件或變頻器模塊進(jìn)行接線，完成相應(yīng)培訓(xùn)考核任務(wù)。不用找專門的實(shí)訓(xùn)臺(tái)放置電機(jī)，也不用像其他已有產(chǎn)品一樣需要將電機(jī)上下搬動(dòng)進(jìn)行接線。柜體最下方的空間用于儲(chǔ)存小型柴油發(fā)電機(jī)和其他的電氣元件。保證整個(gè)操作設(shè)備及全部培訓(xùn)考核所需元器件可隨時(shí)移動(dòng)、打包到任何所需要的場(chǎng)所，適應(yīng)各種運(yùn)行環(huán)境[1]。

2.功能多樣化、集成化本培訓(xùn)考核裝置的電氣模塊系統(tǒng)主要有：電網(wǎng)進(jìn)線、電源控制模塊（電源控制系統(tǒng)，電壓AC380V±5%，電流5A），電氣裝調(diào)模塊（散件，實(shí)訓(xùn)時(shí)按需求自由組裝在網(wǎng)孔板上）、PLC控制實(shí)訓(xùn)模塊、變頻器實(shí)訓(xùn)模塊、觸摸屏實(shí)訓(xùn)模塊及照明單元和電子線路單元。這些模塊單元能夠滿足“電工”這一職業(yè)資格培訓(xùn)考核所需的全部實(shí)訓(xùn)任務(wù)，模塊可應(yīng)用于“電工”初、中、高三個(gè)級(jí)別的培訓(xùn)考核實(shí)訓(xùn)任務(wù)，覆蓋全部國(guó)家職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)“電工”這一工種的全部技術(shù)技能要求。且模塊功能區(qū)域劃分明確，集成化程度高，節(jié)約空間，適用于不同等級(jí)的培訓(xùn)考核需求。裝置電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)如圖2所示[2]。工業(yè)三相交流電給電源控制系統(tǒng)供電，同時(shí)配套的柴油發(fā)電機(jī)即可給電源系統(tǒng)供電。通過電源控制系統(tǒng)，不同等級(jí)的輸出電壓向設(shè)備的五大功能模塊單元供電，完成“電工”培訓(xùn)考核的工作任務(wù)。其中，為保障設(shè)備的節(jié)能性，也為柜體安裝了小型供電系統(tǒng)即太陽(yáng)能電池板和蓄電池，可輸出6V直流電壓為L(zhǎng)ED照明系統(tǒng)供電，同時(shí)亦可為電子線路單元模塊的實(shí)訓(xùn)供電。圖3，圖4，圖5是不同功能模塊電氣圖。為了充分利用雙面位置，柜內(nèi)裝有各種培訓(xùn)考核任務(wù)所需的單相電度表、日光燈、單聯(lián)開關(guān)、插座、感應(yīng)開關(guān)、漏電開關(guān)等，以及電氣控制所需要的多種低壓電器，如漏電斷路器、熔斷器、電流互感器、交流接觸器、時(shí)間繼電器、熱繼電器、中間繼電器、行程開關(guān)、按鈕、信號(hào)燈、轉(zhuǎn)換開關(guān)、電壓表、電流表、功率表及電度表等。為了延長(zhǎng)電器使用壽命，各電器的接點(diǎn)都與接線端子相連，再由接線端子與被控制電氣連接，并配備三相異步電動(dòng)機(jī)（180W）。

3.供電系統(tǒng)改進(jìn)“電工”培訓(xùn)設(shè)備需要三相電和單相電雙電源，對(duì)培訓(xùn)場(chǎng)所供電條件要求較高，很多場(chǎng)所并不能滿足雙電源供電條件。因此，采用380/220V雙電源供電系統(tǒng)，電源控制電路。另外配備一臺(tái)380/220V，5.5kW的小型柴油發(fā)電機(jī)，用于供電條件不符合的實(shí)訓(xùn)場(chǎng)所。同時(shí)柜體兩側(cè)安裝有太陽(yáng)能電池板，搭建有一個(gè)小型供電系統(tǒng)，用于為實(shí)訓(xùn)柜頂部的日光燈供電，可節(jié)約部分能源。光伏照明系統(tǒng)DC輸入6V/700mA，DC輸出5V/500mA,照明功率3W，蓄電池容量8000mAh[3]。

三、研制過程及實(shí)現(xiàn)方法

1.設(shè)備研制過程（1）操作面板的集成設(shè)計(jì)：該自制設(shè)備需要將電動(dòng)機(jī)，接觸器，繼電器，隔離開關(guān)，指示燈等電氣控制設(shè)備按考核及培訓(xùn)的要求規(guī)劃設(shè)計(jì)在盡可能小的壁掛操作面板上，再將不同功能的集成操作面板合理安裝在操作柜中，方便運(yùn)輸減小設(shè)備體積。因此對(duì)于設(shè)備的電氣連接需要進(jìn)行特別的設(shè)計(jì)布局。有效的電氣規(guī)劃設(shè)計(jì)可以最大限度的減小設(shè)備的占地面積，使操作更加人性化，更加方便考核及培訓(xùn)任務(wù)的操作。（2）電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)：根據(jù)培訓(xùn)考核任務(wù)需求和集成設(shè)計(jì)的要求，繪制電氣原理圖，布局圖和電氣元件接線圖。（3）附加供電系統(tǒng)單元設(shè)計(jì)：設(shè)備除完成“維修電工”考核及培訓(xùn)的基本任務(wù)外，還需要為其設(shè)計(jì)一套專門的小型發(fā)電系統(tǒng)。根據(jù)瀾湄項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)柬埔寨實(shí)地考察情況，柬埔寨當(dāng)?shù)仉娏?yīng)情況較差，經(jīng)常停電，且電力維修時(shí)間很長(zhǎng)（通常在12小時(shí)以上）。因此，為保障考核及培訓(xùn)的按時(shí)完成，需要給此自制設(shè)備配套小型發(fā)電系統(tǒng)。同時(shí)設(shè)計(jì)小型光伏供電模塊可充分利用柬埔寨光照充足的優(yōu)勢(shì)，供給部分設(shè)備元器件的電能需求，提供實(shí)訓(xùn)柜內(nèi)部的照明用電。光伏板安裝于實(shí)訓(xùn)柜頂部和背板，節(jié)約空間，美化外觀。（4）電氣元件的采購(gòu)，安裝調(diào)試：此項(xiàng)工作在主要設(shè)計(jì)工作之后開展，最大限度的節(jié)約設(shè)備經(jīng)費(fèi)。

2.核心問題及解決方法（1）實(shí)驗(yàn)研制法。對(duì)采購(gòu)來的元器件進(jìn)行初步測(cè)試，保障其能夠正常工作，電壓指標(biāo)正常。然后在整個(gè)系統(tǒng)安裝完成后進(jìn)行試驗(yàn)測(cè)試，根據(jù)設(shè)備功能要求進(jìn)行三相電流測(cè)量，三相異步電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制電路的連接，三相交流異步電動(dòng)機(jī)星-角啟動(dòng)控制電路的連接測(cè)試，多臺(tái)電機(jī)順序控制電路的連接測(cè)試，普通車床控制電路的連接，按鈕切換雙速電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制電路連接，時(shí)間繼電器切換的雙速電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制電路連接等，交直流電機(jī)基本的電氣控制線路的故障診斷和排除等培訓(xùn)考核項(xiàng)目的運(yùn)行情況，同時(shí)對(duì)設(shè)備的運(yùn)行電壓電流進(jìn)行基礎(chǔ)測(cè)試以保障不會(huì)發(fā)生短路或漏電等故障[4]。（2）比較分析法。與市場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行比較。通過設(shè)備對(duì)培訓(xùn)考核項(xiàng)目完成情況的實(shí)驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù)與市場(chǎng)的考核設(shè)備進(jìn)行比較，找到本設(shè)備功能優(yōu)勢(shì)和存在的缺點(diǎn)，并缺陷進(jìn)行改進(jìn)。同時(shí)將設(shè)備外觀和集成情況與市場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行比較分析。（3）異地適用性問題解決方法。對(duì)于本培訓(xùn)考核裝置主要可能遇到的問題為適用性、運(yùn)輸、后期維護(hù)保養(yǎng)（準(zhǔn)備備用電氣元件）這三方面的問題。由于該裝置將用于位于柬埔寨的培訓(xùn)中心，柬埔寨常年高溫且多雨潮濕，對(duì)設(shè)備的運(yùn)行條件要求比較高，設(shè)備可能會(huì)出現(xiàn)不正常運(yùn)行的狀況。對(duì)應(yīng)的方法為采購(gòu)元器件的時(shí)候選擇耐高溫質(zhì)量好、防腐性能好、絕緣好的設(shè)備，對(duì)設(shè)備能夠提前進(jìn)行高溫測(cè)試。同時(shí)，確定設(shè)備的使用環(huán)境。設(shè)備運(yùn)輸問題可能造成設(shè)備的損壞，且運(yùn)輸費(fèi)用較高（路程遠(yuǎn)，設(shè)備沉），需要占用部分設(shè)備的制作經(jīng)費(fèi)，可能會(huì)導(dǎo)致制作后期制作經(jīng)費(fèi)緊張。解決方法是咨詢運(yùn)輸成本，對(duì)運(yùn)輸費(fèi)用進(jìn)行大致估價(jià)，目前運(yùn)輸出入關(guān)經(jīng)費(fèi)大致在5000元左右。后期維護(hù)保養(yǎng)是主要問題，柬埔寨電氣發(fā)展程度較低，設(shè)備的主要元器件在當(dāng)?shù)夭少I困難。解決方法為準(zhǔn)備足夠的備用元器件耗材，設(shè)備已配置充足的備用元器件，但核心控制單元如PLC[5]，變頻器等需按要求使用，維護(hù)成本較高。此裝置完成后主要可以解決當(dāng)前市面現(xiàn)有考核培訓(xùn)設(shè)備功能不齊全的問題。同時(shí)能夠節(jié)約30%左右的設(shè)備經(jīng)費(fèi)，還避免了柬埔寨當(dāng)?shù)毓╇姉l件不足的問題。該實(shí)訓(xùn)設(shè)備能夠滿足的考核內(nèi)容有：三相電流測(cè)量，三相異步電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制電路的連接，三相交流異步電動(dòng)機(jī)星-角啟動(dòng)控制電路的連接測(cè)試，多臺(tái)電機(jī)順序控制電路的連接測(cè)試，普通車床控制電路的連接，按鈕切換雙速電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制電路連接，時(shí)間繼電器切換的雙速電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制電路連接等，交直流電機(jī)基本的電氣控制線路的故障診斷和排除等。配套的發(fā)電系統(tǒng)可提供220/380v的常用電源輸出，保證在電網(wǎng)斷電情況下使該設(shè)備正常運(yùn)48小時(shí)。光伏模塊可供給實(shí)訓(xùn)柜內(nèi)部照明和部分元器件的用電。

四、研制的意義

應(yīng)用于瀾湄職業(yè)教育培訓(xùn)中心電工考核培訓(xùn)裝置作為柬埔寨“電工”職業(yè)資格考核培訓(xùn)工作的主要操作設(shè)備，能夠完成相關(guān)的電氣裝調(diào)和電氣控制的培訓(xùn)任務(wù)，為柬埔寨當(dāng)?shù)仉姎馄髽I(yè)和當(dāng)?shù)刂匈Y企業(yè)培養(yǎng)合格的技術(shù)技能工人，是我國(guó)向?yàn)戜貒?guó)家輸出我國(guó)職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的重要橋梁。設(shè)備還可進(jìn)一步開發(fā)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，進(jìn)行教學(xué)改革研究。此設(shè)備豐富了市面現(xiàn)有設(shè)備的功能，優(yōu)化了結(jié)構(gòu)，同時(shí)節(jié)約了30%左右的設(shè)備經(jīng)費(fèi)，還避免了柬埔寨當(dāng)?shù)匾蚬╇姉l件不足造成設(shè)備無法正常運(yùn)行的問題。整臺(tái)裝置以電氣控制柜為主柜，利用柜體的雙面空間，布置電器及配套實(shí)驗(yàn)器材，能完成從初級(jí)電工簡(jiǎn)單的電氣接線到高級(jí)電工考核鑒定中的電力拖動(dòng)控制與照明電路的實(shí)操項(xiàng)目。該電工實(shí)訓(xùn)考核設(shè)備堅(jiān)持理論聯(lián)系實(shí)際的原則，突出技能訓(xùn)練，注重針對(duì)性、實(shí)用性、科學(xué)性。該裝置設(shè)計(jì)合理、實(shí)操方便，占地面積少。為延長(zhǎng)電器的使用壽命，各電器的接點(diǎn)都與接線端子相連，再讓學(xué)生在接線端子上接線，連接電機(jī)、電器來完成各項(xiàng)控制實(shí)驗(yàn)，有效降低材料消耗，延長(zhǎng)使用壽命。該套設(shè)備不僅能夠應(yīng)用于瀾湄職業(yè)教育培訓(xùn)中心的培訓(xùn)考核工作中，還適用于各勞動(dòng)職業(yè)技能鑒定部門，同時(shí)適應(yīng)于國(guó)內(nèi)各大、中專、技校、職校及培訓(xùn)中心的電工初、中、高三個(gè)級(jí)別的電工相關(guān)專業(yè)教學(xué)與實(shí)訓(xùn)考核工作中。

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作者：張佳 張鏈 曹寶文 蘇德明 單位：天津中德應(yīng)用技術(shù)大學(xué)