О результатах масштабной инновационной образовательной программы для энергетики в рамках нацпроекта «Образование», которая за два года была реализована в Московском энергетическом институте
Виктор РОДИОНОВ
Источник: Управление производством
О результатах масштабной инновационной образовательной программы для энергетики в рамках нацпроекта «Образование», которая за два года была реализована в Московском энергетическом институте.
Перед самым Новым годом в МЭИ произошло знаменательное и долгожданное событие – торжественное открытие новой кафедры «Электрические станции». Несмотря на то что речь идет об одном из старейших подразделений института, выражение «новая кафедра» вполне уместно. Неизменным остался профессорско-преподавательский состав, а вот сами помещения, а главное – оборудование, преобразились до неузнаваемости. И не только вследствие качественно сделанного ремонта. Компьютерная техника, учебные пособия – всё новенькое, «с иголочки». В общем, между тем что «было» и как «стало» – дистанция огромного размера.
Кафедра «Электрические станции» – одна из ведущих в университете. Здесь проходят подготовку тысячи студентов, не только будущие специалисты электростанций, но и электромеханики, «атомщики», «тепловики». Теперь их возможности стать специалистами высокой квалификации значительно возросли. А учитывая, что именно здесь, в ведущем энергетическом вузе страны, закладывается фундамент для перехода российской энергетики на инновационный путь развития, это не может не настраивать на оптимистический лад.
Надо сказать, с самого начала было желание провести реконструкцию кафедры, что называется, «от и до». Но инновационная образовательная программа МЭИ осуществлялась на принципах софинансирования. А это очень жесткие ограничения по использованию средств. В первую очередь их можно было направлять на закупку оборудования. Очень небольшую часть – на ремонт помещений и закупку программного обеспечения. Кроме того, примерно 10% средств на реконструкцию кафедры должны были заработать ее сотрудники. На первый взгляд – справедливо. Только представить профессора, выступающего в роли инвестора, согласитесь, как-то странно. Поэтому пришлось мобилизовать все силы, чтобы найти «настоящих» спонсоров. Спонсоры нашлись. Ими оказались известные компании: ЗАО «АСТРО УЗО», ОАО «Мосэнерго» и ЗАО «Шнейдер Электрик». Посильную помощь оказали выпускники кафедры, преподаватели и студенты-старшекурсники, которые безвозмездно выполнили огромный объем работы по демонтажу старой техники.
Расставание с прошлым
– Наша кафедра, – рассказывает заведующий кафедрой, профессор лауреат премии Президента России Юрий Гусев, – это история МЭИ. Недавно нам исполнилось 75 лет. С одной стороны, это хорошо – если говорить о традициях, о том, что за эти годы здесь работали многие известные ученые. С другой стороны, последняя модернизация кафедры была где-то в 50-х, а последний ремонт помещений проводили в 70-х. Материальная база кафедры давно устарела. И то, чем мы раньше гордились, стало откровенно тяготить. Например, у нас была своя, уникальная даже по мировым меркам учебная электростанция. Но в последние годы она практически перестала работать, не было никаких возможностей – ни материальных, ни кадровых, чтобы поддерживать ее в исправном состоянии.
Кафедру нередко посещали иностранные делегации. При этом многие гости воспринимали наше оборудование не как учебное, реально используемое, а как музейные экспонаты. Так и говорили: «Какой интересный у вас музей».
Что тут скажешь: такому оборудованию, действительно, место – в музее. Студентам мы вынуждены были говорить, что и на энергопредприятиях оборудование старое, многие электростанции и подстанции построены 40–50 лет назад, там такое же оборудование, какое и мы изучаем, и оно еще работает.
Конечно, энергетика – консервативная отрасль. Российская – особенно. Нормативные сроки эксплуатации оборудования – 20–25 лет, а фактически у нас те же трансформаторы служат по 40–50 лет, выключатели – тоже. К сожалению, сверхнормативное использование оборудования сейчас носит массовый характер.
Но в последние годы в отрасли происходит техническая революция. Сейчас уже на многих предприятиях энергетическое оборудование буквально нашпиговано электроникой, микропроцессорами, современными средствами автоматизации, мониторинга. Ничего этого студентам мы показать не могли. Ограничивались только рассуждениями на эту тему на лекциях.
Поэтому качество учебного процесса в последнее время объективно снижалось, лабораторная база фактически разваливалась, работать становилось менее интересно. Преподаватели, да и студенты это прекрасно понимали, что, конечно, не поднимало нам всем настроения. Которое и в работе, и в учебе имеет немалое значение.
Естественно, когда появилась возможность в рамках инновационной образовательной программы модернизировать кафедру, то это было воспринято как очень хороший подарок».
В рассказе Юрия Павловича о том, какой была кафедра до реконструкции, чувствовался легкий оттенок грусти. Все-таки среди учебных пособий было немало предметов, которые можно назвать даже реликвиями, «помнившими» блестящих ученых, работавших на кафедре еще в середине прошлого века. Но завкафедрой, конечно, прекрасно понимает, что при всем консерватизме отрасли, эти раритеты объективно стали «тормозом» учебного процесса, который сегодня должен строиться с учетом инновационного пути развития энергетики.
И потому, когда на торжественном открытии Ю. Гусев демонстрировал гостям новое оборудование, делал он это с гордостью, все еще переживая радость от новых приобретений. Хотя при сегодняшнем выборе оборудования сотрудникам кафедры пришлось поломать голову над тем, что именно покупать.
Критерии выбора
Прежде всего, по словам тех, кто реализовывал программу, ставилась задача подобрать для учебных лабораторий такое оборудование, на котором можно продемонстрировать новый, современный уровень развития технологий в электроэнергетике. Возникал вопрос – на оборудование каких производителей ориентироваться. Можно, конечно, много говорить о патриотизме, необходимости поддерживать отечественного производителя и т. п. Однако… Сотрудники кафедры работали в системе аттестации оборудования для ОАО «ФСК ЕЭС» и сами видели, «щупали», сравнивали оборудование отечественное и зарубежное. Увы, российская электротехническая промышленность пока весьма существенно отстает. Сегодня «законодателями мод» на мировом рынке электротехнического оборудования являются в первую очередь европейские фирмы. Поэтому решили закупать оборудование, аттестованное ОАО «ФСК ЕЭС» и рекомендованное для применения на объектах отечественной электроэнергетики.
Это, в частности, низковольтное оборудование: щиты переменного тока напряжением 0,4 кВ, щиты постоянного тока, зарядные устройства, инверторы – производства швейцарской фирмы GUTOR. Из оборудования среднего напряжения остановились на продукции, предлагаемой российской группой компаний «Таврида электрик», и вакуумных выключателях других фирм, которые применяются в России наиболее широко. Микропроцессорная, электронная начинка – от отечественных производителей, от Schneider Electric, от GUTOR.
Закупленное силовое электротехническое оборудование среднего и низкого напряжений укомплектовано современными микропроцессорными устройствами, которые позволяют осуществлять защиту от сверхтоков, проводить мониторинг работы оборудования. Это дает возможность развивать фактически новое учебное направление – АСУ электроустановок.
Исторически сложилось так, что классическое направление АСУ ТП развивалось через технологии, применяемые котельниками, турбинистами. То есть не через собственно электрическую часть станции. И аппаратная часть и алгоритмы, заложенные в систему, были ориентированы на «медленные» процессы. По электротехнической части станций и подстанций требования – более сложные, с большим быстродействием, значительными объемами информации, новой техникой. Перестроить на современный лад всю систему управления технологическими процессами непросто, нужны соответствующие специалисты, которых сегодня не хватает. Этот дефицит и предполагается ликвидировать.
«Мы приобрели тепловизоры, – говорит Ю. Гусев. – Это – очень современное и эффективное средство диагностики электрооборудования. Но мы его собираемся использовать также и как средство для исследований, испытаний. Потому что этот прибор позволяет проводить съемку процессов в инфракрасном диапазоне, увидеть, какие части оборудования нагреваются, при каких условиях, оценивать опасность последствий при возможных отказах. То есть как измерительное средство тепловизор очень эффективен.
Или рассмотрим цифровые осциллографы с очень высокой разрешающей способностью. Сейчас в энергетике возникла новая проблема, связанная с электромагнитной совместимостью. Раньше использовались всевозможные механические реле, которые менее чувствительны к магнитным, электрическим помехам. Сейчас в одном шкафу нередко соседствуют силовые элементы, в которых токи измеряются в тысячах ампер, напряжение – в киловольтах, и элементы, в которых и сила тока, и напряжение – очень небольшие. Совместимость их – довольно серьезная проблема. Приходится искать способы ее решения.
Поэтому мы стремимся приблизить студентов к этим вопросам, чтобы они могли, например, с помощью цифрового осциллографа обнаружить помехи – высокочастотные, импульсные, при коммутациях, при каких-то проблемах, связанных с контуром заземления, с нарушением контактов. С помощью компьютерных моделей все это можно воспроизвести, испытать, найти оптимальные решения».
Работа с такими натурными объектами должна подкрепляться работой с моделями. Потому что внешние, визуальные проявления в энергетическом оборудовании иногда просто отсутствуют. Поля, напряжения, токи – не видны. И замерять их тоже иногда непросто, например, если при коммутации возникло перенапряжение длительностью в сотые доли секунды. Но если этот процесс смоделировать и затем зафиксировать в реальной установке, это дает совершенно новое понимание реальных физических процессов в виртуальных компьютерных моделях.
Эти «мостики» нужно реально выстраивать и выстраивать достаточно долго, чтобы можно было с методов компьютерного моделирования переходить на натурные объекты и наоборот. Нужно это для того, чтобы видеть физическую сущность процессов и соответственно принимать правильное инженерное решение.
«В конце концов, – признается завкафедрой, – даже я ориентируюсь в «начинке» современных электрошкафов на подстанциях с трудом. Видишь огромное количество новых элементов, которых не было в старой технике, и даже не всегда сразу понимаешь их функциональное назначение. Произошло очень сильное обновление техники. И конечно, мы должны дать возможность студентам знакомиться с ней в наших лабораториях. Теперь такая возможность есть».
Учить, думать, учить думать
Если продолжать разговор о том, какие возможности для обучения студентов предоставляет новое оборудование, то обязательно нужно упомянуть о необходимости подготовки специалистов, не только имеющих необходимые знания и навыки, но и умеющих думать, работать творчески. Опять же в свете «инновационных потребностей» сегодняшней энергетики это – особенно важно.
В то же время появилась возможность больше внимания уделять подготовке специалистов, особенно востребованных предприятиями электроэнергетики. Речь идет о некоторых специальностях, дефицит которых стал следствием экономических трудностей 90-х годов. Причем наибольшая потребность здесь – как раз по тем специальностям, которые подразумевают у работника способность принимать самостоятельные решения, действовать нестандартно.
По мнению Ю. Гусева, теперь у студентов появляется больше возможностей познакомиться на практике с современными методами исследований, алгоритмами проектирования техники. Очень важный аспект, который долгие годы оставался фактически вне внимания вузов, это, к примеру, подготовка специалистов, способных заниматься пусконаладочными работами. В советские времена это была своего рода элита – суперспециалисты, способные устранить любую проблему. И эту профессиональную категорию мы в течение определенного времени не готовили.
Речь идет не о том, чтобы специализироваться на подготовке профессионалов именно в пусконаладке. Дело в том, чтобы при подготовке специалистов-энергетиков давались знания и навыки, которые могут потребоваться именно при выполнении такого рода работ. К тому же процесс обучения во многом базировался и базируется на выполнении типовых работ, которые не требуют инициативы, не содержат в себе элементов творчества. Поэтому эта «творческая составляющая» в подготовке будущих специалистов (испытания, расчеты на моделях) сейчас подрастеряна.
Нужны специалисты, продолжает профессор, способные самостоятельно искать решения при отсутствии готовых ответов. Поэтому наряду с самыми современными учебными пособиями в лабораториях сейчас есть, например, силовые катушки индуктивности, силовые резисторы, силовые конденсаторные батареи – то оборудование, которое позволяет проводить исследования, испытания по нестандартным программам.
И сейчас появилась материальная база для того, чтобы в рамках магистерской ступени образования проводить в учебных лабораториях кафедры исследовательские работы. Для этого, в частности, предусмотрена настоящая «супербатарея» конденсаторов. «Мы все-таки работаем с большими токами, с большими напряжениями, и, конечно, нам нужен соответствующий источник, – говорит Ю. Гусев. – Именно поэтому в рамках программы мы закупили суперконденсаторы российской фирмы МНПО «ЭКОНД». Их суммарная емкость – 40 фарад. То есть у кафедры есть собственный мощный накопитель энергии – источник тока. Это важно, потому что ранее во время наших практических занятий общеинститутская сеть, бывало, испытывала значительные перегрузки».
«Кафедральная компьютеризация»
В результате модернизации кафедры достигнута и такая цель: «Каждому студенту – по компьютеру». Точнее – по ноутбуку. О преподавателях – и говорить не приходится. Очень внимательно отнеслись и к выбору программного обеспечения, что особенно важно.
Раньше в учебном процессе основная ставка делалась на использование физических моделей. Стенды, которые использовались, да и сейчас используются достаточно широко – это модели реальных установок. Но они ограничены функционально и весьма условно воспроизводят процессы в реальных установках.
«Поэтому, хотя это и не единодушное мнение, я и мои единомышленники на кафедре считаем, что нужно делать акцент на компьютерное моделирование, во время которого все процессы можно наглядно продемонстрировать, – таково мнение руководителя кафедры. – В рамках сотрудничества с ОАО «ФСК ЕЭС», ЗАО «Атомстройэкспорт» и другими энергетическими компаниями нам, мне в том числе, приходилось знакомиться с тем, как за границей организовано производство, как поставлен учебный процесс, каким инструментарием они пользуются. Интересовался и программным обеспечением. Так вот – там очень широко используются специализированные программные комплексы для исследований, для проектирования, для оптимизации эксплуатации объектов энергетики. А мы в России об этом пока только мечтаем. Получается – они на компьютерах работают, а мы – на логарифмических линейках».
Материальное оснащение трех лабораторий кафедры базируется на компьютерах и программном обеспечении, которое широко используется во всем мире. То есть студенты, ко всему прочему, получат возможность разговаривать на одном языке с коллегами из других стран. Это важно еще и потому, что мы в России оказались несколько изолированными от остального мира, терминологически разобщенными со своими зарубежными коллегами. Это чувствуется при контактах на международном уровне. Надо учитывать, что и со знанием иностранных языков у нас тоже проблема.
На базе тех ресурсов компьютерного обеспечения лабораторий, которое появилось на кафедре, есть возможность максимально учитывать потребности отрасли. Например, в российской энергетике очень остро стоит проблема подготовки систем автоматизированного проектирования. Это та область, в которой мы отстали от развитых стран Запада, наверное, лет на тридцать. Будем догонять.
Рассказывая о новых возможностях, которые получила кафедра в результате реконструкции, Ю. Гусев отмечал один чрезвычайно важный, по его мнению, эффект – обновления. Изменилось настроение как преподавателей, так и студентов, их отношение к работе и учебе. Этот факт завкафедрой считает чуть ли не главным итогом реконструкции.
