Materiał nauczania

Krajowy Ośrodek Wspierania Edukacji Zawodowej
i Ustawicznej
311[54]/T,TU,SP/ KOWEZiU/2010
PROGRAM NAUCZANIA
TECHNIK ENERGETYK
311[54]
Warszawa 2010
Autorzy:
mgr inŜ. Tomasz Madej
mgr inŜ. Janina Dretkiewicz-Więch
mgr inŜ. Krystyna Więcławek
dr inŜ. Marek Wiśniewski
Recenzenci:
mgr inŜ. Jan Bogdan
prof. dr hab. inŜ. Jan Łach
Opracowanie redakcyjne:
mgr Kazimiera Tarłowska
Opracowanie techniczne:
mgr Rafał Auch-Szkoda
1
Spis treści
I.
Plany nauczania
3
II.
Programy nauczania przedmiotów zawodowych
1. Podstawy konstrukcji maszyn
2. Technologia mechaniczna
3. Elektrotechnika i elektronika
4. Pracownia automatyki
5. Pracownia termodynamiki i mechaniki płynów
6. Technologie procesów energetycznych
7. Eksploatacja maszyn i urządzeń energetycznych
8. Zajęcia praktyczne
9. Język obcy zawodowy
10. Praktyka zawodowa
2
4
4
13
22
37
44
54
68
80
87
92
I. PLANY NAUCZANIA
PLAN NAUCZANIA
Technikum czteroletnie
Zawód: technik energetyk 311[54]
Podbudowa programowa: gimnazjum
Lp.
1.
2.
3.
4.
Przedmioty nauczania
Podstawy konstrukcji maszyn
Technologia mechaniczna
Elektrotechnika i elektronika
Pracownia automatyki
Pracownia termodynamiki
5.
i mechaniki płynów
Technologie procesów
6.
energetycznych
Eksploatacja maszyn i
7.
urządzeń energetycznych
8. Zajęcia praktyczne
9. Język obcy zawodowy
10. Specjalizacja*
Razem
Praktyka zawodowa: 4 tygodnie
∗
Dla młodzieŜy
Dla dorosłych
Liczba
Liczba
Liczba
godzin
godzin
godzin
tygodniowo
tygodniowo
w czteroletnim
w czteroletnim w czteroletnim
okresie
okresie
okresie
nauczania
nauczania
nauczania
Semestry I-VIII
Klasy I-IV
Forma
Forma
stacjonarna
zaoczna
4
3
50
3
2
38
8
6
101
4
3
50
5
3
63
6
4
76
5
3
63
8
2
5
50
6
2
3
35
101
25
63
630
Program nauczania wybranej specjalizacji w zawodzie opracowany
przez nauczyciela powinien uzyskać pozytywną opinię szkolnego
zespołu przedmiotowego właściwego zawodu
3
II. PROGRAMY NAUCZANIA PRZEDMIOTÓW
ZAWODOWYCH
PODSTAWY KONSTRUKCJI MASZYN
Szczegółowe cele kształcenia
W wyniku procesu kształcenia uczeń (słuchacz) powinien umieć:
− scharakteryzować rodzaje rysunków technicznych,
− określić zastosowanie róŜnych rodzajów linii rysunkowych,
− wykonać rysunki części maszyn w rzutach aksonometrycznych
i prostokątnych,
− zwymiarować rysunek,
− zastosować oznaczenia stanu powierzchni, tolerancji kształtu
i połoŜenia,
− zastosować uproszczenia rysunkowe,
− wykonać szkice typowych części maszyn,
− odczytać informację z dokumentacji technicznej oraz zinterpretować
zamieszczone w niej oznaczenia,
− wykorzystać technikę komputerową do sporządzania rysunków
technicznych,
− zastosować zasady mechaniki technicznej,
− wykonać podstawowe działania na wektorach,
− określić warunki równowagi ciała sztywnego,
− obliczyć prędkość obrotową, pracę mechaniczną, moc, energię,
sprawność,
– wyznaczyć siłę tarcia tocznego i ślizgowego,
– scharakteryzować wywaŜanie statyczne i dynamiczne,
– scharakteryzować statyczną próbę rozciągania,
− rozróŜnić rodzaje odkształceń i napręŜeń oraz wyjaśnić pojęcie
napręŜenia dopuszczalnego,
− rozróŜnić rodzaje obciąŜeń elementów konstrukcyjnych,
− obliczyć napręŜenie w elementach ściskanych i rozciąganych,
− obliczyć napręŜenia gnące i skręcające w przypadku obciąŜenia wału,
− rozróŜnić konstrukcje połączeń,
− określić zasady konstruowania osi i wałów,
− scharakteryzować warunki pracy łoŜysk oraz metody ich smarowania,
− dobrać łoŜyska do określonych warunków pracy,
− sklasyfikować hamulce, sprzęgła i przekładnie mechaniczne,
− wyjaśnić budowę i zasadę działania hamulców, sprzęgieł i przekładni
mechanicznych,
4
− wyjaśnić budowę i zasadę działania mechanizmów,
− określić na podstawie dokumentacji technicznej elementy składowe
maszyny lub urządzenia,
− wykonać projekt części maszyny,
− skorzystać z Polskich Norm, poradników i katalogów.
Materiał nauczania
1. Rysunek techniczny
Rodzaje rysunków. Normalizacja rysunku technicznego. Pismo
techniczne. Linie rysunkowe i ich zastosowanie. Arkusz rysunkowy.
Rzuty prostokątne. Rzuty aksonometryczne. Widoki i przekroje
rysunkowe. Zasady wymiarowania rysunków. Uproszczenia rysunkowe.
Oznaczenia na rysunkach: tolerancji, pasowań, chropowatości
powierzchni i rodzaju obróbki. Rysunki wykonawcze i złoŜeniowe.
Rysunek schematyczny. Programy do wspomagania projektowania typu
CAD.
Ćwiczenia:
• Przygotowywanie arkusza rysunkowego.
• Szkicowanie płaskich figur geometrycznych z uwzględnieniem
poprawności kształtu, proporcji i wymiarów.
• Wykonywanie szkicu bryły geometrycznej lub części maszyny
w rzutach aksonometrycznych dimetrii ukośnej.
• Szkicowanie i oznaczanie przekrojów niezbędnych do odwzorowania
kształtów wewnętrznych części maszyny.
• Wymiarowanie szkiców części maszyn z oznaczeniem tolerancji,
pasowań, chropowatości powierzchni, rodzaju obróbki.
• Rysowanie części maszyn w rzutach aksonometrycznych
i prostokątnych.
• Wymiarowanie elementów maszyn.
• Odczytywanie uproszczeń rysunkowych.
• Odczytywanie rysunków wykonawczych części maszyn.
• Odczytywanie oraz wykonywanie rysunku złoŜeniowego.
• Odczytywanie schematów kinematycznych maszyn.
• Odczytywanie dokumentacji konstrukcyjnej i technologicznej.
• Sporządzanie
rysunku
z
wykorzystaniem
komputerowego
wspomagania projektowania.
5
2. Mechanika techniczna
Siła i jej właściwości. Stopnie swobody, więzy i ich reakcje. Warunki
równowagi płaskiego i przestrzennego układu sił zbieŜnych. Warunki
równowagi dowolnego płaskiego i przestrzennego układu sił. Tarcie.
Środek cięŜkości ciała. Kinematyka punktu materialnego. Kinematyka
ciała sztywnego. Dynamika punktu materialnego. Drgania punktu
materialnego. Tłumienie drgań. Praca, moc, sprawność. Energia
kinetyczna i potencjalna. Dynamika ruchu obrotowego. Reakcje
dynamiczne łoŜysk. Uderzenie.
Ćwiczenia:
• Dodawanie i odejmowanie wektorów (geometryczne i analityczne).
• Wyznaczanie reakcji więzów.
• Wyznaczanie metodą wykreślną i analityczną warunków równowagi
ciała sztywnego pod działaniem płaskiego układu sił zbieŜnych.
• Wyznaczanie metodą analityczną reakcji w podporach dowolnie
obciąŜonej belki.
• Wyznaczanie warunków równowagi przestrzennego układu sił.
• Wyznaczanie środków cięŜkości figur płaskich.
• Wyznaczanie równowagi ciała sztywnego z uwzględnieniem sił
bezwładności.
• Obliczanie siły tarcia i siły bezwładności.
• RozróŜnianie rodzajów ruchu na podstawie jego parametrów oraz
obliczanie prędkości kątowej wału maszyny.
• Obliczanie pracy, mocy, sprawności.
• Obliczanie energii kinetycznej i potencjalnej.
3. Wytrzymałość materiałów
NapręŜenia i odkształcenia. Prawo Hooke'a. Statyczna próba
rozciągania metali. NapręŜenie dopuszczalne. ObciąŜenia elementów
konstrukcyjnych: rozciąganie i ściskanie, ścinanie, zginanie, skręcanie.
Wytrzymałość złoŜona. Wytrzymałość zmęczeniowa. Wyboczenie.
Ćwiczenia:
• Analizowanie próby rozciągania stali.
• Wyznaczanie granicy spręŜystości i plastyczności podczas próby
rozciągania.
• Wykonywanie obliczeń wytrzymałościowych elementów rozciąganych
i ściskanych.
• Obliczanie
napręŜeń
rozciągających
i
porównywanie
ich
z napręŜeniami dopuszczalnymi dla danego materiału.
6
• Obliczanie napręŜeń elementów konstrukcyjnych naraŜonych na
ścinanie.
• Obliczanie napręŜeń elementów konstrukcyjnych naraŜonych na
zginanie oraz skręcanie.
• Obliczanie napręŜeń zginających w belkach.
• Obliczanie momentów skręcających w wałach.
• Wykonywanie wykresu sił tnących i momentów gnących.
• Określanie napręŜeń dopuszczalnych w materiałach konstrukcyjnych
na podstawie norm.
4. Części maszyn
Klasyfikacja i cechy uŜytkowe części maszyn. Normalizacja części
maszyn. Połączenia nitowe. Połączenia spawane, zgrzewane, lutowane
i klejone. Połączenia wciskowe. Połączenia kształtowe. Połączenia
gwintowe. Połączenia rurowe i zawory. Charakterystyka i klasyfikacja osi
i wałów. ObciąŜenia osi i wałów. Konstrukcja osi i wałów. Klasyfikacja
łoŜysk. ŁoŜyska ślizgowe: konstrukcja łoŜyska, tarcie i smarowanie
łoŜysk ślizgowych, zastosowanie. ŁoŜyska toczne: podział, budowa.
Normalizacja łoŜysk tocznych i ich oznaczanie. ObciąŜenia łoŜysk
tocznych. Podstawy doboru łoŜysk tocznych, zastosowanie. Przekładnie
mechaniczne: rodzaje, cechy uŜytkowe, przełoŜenie, moment obrotowy,
moc i sprawność. Przekładnie zębate. Rodzaje kół i przekładni zębatych.
Parametry koła zębatego. Przekładnie cierne. Przekładnie cięgnowe.
Rodzaje i budowa sprzęgieł. Zasady dobierania sprzęgieł. Rodzaje
i budowa hamulców. Zasady dobierania hamulców. Mechanizm korbowy,
śrubowy, krzywkowy, zapadkowy.
Ćwiczenia:
• Identyfikowanie połączeń rozłącznych i nierozłącznych.
• Rozpoznawanie połączeń rozłącznych i nierozłącznych na podstawie
oznaczeń stosowanych w dokumentacji konstrukcyjnej.
• Projektowanie połączenia nitowego.
• Projektowanie połączenia spawanego.
• Identyfikowanie osi, wałów i łoŜysk.
• Dobieranie łoŜysk tocznych do określonych warunków pracy.
• Obliczanie przekładni zębatych.
• Analizowanie budowy i działania mechanizmu korbowego.
• Identyfikowanie przekładni i mechanizmów w maszynach
energetycznych.
• Dobieranie z katalogu sprzęgła do określonych warunków pracy.
• Dobieranie z katalogu hamulca do określonych warunków pracy.
7
• Wykonywanie
projektu
określonego
elementu
maszyny
z wykorzystaniem programu do wspomagania projektowania typu
CAD.
Środki dydaktyczne
Komplet materiałów rysunkowych.
Komplet przyborów kreślarskich.
Wzory pisma znormalizowanego.
Przykładowe rysunki: wykonawcze, złoŜeniowe, schematyczne.
Model rzutni.
Bryły geometryczne.
Modele podpór, rzutu siły na osie przestrzennego układu współrzędnych.
Modele belek, równi pochyłej, ciała sztywnego.
Model gumowy belki do ilustracji odkształceń przy zginaniu i skręcaniu.
Model do ilustracji wyboczenia pręta.
Modele części maszyn z przekrojami.
Modele połączeń nierozłącznych.
Modele połączeń kształtowych.
Modele i eksponaty łoŜysk tocznych i ślizgowych.
Modele i eksponaty osi i wałów.
Modele zaworów.
Modele sprzęgieł i hamulców.
Modele i eksponaty kół zębatych.
Modele przekładni mechanicznych.
Modele mechanizmów.
Foliogramy i fazogramy dotyczące zasad szkicowania, rzutowania
prostokątnego i aksonometrycznego, wymiarowania, wykonywania
widoków i przekrojów, wykonywania uproszczeń rysunkowych.
Foliogramy z zakresu mechaniki technicznej, wytrzymałości materiałów,
części maszyn.
Prezentacje multimedialne z zakresu rysunku technicznego i części
maszyn.
Rysunki złoŜeniowe, wykonawcze, montaŜowe, schematyczne.
Dokumentacja konstrukcyjna i technologiczna.
Program do wspomagania projektowania typu CAD.
Polskie Normy.
Tablice wytrzymałościowe.
Katalogi części maszyn.
Poradnik mechanika.
Uwagi o realizacji
Program nauczania przedmiotu Podstawy konstrukcji maszyn
obejmuje podstawową wiedzę z zakresu rysunku technicznego,
8
mechaniki technicznej, wytrzymałości materiałów oraz części maszyn.
Podczas jego realizacji szczególnie waŜne jest opanowanie przez
ucznia umiejętności wykonywania szkiców i rysunków technicznych,
rozpoznawania elementów maszyn i mechanizmów oraz posługiwania
się dokumentacją techniczną, normami i katalogami.
Przed przystąpieniem do zajęć naleŜy sprawdzić wiadomości
i umiejętności uczniów z geometrii, trygonometrii i fizyki (statyka
i kinematyka) w zakresie niezbędnym do realizacji programu nauczania,
a w przypadku niedostatecznego przygotowania potrzebne treści naleŜy
uzupełnić.
W procesie kształcenia waŜne jest stosowanie róŜnorodnych metod
nauczania. Zaleca się stosowanie wykładu konwersatoryjnego, dyskusji
dydaktycznej oraz metody projektów szczególnie podczas wykonywania
zadań projektowych. Podstawową metodą nauczania powinny być
ćwiczenia oraz pokaz z objaśnieniem. Nauczyciel powinien przygotować
ćwiczenia obliczeniowe i konstrukcyjne o odpowiednio dobranej treści
oraz zróŜnicowanym stopniu trudności. Ćwiczenia naleŜy zakończyć
dyskusją. Wskazane jest równieŜ zadawanie prac domowych po
uprzednim sprawdzeniu, czy uczniowie są przygotowani do
samodzielnego ich wykonania. Zadania domowe naleŜy systematycznie
kontrolować.
Podczas realizacji treści dotyczących rysunku technicznego uczniowie
powinni kształtować umiejętności wykonywania szkiców i rysunków do
części maszyn, wymiarowania wykonanych rysunków, oznaczania
tolerancji wymiaru, kształtu i chropowatość powierzchni. Przed
rozpoczęciem ćwiczeń naleŜy zapoznać uczniów z organizacją miejsca
pracy (właściwe oświetlenie, rozmieszczenie materiałów i przyborów
rysunkowych) oraz zwrócić uwagę na postawę ucznia podczas pracy.
Podczas ćwiczeń w zakresie komputerowego wspomagania
projektowania (edytor graficzny typu CAD) naleŜy zwrócić uwagę na
edycję i reedycję wygenerowanego pliku rysunkowego, odczytanie
potrzebnych informacji zamieszczonych na rysunku oraz wydruk pliku
rysunkowego.
Realizacja treści z zakresu mechaniki technicznej ma na celu
kształtowanie umiejętności określania sił i reakcji działających w róŜnego
rodzaju mechanizmach oraz elementach maszyn, niezbędnych do
zrozumienia i przyswojenia treści dotyczących eksploatacji maszyn
i urządzeń energetycznych.
W trakcie realizacji treści dotyczących wytrzymałości materiałów
naleŜy zwracać szczególną uwagę na stosowanie podstawowych
wzorów wytrzymałościowych do wykonywania obliczeń napręŜeń
występujących w elementach maszyn, przewidywanie charakteru tych
napręŜeń oraz wykorzystywanie wyników obliczeń w projektowaniu.
9
Podczas charakterystyki maszyn naleŜy skupić się na ich budowie,
podstawowych parametrach i zastosowaniu. Budowę i zasadę działania
mechanizmów naleŜy wyjaśniać na rzeczywistych mechanizmach lub na
modelach dydaktycznych. Szczególną uwagę naleŜy zwrócić na
wykonywanie ćwiczeń dotyczących konstruowania, wykonywania
obliczeń oraz projektowania określonych części maszyn.
Przykładowe ćwiczenia zamieszczone w poszczególnych działach
tematycznych stanowią propozycję do wykorzystania przez nauczyciela.
Zakres ćwiczeń moŜe być rozszerzony w zaleŜności od potrzeb
edukacyjnych i moŜliwości szkoły.
Zajęcia powinny odbywać się w pracowni konstrukcji i technologii
mechanicznej oraz pracowni komputerowej. Ćwiczenia poświęcone
projektowaniu powinny być realizowane w grupie do 15 uczniów.
Wskazane jest, aby podczas wykonywania ćwiczeń uczniowie pracowali
indywidualnie lub w zespołach 2-3 osobowych. Stanowiska do ćwiczeń
naleŜy wyposaŜyć w niezbędne środki dydaktyczne. NaleŜy umoŜliwić
uczniom korzystanie z róŜnych źródeł informacji, takich jak: normy,
katalogi,
poradniki,
dokumentacja
techniczna,
czasopisma
specjalistyczne, Internet.
Na realizację poszczególnych działów tematycznych proponuje się
następujący podział godzin:
Lp.
1.
2.
3.
4.
Orientacyjna
liczba godzin
50
30
20
44
Razem
144
Działy tematyczne
Rysunek techniczny
Mechanika techniczna
Wytrzymałość materiałów
Części maszyn
Podana w tabeli liczba godzin na realizację poszczególnych działów
ma charakter orientacyjny. Nauczyciel moŜe dokonać pewnych zmian
w celu dostosowania programu do potrzeb edukacyjnych.
Propozycje metod sprawdzania
edukacyjnych ucznia
i
oceny
osiągnięć
Sprawdzanie i ocenianie osiągnięć uczniów powinno odbywać się
systematycznie na podstawie określonych kryteriów. Pozwoli to na
uzyskanie informacji o postępach ucznia w nauce, umoŜliwi
rozpoznawanie
i
korygowanie
pojawiających
się
trudności
dydaktycznych.
Osiągnięcia uczniów naleŜy oceniać na podstawie:
− sprawdzianów ustnych i pisemnych,
− testów osiągnięć szkolnych,
10
− ukierunkowanej obserwacji czynności ucznia podczas wykonywania
ćwiczeń i projektów,
− wykonanych ćwiczeń,
− wykonanego projektu,
− prezentacji projektu.
Dokonując kontroli w formie ustnej naleŜy zwracać uwagę na
umiejętność operowania zdobytą wiedzą, jakość wypowiedzi, poprawne
stosowanie pojęć technicznych oraz wnioskowanie.
Do oceny wykonywanych ćwiczeń zaleca się opracować kartę
obserwacji, która powinna uwzględniać:
− poprawność merytoryczną wykonywanego ćwiczenia,
− aktywność ucznia podczas wykonywania ćwiczenia,
− wykorzystywanie róŜnych źródeł informacji,
− współpracę w zespole.
Podczas sprawdzania i oceny projektów naleŜy zwrócić uwagę na:
− planowanie pracy,
− korzystanie z róŜnych źródeł informacji,
− współpracę w zespole,
− poprawność merytoryczną projektu,
− prezentację projektu,
− systematyczność w pracy oraz terminowość.
Po zakończeniu realizacji programu poszczególnych działów
tematycznych proponuje się zastosowanie testu pisemnego z zadaniami
zamkniętymi i otwartymi.
Wskazane jest, aby w ocenie końcowej uwzględnić wyniki wszystkich
stosowanych przez nauczyciela sposobów sprawdzania osiągnięć
ucznia. Podstawą do uzyskania pozytywnej oceny powinno być
poprawne wykonanie ćwiczeń i projektów.
Literatura
Dobrzański T.: Rysunek techniczny maszynowy. WNT, Warszawa 2004
Kozak B.: Mechanika techniczna. WSiP, Warszawa 2004
Lewandowski T.: Rysunek techniczny dla mechaników. WSiP,
Warszawa 2005
Lewandowski T.: Zbiór zadań z rysunku technicznego. WSiP,
Warszawa 1998
Paprocki K.: Rysunek techniczny. WSiP, Warszawa 1999
Potyński A.: Podstawy technologii i konstrukcji mechanicznych. WSiP,
Warszawa 1999
Rutkowski A.: Części maszyn. WSiP, Warszawa 2003
Rutkowski A., Stępniewska A.: Zbiór zadań z części maszyn. WSiP,
Warszawa 2005
11
Siuta W.: Mechanika techniczna. WSiP, Warszawa 2000
Siuta W., Rososiński S., Kozak B.: Zbiór zadań z mechaniki technicznej.
WSiP, Warszawa 2005
Mały poradnik mechanika. Praca zbiorowa: WNT, Warszawa 1999
Wykaz literatury naleŜy aktualizować w miarę ukazywania się nowych
pozycji wydawniczych.
12
TECHNOLOGIA MECHANICZNA
Szczegółowe cele kształcenia
W wyniku procesu kształcenia uczeń (słuchacz) powinien umieć:
− dokonać analizy podstawowych aktów prawnych, praw i obowiązków
pracownika oraz pracodawcy w zakresie bezpieczeństwa i higieny
pracy,
− określić
wymagania
bhp
dotyczące
pomieszczeń
pracy
i pomieszczeń higieniczno-sanitarnych,
− dobrać środki ochrony indywidualnej do rodzaju wykonywanych prac,
− rozpoznać i przewidzieć zagroŜenia bezpieczeństwa człowieka
w środowisku pracy oraz wskazać sposoby ich usunięcia,
− zareagować w przypadku zagroŜenia poŜarowego, zgodnie
z instrukcją przeciwpoŜarową,
− zastosować zasady ochrony środowiska obowiązujące na stanowisku
pracy,
− udzielić pierwszej pomocy w stanach zagroŜenia Ŝycia i zdrowia,
− określić właściwości oraz zastosowanie metali i ich stopów,
− rozróŜnić gatunki stopów Ŝelaza z węglem i metali nieŜelaznych,
− rozpoznać zjawiska korozyjne i ich skutki oraz wskazać sposoby
zapobiegania korozji,
− wyjaśnić istotę obróbki cieplnej i cieplno-chemicznej,
− rozróŜnić rodzaje obróbki cieplnej i cieplno-chemicznej,
− wykazać zmiany właściwości metali i ich stopów w zaleŜności
od zastosowanego rodzaju obróbki cieplnej i cieplno-chemicznej,
− określić właściwości i zastosowanie materiałów niemetalowych,
− zastosować układ tolerancji i pasowań,
− sklasyfikować przyrządy pomiarowe oraz określić ich właściwości
metrologiczne,
− dobrać przyrządy do pomiaru i sprawdzania części maszyn,
− wykonać podstawowe pomiary wielkości geometrycznych,
− zinterpretować wyniki pomiarów,
− scharakteryzować podstawowe metody wytwarzania części maszyn
i urządzeń,
− rozpoznać maszyny, urządzenia, narzędzia oraz oprzyrządowanie
stosowane w procesach wytwarzania,
− wyjaśnić przebieg procesu technologicznego montaŜu maszyn
i urządzeń,
− posłuŜyć się dokumentacją techniczną, Polskimi Normami
i katalogami,
13
− zanalizować przepisy bhp, ochrony ppoŜ. i ochrony środowiska
obowiązujące podczas wytwarzania i montaŜu części maszyn
i urządzeń.
Materiał nauczania
1. Bezpieczeństwo i higiena pracy, ochrona przeciwpoŜarowa
i ochrona środowiska
Prawna ochrona pracy. Czynniki szkodliwe dla zdrowia, uciąŜliwe
i niebezpieczne, występujące w procesach pracy. Wymagania
bezpieczeństwa i higieny pracy dotyczące pomieszczeń. Zasady
kształtowania bezpiecznych i higienicznych warunków pracy. Środki
ochrony indywidualnej i zbiorowej. ZagroŜenia poŜarowe, zasady
ochrony przeciwpoŜarowej. Zasady ochrony środowiska. Zasady
postępowania w razie wypadku, awarii i w sytuacji zagroŜenia poŜarem.
Pierwsza pomoc w wypadkach przy pracy.
Ćwiczenia:
• Określanie podstawowych praw i obowiązków pracownika w zakresie
bezpieczeństwa i higieny pracy na podstawie Kodeksu pracy.
• Dobieranie środków ochrony indywidualnej do rodzaju wykonywanej
pracy.
• Rozpoznawanie zagroŜeń wypadkowych występujących w miejscu
pracy.
• Dobieranie sposobów zapobiegania lub ograniczania zagroŜeń
związanych z uŜytkowaniem urządzeń elektrycznych.
• Ocenianie jakości stanowiska pracy pod względem bezpieczeństwa
i wymagań ergonomii.
• Dobieranie sprzętu i środków gaśniczych w zaleŜności od przyczyn
i rodzaju poŜaru.
• Powiadamianie straŜy poŜarnej o poŜarze, zgodnie z instrukcją.
• Udzielanie pierwszej pomocy w przypadku wystąpienia urazów
róŜnych części ciała.
• Wykonywanie (na fantomie) sztucznego oddychania, zgodnie
z obowiązującymi procedurami.
• Rozpoznawanie róŜnych znaków bhp.
2. Materiałoznawstwo
Materiały konstrukcyjne. Zasady doboru materiałów. Właściwości metali
i ich stopów: mechaniczne, fizyczne, technologiczne. Uproszczony układ
Ŝelazo-węgiel. Podział stopów Ŝelaza, określenie i zastosowanie
(surówka, stal, Ŝeliwo, staliwo). Stale niestopowe (węglowe). Stale
14
stopowe. Staliwo. śeliwo. Metale nieŜelazne i ich stopy. Materiały
z proszków spiekanych. Rodzaje korozji i zniszczeń korozyjnych.
Ochrona przed korozją. Rodzaje powłok ochronnych i technika ich
nanoszenia. Klasyfikacja procesów obróbki cieplnej. Przemiany
zachodzące w stali podczas nagrzewania, wygrzewania i chłodzenia.
WyŜarzanie. Hartowanie. Odpuszczanie i ulepszanie cieplne. Rodzaje
i zastosowanie obróbki cieplno-chemicznej. Urządzenia i środki do
obróbki cieplnej i cieplno-chemicznej. Bezpieczeństwo pracy podczas
obróbki cieplnej i cieplno-chemicznej. Tworzywa sztuczne. Materiały
ceramiczne. Farby, lakiery, emalie. Guma.
Ćwiczenia:
• Rozpoznawanie materiałów konstrukcyjnych na podstawie próbek
oraz określanie ich zastosowania.
• Określanie gatunku stali i Ŝeliwa na podstawie oznaczenia.
• Określanie gatunku stopów metali nieŜelaznych na podstawie
oznaczenia.
• Określanie składu chemicznego stali oraz stopów metali nieŜelaznych
na podstawie norm.
• Dobieranie z norm stali przeznaczonej na określone elementy maszyn
i urządzeń.
• Dobieranie z norm stopów metali nieŜelaznych na określone elementy
maszyn i urządzeń.
• Dobieranie materiałów do wykonania określonych podzespołów
maszyn z wykorzystaniem róŜnych źródeł informacji.
• Planowanie sposobu zabezpieczenia elementów maszyn przed
korozją.
• Dobieranie rodzaju powłoki antykorozyjnej do ochrony określonych
części maszyn.
• Określanie składników strukturalnych stali o róŜnej zawartości węgla
na podstawie wykresu Ŝelazo-cementyt.
• Wyznaczanie temperatury hartowania stali węglowych na podstawie
wykresu Ŝelazo-cementyt.
• Dobieranie rodzaju obróbki cieplnej i cieplno-chemicznej w celu
otrzymania stali o określonych właściwościach.
• Określanie właściwości tworzyw sztucznych i materiałów
ceramicznych na podstawie ich wyglądu.
3. Metrologia warsztatowa
Pomiar, sprawdzanie. Metody pomiaru. Błędy pomiaru. Zamienność
części maszyn. Rodzaje wymiarów. Wymiary graniczne, wymiar
nominalny, odchyłki graniczne. Tolerancja wymiaru. Pasowanie. Układ
15
tolerancji i pasowań. Chropowatość powierzchni. Klasyfikacja
przyrządów pomiarowych. Właściwości metrologiczne przyrządów
pomiarowych. Wzorce miar. Sprawdziany. Przyrządy suwmiarkowe
i mikrometryczne. Czujniki pomiarowe. Przyrządy do pomiaru kątów.
Przyrządy pomiarowe z odczytem cyfrowym. Dobór przyrządów
pomiarowych. Pomiar wielkości geometrycznych. UŜytkowanie
i konserwacja przyrządów pomiarowych.
Ćwiczenia:
• Obliczanie wymiarów granicznych, odchyłek, tolerancji.
• Obliczanie luzów.
• Odczytywanie z PN odchyłek dla określonych pasowań.
• Wybieranie z PN odchyłek dla określonych pasowań i obliczanie
luzów oraz tolerancji pasowania.
• Sprawdzanie chropowatości powierzchni.
• Wykonywanie pomiarów części maszyn o róŜnych kształtach
za pomocą przyrządów suwmiarkowych i mikrometrycznych.
• Sprawdzanie otworów i wałków sprawdzianami jednogranicznymi
i dwugranicznymi.
• Wykonywanie pomiarów odchyłek za pomocą czujnika zegarowego.
• Wykonywanie pomiarów kątów.
4. Techniki wytwarzania
Pojęcia podstawowe. Przemysłowy proces wytwarzania. Proces
technologiczny. Odlewanie w formach piaskowych. Specjalne metody
odlewania. Walcowanie i ciągnienie. Kucie. Tłoczenie. Podstawy obróbki
skrawaniem: sposoby maszynowej obróbki wiórowej, geometria ostrza
skrawającego, procesy towarzyszące powstawaniu wióra, parametry
skrawania, siła i moc skrawania, materiały narzędziowe. Toczenie.
Frezowanie. Wiercenie. Szlifowanie. Obróbka na obrabiarkach
sterowanych numerycznie. Klasyfikacja metod spajania. Spawanie: istota
spawania, rodzaje spoin, zasady przygotowania elementów do
spawania, spawanie gazowe. Spawanie łukowe. Urządzenia do
spawania. Kontrola spoin. Wady. Cięcie gazowe i łukowe. Zgrzewanie.
Lutowanie miękkie i lutowanie twarde. Klejenie. Technologia proszków.
Zasady bhp, ochrony ppoŜ. i ochrony środowiska podczas wytwarzania
elementów maszyn.
Ćwiczenia:
• Identyfikowanie procesów wytwarzania na podstawie
i schematu.
• Rozpoznawanie wyrobów kutych, walcowanych i tłoczonych.
16
opisu
• RozróŜnianie części maszyn wykonywanych róŜnymi rodzajami
obróbki plastycznej.
• Identyfikowanie narzędzi do obróbki toczeniem, frezowaniem
i wierceniem.
• Dobieranie parametrów skrawania.
• Ustalanie kolejności czynności w procesie toczenia określonych
elementów maszyn.
• Analizowanie budowy tokarki, frezarki, wiertarki.
• Rozpoznawanie rodzajów złączy spawanych i spoin.
• Dobieranie rodzaju złącza i spoiny do spawania określonych
elementów.
• Dobieranie sposobu zgrzewania do łączenia określonych elementów.
• Dobieranie metody lutowania, lutu i topnika do łączenia określonych
elementów.
• Ustalanie kolejności wykonania czynności w procesie zgrzewania
elementów wykonanych z tworzyw sztucznych.
5. MontaŜ maszyn
Formy i metody montaŜu. Urządzenia, narzędzia i przyrządy montaŜowe.
Proces technologiczny montaŜu. MontaŜ i demontaŜ typowych części
maszyn i zespołów. Dokumentacja technologiczna montaŜu. Przepisy
bezpieczeństwa i higieny pracy, ochrony przeciwpoŜarowej oraz ochrony
środowiska stosowane podczas montaŜu części.
Ćwiczenia:
• Analizowanie przykładowej dokumentacji montaŜu maszyn.
• Planowanie montaŜu łoŜyska tocznego stoŜkowego.
• RozróŜnianie urządzeń i przyrządów montaŜowych.
Środki dydaktyczne
Kodeks pracy.
Przepisy dotyczące bezpieczeństwa i higieny pracy.
Polskie Normy i akty prawne dotyczące ergonomii.
Ilustracje i fotografie – zagroŜenia na stanowiskach pracy.
WyposaŜenie do nauki udzielania pierwszej pomocy (fantom, środki
medyczne).
Sprzęt gaśniczy, gaśnice.
OdzieŜ ochronna i sprzęt ochrony indywidualnej.
Próbki stopów Fe-C, metali nieŜelaznych i ich stopów.
Próbki materiałów niemetalowych.
Modele złącz spawanych, zgrzewanych, lutowanych i klejonych.
Wyroby walcowane, kute i tłoczone.
17
Modele maszyn i urządzeń.
Przyrządy pomiarowe.
Wzorce chropowatości.
Narzędzia do obróbki skrawaniem.
Foliogramy i fazogramy dotyczące bhp, pomiarów warsztatowych,
technik wytwarzania, montaŜu maszyn i urządzeń.
Filmy dydaktyczne przedstawiające róŜne techniki wytwarzania oraz
montaŜu maszyn i urządzeń.
Prezentacje multimedialne dotyczące bhp, mechanicznych technik
wytwarzania, montaŜu maszyn i urządzeń.
Programy komputerowe do symulacji procesów technologicznych.
Wykres Ŝelazo-węgiel.
Dokumentacja technologiczna.
Poradniki, katalogi.
Uwagi o realizacji
Program nauczania przedmiotu Technologia mechaniczna obejmuje
zintegrowane treści z zakresu: bezpieczeństwa i higieny pracy, ochrony
przeciwpoŜarowej, ochrony środowiska, materiałoznawstwa, pomiarów
warsztatowych, mechanicznych technik wytwarzania oraz montaŜu
maszyn. Program powinien być realizowany w korelacji z przedmiotami:
Zajęcia praktyczne oraz Eksploatacja maszyn i urządzeń
energetycznych.
W procesie nauczania-uczenia się wskazane jest łączenie teorii
z praktyką poprzez odpowiedni dobór ćwiczeń, wykorzystywanie
wiadomości i umiejętności uczniów z innych obszarów tematycznych
oraz rozwijanie umiejętności samokształcenia i korzystania z róŜnych
źródeł informacji.
W trakcie realizacji treści programowych proponuje się stosować
następujące metody:
– pokaz z objaśnieniem,
– dyskusję dydaktyczną,
– metodę przewodniego tekstu,
– metodę przypadków,
– inscenizacji,
– ćwiczenia praktyczne.
Podczas ćwiczeń uczniowie powinni posługiwać się katalogami,
dokumentacją techniczną, dokumentacją warsztatową, poradnikami oraz
korzystać z Internetu.
W procesie nauczania-uczenia się szczególną uwagę naleŜy zwrócić
na kształtowanie umiejętności stosowania przepisów bezpieczeństwa
i higieny pracy, ochrony przeciwpoŜarowej, ochrony środowiska oraz
udzielania pierwszej pomocy. Uczniowie powinni rozpoznawać
18
nieprawidłowości i zagroŜenia, które mogą wystąpić w procesie pracy.
Podczas realizacji treści z tego zakresu poleca się wykorzystanie filmów
dydaktycznych dotyczących bezpieczeństwa i higieny pracy.
Pomiary wielkości geometrycznych powinny być poprzedzone
realizacją treści z zakresu tolerancji i pasowań. Ze względu na to, Ŝe ich
zrozumienie moŜe sprawić uczniom trudności, podczas wprowadzania
i utrwalania pojęć z tego zakresu naleŜy przeprowadzić znaczną ilość
ćwiczeń obliczeniowych.
W trakcie realizacji treści z zakresu materiałoznawstwa szczególną
uwagę naleŜy zwrócić na rodzaje, właściwości i zastosowanie
poszczególnych grup materiałów konstrukcyjnych. Przed przystąpieniem
do realizacji treści z zakresu obróbki cieplnej i cieplno-chemicznej naleŜy
zapoznać uczniów z wykresem Fe-C. Podczas ćwiczeń uczniowie
powinni korzystać z katalogów, PN oraz poradników. Wskazane jest
równieŜ korzystanie z Internetu w celu pozyskiwania informacji na temat
materiałów, zamieszczonych przez ich producentów lub firmy zajmujące
się ich dystrybucją.
Podczas realizacji treści dotyczących technik wytwarzania oraz
montaŜu maszyn zaleca się łączenie teorii z praktyką, poprzez
prezentację
filmów
dydaktycznych,
symulacyjnych
programów
komputerowych oraz organizowanie wycieczek dydaktycznych.
Wskazane jest, aby podczas wycieczki uczniowie prowadzili obserwacje
w zespołach 2-3 osobowych według arkuszy przygotowanych przez
nauczyciela. Przed wycieczką naleŜy zapoznać uczniów z przepisami
bezpieczeństwa obowiązującymi podczas jej trwania. Po wycieczce
nauczyciel powinien podsumować wyniki obserwacji uczniów.
W procesie dydaktycznym naleŜy kształtować postawy zawodowe,
takie jak: rzetelność, odpowiedzialność za pracę, dbałość o jej jakość,
poszanowanie dla pracy innych, racjonalne stosowanie materiałów.
Zajęcia powinny odbywać się w pracowni konstrukcji i technologii
mechanicznej wyposaŜonej w techniczne środki kształcenia oraz
zestawy foliogramów, narzędzi, przyrządów, modeli, eksponatów i filmów
dydaktycznych. Na potrzeby własne i uczniów, nauczyciel powinien
posiadać podręczną bibliotekę wyposaŜoną w literaturę naukową
i popularnonaukową, PN oraz czasopisma techniczne.
Przykładowe ćwiczenia zamieszczone w poszczególnych działach
tematycznych stanowią propozycję do wykorzystania przez nauczyciela.
Zakres ćwiczeń moŜe być rozszerzony w zaleŜności od potrzeb
edukacyjnych i moŜliwości szkoły.
W zaleŜności od treści programu podczas zajęć naleŜy stosować
formę pracy zbiorowej, grupowej oraz indywidualnej. Ćwiczenia powinny
być realizowane w grupie do 15 uczniów, z podziałem na zespoły
2-3 osobowe lub indywidualnie.
19
Na realizację poszczególnych działów tematycznych proponuje się
następujący podział godzin:
Lp.
1.
2.
3.
4.
5.
Orientacyjna
liczba godzin
Działy tematyczne
Bezpieczeństwo i higiena pracy, ochrona przeciwpoŜarowa
i ochrona środowiska
Materiałoznawstwo
Metrologia warsztatowa
Techniki wytwarzania
MontaŜ maszyn
Razem
16
26
18
40
8
108
Podana w tabeli liczba godzin na realizację poszczególnych działów
ma charakter orientacyjny. Nauczyciel moŜe wprowadzić pewne zmiany
mające na celu dostosowanie programu od potrzeb edukacyjnych.
Propozycje metod sprawdzania
edukacyjnych ucznia
i
oceny
osiągnięć
Sprawdzanie i ocenianie postępów ucznia powinno odbywać się
systematycznie według określonych kryteriów.
Proces oceniania powinien obejmować:
− diagnozę poziomu wiadomości i umiejętności uczniów pod kątem
załoŜonych celów kształcenia,
− identyfikowanie postępów uczniów w procesie kształcenia oraz
rozpoznawanie trudności w osiąganiu załoŜonych celów kształcenia,
− sprawdzanie wiadomości i umiejętności uczniów po zrealizowaniu
programu.
Osiągnięcia uczniów naleŜy oceniać w zakresie zaplanowanych celów
kształcenia na podstawie: ustnych sprawdzianów, pisemnych
sprawdzianów, testów osiągnięć szkolnych, ukierunkowanej obserwacji
czynności uczniów podczas wykonywania ćwiczeń.
Podczas kontroli dokonywanej w formie ustnej, naleŜy zwracać uwagę
na operowanie zdobytą wiedzą, merytoryczną jakość wypowiedzi,
właściwe stosowanie pojęć technicznych, poprawność wnioskowania.
Umiejętności praktyczne powinny być sprawdzane na podstawie
obserwacji czynności uczniów w trakcie wykonywania ćwiczeń. Podczas
obserwacji naleŜy zwrócić uwagę na:
− merytoryczną poprawność wykonanego ćwiczenia,
− korzystanie z róŜnych źródeł informacji,
− prezentowanie i uzasadnianie wyników własnej pracy,
− pracę w zespole.
Po zakończeniu realizacji programu przedmiotu proponuje się
zastosować test pisemny z zadaniami wielokrotnego wyboru.
20
W ocenie końcowej naleŜy uwzględnić wyniki wszystkich
zastosowanych przez nauczyciela metod sprawdzania osiągnięć
uczniów.
Literatura
Dretkiewicz-Więch J.: Technologia mechaniczna. Techniki wytwarzania.
WSiP, Warszawa 2000
Erbel J. (red.): Encyklopedia technik wytwarzania stosowanych
w przemyśle maszynowym (t.1 i t.2), Oficyna wydawnicza PW,
Warszawa 2001
Górecki A.: Technologia ogólna. Podstawy technologii mechanicznych.
WSiP, Warszawa 2000
Jakubiec W., Malinowski J.: Metrologia wielkości geometrycznych. ISBN,
Warszawa 1999
Malinowski J.: Pasowania i pomiary. WSiP, Warszawa 1993
Okoniewski S.: Technologia maszyn. WSiP, Warszawa 1996
Szucki T.: Materiały do ćwiczeń z technologii wytwarzania. Oficyna
wydawnicza PW, Warszawa 1999
Wilczyński K. (red.): Przetwórstwo tworzyw sztucznych, Oficyna
wydawnicza PW, Warszawa 2000
Wojtkun F., Bukała W.: Materiałoznawstwo. Część 1 i 2. WSiP,
Warszawa 1999
Zawistowski J. (red.): Ćwiczenia laboratoryjne z metrologii. Oficyna
wydawnicza PW, Warszawa 1999
Zawora J.: Podstawy technologii maszyn. WSiP, Warszawa 2001
Praca zbiorowa: Mały poradnik mechanika. WNT, Warszawa 1999
Wykaz literatury naleŜy aktualizować w miarę ukazywania się nowych
pozycji wydawniczych.
21
ELEKTROTECHNIKA I ELEKTRONIKA
Szczegółowe cele kształcenia
W wyniku procesu kształcenia uczeń (słuchacz) powinien umieć:
− wyjaśnić podstawowe zjawiska zachodzące w polu elektrycznym,
magnetycznym i elektromagnetycznym,
− określić wpływ pola elektromagnetycznego na organizm ludzki,
− rozróŜnić elementy obwodów elektrycznych i elektronicznych,
− zastosować podstawowe prawa elektrotechniki do obliczania
obwodów elektrycznych prądu stałego i przemiennego oraz układów
elektronicznych,
− określić podstawowe parametry elementów i układów elektronicznych,
− rozróŜnić podstawowe układy analogowe, cyfrowe przetworniki A/C
i C/A,
− scharakteryzować
podstawowe
właściwości
materiałów
konstrukcyjnych, przewodzących, rezystywnych, dielektrycznych,
pokryć
powierzchniowych
oraz
tworzyw
sztucznych
i półprzewodników,
− wyjaśnić zasadę działania maszyn i urządzeń elektrycznych,
− wyjaśnić zasadę działania transformatorów energetycznych,
− wyjaśnić zasadę działania napędu elektrycznego,
− wyjaśnić zasadę działania serwonapędów,
− scharakteryzować elementy aparatury zabezpieczeniowej,
− scharakteryzować podstawowe elementy instalacji elektrycznej,
− wykonać pomiary podstawowych wielkości elektrycznych oraz
parametrów elementów elektrycznych i elektronicznych,
− zinterpretować wyniki pomiarów przedstawione w formie tabel lub
wykresów,
− oszacować błędy pomiarów na podstawie zastosowanych metod oraz
parametrów przyrządów pomiarowych,
− zanalizować działanie typowych elementów układów elektronicznych,
− rozróŜnić maszyny i urządzenia elektryczne oraz urządzenia
energoelektroniczne,
− zanalizować na podstawie schematów ideowych działanie układów
elektrycznych,
− dokonać montaŜu układów elektrycznych na podstawie dokumentacji
technicznej,
− dokonać montaŜu i demontaŜu aparatów, maszyn oraz urządzeń
elektrycznych,
− zastosować połączenia elektryczne i mechaniczne w maszynach
i urządzeniach elektrycznych,
22
− rozróŜnić elementy składowe linii napowietrznych i kablowych oraz
stacji elektroenergetycznych,
− wykorzystać programy komputerowe do opracowywania wyników
pomiarów,
− skorzystać z katalogów, norm i dokumentacji technicznej,
− zastosować przepisy bezpieczeństwa i higieny pracy, ochrony
przeciwpoŜarowej, ochrony przeciwporaŜeniowej oraz ochrony
środowiska,
− dobrać środki ochrony indywidualnej do rodzaju wykonywanej pracy.
Materiał nauczania
1. Pole elektryczne
Definicja i obraz pola elektrycznego. Prawo zachowania ładunku i prawo
Coulomba. Podstawowe wielkości dotyczące pola elektrycznego:
natęŜenie, napięcie i potencjał elektryczny. Pojemność elektryczna.
Kondensatory - budowa i rodzaje. Sposoby łączenia kondensatorów.
Pojemność zastępcza kondensatorów połączonych szeregowo,
równolegle i w sposób mieszany.
Ćwiczenia:
• Obliczanie siły wzajemnego oddziaływania między dwoma ładunkami
punktowymi.
• Obliczanie podstawowych wielkości charakteryzujących pole
elektryczne: natęŜenia, napięcia i potencjału elektrycznego.
• Obliczanie pojemności elektrycznej.
• Obliczanie pojemności kondensatorów (płaskiego, cylindrycznego).
• Obliczanie pojemności zastępczej kondensatorów połączonych
równolegle.
• Obliczanie pojemności zastępczej kondensatorów połączonych
szeregowo.
• Obliczanie pojemności zastępczej kondensatorów połączonych
równolegle i szeregowo.
2. Obwody prądu stałego
Rodzaje i gęstość prądu elektrycznego. Prąd elektryczny
w przewodnikach. Podstawowe wielkości charakteryzujące obwody
prądu stałego: sem, napięcie, prąd elektryczny. Prawo Ohma dla
obwodu i odcinka obwodu. Znakowanie zwrotu prądu i napięcia.
Rezystancja, rezystywność, konduktancja, konduktywność. ZaleŜność
rezystancji od temperatury. Moc i energia prądu elektrycznego.
Rezystory i ich charakterystyki. Elementy obwodu prądu stałego.
23
Liniowość i nieliniowość obwodu. I prawo Kirchhoffa. II prawo Kirchhoffa.
Szeregowe połączenie rezystorów. Równoległe połączenie rezystorów.
Schematy zastępcze i stany pracy źródeł energii elektrycznej. Bilans
mocy.
Ćwiczenia:
• Obliczanie napięcia i natęŜenia prądu elektrycznego.
• Rozpoznawanie podstawowych symboli graficznych stosowanych
w obwodach elektrycznych.
• Znakowanie zwrotu prądu i napięcia.
• Obliczanie rezystancji, konduktancji.
• Sprawdzanie słuszności prawa Ohma.
• RozróŜnianie rezystorów na podstawie ich symboli i charakterystyk.
• Sprawdzanie słuszności I prawa Kirchhoffa.
• Sprawdzanie słuszności II prawa Kirchhoffa.
• Obliczanie prądów i napięć w obwodach rozgałęzionych.
• Wykonywanie pomiaru prądów i napięć w obwodach rozgałęzionych.
• Badanie obwodu prądu stałego z szeregowym połączeniem
rezystorów.
• Badanie obwodu prądu stałego z równoległym połączeniem
rezystorów.
• Obliczanie rezystancji zastępczej w szeregowym i równoległym
połączeniu rezystorów.
• Obliczanie mocy i energii prądu stałego.
• Wykonywanie pomiarów rezystancji róŜnymi metodami.
• Wykonywanie pomiarów oraz regulacja napięcia i natęŜenia prądu
elektrycznego.
• Wykonywanie pomiarów napięć i prądów w obwodach o róŜnej
konfiguracji.
• Wykonywanie pomiaru mocy elektrycznej odbiornika oraz układów
odbiorników.
• Obliczanie parametrów źródła napięcia w róŜnych stanach jego pracy.
3. Obwody prądu przemiennego
Powstawanie
prądu
sinusoidalnie
zmiennego.
Wielkości
charakteryzujące przebiegi sinusoidalne. Przesunięcie fazowe oraz
wartość skuteczna i średnia prądu sinusoidalnego. Elementy rzeczywiste
i idealne. Dwójnik o rezystancji R. Dwójnik o indukcyjności L. Dwójnik
o pojemności C. Dwójnik szeregowy RL. Dwójnik szeregowy RC.
Dwójnik szeregowy RLC. Dwójnik równoległy RLC. Prawa Kirchhoffa
w obwodach prądu zmiennego. Moc chwilowa, czynna, bierna i pozorna.
24
Współczynnik mocy. Moc w rezystorze idealnym, cewce idealnej
i w kondensatorze idealnym.
Ćwiczenia:
• Obliczanie podstawowych wielkości charakteryzujących przebiegi
sinusoidalne.
• Obliczanie wartości skutecznej i średniej prądu sinusoidalnego.
• Określanie przesunięcia fazowego.
• Obliczanie podstawowych wielkości charakteryzujących dwójnik
o rezystancji R.
• Obliczanie podstawowych wielkości charakteryzujących dwójnik
o indukcyjności L.
• Obliczanie podstawowych wielkości charakteryzujących dwójnik
o pojemności C.
• Badanie szeregowego połączenia elementów RL.
• Badanie szeregowego połączenia elementów RC.
• Badanie szeregowego połączenia elementów RLC.
• Badanie równoległego połączenia elementów RLC.
• Obliczanie mocy czynnej, biernej i pozornej.
• Wyznaczanie mocy czynnej, biernej i pozornej na podstawie
pomiarów.
• Wykonywanie pomiarów indukcyjności i pojemności elementów
metodą techniczną.
• Obliczanie prądów i napięć w prostych obwodach RL, RC.
• Wyznaczanie kąta przesunięcia fazowego za pomocą oscyloskopu
dwustrumieniowego.
4. Pole magnetyczne i elektromagnetyczne
Powstawanie i obraz pola magnetycznego. Siła działająca na przewodnik
z prądem umieszczony w polu magnetycznym. Podstawowe wielkości
charakteryzujące pole magnetyczne: strumień magnetyczny, natęŜenie
pola magnetycznego. Prawo przepływu. Prawo Biota i Savarta.
Właściwości magnetyczne materiałów. Magnesowanie materiałów.
Indukcyjność własna i wzajemna cewki. Energia pola magnetycznego.
Zjawisko indukcji elektromagnetycznej. Zjawisko indukcji własnej
i wzajemnej. Podstawowe elementy obwodów magnetycznych.
Konstrukcje obwodów magnetycznych. Podstawowe prawa obwodów
magnetycznych.
Ćwiczenia:
• Określanie zwrotu linii pola magnetycznego.
• Obliczanie siły działającej na przewód z prądem umieszczony w polu
25
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
magnetycznym.
Określanie zwrotu siły działającej na przewód z prądem umieszczony
w polu magnetycznym.
Obliczanie
strumienia
magnetycznego,
natęŜenia
pola
magnetycznego oraz przepływu.
Określanie właściwości magnetycznych materiałów.
Rozpoznawanie materiałów magnetycznie twardych i miękkich na
podstawie ich charakterystyk magnesowania.
Obliczanie energii pola magnetycznego.
Wykonywanie pomiaru indukcyjności własnej.
Wykonywanie pomiaru indukcyjności wzajemnej.
Obliczanie wartości napięcia indukcji własnej i wzajemnej.
RozróŜnianie konstrukcji obwodów magnetycznych.
Obliczanie prostych obwodów magnetycznych z zastosowaniem
podstawowych praw.
5. Układy trójfazowe
Klasyfikacja układów trójfazowych. Elementy układów trójfazowych.
Powstawanie napięcia trójfazowego. Układy trójfazowe symetryczne.
Połączenie
odbiornika
w
gwiazdę.
Połączenie
odbiornika
w trójkąt. Układy trójfazowe niesymetryczne. Układ czteroprzewodowy.
Układ trójprzewodowy. Pomiar mocy w układach trójfazowych.
Współczynnik mocy w układach trójfazowych. Sposoby poprawy
współczynnika mocy. Budowa i zasada działania trójfazowych liczników
indukcyjnych.
Ćwiczenia:
• RozróŜnianie podstawowych elementów układu trójfazowego.
• Obliczanie
podstawowych
wielkości
układu
trójfazowego
symetrycznego z odbiornikiem połączonym w gwiazdę.
• Obliczanie
podstawowych
wielkości
układu
trójfazowego
symetrycznego z odbiornikiem połączonym w trójkąt.
• Badanie układu trójfazowego połączonego w trójkąt.
• Badanie układu trójfazowego połączonego w gwiazdę.
• Wykonywanie pomiaru mocy metodą trzech watomierzy.
• Wykonywanie pomiaru mocy metodą dwóch watomierzy.
• Dobieranie baterii kondensatorów do poprawy współczynnika mocy.
• Wykonywanie pomiaru energii elektrycznej pobieranej przez odbiornik
trójfazowy z sieci z zastosowaniem licznika trójfazowego.
26
6. Materiałoznawstwo elektryczne
Metale i ich stopy. Tworzywa sztuczne. Materiały elektroizolacyjne.
Powłoki ochronne. Materiały przewodzące. Materiały oporowe.
Dielektryki
i
izolatory.
Materiały
magnetyczne.
Materiały
półprzewodnikowe. Rezystory. Kondensatory. Podzespoły indukcyjne.
Ćwiczenia:
• Rozpoznawanie próbek róŜnych materiałów.
• Określanie właściwości i zastosowania próbek róŜnych materiałów.
• Określanie właściwości materiałów oraz ich zastosowania
na podstawie norm i katalogów.
• Rozpoznawanie rodzaju połączenia elektrycznego na podstawie
wyglądu zewnętrznego.
7. Metrologia elektryczna
Budowa mierników analogowych. Zasada działania i zastosowanie
mierników analogowych. Mierniki cyfrowe - budowa i zasada działania.
Błąd bezwzględny i względny, klasa dokładności. Symbole i oznaczenia
mierników. Pomiar napięcia - poszerzanie zakresu pomiarowego
woltomierza. Pomiar natęŜenia prądu elektrycznego - poszerzanie
zakresu pomiarowego amperomierza. Pomiar rezystancji metodą
techniczną i mostkową. Testery i próbniki. Zastosowanie oscyloskopu.
Ćwiczenia:
• Obliczanie błędów pomiaru.
• Określanie klasy dokładności mierników.
• Określanie zastosowania miernika na podstawie symboli i oznaczeń.
• Wykonywanie pomiaru napięcia i natęŜenia prądu stałego
z wykorzystaniem mierników analogowych i cyfrowych.
• Wykonywanie pomiaru częstotliwości, napięcia i natęŜenia prądu
przemiennego.
• Wykonywanie
pomiaru
wybranych
wielkości
elektrycznych
z wykorzystaniem oscyloskopu.
• Wykonywanie pomiaru rezystancji omomierzem, metodą techniczną
i mostkową.
• Lokalizacja prostych uszkodzeń w połączeniach elektrycznych
testerem i próbnikiem.
8. Maszyny i napęd elektryczny
Klasyfikacja maszyn elektrycznych. Maszyny prądu stałego. Układy
połączeń maszyn prądu stałego. Uzwojenia maszyn prądu stałego.
Maszyny prądu przemiennego. Rodzaje maszyn indukcyjnych. Silniki
27
indukcyjne jednofazowe i trójfazowe. Uzwojenia maszyn indukcyjnych.
Wielkości charakteryzujące pracę silnika indukcyjnego. Bilans mocy
i sprawność. Praca silnikowa maszyny indukcyjnej. Zjawiska
występujące
podczas
pracy
silnika
indukcyjnego.
Maszyny
synchroniczne - rodzaje i zastosowanie. Silnik synchroniczny i jego
właściwości ruchowe. Prądnice synchroniczne. Praca równoległa prądnic
synchronicznych. Eksploatacja prądnic synchronicznych. Budowa
i zasada działania transformatora jednofazowego. Parametry opisujące
transformatory. Stany pracy transformatora. Budowa transformatorów
energetycznych. Chłodzenie transformatorów duŜych mocy. Układy
i grupy połączeń transformatorów trójfazowych. Regulacja napięcia
w transformatorze. Straty mocy i sprawność transformatora. Napęd
elektryczny - pojęcie i rodzaje. Stateczność i dynamika napędu. Rozruch
silników elektrycznych. Regulacja prędkości obrotowej. Hamowanie.
Ćwiczenia:
• RozróŜnianie elementów maszyn elektrycznych.
• Czytanie schematów elektrycznych maszyn prądu stałego.
• Obliczanie podstawowych parametrów maszyn prądu stałego.
• Pomiar rezystancji uzwojeń twornika i rezystancji uzwojenia
wzbudzenia oraz rezystancji izolacji między uzwojeniami a obudową.
• Badanie silnika prądu stałego.
• Badanie prądnicy prądu stałego.
• RozróŜnianie elementów maszyn prądu przemiennego.
• Dobieranie rodzaju, typu i parametrów maszyny prądu przemiennego
do określonego zadania.
• Obliczanie podstawowych parametrów silników indukcyjnych.
• Badanie silnika prądu przemiennego.
• Obliczanie podstawowych parametrów transformatorów.
• Wyznaczanie charakterystyk transformatorów.
• Badanie transformatora jednofazowego.
• Badanie transformatora trójfazowego.
• Badanie transformatorów energetycznych.
• Badanie układu napędowego z silnikiem prądu stałego.
• Badanie układu napędowego z silnikiem prądu przemiennego.
9. Instalacje elektroenergetyczne
Rodzaje, budowa, parametry znamionowe przewodów elektrycznych.
Zasady oznaczania przewodów elektrycznych. Dobieranie przewodów
do określonego obciąŜenia i warunków pracy instalacji elektrycznej.
Kable elektroenergetyczne. Osprzęt instalacyjny. Łączniki niskiego
napięcia. Rodzaje, budowa, zasada działania i zastosowanie styczników.
28
Budowa, zasada działania i zastosowanie przekaźników termicznych.
Wyłączniki instalacyjne nadprądowe. Rodzaje zakłóceń występujących
w instalacjach. Rodzaje i charakterystyka zwarć w sieciach niskiego
napięcia. Środki ochrony przed skutkami oddziaływania cieplnego.
Środki ochrony przed prądem przetęŜeniowym. Środki ochrony przed
spadkiem napięcia i przepięciami.
Ćwiczenia:
• Rozpoznawanie rodzaju przewodu elektrycznego na podstawie
oznaczenia oraz wyglądu.
• Dobieranie przewodów elektrycznych do określonych warunków
pracy.
• Rozpoznawanie osprzętu instalacyjnego.
• Rozpoznawanie łączników na podstawie wyglądu oraz oznaczeń.
• Badanie styczników elektromagnetycznych.
• Badanie wyłącznika instalacyjnego nadprądowego.
• Badanie wyłącznika róŜnicowoprądowego.
• Montowanie
urządzeń
stosowanych
do
ochrony
przeciwprzepięciowej.
• Dobieranie zabezpieczeń instalacji elektrycznej o szczególnym
zagroŜeniu poŜarowym i cieplnym.
10. Podstawy elektroniki
Diody półprzewodnikowe. Tranzystory bipolarne. Tranzystory unipolarne.
Półprzewodnikowe elementy przełączające. Układy prostownicze
niesterowane. Układy prostownicze sterowane. Stabilizatory napięcia
i prądu. Falowniki. Podstawowe układy wzmacniające. SprzęŜenie
zwrotne we wzmacniaczach. Wzmacniacze napięciowe. Wzmacniacz
operacyjny. Wzmacniacz mocy. Sygnały analogowe i cyfrowe. Systemy
zapisu liczb. Operacje logiczne. Realizacja układów logicznych.
Podstawowe układy logiczne. Rejestry. Liczniki. Bloki arytmetyczne.
Układy kombinacyjne. Przetworniki analogowo-cyfrowe. Przetworniki
cyfrowo-analogowe.
Ćwiczenia:
• Rozpoznawanie
podstawowych
elementów
na podstawie symboli i danych katalogowych.
• Badanie diod półprzewodnikowych.
• Badanie tranzystorów bipolarnych.
• Badanie tranzystorów unipolarnych.
• Badanie tyrystorów.
• Badanie prostownika niesterowanego.
29
elektronicznych
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Badanie prostownika sterowanego.
Obliczanie podstawowych parametrów stabilizatora napięcia i prądu.
Rozpoznawanie podstawowych układów wzmacniających.
Wyznaczanie punktu pracy tranzystora we wzmacniaczach.
Badanie wzmacniacza operacyjnego.
Badanie wzmacniacza mocy.
RozróŜnianie sygnału analogowego od cyfrowego.
Wykonywanie podstawowych działań logicznych.
RozróŜnianie układów logicznych.
Badanie podstawowych funktorów logicznych.
Badanie rejestrów i liczników.
RozróŜnianie przetworników analogowo-cyfrowych.
RozróŜnianie przetworników cyfrowo-analogowych.
11. Serwonapędy
Pojęcie i klasyfikacja serwonapędów. Budowa i zasada działania
serwonapędów. Elementy funkcjonalne serwonapędów - prostownik,
tranzystor IGBT. Regulacja prędkości obrotowej oraz kąta obrotu
serwonapędu.
Ćwiczenia:
• Dobieranie serwonapędów na podstawie danych katalogowych.
• Badanie serwonapędu maszyny.
12. Sieci elektryczne
Budowa linii napowietrznej. Konstrukcje wsporcze. Fundamenty
i uziemienia. Zawieszenia przewodów. Linie kablowe. Łączniki
wysokiego napięcia. Stacje i rozdzielnie elektroenergetyczne. Układy
połączeń obwodów głównych. Rozwiązania konstrukcyjne stacji.
Urządzenia stacji. Eksploatacja linii napowietrznych. Eksploatacja linii
kablowych. Zakłócenia w systemie energetycznym. Zabezpieczenia
elektroenergetyczne. Przekaźniki energetyczne. Zabezpieczenia linii
elektroenergetycznych. Zabezpieczenia transformatorów. System
automatyki zabezpieczeniowej. Klasyfikacja elektroenergetycznej
automatyki zabezpieczeniowej. Rodzaje i struktura urządzeń EAZ.
Przekładniki elektroenergetyczne. Przekładniki prądowe. Warunki pracy
i dobór przekładnika prądowego do zabezpieczeń. Układy połączeń
przekładników prądowych. Przekładniki napięciowe. Filtry zerowe prądu
i napięcia. Obwody pomocnicze, sterownicze i sygnalizacyjne.
Elektroenergetyczna Automatyka Zabezpieczeniowa - SPZ i SZR. Praca
generatora synchronicznego w systemie elektroenergetycznym.
Stabilność SEE.
30
Ćwiczenia:
• RozróŜnianie elementów linii napowietrznej na podstawie schematów.
• Dobieranie zabezpieczeń do ochrony przed skutkami zwarć.
• Dobieranie zabezpieczeń do ochrony przed skutkami przeciąŜeń.
• Dobieranie zabezpieczeń do ochrony przed spadkiem napięcia
i zanikiem jednej fazy napięcia zasilania.
• Badanie przekaźników nadprądowych.
• Badanie zabezpieczeń róŜnicowych.
• Badanie systemu automatyki zabezpieczeniowej.
• Sprawdzanie poprawności działania zamontowanych zabezpieczeń.
13. Bezpieczeństwo i higiena pracy, ochrona przeciwpoŜarowa
i przeciwporaŜeniowa
Czynniki szkodliwe dla zdrowia, uciąŜliwe i niebezpieczne występujące
w pracy technika energetyka. Zasady organizowania bezpiecznych
i higienicznych warunków pracy. Bezpieczeństwo pracy przy
urządzeniach elektrycznych. Środki ochrony podstawowej i dodatkowej.
ZagroŜenia poŜarowe. Przepisy ochrony przeciwpoŜarowej. Zasady
ochrony środowiska na stanowisku pracy. Zasady postępowania w razie
wypadku i awarii. Udzielanie pierwszej pomocy w przypadku poraŜenia
prądem elektrycznym.
Ćwiczenia:
• Rozpoznawanie przewodów, sygnalizacji i blokad urządzeń
elektrycznych na podstawie ich oznaczeń.
• Rozpoznawanie zagroŜeń dla Ŝycia, zdrowia i mienia na stanowisku
pracy.
• Dobieranie środków ochrony podstawowej i dodatkowej.
• Stosowanie środków gaśniczych do gaszenia poŜaru.
• Udzielanie pierwszej pomocy osobie poraŜonej prądem elektrycznym.
Środki dydaktyczne
Przyrządy pomiarowe analogowe i cyfrowe.
Próbki róŜnych materiałów: przewodzących, elektroizolacyjnych,
magnetycznych, konstrukcyjnych.
Próbki przewodów elektrycznych.
Zestawy łączników instalacyjnych.
Typowe zabezpieczenia przed skutkami zwarć i przeciąŜeń.
Elektrochemiczne źródła prądu, silniki elektryczne prądu stałego
i przemiennego, prądnice.
31
Proste instalacje elektryczne, styczniki, przekaźniki, wyłączniki
nadprądowe oraz róŜnicowoprądowe.
Proste układy elektroniczne (prostowniki, wzmacniacze).
Układy elektryczne, stabilizator napięcia, prostownik.
Elementy logiczne typu: OR, NOR, AND, NAND, NOT, EXOR.
Przepisy dotyczące bezpieczeństwa i higieny pracy, ochrony
przeciwpoŜarowej oraz ochrony środowiska.
Środki ochrony indywidualnej: sprzęt i odzieŜ ochronna.
Podstawowy sprzęt gaśniczy.
Instrukcje do ćwiczeń.
Rezystory, kondensatory, cewki.
Uniwersalne zasilacze napięcia stałego.
Programy komputerowe do symulacji zjawisk występujących
w obwodach prądu stałego i przemiennego jedno- i trójfazowego.
Programy komputerowe do opracowywania wyników pomiarów.
Programy komputerowe do symulacji zjawisk występujących
w obwodach prądu stałego, zmiennego i trójfazowego.
Programy komputerowe do symulacji zjawisk zachodzących w polu
magnetycznym oraz w obwodach magnetycznych.
RóŜne konstrukcje obwodów magnetycznych.
Oscyloskopy dwukanałowe cyfrowe lub analogowe.
Autotransformatory, jednofazowe liczniki energii elektrycznej.
Podstawowe elementy elektroniczne: diody, tranzystory i tyrystory.
Serwonapędy.
Rejestry, liczniki, przetworniki AC i CA.
Uwagi o realizacji
Celem realizacji programu nauczania przedmiotu Elektrotechnika
i elektronika jest zapoznanie ucznia z wiedzą dotyczącą obwodów prądu
stałego, zmiennego i trójfazowego, pola elektrycznego oraz
magnetycznego, metrologii elektrycznej, podstaw elektroniki, maszyn
i napędu elektrycznego, serwonapędów, instalacji elektrycznych,
aparatury zabezpieczeniowej oraz bezpieczeństwa i higieny pracy,
ochrony przeciwpoŜarowej i przeciwporaŜeniowej. Realizując program
naleŜy zwrócić szczególną uwagę na kształtowanie umiejętności
wykonywania pomiarów podstawowych wielkości elektrycznych,
interpretowania wyników pomiarów, rozróŜniania maszyn i urządzeń
elektrycznych oraz wykonywania montaŜu układów elektrycznych na
podstawie dokumentacji technicznej.
W trakcie realizacji treści programowych proponuje się stosować
następujące metody nauczania: dyskusję dydaktyczną, metodę
przewodniego tekstu, pokaz z objaśnieniem oraz ćwiczenia praktyczne.
Podczas ćwiczeń uczniowie powinni posługiwać się katalogami,
32
dokumentacją techniczną, dokumentacją warsztatową, poradnikami oraz
korzystać z Internetu.
Treści programowe powinny być realizowane w róŜnych formach
organizacyjnych. Zajęcia teoretyczne naleŜy uzupełniać ćwiczeniami
wykonywanymi w grupach lub indywidualnie. Praca w grupie pozwoli na
kształtowanie umiejętności komunikowania się, dyskusji, podejmowania
decyzji oraz prezentacji wyników. Czas przeznaczony na wykonywanie
ćwiczeń powinien wynosić co najmniej 50% liczby godzin przewidzianych
na realizację programu przedmiotu.
W procesie nauczania-uczenia się wskazane jest łączenie teorii
z praktyką poprzez odpowiedni dobór ćwiczeń, wykorzystywanie
wiadomości i umiejętności uczniów z innych obszarów tematycznych
oraz rozwijanie umiejętności samokształcenia i korzystania z róŜnych
źródeł informacji.
Realizując
program
szczególną
uwagę
naleŜy
zwrócić
na kształtowanie nawyków prawidłowego zachowania się podczas pracy
z urządzeniami elektrycznymi, przestrzegania przepisów bezpieczeństwa
i higieny pracy, ochrony przeciwpoŜarowej i przeciwporaŜeniowej oraz
ochrony środowiska. Przykładowe ćwiczenia zamieszczone w działach
tematycznych stanowią propozycję do wykorzystania przez nauczyciela.
Zakres ćwiczeń moŜe być rozszerzony w zaleŜności od potrzeb
edukacyjnych i moŜliwości szkoły.
Ćwiczenia naleŜy realizować w pracowni elektrotechniki i elektroniki
w grupie do 12-15 osób, z podziałem na 4 osobowe zespoły na
wydzielonych stanowiskach pracy.
Pracownia elektryczna i elektroniczna powinna być wyposaŜona
w komputer oraz programy do opracowywania wyników pomiarów,
a takŜe w programy symulacyjne.
33
Proponuje się następujący podział godzin na realizację działów
tematycznych:
Lp.
Działy tematyczne
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
Pole elektryczne
Obwody prądu stałego
Obwody prądu przemiennego
Pole magnetyczne i elektromagnetyczne
Układy trójfazowe
Materiałoznawstwo elektryczne
Metrologia elektryczna
Maszyny i napęd elektryczny
Instalacje elektroenergetyczne
Podstawy elektroniki
Serwonapędy
Sieci elektryczne
Bezpieczeństwo i higiena pracy, ochrona przeciwpoŜarowa
13.
i przeciwporaŜeniowa
Razem
Orientacyjna
liczba godzin
15
17
17
15
15
10
12
20
23
17
8
30
9
208
Podana w tabeli liczba godzin na realizację poszczególnych działów
ma charakter orientacyjny. Nauczyciel moŜe wprowadzić pewne zmiany
mające na celu dostosowanie programu do potrzeb edukacyjnych.
Propozycje metod sprawdzania
edukacyjnych ucznia
i
oceny
osiągnięć
Sprawdzanie i ocenianie osiągnięć uczniów naleŜy prowadzić
systematycznie, na podstawie określonych kryteriów. Podstawą
określenia kryteriów powinny być szczegółowe cele kształcenia
zaplanowane w programie nauczania.
W wyniku procesu sprawdzania i oceniania osiągnięć uczniów
uzyskuje się informacje dotyczące poziomu i zakresu opanowania
umiejętności określonych w szczegółowych celach kształcenia.
Kontrola i ocena osiągnięć uczniów moŜe być dokonywana
na podstawie:
− sprawdzianów ustnych i pisemnych,
− testów osiągnięć szkolnych,
− obserwacji pracy ucznia podczas wykonywania ćwiczeń.
Podczas kontroli i oceny przeprowadzanej w formie ustnej naleŜy
zwracać uwagę na
umiejętności operowania nabytą wiedzą, na
merytoryczną jakość wypowiedzi, właściwe stosowanie pojęć
technicznych.
Podczas oceniania osiągnięć uczniów naleŜy zwracać uwagę na:
− posługiwanie się terminologią techniczną,
− rozpoznawanie róŜnych rodzajów elementów obwodów elektrycznych,
34
−
−
−
−
łączenie układów elektrycznych na podstawie schematu,
wykonywanie pomiarów podstawowych wielkości elektrycznych,
rozróŜnianie urządzeń elektrycznych,
stosowanie podstawowych praw przy rozwiązywaniu zadań
praktycznych.
Do oceny wykonywanych ćwiczeń zaleca się opracować kartę
obserwacji, która powinna uwzględniać:
− aktywność ucznia podczas wykonywania ćwiczenia,
− wykorzystywanie róŜnych źródeł informacji,
− współpracę w zespole,
− poprawność merytoryczną wykonywanego ćwiczenia,
− prezentację ćwiczenia,
− systematyczność w pracy oraz terminowość.
Po zakończeniu realizacji programu poszczególnych działów
tematycznych proponuje się zastosowanie testu pisemnego
dwustopniowego z zadaniami zamkniętymi i otwartymi.
W ocenie końcowej osiągnięć uczniów naleŜy uwzględniać wyniki
wszystkich metod sprawdzania zastosowanych przez nauczyciela.
Literatura
Barlik R., Nowak M.: Układy sterowania i regulacji urządzeń
energoelektronicznych. WSiP, Warszawa 1998
Bartodziej G., KałuŜa E.: Aparaty i urządzenia elektryczne. WSiP,
Warszawa 2000
Bolkowski S.: Elektrotechnika. WSiP, Warszawa 2005
Chochowski A.: Elektrotechnika z automatyką. WSiP, Warszawa1998
Chochowski A.: Podstawy elektrotechniki i elektroniki dla elektryków.
Część 1 i 2. WSiP, Warszawa 2003
Chwaleba A., Moeschke B., Płoszajski G.: Elektronika. WSiP,
Warszawa 2008
Głocki W.: Układy cyfrowe. WSiP, Warszawa 2005
Goźlińska E.: Maszyny elektryczne. WSiP, Warszawa 2008
Jabłoński W., Płoszajski G.: Elektrotechnika z automatyką. WSiP,
Warszawa 2003
Januszewski S., Pytlak A., Rosnowska - Nowaczyk M., Świątek H.:
Energoelektronika. WSiP, Warszawa 2004
Kurdziel R.: Elektrotechnika dla szkoły zasadniczej. Część 1 i 2. WSiP,
Warszawa 1999
Markiewicz H.: Instalacje elektryczne. WNT, Warszawa 2005
Musiał E.: Instalacje i urządzenia elektroenergetyczne. WSiP,
Warszawa 2005
Nowicki J.: Podstawy elektrotechniki i elektroniki dla zasadniczych szkół
35
nieelektrycznych. WSiP, Warszawa 1999
Pilawski M.: Pracownia elektryczna. WSiP, Warszawa 2008
Fabijański P., Wójciak A.: Praktyczna elektrotechnika ogólna. Rea,
Warszawa 2008
Szczepański Z., Okoniewski S.: Technologia i materiałoznawstwo dla
elektroników. WSiP, Warszawa 2007
Wykaz literatury naleŜy aktualizować w miarę ukazywania się nowych
pozycji wydawniczych.
36
PRACOWNIA AUTOMATYKI
Szczegółowe cele kształcenia
W wyniku procesu kształcenia uczeń (słuchacz) powinien umieć:
− rozróŜnić pojęcia: automatyka, automatyzacja, sterowanie, regulacja,
− określić zadania układów sterowania oraz właściwości obiektów
i procesów sterowanych,
− zanalizować schemat blokowy i elementy urządzenia pomiarowego,
− rozróŜnić przyrządy do pomiaru wielkości mechanicznych, przepływu,
ciśnienia, poziomu i temperatury,
− rozróŜnić układy i obiekty regulacji,
− wyjaśnić strukturę układu automatycznej regulacji,
− rozróŜnić regulatory i wyjaśnić ich zasadę działania,
− dobrać nastawy regulatorów,
− narysować schematy blokowe,
− wyjaśnić zasadę działania regulatorów bezpośredniego działania,
− rozróŜnić charakterystyki statyczne i dynamiczne obiektów regulacji,
− wyznaczyć transmitancję operatorową dla prostych układów
automatyki,
− rozróŜnić obiekty statyczne i astatyczne,
− wyjaśnić podstawowe prawa wykorzystywane w układach
pneumatycznych,
− rozróŜnić elementy układu sterowania pneumatycznego,
− rozróŜnić
elementy
do
wytwarzania,
rozprowadzania
i przygotowania spręŜonego powietrza,
− rozróŜnić siłowniki, zawory i silniki pneumatyczne na podstawie
symboli oraz danych katalogowych,
− wyjaśnić budowę i zasadę działania siłowników, zaworów i silników
pneumatycznych,
− wyjaśnić zasadę działania czujników i przetworników stosowanych
w układach pneumatycznych,
− zaprojektować prostą instalację pneumatyczną,
− wyjaśnić podstawowe prawa wykorzystywane w układach
hydraulicznych,
− rozróŜnić elementy układu sterowania hydraulicznego,
− scharakteryzować ciecze hydrauliczne,
− rozróŜnić pompy i akumulatory hydrauliczne na podstawie symboli
oraz danych katalogowych,
− rozróŜnić osprzęt łączeniowy instalacji hydraulicznej, zbiorniki i filtry
cieczy roboczej,
37
− rozróŜnić silniki, siłowniki oraz zawory hydrauliczne na podstawie
symboli oraz danych katalogowych,
− wyjaśnić budowę oraz zasadę działania pomp i akumulatorów
hydraulicznych, silników, siłowników oraz zaworów hydraulicznych,
− zaprojektować prostą instalację hydrauliczną,
− skorzystać z katalogów, norm i dokumentacji technicznej,
− zastosować przepisy bezpieczeństwa i higieny pracy, ochrony
przeciwpoŜarowej, ochrony przeciwporaŜeniowej oraz ochrony
środowiska.
Materiał nauczania
1. Podstawowe pojęcia z zakresu automatyki
Automatyka i automatyzacja. Obiekt w automatyce. Sterowanie
i regulacja. Realizacja układów regulacji. Zadania układów sterowania.
Właściwości
obiektów
i
procesów
sterowanych.
Sterowanie
scentralizowane i rozproszone. Struktury wielowarstwowe.
Ćwiczenia:
• RozróŜnianie podstawowych typów obiektów w automatyce.
• Określanie podstawowych zadań układów sterowania.
• RozróŜnianie właściwości obiektów i procesów sterowanych.
• Analizowanie struktury układów sterowania.
2. Urządzenia pomiarowe w układach regulacji automatycznej
Rola urządzeń pomiarowych w układach regulacji automatycznej.
Schemat blokowy i elementy urządzenia pomiarowego. Właściwości
urządzeń pomiarowych. Źródła błędów pomiarowych. Przetworniki
pomiarowe. Przyrządy do pomiaru wielkości mechanicznych. Przyrządy
do pomiaru przepływu. Przyrządy do pomiaru ciśnienia. Przyrządy
do pomiaru poziomu. Przyrządy do pomiaru temperatury. Sensory
cyfrowe. Wykonywanie pomiarów wielkości nieelektrycznych.
Ćwiczenia:
• RozróŜnianie elementów urządzenia pomiarowego.
• Dobieranie przetworników pomiarowych.
• Badanie czujników do pomiaru temperatury.
• Badanie czujników do pomiaru ciśnienia.
• Badanie czujników do pomiaru przepływu.
• Badanie czujników wielkości mechanicznych.
• Badanie czujników do pomiaru poziomu.
• Badanie sensorów cyfrowych.
38
3. Układy automatycznej regulacji
Układ regulacji. Obiekt regulacji. Struktura układu automatycznej
regulacji. Rodzaje regulatorów. Regulator proporcjonalny, całkowy,
proporcjonalno – całkowy, proporcjonalno – całkowo – róŜniczkowy.
Nastawy regulatorów. Schematy blokowe – łączenie szeregowe,
równoległe oraz ze sprzęŜeniem zwrotnym. Regulatory bezpośredniego
działania: temperatury, ciśnienia, strumienia, poziomu. Charakterystyka
statyczna i dynamiczna obiektów regulacji. Transmitancja operatorowa.
Obiekty statyczne i astatyczne. Człony układów regulacji. Zastosowanie
regulatorów.
Ćwiczenia:
• RozróŜnianie układów regulacji i obiektów regulacji.
• RozróŜnianie elementów układu automatycznej regulacji.
• RozróŜnianie regulatorów na podstawie schematów blokowych oraz
odpowiedzi skokowych.
• Dobieranie i nastawa regulatorów.
• Przekształcanie schematów blokowych.
• RozróŜnianie obiektów regulacji na podstawie charakterystyk
statycznych i dynamicznych.
• Wyznaczanie charakterystyk statycznych i dynamicznych obiektów
regulacji.
• Wyznaczanie transmitancji operatorowej.
• RozróŜnianie obiektów statycznych i astatycznych.
• Porównywanie róŜnych rodzajów regulatorów pod względem budowy
i algorytmu działania.
• Badanie układów regulacji.
4. Sterowanie pneumatyczne
Podstawowe prawa wykorzystywane w układach pneumatycznych.
Struktura układów sterowania pneumatycznego. Schematy układów
pneumatycznych. Wytwarzanie, rozprowadzanie i przygotowanie
spręŜonego powietrza. Rodzaje, budowa, zasada działania i symbole
siłowników pneumatycznych. Budowa i zasada działania silników
pneumatycznych. Rodzaje, budowa, zasada działania i symbole
zaworów pneumatycznych. Czujniki i przetworniki w układach
pneumatycznych. Projektowanie układów sterowania pneumatycznego.
Ćwiczenia:
• RozróŜnianie elementów instalacji pneumatycznej.
• Rozpoznawanie symboli siłowników pneumatycznych.
39
• RozróŜnianie siłowników pneumatycznych na podstawie danych
katalogowych.
• Obliczanie podstawowych parametrów siłowników pneumatycznych.
• RozróŜnianie silników pneumatycznych na podstawie symboli oraz
danych katalogowych.
• RozróŜnianie zaworów pneumatycznych na podstawie symboli oraz
danych katalogowych.
• Projektowanie prostego układu sterowania pneumatycznego.
• RozróŜnianie czujników i przetworników w układach pneumatycznych
na podstawie symboli i danych katalogowych.
• Określanie parametrów elementów układu pneumatycznego
na podstawie obliczeń oraz danych zamieszczonych w katalogach.
• Dobieranie elementów do określonych zastosowań na podstawie
obliczeń oraz danych katalogowych.
• Badanie siłowników jednostronnego i dwustronnego działania.
5. Sterowanie hydrauliczne
Podstawowe
prawa
fizyczne
wykorzystywane
w
układach
hydraulicznych. Struktura układów sterowania hydraulicznego. Ciecze
hydrauliczne. Pompy i akumulatory hydrauliczne. Zbiorniki i filtry cieczy
roboczej. Osprzęt łączeniowy instalacji hydraulicznej. Budowa, rodzaje
i zasada działania silników hydraulicznych. Budowa, rodzaje i zasada
działania siłowników hydraulicznych. Zasady doboru i parametry silników
i siłowników hydraulicznych. Budowa, rodzaje, zasada działania
zaworów
hydraulicznych.
Projektowanie
układów
sterowania
hydraulicznego.
Ćwiczenia:
• RozróŜnianie elementów układów sterowania hydraulicznego.
• Rozpoznawanie pomp i akumulatorów hydraulicznych na podstawie
danych katalogowych.
• RozróŜnianie osprzętu łączeniowego instalacji hydraulicznej.
• RozróŜnianie silników hydraulicznych na podstawie symboli i danych
katalogowych.
• RozróŜnianie siłowników hydraulicznych na podstawie symboli
i danych katalogowych.
• RozróŜnianie zaworów hydraulicznych na podstawie symboli i danych
katalogowych.
• Projektowanie prostej instalacji hydraulicznej.
• Określanie
parametrów
elementów
układu
hydraulicznego
na podstawie obliczeń oraz danych zamieszczonych w katalogach.
40
• Dobieranie elementów do określonych zastosowań na podstawie
obliczeń oraz danych katalogowych.
• Badanie elementów instalacji hydraulicznej.
Środki dydaktyczne
Czujniki do pomiaru wielkości nieelektrycznych.
Sensory cyfrowe.
Siłowniki jednostronnego i dwustronnego działania.
Zawory pneumatyczne i hydrauliczne.
Silniki pneumatyczne i hydrauliczne.
Normy, katalogi, instrukcje dotyczące automatyki.
Plansze poglądowe wybranych układów automatycznej regulacji.
Foliogramy urządzeń pomiarowych.
Prezentacje multimedialne z zakresu pneumatyki i hydrauliki.
Rysunki: złoŜeniowe, wykonawcze, montaŜowe, schematyczne
dotyczące układów automatyki.
Dokumentacja konstrukcyjna i technologiczna układów automatyki.
Program do wspomagania projektowania typu CAD.
Program do wspomagania projektowania układów sterowania
pneumatycznego i hydraulicznego.
Uwagi o realizacji
Program nauczania przedmiotu Pracowania automatyki obejmuje
treści dotyczące podstawowych pojęć z zakresu automatyki, urządzeń
pomiarowych
w
układach
regulacji
automatycznej,
układów
automatycznej
regulacji
oraz
sterowania
pneumatycznego
i hydraulicznego. W procesie kształcenia szczególną uwagę naleŜy
zwrócić na kształtowanie umiejętności rozróŜniania elementów układu
sterowania pneumatycznego i hydraulicznego oraz projektowania
prostych instalacji pneumatycznych i hydraulicznych.
W trakcie realizacji treści programowych proponuje się stosować
następujące metody: pokaz z objaśnieniem, dyskusję dydaktyczną,
metodę przewodniego tekstu, przypadków oraz ćwiczenia praktyczne.
Podczas ćwiczeń uczniowie powinni posługiwać się katalogami,
dokumentacją techniczną, dokumentacją warsztatową, poradnikami oraz
korzystać z Internetu.
W procesie nauczania-uczenia się wskazane jest łączenie teorii
z praktyką poprzez odpowiedni dobór ćwiczeń, wykorzystywanie
wiadomości i umiejętności uczniów z innych obszarów tematycznych
oraz rozwijanie umiejętności samokształcenia i korzystania z róŜnych
źródeł informacji.
41
Treści programowe powinny być realizowane w róŜnych formach
organizacyjnych. Zajęcia teoretyczne naleŜy uzupełniać ćwiczeniami
wykonywanymi w grupach lub indywidualnie. Praca w grupie pozwoli na
kształtowanie umiejętności komunikowania się, dyskusji, podejmowania
decyzji oraz prezentacji wyników.
Przed przystąpieniem do ćwiczeń naleŜy powtórzyć treści dotyczące
przepisów bhp, ochrony ppoŜ., ochrony środowiska. Uczniowie powinni
rozpoznawać nieprawidłowości i zagroŜenia, które mogą wystąpić
w procesie pracy.
Zajęcia naleŜy realizować w pracowni automatyki. Ćwiczenia powinny
być prowadzone w grupie 12-15 osób, z podziałem na 4 osobowe
zespoły, na wydzielonych stanowiskach pracy. Przykładowe ćwiczenia
zamieszczone w działach tematycznych stanowią propozycję do
wykorzystania przez nauczyciela. Zakres ćwiczeń moŜe być rozszerzony
w zaleŜności od potrzeb edukacyjnych i moŜliwości szkoły.
Na realizację poszczególnych działów tematycznych proponuje się
następujący podział godzin:
Lp.
1.
2.
3.
4.
5.
Orientacyjna
liczba godzin
Podstawowe pojęcia z zakresu automatyki
15
Urządzenia pomiarowe w układach regulacji automatycznej
24
Układy automatycznej regulacji
25
Sterowanie pneumatyczne
32
Sterowanie hydrauliczne
32
Razem
128
Działy tematyczne
Podana w tabeli liczba godzin na realizację poszczególnych działów
ma charakter orientacyjny. Nauczyciel moŜe wprowadzić pewne zmiany
mające na celu dostosowanie programu do potrzeb edukacyjnych.
Propozycje metod sprawdzania
edukacyjnych ucznia
i
oceny
osiągnięć
Sprawdzanie i ocenianie osiągnięć uczniów naleŜy prowadzić
systematycznie na podstawie określonych kryteriów. W wyniku procesu
sprawdzania i oceniania osiągnięć uczniów uzyskuje się informacje
dotyczące poziomu i zakresu opanowania umiejętności określonych
w szczegółowych celach kształcenia.
Kontrola i ocena osiągnięć uczniów moŜe być dokonywana na
postawie:
− sprawdzianów ustnych i pisemnych,
− testów osiągnięć szkolnych,
− obserwacji pracy ucznia podczas wykonywania ćwiczeń.
Podczas kontroli i oceny przeprowadzanej w formie ustnej naleŜy
zwracać uwagę na umiejętności operowania
nabytą wiedzą, na
42
merytoryczną jakość wypowiedzi, właściwe stosowanie pojęć
technicznych.
Podczas oceniania osiągnięć uczniów naleŜy zwracać uwagę na:
− posługiwanie się terminologią z zakresu automatyki,
− dobieranie róŜnych rodzajów elementów automatyki,
− łączenie układów na podstawie schematu,
− wykonywanie pomiarów,
− rozróŜnianie urządzeń automatyki,
− zastosowanie podstawowych praw przy rozwiązywaniu zadań
praktycznych.
W ocenie końcowej osiągnięć uczniów naleŜy uwzględniać wyniki
wszystkich metod sprawdzania zastosowanych przez nauczyciela.
Literatura
Honczarenko J.: Roboty przemysłowe. Budowa i zastosowanie. WNT,
Warszawa 2004
Jabłoński W., Płoszajski G.: Elektrotechnika z automatyką. WSiP,
Warszawa 2006
Klimasara W. J., Piłat W.: Podstawy automatyki i robotyki. WSiP,
Warszawa 2006
Kostro J.: Elementy, urządzenia i układu automatyki. WSiP,
Warszawa 2005
Olszewski M.: Podstawy mechatroniki. REA, Warszawa 2008
Olszewski M.: Urządzenia i systemy mechatroniczne. Część 1 i 2. REA,
Warszawa 2009
Schmid D., Baumann A., Kaufmann H., Paezold H., Zippel B.:
Mechatronika. REA, Warszawa 2005
43
PRACOWNIA TERMODYNAMIKI I MECHANIKI
PŁYNÓW
Szczegółowe cele kształcenia
W wyniku procesu kształcenia uczeń (słuchacz) powinien umieć:
− przeliczyć jednostki podstawowe i pochodne układu SI,
− sklasyfikować rodzaje i źródła energii,
− sklasyfikować maszyny robocze i silniki cieplne,
− określić właściwości czynników roboczych wykorzystywanych
w maszynach i silnikach cieplnych,
− scharakteryzować procesy przetwarzania i przekazywania energii,
− zastosować podstawowe prawa termodynamiki i mechaniki płynów do
rozwiązywania zadań dotyczących zmian stanów gazu i przepływu
płynów,
− sporządzić bilans cieplny urządzeń energetycznych,
− zinterpretować procesy energetyczne zachodzące w urządzeniach,
maszynach i silnikach cieplnych,
− wyjaśnić
działanie
maszyny
oraz
silnika
wyporowego
i przepływowego,
− określić zmiany parametrów termodynamicznych w przemianach
gazów i par,
− wykorzystać I zasadę termodynamiki do bilansowania układów
termodynamicznych,
− wyjaśnić przemiany termodynamiczne gazów i pary wodnej,
− obliczyć ilość ciepła i pracy w przemianach termodynamicznych,
− dobrać urządzenia pomiarowe i wykonać pomiary temperatury,
ciśnienia, wilgotności, prędkości przepływu, strumienia objętości
i masy, gęstości,
− obliczyć obiegi cieplne maszyn roboczych i silników cieplnych, w tym
równieŜ obiegi chłodnicze,
− wyjaśnić pojęcie sprawności, określić sprawność maszyny oraz
silnika,
− wyjaśnić pojęcie cyklu termodynamicznego,
− określić kierunek procesów fizycznych na podstawie II zasady
termodynamiki,
− wyjaśnić róŜnicę między ciepłem spalania a wartością opałową
paliwa,
− wyznaczyć ilość powietrza do spalania paliw oraz objętość produktów
spalania,
− scharakteryzować sposoby wymiany ciepła, obliczyć strumień i ilość
wymienionego ciepła,
44
− wyznaczyć straty przepływu płynów w kanałach,
− wykorzystać programy komputerowe do wykonywania pomiarów
i obliczeń,
− zastosować przepisy bezpieczeństwa i higieny pracy, ochrony
przeciwpoŜarowej oraz ochrony środowiska podczas wykonywania
badań i pomiarów.
Materiał nauczania
1. Podstawowe pojęcia termodynamiki
Jednostki podstawowe i pochodne układu SI stosowane w technice
cieplnej. Rodzaje i źródła energii. Maszyny robocze i silniki. Maszyny
objętościowe i przepływowe. Warunki równowagi termodynamicznej.
Temperatura. Skale temperatur. Parametr termodynamiczny. Układ
termodynamiczny. Ciepło, praca, energia. Ciśnienie bezwzględne,
podciśnienie i nadciśnienie. PróŜnia procentowa. Równanie ciągłości
przepływu.
Ćwiczenia:
• Przeliczanie jednostek fizycznych.
• Analizowanie rodzajów pomiarów wykonywanych w technice cieplnej.
• Klasyfikowanie przyrządów pomiarowych.
• Określanie błędów pomiarów.
• Opracowywanie wyników pomiarów.
• Określanie masy, objętości i gęstości ciał.
• Wyznaczanie rozszerzalności objętościowej ciał stałych.
• Określanie temperatury za pomocą termopar i termometrów
cieczowych.
• Wyznaczanie stałych czasowych termometrów.
• Cechowanie manometrów.
• Wyznaczanie ciśnienia za pomocą manometrów cieczowych
i spręŜystych.
2. Właściwości gazów
Gazy doskonałe i rzeczywiste. Prawa empiryczne gazów doskonałych.
Równanie stanu gazu doskonałego. Indywidualna stała gazowa. Prawo
Avogadro. Uniwersalna stała gazowa. Przemiany charakterystyczne.
Równanie stanu gazu rzeczywistego. Ilość czynnika termodynamicznego
wyraŜona w formie wielkości molowej. Mieszaniny gazów. Prawo
Daltona. Zastępcza masa cząsteczkowa. Zastępcza stała gazowa
mieszaniny. Ciepło właściwe mieszaniny. Powietrze i jego właściwości.
45
Ćwiczenia:
• Wyznaczanie parametrów stanu gazu doskonałego.
• Interpretowanie wyników obliczeń parametrów stanu
traktowanego jako gaz doskonały i rzeczywisty.
• Wyznaczanie zastępczej stałej gazowej mieszaniny.
• Wyznaczanie zastępczej masy cząsteczkowej mieszaniny.
gazu
3. Pierwsza zasada termodynamiki
Praca i ciepło jako formy oddziaływania między
układem
termodynamicznym a otoczeniem. Energia wewnętrzna. I zasada
termodynamiki dla układów zamkniętych jako bilans energii przemiany
termodynamicznej. Zjawiska fizyczne odwracalne i nieodwracalne. Praca
zmiany objętości i praca techniczna. Praca absolutna i uŜyteczna.
Wykres pracy. Entalpia. I zasada termodynamiki dla układów
przepływowych. Entropia. Wykres ciepła. Przemiany termodynamiczne
gazów doskonałych na wykresach pracy i ciepła. Ciepło właściwe.
Równanie Mayera.
Ćwiczenia:
• Badanie przemiany izobarycznej gazu.
• Badanie przemiany izochorycznej gazu.
• Badanie przemiany izotermicznej gazu doskonałego.
• Wyznaczanie ciepła właściwego ciał stałych.
4. Druga zasada termodynamiki
RównowaŜne sformułowania II zasady termodynamiki. Zasada wzrostu
entropii. Odwracalność i nieodwracalność przemian termodynamicznych.
Obiegi termodynamiczne maszyn i silników cieplnych. Obieg Carnota.
Obieg Joule’a. Obiegi silników spalinowych: Otto, Diesla i Sabathé.
Praktyczna realizacja obiegu Otto i Diesla. Porównanie rzeczywistego
obiegu silnika spalinowego z obiegiem teoretycznym. Zjawisko dławienia
gazu.
Ćwiczenia:
• Wyznaczanie parametrów czynnika roboczego w charakterystycznych
punktach obiegów termodynamicznych.
• Badanie zjawiska dławienia gazu na stanowisku pomiarowym.
46
5. Para wodna
Przemiany fazowe. Tworzenie się pary wodnej. Para mokra. Para
przegrzana. Wykresy: p-v, T-s oraz h-s. Ciepło parowania, entalpia
i entropia wody oraz pary wodnej. Dławienie izentalpowe pary wodnej,
kalorymetr dławiący. Działanie tłokowego silnika parowego. Działanie
turbiny parowej. Wytwarzanie pary w kotłach parowych. Obieg Rankine’a
siłowni parowej. Sprawność teoretyczna siłowni parowej. Obieg
Rankine’a z regeneracją ciepła – karnotyzacja obiegu.
Ćwiczenia:
• Wyznaczanie zaleŜności temperatury wrzenia wody od ciśnienia.
• Wyznaczanie temperatury wrzenia alkoholu.
• Wyznaczanie ciepła parowania wody.
• Sporządzanie wykresu krzepnięcia parafiny.
• Badanie zjawiska dławienia izentalpowego pary wodnej za pomocą
kalorymetru dławiącego.
6. Spalanie paliw
Paliwa i spalanie. Podział paliw. Paliwa odnawialne i ich znaczenie
w energetyce. Rodzaje spalania. Zapotrzebowanie powietrza do
spalania. Współczynnik nadmiaru powietrza. Ilość i skład spalin przy
spalaniu zupełnym i niezupełnym. Strata wylotowa. Temperatura zapłonu
paliw. Temperatura spalania. Zgazowanie paliw.
Ćwiczenia:
• Wyznaczanie ciepła spalania paliwa stałego przy uŜyciu bomby
kalorymetrycznej.
• Oznaczanie zawartości wilgoci w paliwie.
• Oznaczanie zawartości popiołu w próbce węgla.
• Oznaczanie zawartości części lotnych w paliwie.
• Oznaczanie ciepła spalania i wartości opałowej paliw stałych.
• Oznaczanie ciepła spalania i wartości opałowej paliw ciekłych.
• Oznaczanie temperatury zapłonu paliw ciekłych.
• Określanie składu spalin za pomocą wybranego analizatora spalin.
7. Wymiana ciepła
Rodzaje wymiany ciepła. Przewodzenie ciepła przez ścianki płaskie
i walcowe. Przewodność cieplna. Izolacja cieplna. Konwekcja swobodna
i wymuszona. Przejmowanie i przenikanie ciepła. Współczynnik
przejmowania i przenikania ciepła. Intensyfikacja wymiany ciepła.
Promieniowanie
cieplne.
Wymienniki
ciepła.
Rekuperatory
i regeneratory.
47
Ćwiczenia:
• Analizowania sposobów wymiany ciepła przez przewodzenie,
konwekcję, promieniowanie.
• Wyznaczanie sprawności płytowego wymiennika ciepła.
• Porównywanie budowy i zasady działania wymienników ciepła
o przepływie współprądowym i przeciwprądowym.
8. Przepływ i wypływ gazu
Bilans energetyczny przepływu. Równanie Bernoulliego. Analiza kształtu
kanału spręŜającego i rozpręŜającego. Parametry krytyczne. Ciśnienie
całkowite, statyczne i dynamiczne. ZwęŜki i rurki do pomiaru prędkości
i natęŜenia przepływu. Charakter przepływu. Liczba Reynoldsa.
Przepływy
tarciowe.
Wyznaczanie
liniowych
strat
ciśnienia
w rurociągach. Wyznaczanie miejscowych strat ciśnienia.
Ćwiczenia:
• Wyznaczanie krytycznej liczby Reynoldsa.
• Oznaczanie wydatku objętościowego gazu za pomocą rurek
spręŜających.
• Wyznaczanie wydatku masowego gazu za pomocą kryzy.
• Wyznaczanie współczynnika tarcia podczas przepływu cieczy
w rurociągu.
• Wyznaczanie współczynnika oporu miejscowego przepustnicy.
9. Powietrze wilgotne
Wilgotność względna i bezwzględna. Higrometry. Wykres h-x dla
powietrza wilgotnego. Punkt rosy. Mieszanie się dwóch strumieni
powietrza wilgotnego. NawilŜanie. Obróbka cieplno-wilgotnościowa
powietrza wilgotnego. Zasada działania klimatyzatora.
Ćwiczenia:
• Oznaczanie
wilgotności
względnej
powietrza
psychrometru Augusta i Assmanna.
• Oznaczanie wilgotności powietrza w kanale (tunelu).
• Wzorcowanie higrometru włosowego.
za
pomocą
10. SpręŜarki tłokowe i wirnikowe
Przebieg spręŜania w teoretycznej spręŜarce tłokowej. Praca spręŜania.
Straty objętościowe w rzeczywistej spręŜarce tłokowej. Straty
energetyczne w rzeczywistej spręŜarce tłokowej. Sprawność spręŜarek
tłokowych. SpręŜarki tłokowe wielostopniowe. Przebieg spręŜania
w spręŜarce wirnikowej. Sprawność spręŜarek wirnikowych.
48
Ćwiczenia:
• Dokonywanie demontaŜu i montaŜu spręŜarki tłokowej oraz
weryfikacja jej elementów.
• Wyznaczanie objętościowego współczynnika wydajności spręŜarki
tłokowej metodą kalorymetryczną.
• Wyznaczanie zmian ciśnienia w spręŜarce tłokowej za pomocą
indykatora.
• Dokonywanie demontaŜu i montaŜu spręŜarki wirnikowej
promieniowej, weryfikacja części.
11. Chłodziarki i pompy ciepła
Chłodziarka parowa. Właściwości czynników chłodniczych. Suchy
i mokry obieg chłodniczy Lindego. Sprawność chłodziarek parowych.
Chłodziarki absorpcyjne i adsorpcyjne. Chłodziarki termoelektryczne.
Pompy ciepła.
Ćwiczenia:
• Wyznaczanie parametrów termodynamicznych obiegu chłodniczego.
• Porównywanie właściwości fizykochemicznych róŜnych czynników
chłodniczych.
• Określanie parametrów termodynamicznych charakterystycznych
punktów obiegu chłodniczego.
12. Praca maksymalna i egzergia
Praca maksymalna. Egzergia. Prawo Gouy’a-Stodoli. Praca maksymalna
w przypadku równości temperatury układu i otoczenia.
Ćwiczenia:
• Obliczanie egzergii układów zamkniętych wymieniających energię
z otoczeniem.
• Obliczanie egzergii układów otwartych.
• Sporządzanie bilansu egzergetycznego.
Środki dydaktyczne
Termometr, cyfrowy miernik wielkości elektrycznych, termopara.
Zlewki, cylinder miarowy.
Próbki metalowe: stalowe i mosięŜne do określania gęstości
i rozszerzalności cieplnej.
Palnik gazowy.
Aparat Gunthera do badania rozszerzalności cieplnej metali.
Parafina.
Alkohol metylowy.
49
U – rurka.
Manometry o róŜnych zakresach pomiarowych.
Kalorymetr.
Naczynie Dewara.
Bomba kalorymetryczna.
Waga analityczna.
Waga laboratoryjna.
Stanowisko do wyznaczania krytycznej liczby Reynoldsa.
Stanowisko do wyznaczania strat ciśnienia wskutek tarcia i wskutek
oporów miejscowych.
Analizator spalin Orsata.
Elektrochemiczny analizator spalin.
Indykator do wyznaczania przebiegu zmian ciśnienia w spręŜarce
tłokowej.
Eksponat spręŜarki tłokowej.
Eksponat spręŜarki promieniowej.
Psychrometr Augusta.
Psychrometr Assmanna.
Higrometr włosowy.
Stanowisko do wyznaczania objętościowego współczynnika wydajności
spręŜarki tłokowej.
Rurka Pitotta.
Rurka Prandtla.
Kanał przepływowy z wentylatorem.
Kryzy, zwęŜki pomiarowe.
Zestaw
do
badania
przemian:
izobarycznej,
izochorycznej
i izotermicznej.
Zestaw do określania wpływu ciśnienia na temperaturę wrzenia wody.
Katalogi czynników chłodniczych.
Normy i akty prawne z zakresu bezpieczeństwa i higieny pracy
obowiązujące podczas obsługi instalacji i urządzeń elektrycznych oraz
ciśnieniowych.
Wykresy h-s dla pary wodnej.
Wykresy h-x dla powietrza wilgotnego.
Tablice psychrometryczne.
Uwagi o realizacji
Program nauczania przedmiotu obejmuje treści dotyczące praw
fizycznych rządzących czynnikami termodynamicznymi i ich
przemianami, zasad termodynamiki niezbędnych do zrozumienia wielu
zjawisk zachodzących w środowisku przyrodniczym, wykorzystywanych
podczas eksploatacji typowych maszyn i urządzeń oraz uŜytkowania ich
na stanowiskach pracy zawodowej.
50
Celem realizacji programu nauczania jest kształtowanie umiejętności:
sporządzania
bilansu
cieplnego
urządzeń
energetycznych,
interpretowania procesów energetycznych, obliczania ilości ciepła
w przemianach termodynamicznych, dobierania urządzeń pomiarowych
i wykonywania pomiarów wielkości termodynamicznych.
W celu zapewnienia spójności i efektywności kształcenia,
program powinien być realizowany w korelacji z przedmiotami
ogólnokształcącymi, takimi jak: fizyka i chemia oraz z przedmiotami
zawodowymi: Eksploatacja maszyn i urządzeń energetycznych,
Technologia procesów energetycznych oraz Pracownia automatyki.
Osiągnięcie zamierzonych celów kształcenia umoŜliwi stosowanie
podających i aktywizujących metod nauczania, takich jak:
wykład konwersatoryjny, dyskusja dydaktyczna, pokaz obiektu
naturalnego, modelu maszyny lub urządzenia oraz ćwiczenia praktyczne
i metoda przewodniego tekstu.
Zaleca się równieŜ organizowanie wycieczek dydaktycznych
do przedsiębiorstw energetycznych.
Planując proces nauczania, nauczyciel powinien zwrócić szczególną
uwagę na:
− kształtowanie zainteresowań technicznych, twórczego działania oraz
poszukiwania nowatorskich rozwiązań,
− eksponowanie związków treści programowych z zagadnieniami
ekologii
oraz
bezpieczeństwem,
jakie
musi
towarzyszyć
przedsięwzięciom energetycznym na wielką skalę,
− kształtowanie umiejętności komunikowania się, pracy zespołowej oraz
umiejętności prezentacji.
Ćwiczenia powinny być prowadzone w odpowiednio wyposaŜonej
pracowni procesów energetycznych, w grupach do 15 osób, z podziałem
na 2-3 osobowe zespoły. Czas przeznaczony na wykonywanie ćwiczeń
powinien wynosić 50% liczby godzin przewidzianych w szkolnym planie
nauczania na realizację programu przedmiotu.
Przykładowe ćwiczenia zamieszczone w działach tematycznych
stanowią propozycję do wykorzystania przez nauczyciela. Zakres
ćwiczeń moŜe być rozszerzany w miarę potrzeb edukacyjnych.
51
Proponuje się następujący podział
poszczególnych działów tematycznych:
Lp.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
godzin
na
Działy tematyczne
Podstawowe pojęcia termodynamiki
Właściwości gazów
Pierwsza zasada termodynamiki
Druga zasada termodynamiki
Para wodna
Spalanie paliw
Wymiana ciepła
Przepływ i wypływ gazu
Powietrze wilgotne
SpręŜarki tłokowe i wirnikowe
Chłodziarki i pompy ciepła
Praca maksymalna i egzergia
Razem
realizację
Orientacyjna
liczba godzin
12
16
20
20
20
20
12
12
10
10
10
10
172
Podana w tabeli liczba godzin na realizację poszczególnych działów
ma charakter orientacyjny. Nauczyciel moŜe wprowadzić pewne zmiany
mające na celu dostosowanie programu do potrzeb edukacyjnych.
Propozycje metod sprawdzania
edukacyjnych ucznia
i
oceny
osiągnięć
Sprawdzanie i ocenianie osiągnięć uczniów powinno odbywać się
systematycznie, na podstawie ustalonych kryteriów. Kryteria oceniania
powinny uwzględniać poziom wiadomości oraz zakres opanowania przez
uczniów umiejętności załoŜonych w szczegółowych celach kształcenia.
Systematyczne sprawdzanie i ocenianie dostarcza nauczycielowi
informacji o efektach jego pracy, o postępach ucznia w nauce oraz
ułatwia zaplanowanie procesu kształcenia.
Osiągnięcia uczniów moŜna oceniać na podstawie:
− sprawdzianów ustnych i pisemnych,
− testów osiągnięć szkolnych,
− obserwacji pracy ucznia podczas wykonywania ćwiczeń.
Podczas oceniania naleŜy uwzględnić:
− merytoryczną jakość wypowiedzi,
− poprawność i staranność wykonania zadań,
− aktywność ucznia na zajęciach,
− umiejętność korzystania z róŜnych źródeł informacji.
Przed przystąpieniem ucznia do wykonywania ćwiczenia, nauczyciel
powinien sprawdzić jego wiedzę stosując test pisemny lub sprawdzian
ustny. Warunkiem dopuszczenia do wykonywania ćwiczenia powinna
być pozytywna ocena sprawdzianu.
52
Kontrolę poprawności wykonania ćwiczenia naleŜy przeprowadzić
w trakcie i po jego wykonaniu.
Podczas obserwacji pracy ucznia w trakcie wykonywania ćwiczeń
naleŜy zwrócić uwagę na:
− przestrzeganie dyscypliny,
− organizowanie stanowiska pracy,
− posługiwanie się narzędziami pracy,
− poprawność merytoryczną wykonanej pracy,
− przestrzeganie przepisów bhp,
− korzystanie z PN, dokumentacji technicznej,
− prezentowanie pracy własnej lub zespołu.
Po zakończeniu realizacji programu nauczania przedmiotu zaleca się
zastosowanie testu pisemnego z zadaniami zamkniętymi oraz
sprawdzianu praktycznego z zadaniami typu próba pracy, które powinny
być zaopatrzone w kryteria oceny i schemat punktowania.
Literatura
Sobociński R., Nagórski Z., Kośnicki T.: Zbiór zadań z termodynamiki.
Oficyna Wydawnicza PW, Warszawa 1996
Staniszewski B.: Termodynamika. PWN, Warszawa 1986
Szargut J.: Termodynamika. PWN, Warszawa 2000
Szargut J., Guzik A., Górniak H.: Zadania z termodynamiki technicznej.
Wyd. Politechniki Śląskiej, Gliwice 1995
Wilk S.: Termodynamika techniczna. WSZiP, Warszawa 1989
Wiśniewski S.: Termodynamika techniczna. WNT, Warszawa 2005
Praca zbiorowa: Pomiary cieplne. Cz. I Podstawowe pomiary cieplne,
Cz. II Badania cieplne maszyn i urządzeń. WNT, Warszawa 2000
Praca zbiorowa: Pomiary cieplne i energetyczne. WNT, Warszawa 1981
Praca zbiorowa pod red. T. Fodemskiego: Zbiór zadań z termodynamiki.
Wydawnictwo Politechniki Łódzkiej, Łódź 1999
Wykaz literatury naleŜy aktualizować w miarę ukazywania się nowych
pozycji wydawniczych.
53
TECHNOLOGIE PROCESÓW ENERGETYCZNYCH
Szczegółowe cele kształcenia
W wyniku procesu kształcenia uczeń (słuchacz) powinien umieć:
− scharakteryzować rodzaje energii, ich przemiany i źródła,
− określić właściwości paliw energetycznych oraz paliw alternatywnych,
− wyjaśnić proces wytwarzania energii w elektrowni, elektrociepłowni
i ciepłowni,
− określić rodzaje elektrowni cieplnych,
− scharakteryzować proces technologiczny elektrowni parowej,
− scharakteryzować procesy kogeneracji i trójgeneracji,
− scharakteryzować sposoby przygotowywania i magazynowania paliw,
− określić miejsce lokalizacji siłowni cieplnej,
− sporządzić schematy siłowni cieplnych,
− scharakteryzować instalację oczyszczania spalin,
− określić wpływ procesów wytwarzania energii w obiektach
energetycznych na środowisko,
− scharakteryzować technologie wykorzystania biomasy i paliw
otrzymywanych z odpadów,
− scharakteryzować podstawowe rodzaje zanieczyszczeń powstających
w procesie wytwarzania energii,
− zidentyfikować rodzaje odpadów pochodzących z procesów
wytwarzania energii,
− scharakteryzować elektrownie jądrowe,
− scharakteryzować technologie wytwarzania energii w elektrowniach
wodnych i wiatrowych,
− scharakteryzować technologie wykorzystania energii słonecznej,
geotermalnej i geotermicznej,
− wyjaśnić
proces
produkcji
ciepła
i
energii
elektrycznej
z wykorzystaniem ogniw paliwowych,
− zastosować dyrektywy Unii Europejskiej dotyczące procesów odzysku
i recyklingu odpadów,
− dobrać technologie energetyczne umoŜliwiające redukcję odpadów,
− określić sposoby zagospodarowania odpadów energetycznych,
− zaplanować sposoby ograniczania emisji zanieczyszczeń gazowych
powstających w procesie wytwarzania energii,
− zaplanować ochronę wód powierzchniowych przed nadmiernym
podgrzaniem,
− zaplanować ochronę środowiska przed hałasem pochodzącym
z urządzeń energetycznych,
54
− skorzystać z przepisów prawa, rozporządzeń oraz norm dotyczących
ochrony środowiska,
− wyjaśnić zasady funkcjonowania rynku energii,
− zastosować
obowiązujące
przepisy
prawa
polskiego
i międzynarodowego w zakresie energetyki,
− wyjaśnić zasady funkcjonowania Krajowego Systemu Energetycznego
oraz przyczyny jego zakłóceń (blackout),
− scharakteryzować systemy komputerowe do sterowania procesami
technologicznymi.
Materiał nauczania
1. Zasoby energii, jej wykorzystanie i magazynowanie
Pierwotne nośniki energii. Formy energii przetworzonej. Energia
elektryczna jako szczególny rodzaj energii finalnej. Struktura zasobów
energii. Przetwarzanie paliw pierwotnych na pracę, ciepło i energię
elektryczną. Węgiel kamienny i brunatny. Inne kopalne paliwa stałe.
Zasoby biomasy energetycznej. Ciekłe paliwa naturalne i sztuczne.
Gazowe paliwa naturalne i sztuczne. Paliwa rozszczepialne. Zasoby
energii wód. Energia promieniowania słonecznego. Energia
geotermalna. Energia wiatru. Formy magazynowania energii: elektrownie
pompowe, spręŜanie gazów, akumulatory energii cieplnej, akumulatory
bezwładnościowe, akumulatory elektryczne, nadprzewodzące magnesy.
Ćwiczenia:
• Analizowanie struktury zasobów i moŜliwości wykorzystania róŜnych
rodzajów energii.
• RozróŜnianie form magazynowania energii.
2. Proces technologiczny elektrowni parowej
Analiza układów siłowni. Elektrownia kondensacyjna. Układ
technologiczny obiegu roboczego elektrowni kondensacyjnej. RóŜnice
między obiegiem rzeczywistym a idealnym. Straty cieplne elektrowni.
Sprawność poszczególnych faz obiegu. Sprawność ogólna elektrowni.
Sposoby zwiększenia sprawności obiegu cieplnego elektrowni
kondensacyjnej. Bilans cieplny i straty cieplne w kotłach parowych
i wodnych. Wpływ parametrów czynnika roboczego na sprawność.
Ciśnienie wylotowe turbin kondensacyjnych. Ciśnienie wylotowe turbin
przeciwpręŜnych. Bilans cieplny i straty turbozespołu. Układ
podgrzewaczy regeneracyjnych. Straty cieplne w paleniskach kotłów
pyłowych. Urządzenia potrzeb własnych elektrowni. Zapotrzebowanie na
moc, zuŜycie energii przez urządzenia potrzeb własnych. Rodzaje
55
elektrowni: podstawowe i szczytowe. Obieg technologiczny elektrowni
w układzie T-s i h-s. Ograniczenie emisji gazów szkodliwych dla
środowiska. Współspalanie biomasy i paliw otrzymywanych z odpadów.
Kierunki rozwojowe siłowni kondensacyjnych.
Ćwiczenia:
• Analizowanie układów siłowni kondensacyjnej.
• Obliczanie sprawności siłowni kondensacyjnej z wykorzystaniem
wykresu h-s.
• Analizowanie podziału zadań na oddziały siłowni.
• Porównywanie sposobów zwiększania sprawności obiegu cieplnego
elektrowni kondensacyjnej.
• Analizowanie wpływu regeneracyjnego podgrzewu wody zasilającej
na sprawność obiegu siłowni kondensacyjnej.
• Analizowanie sposobów ograniczania emisji gazów szkodliwych dla
środowiska z instalacji siłowni cieplnych.
3. Skojarzona gospodarka energetyczna
Skojarzona gospodarka cieplna. Elektrociepłownie i ciepłownie.
Sprawność wytwarzania energii w gospodarce rozdzielonej. Sprawność
wytwarzania energii w gospodarce skojarzonej. Układy cieplne
i technologiczne w gospodarce skojarzonego wytwarzania ciepła. Małe
układy kogeneracyjne. Trójgeneracja. Elektrownie i elektrociepłownie
parowo-gazowe. Sprawność energetyczna układu gazowo – parowego.
Siłownie turbogazowe. Siłownie parowo-gazowe z turbiną parową
i z wtryskiem pary lub wody. Siłownia parowa z czołowym członem
turbogazowym. Wskaźnik skojarzenia.
Ćwiczenia:
• Ocenianie sprawności obiegów cieplnych siłowni w układzie
rozdzielonym i skojarzonym.
• Analizowanie układów cieplnych trójgeneracji.
• Analizowanie
układów
technologicznych
oraz
sprawności
elektrociepłowni z turbiną gazową.
• Określanie bilansów energetycznych i sprawności układów cieplnych
elektrociepłowni gazowo-parowych.
• Obliczanie wskaźnika skojarzenia.
4. Układy zwiększające sprawność siłowni cieplnej
Regeneracyjne podgrzewanie wody zasilającej. Układ regeneracji ciepła.
Wykorzystanie skroplin w elektrociepłowni. Odgazowywacze - układy
techniczne pracy odgazowywaczy.
56
Obieg Rankine'a z regeneracją w elektrowni. Zalety i wady stosowania
regeneracji. Wpływ zmiany parametrów dolotowych pary na sprawność
turbiny parowej. Wpływ zmiany stopnia suchości pary na pracę
i sprawność turbiny parowej. Wpływ parametrów początkowych pary na
wilgotność pary. Wpływ zawilgocenia na pracę i sprawność turbiny
parowej. Przegrzew międzystopniowy. Sposoby przegrzewania pary.
Parametry przegrzewu pary. Dobór parametrów pary pobieranej do
przegrzewu. Wpływ przegrzewu na sprawność obiegu.
Ćwiczenia:
• Obliczanie obiegu siłowni cieplnej z regeneracją i obiegu Rankine’a.
• Określanie wilgotności pary wylotowej i sprawności obiegów siłowni
z przegrzewem i bez przegrzewu pary.
5. Gospodarka wodna
Charakterystyka naturalnych źródeł wody. Klasyfikacja zanieczyszczeń
występujących w wodzie. Wymagania dotyczące jakości wody i pary
wykorzystywanej w energetyce przemysłowej oraz w ciepłownictwie.
Metody uzdatniania wody. Układy wody chłodzącej w elektrowniach
cieplnych. Przygotowanie wody chłodzącej w otwartych i zamkniętych
obiegach chłodzenia. Dochładzanie wody w chłodniach wentylatorowych.
Przygotowanie wody do obiegu parowego. Usuwanie zanieczyszczeń
mechanicznych. Koagulacja. Sedymentacja. Filtrowanie. OdŜelazianie
i odmanganianie. Wymiana jonowa. Demineralizacja wody. Procesy
membranowe w uzdatnianiu wody. Odwrócona osmoza.
Ćwiczenia:
• Obliczanie twardości wody w róŜnych jednostkach.
• Określanie zanieczyszczeń występujących w wodzie.
• Określanie fizycznych wskaźników jakości wody (temperatura,
mętność, przezroczystość barwa wody, zapach, smak, przewodność
właściwa).
• Określanie chemicznych właściwości wody.
• Analizowanie wymagań stawianych wodzie do obiegu kotłowego.
• Analizowanie wymagań dotyczących czystości pary.
6. Ciepłownictwo, sieci cieplne
Zapotrzebowanie na ciepło do ogrzewania budynków i do celów
technologicznych. Zapotrzebowanie na ciepło dobowe i roczne. Rodzaje
nośników ciepła. Wodne sieci ciepłownicze. Obliczenia hydrauliczne
sieci ciepłowniczych. Sieci ciepłownicze parowe. Odwadnianie sieci
parowej. Węzły ciepłownicze. Rodzaje węzłów ciepłowniczych. Elementy
węzłów ciepłowniczych. Racjonalna gospodarka ciepłem. Wykonanie
57
sieci ciepłowniczej. Zaopatrzenie w ciepłą wodę uŜytkową. Centralne
przygotowanie c.w.u., węzły c.w.u. Miejska gospodarka ciepłownicza.
Ćwiczenia:
• Obliczanie zapotrzebowania na moc cieplną w pomieszczeniach.
• Analizowanie
systemów
centralnego
ogrzewania
wodnego
i parowego.
• Porównywanie parametrów róŜnych nośników ciepła.
• Obliczanie średnic rurociągów i strat ciśnienia w przewodach sieci
ciepłowniczej.
• Analizowanie pracy węzła ciepłowniczego.
7. Elektrownia cieplna, jej oddziały
Oddział nawęglania
Dostawa paliwa, odbiór, wyładunek, transport do kotłowni i na skład.
Wymagania techniczne magazynów paliwa. Składowanie węgla.
Gospodarka węglem na składowisku. Straty i zapobieganie stratom.
Kontrola ilości i jakości węgla. Pobieranie i przygotowanie próbek węgla
do badań. Przepisy przeciwpoŜarowe i bhp na składzie paliwa.
Oddział kotłowy
Przygotowanie paliwa do kotłów pyłowych. Przemiał węgla – układy
młynów. Wymagania eksploatacyjne młynów. Przepisy przeciwpoŜarowe
i bhp w młynowni. Procesy spalania paliwa w kotłach rusztowych
i pyłowych – fazy spalania. Przepływ powietrza i spalin przez kocioł.
Doprowadzenie powietrza do kotła, regulacja ilości i rozkładu.
Eksploatacja komory paleniskowej. Straty i bilans cieplny kotła.
Powstawanie tlenków azotu podczas spalania. Spalanie niskoemisyjne.
Paleniska fluidalne. Współspalanie biomasy w kotłach rusztowych
i pyłowych. Wpływ procesu spalania paliwa w palenisku na otoczenie.
Proces wytwarzania i przegrzewu pary. Temperatura pary
i jej regulacja. Uruchamianie i zatrzymanie pracy kotła. Przepisy UDT.
Przepisy eksploatacyjne. Przepisy bhp w kotłowni.
Oddział maszynowy
Układy
cieplno-technologiczne
turbozespołów
z
urządzeniami
pomocniczymi. Straty cieplne w maszynowni, przyczyny i metody ich
obniŜania. Wpływ zmian obciąŜenia turbogeneratora na pracę
i sprawność turbozespołów. Eksploatacja i diagnostyka turbogeneratora.
Bilans cieplny skraplaczy, strata ciepła w obiegu chłodzącym. Bilans
cieplny chłodni kominowych, przechłodzenie skroplin. Eksploatacja
i warunki techniczne pracy skraplacza. Eksploatacja i warunki pracy
układu chłodzenia. Bilans cieplny stacji redukcyjno-schładzających.
Obliczenia cieplne układu regeneracji ciepła w elektrociepłowni.
58
Układy pomp zasilających, eksploatacja i bilans energetyczny. Pewność
pracy i eksploatacji urządzeń maszynowni. Regulacja turbozespołów,
eksploatacja łoŜysk. Rozruch turbozespołu, warunki techniczne
i eksploatacyjne. Chłodzenie generatorów elektrycznych. Instrukcje
i przepisy dotyczące eksploatacji maszynowni. Przepisy bhp oraz
ochrony przeciwpoŜarowej.
Odział chemiczny
Kontrola jakościowa wody obiegowej. Ustalanie parametrów
chemicznych wody, ich kontrola i korekta. Kontrola czystości pary.
Kontrola chemiczna węgla. Kontrola olejów i smarów. Kontrola
produktów spalania paliw. Nadzór i kontrola nad chemicznym
czyszczeniem kotłów i turbin. Przepisy eksploatacyjne i bhp.
Ćwiczenia:
• Obliczanie bilansu cieplnego kotła wysokopręŜnego.
• Obliczanie bilansu cieplnego turbiny.
• Obliczanie bilansu cieplnego skraplacza.
• Analizowanie warunków powstawania tlenków azotu w procesie
spalania.
8. Wpływ siłowni cieplnej na środowisko
Rodzaje i ilość zanieczyszczeń emitowanych w procesach spalania
paliw. Wymagania normatywne dotyczące dopuszczalnych emisji
zanieczyszczeń w Polsce i za granicą. Dopuszczalne wielkości emisji
SO2 w Unii Europejskiej. Dopuszczalne wielkości emisji NOx (mierzone
jako NO2). Dopuszczalne wielkości emisji pyłów. Przepisy prawne
dotyczące temperatury wód powierzchniowych. Wymagania dotyczące
dopuszczalnych poziomów hałasu. Uboczne efekty spalania. Podział
ubocznych produktów spalania. Popiół zawierający produkty odsiarczania
spalin metodą suchą i półsuchą. Reagips - produkt odsiarczania metodą
mokrą. Popiół ze spalania w złoŜu fluidalnym. Wykorzystanie ubocznych
produktów spalania. Technologia produkcji cegły termoizolacyjnej na
bazie mikrosfer. Cement. Zastosowanie popiołów lotnych jako surowca
do produkcji klinkieru cementowego. Zastosowanie popiołów
w drogownictwie. Uwarunkowania i moŜliwości zastosowania popiołów
lotnych. Nowoczesne technologie spalania. Niskoemisyjne palniki
pyłowe. Zasady konstrukcji niskoemisyjnych palników pyłowych. Palniki
wirowe. Palniki strumieniowe. Reburning. Wstępne oczyszczanie paliw
stałych. Zmniejszenie emisji tlenków siarki. Bezpośrednie wiązanie
tlenków siarki w paleniskach. Metody wtórnego usuwania tlenków siarki.
Zmniejszenie emisji tlenków azotu. Jednoczesne odsiarczanie
i
odazotowanie
gazów
odlotowych.
Technologie
usuwania
zanieczyszczeń atmosfery metodami elektrochemicznymi. Odpylanie
59
spalin. Wpływ zanieczyszczeń na zdrowie ludzkie. Kryteria wyboru
lokalizacji elektrowni i elektrociepłowni. Proces wyboru lokalizacji
elektrowni. Czynniki wpływające na wybór lokalizacji elektrowni jądrowej.
Ochrona powietrza atmosferycznego. Ochrona wód. Ochrona gleby.
Ochrona lasów. Ochrona przed hałasem. Ochrona radiologiczna.
Ochrona przed wpływem pól elektromagnetycznych. Strefy ochronne.
Ćwiczenia:
• Planowanie lokalizacji elektrowni i elektrociepłowni w regionie.
• Planowanie
lokalizacji
elektrowni
jądrowej
na
podstawie
przeprowadzonych badań.
• Analizowanie sposobów wykorzystania ubocznych produktów
spalania.
• Analizowanie technologii usuwania zanieczyszczeń atmosfery
metodami elektrochemicznymi.
9. Wykorzystanie biomasy w energetyce
Rodzaje biomasy i jej właściwości. Technologie współspalania biomasy
w istniejących instalacjach energetycznych. Paliwa formowane
z odpadów. Charakterystyka technologii zgazowania biomasy. Układy
gazowo-parowe
zintegrowane
z
zgazowaniem
biomasy.
Elektrociepłownie z ORC (organicznym obiegiem Rankine’a) zasilane
biomasą. Ocena efektywności pracy układów skojarzonego wytwarzania
energii elektrycznej i ciepła. Perspektywa energetycznego wykorzystania
biomasy.
Ćwiczenia:
• Analizowanie przyjętych przez Polskę zobowiązań dotyczących
ograniczania emisji gazów cieplarnianych.
• Określanie przydatności róŜnych rodzajów biomasy do wykorzystania
energetycznego.
• Analizowanie układów technologicznych współspalania biomasy
z węglem w kotłach rusztowych i pyłowych.
10. Elektrownie jądrowe
Budowa atomu – cząstki elementarne. Defekt masy, energia wiązania.
Reakcje jądrowe wywoływane przez neutrony. Reakcje rozczepienia
jąder pierwiastków cięŜkich. Bilans neutronów, moderacja. Stan
krytyczny reaktora jądrowego. Energetyczne reaktory jądrowe. Reaktory
termiczne. Reaktory wodno-ciśnieniowe PWR. Reaktory wrzące BWR.
Reaktory kanałowe. Reaktory grafitowo-gazowe. Reaktory prędkie.
Elementy bloków jądrowych. Wytwornice pary. Pompy główne. Turbiny.
Reaktory
ciepłownicze.
Lokalizacja
elektrowni
jądrowych.
60
Bezpieczeństwo pracy elektrowni jądrowych. Zagospodarowanie
odpadów z elektrowni jądrowych. Tendencje rozwojowe budowy
reaktorów jądrowych.
Ćwiczenia:
• Obliczanie defektów masy i bilansów energii reakcji rozszczepiania
atomów.
• Obliczanie ilości energii emitowanej podczas rozszczepiania izotopu
uranu 235U.
• Analizowanie róŜnych struktur układów siłowni jądrowych.
• Obliczanie ilości paliwa jądrowego dla elektrowni o określonej mocy
i sprawności.
• Analizowanie schematów struktur elektrociepłowni jądrowych.
11. Elektrownie wykorzystujące odnawialne źródła energii
Wykorzystanie energii wodnej. Stany wody, charakterystyczne typy rzek.
MoŜliwości wykorzystania energii wodnej w kraju. Określenia
i postacie spadu. Sprawność elektrowni wodnej. Klasyfikacja
energetyczna elektrowni wodnych. Rodzaje elektrowni wodnych.
Budowle hydrotechniczne, elementy elektrowni wodnych i urządzeń
mechanicznych. Elektrownie przepływowe i zbiornikowe. Elektrownie
pompowe. Inne rozwiązania elektrowni wodnych. Elektrownie
pływakowe. Elektrownie typu OTEC. Typy turbin wodnych. Parametry
pracy turbin wodnych. Systemy turbin wodnych. Pompoturbiny.
Elektrownie wodne w systemie elektroenergetycznym, ich wpływ na
środowisko naturalne. Elektrownie wodne na świecie i w Polsce.
Wiatr jako źródło energii. Podstawowe dane o atmosferze
i wietrze. Zasoby wiatru. Lokalizacja parków wiatrowych. Zasada
działania turbin wiatrowych. Rodzaje turbin wiatrowych i ich
charakterystyki. Przykłady turbin wiatrowych – turbiny z poziomą osią
obrotu, turbiny z pionową osią obrotu. Budowa elektrowni wiatrowej.
Lokalizacja elektrowni wiatrowych. Energetyka wiatrowa w Europie.
Energetyka wiatrowa w Polsce. Wpływ energetyki wiatrowej na
środowisko naturalne.
Energia słońca. Zasoby energii słońca. Wymiana ciepła poprzez
promieniowanie. Budowa i zasada działania kolektorów słonecznych.
Typy kolektorów: płaskie i próŜniowe. Wykorzystanie kolektorów
słonecznych.
Ogrzewanie
mieszkań.
Parametry
techniczne
i eksploatacyjne kolektorów powietrznych. Zasady prawidłowego
montaŜu kolektorów. Elementy instalacji solarnej. Sterowanie układem
solarnym. Układy hydrauliczne wspomagania c.o. i c.w.u. przy
wykorzystaniu
kolektora
słonecznego.
Połączenie
kotła
kondensacyjnego z kolektorami słonecznymi. Elektrownie słoneczne.
61
Ogniwa fotowoltaiczne. Zasada działania ogniwa. Konstrukcje
i
charakterystyki
ogniw
fotowoltaicznych.
Sprawność
ogniw
fotowoltaicznych.
Energia geotermalna. Zasoby energii geotermalnej. Sposoby
pozyskiwania energii geotermalnej. Temperatury wody geotermalnej.
Sposoby wykorzystania energii geotermalnej. Ciepłownie geotermalne.
MoŜliwości
zwiększenia
wykorzystania
ciepła
geotermalnego
w instalacjach odbioru ciepła. Wytwarzanie energii elektrycznej ze
źródeł geotermalnych. Systemy bezpośrednie. Geotermiczna energia
wód: powierzchniowych, gruntowych i głębinowych. Geotermiczna
energia gruntu. Przypowierzchniowe sondy ciepła. Głębokie sondy
ciepła. Instalacje z pompami ciepła wykorzystujące energię gruntu
w Polsce. Przykładowe instalacje z pionowymi sondami ciepła i pompami
ciepła. Efekty ekologiczne wykorzystania energii gruntu.
Ćwiczenia:
• Porównywanie potencjału energetycznego głównych rzek polskich.
• Analizowanie budowy i wyposaŜenia wybranych elektrowni wodnych
w Polsce i na świecie.
• Obliczanie sprawności turbin wodnych.
• Analizowanie pracy elektrowni szczytowo-pompowej.
• Określanie potencjału energetycznego wiatru w Polsce.
• Analizowanie wpływu energetyki wiatrowej na środowisko.
• Obliczanie ilości ciepła wymienianego poprzez promieniowanie.
• Analizowanie budowy i sprawności kolektorów płaskich i próŜniowych.
• Określanie zalet i wad kolektorów słonecznych.
• Określanie optymalnego kąta nachylenia kolektora przeznaczonego
do: podgrzewania wody w
basenie, wspomagania c.u.w.,
wspomagania c.o.
• Analizowanie pracy ogniwa fotowoltaicznego.
• Analizowanie sposobów pozyskiwania energii geotermalnej.
• Porównywanie zasobów wód geotermalnych w róŜnych regionach
Polski.
• Analizowanie zasady działania pompy ciepła.
• Analizowanie parametrów czynnika roboczego gruntowej pompy
ciepła.
12. Ogniwa paliwowe
Zasada działania ogniwa paliwowego. Rodzaje ogniw paliwowych. Bilans
energetyczny ogniwa. Sprawność i charakterystyka napięciowo-prądowa
ogniwa. Połączenia równoległe i szeregowe ogniw paliwowych. Paliwa
dla ogniw paliwowych. Produkcja ciepła i energii elektrycznej
62
z wykorzystaniem ogniw. Schematy siłowni cieplnych z ogniwami
paliwowymi.
Ćwiczenia:
• Określanie
moŜliwości
zastosowania
ogniw:
alkalicznych,
polimerowych, węglanowych, tlenkowo-ceramicznych i ogniw
z kwasem fosforowym.
• Analizowanie
zasady
działania
wodoro-tlenowego
ogniwa
alkalicznego.
• Analizowanie charakterystyki ogniwa.
13. Rynek energii
Cele utworzenia rynku energii. Prawo Energetyczne. Segmenty,
charakterystyka, zasady funkcjonowania rynku energii: paliwa, energii
elektrycznej i ciepła. Lokalne rynki energii. Model rynku energii
elektrycznej w Polsce. Krajowy System Energetyczny, jego podsystemy
i zakłócenia (blackout). Regulacje prawne w obrocie energią. Urząd
Regulacji Energetyki (URE). Giełda energii elektrycznej. Planowanie
pracy elektrowni. Sterowanie pracą elektrowni w systemie
elektroenergetycznym. Komputerowe systemy kierowania i zarządzania
pracą elektrowni w systemie elektroenergetycznym. Obowiązek zakupu
energii ze źródeł odnawialnych i skojarzonych. Handel emisjami CO2.
Wpływ procesów wytwarzania energii na środowisko. Import
i eksport energii. Europejski i światowy rynek energii. Transport drogowy,
kolejowy i morski mediów energetycznych. Transport rurociągowy.
Magazynowanie mediów energetycznych: zbiorniki, place składowe,
przetłaczanie surowców płynnych, transport wewnętrzny. Właściwości
fizyko-chemiczne, poŜarowe i wybuchowe mediów energetycznych.
Bezpieczeństwo i higiena pracy podczas transportu i magazynowania
paliw.
Ćwiczenia:
• Interpretowanie przepisów Prawa Energetycznego.
• Określenie udziału sektora energetycznego w zanieczyszczaniu
środowiska na podstawie danych statystycznych.
• Analizowanie europejskiego systemu handlu uprawnieniami do emisji
CO2.
• Analizowanie właściwości fizykochemicznych głównych mediów
energetycznych: gazu ziemnego, mieszaniny propanu i butanu, ropy
naftowej, benzyny, paliw rozszczepialnych.
• Analizowanie układów cyfrowego systemu kontrolno-rejestracyjnego
bloku energetycznego.
63
Środki dydaktyczne
Tablice poglądowe przedstawiające schematy siłowni cieplnych,
wiatrowych, wodnych.
Tablice
poglądowe
przedstawiające
schematy
elektrowni
i elektrociepłowni.
Modele maszyn i urządzeń energetycznych.
Eksponaty maszyn i urządzeń energetycznych.
Modele silników cieplnych.
Eksponaty obrazujące wybrane elementy siłowni cieplnych, wiatrowych,
wodnych, pomp ciepła, kolektorów słonecznych.
Rysunki techniczne maszyn i urządzeń energetycznych.
Tablice poglądowe maszyn i urządzeń.
Polskie Normy.
Katalogi handlowe maszyn i urządzeń.
Filmy dydaktyczne dotyczące budowy, montaŜu, eksploatacji maszyn
i urządzeń energetycznych.
Zestaw komputerowy z oprogramowaniem biurowym i dostępem do
Internetu.
Uwagi o realizacji
Program
nauczania
przedmiotu
Technologie
procesów
energetycznych
obejmuje
podstawową
wiedzę
dotyczącą
zasad funkcjonowania systemu energetycznego Polsce i na świecie.
Celem realizacji programu jest zapoznanie ucznia z budową oraz zasadą
działania poszczególnych urządzeń siłowni, procesami zachodzącymi
w
tych
urządzeniach
oraz
wzajemnymi
ich
powiązaniami
i oddziaływaniem na środowisko naturalne. Szczególnie waŜne jest
zwrócenie uwagi na sposoby konwersji energii w elektryczność i ciepło,
rodzaje obiegów, bilanse substancji i energii oraz nowoczesne
technologie redukcji szkodliwych substancji powstających w procesie
spalania paliw.
W celu zapewnienia spójności i efektywności kształcenia,
podczas realizacji programu zaleca się korelację z przedmiotami
ogólnokształcącymi: fizyką i chemią oraz z przedmiotami zawodowymi,
takimi jak: Pracownia termodynamiki i mechaniki płynów, Eksploatacja
maszyn i urządzeń energetycznych, Pracownia automatyki.
Osiągnięcie zamierzonych celów kształcenia umoŜliwi stosowanie
podających i aktywizujących metod nauczania, takich jak: wykład
konwersatoryjny, dyskusja dydaktyczna, ćwiczenia praktyczne oraz
metoda przewodniego tekstu. Do wyjaśnienia budowy oraz zasady
działania maszyn i urządzeń energetycznych nauczyciel powinien
zastosować pokaz z objaśnieniem wykorzystując w tym celu eksponaty,
modele maszyn lub urządzeń, tablicę
poglądową, prezentacje
64
multimedialne. Podczas kształtowania umiejętności praktycznych
przydatne jest organizowanie wycieczek dydaktycznych.
Zaleca się równieŜ stosowanie filmu dydaktycznego, gdy treści
kształcenia dotyczą maszyn i urządzeń rzadko występujących lub
wielkogabarytowych oraz programów komputerowych do symulacji
procesów technologicznych wytwarzania energii.
Planując proces nauczania, nauczyciel powinien zwrócić szczególną
uwagę na:
− stwarzanie sytuacji dydaktycznych, które pozwolą na wyszukiwanie,
gromadzenie i przetwarzanie informacji,
− kształtowanie zainteresowań technicznych, twórczego działania oraz
poszukiwania nowatorskich rozwiązań,
− eksponowanie związków treści programowych z zagadnieniami
ekologii
oraz
bezpieczeństwem,
jakie
musi
towarzyszyć
przedsięwzięciom energetycznym na wielką skalę,
− kształtowanie umiejętności komunikowania się, pracy zespołowej oraz
umiejętności prezentacji wykonanego zadania.
Zajęcia edukacyjne powinny odbywać się w odpowiednio
wyposaŜonej pracowni procesów energetycznych. Ćwiczenia powinny
być prowadzone w grupach do 15 osób. Czas przeznaczony
na ćwiczenia powinien wynosić 30% liczby godzin przewidzianych
w szkolnym planie nauczania na realizację programu przedmiotu.
Przykładowe ćwiczenia zamieszczone w działach tematycznych
stanowią propozycję do wykorzystania przez nauczyciela. Zakres
ćwiczeń moŜe być rozszerzany w miarę potrzeb edukacyjnych.
Proponuje się następujący podział godzin na realizację
poszczególnych działów tematycznych:
Lp.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
Działy tematyczne
Zasoby energii i jej wykorzystanie i magazynowanie
Proces technologiczny elektrowni parowej
Skojarzona gospodarka energetyczna
Układy zwiększające sprawność siłowni cieplnej
Gospodarka wodna
Ciepłownictwo i sieci cieplne
Elektrownia cieplna i jej oddziały
Wpływ siłowni cieplnej na środowisko
Wykorzystanie biomasy w energetyce
Elektrownie jądrowe
Elektrownie wykorzystujące odnawialne źródła energii
Ogniwa paliwowe
Rynek energii
Razem
65
Orientacyjna
liczba godzin
10
14
14
20
20
12
18
14
10
10
16
10
12
180
Podana w tabeli liczba godzin na realizację poszczególnych działów
ma charakter orientacyjny. Nauczyciel moŜe wprowadzić pewne zmiany
mając na celu dostosowanie programu do potrzeb edukacyjnych.
Propozycje metod sprawdzania
edukacyjnych ucznia
i
oceny
osiągnięć
Sprawdzanie i ocenianie osiągnięć uczniów powinno odbywać się
systematycznie na podstawie ustalonych kryteriów. Kryteria oceniania
powinny uwzględniać poziom wiadomości oraz zakres opanowania przez
uczniów umiejętności załoŜonych w szczegółowych celach kształcenia.
Osiągnięcia uczniów moŜna oceniać na podstawie:
− sprawdzianów ustnych i pisemnych,
− testów osiągnięć szkolnych,
− obserwacji pracy ucznia podczas wykonywania ćwiczeń.
Do oceny wykonywanych ćwiczeń zaleca się opracowanie karty
obserwacji, która powinna uwzględniać:
− poprawność merytoryczną wykonywanego ćwiczenia,
− aktywność ucznia podczas wykonywania ćwiczenia,
− wykorzystywanie róŜnych źródeł informacji,
− współpracę w zespole.
Po zakończeniu realizacji programu nauczania poszczególnych
działów tematycznych proponuje się zastosowanie testu pisemnego
z zadaniami zamkniętymi i otwartymi.
W ocenie końcowej naleŜy uwzględnić wyniki wszystkich metod
sprawdzania zastosowanych przez nauczyciela. Podstawą do uzyskania
pozytywnej oceny powinno być poprawne wykonanie ćwiczeń.
Literatura
Bogdanienko J.: Odnawialne źródła energii. PWN, Warszawa 1991
Ciechanowicz W.: Energia, środowisko i ekonomia. IBS PAN,
Warszawa 1995
Chmielniak T.: Technologie energetyczne. WNT, Warszawa 2008
Góra E.: Kotula M.: Nowe Prawo Energetyczne. Wydawnictwo Ośrodek
Doradztwa i Doskonalenia Kadr Sp. Z o.o., Gdańsk 2000
Kordylewski W.: Spalanie i paliwa. Oficyna Wydawnicza PWr.,
Wrocław 2001
Kucowski J., Laudyn D., Przekwas M.: Energetyka a ochrona
środowiska. WNT, Warszawa 1993
Kwiatkowski M.: Proces formułowania strategii rozwoju firmy obrotu
energią elektryczną, Oficyna Wydawnicza SGH, Warszawa 2006
Laudyn D., Pawlik M., Strzelczyk F.: Elektrownie. WNT, Warszawa 1995
66
Lewandowski W.: Proekologiczne źródła energii odnawialnej. WNT,
Warszawa 2001
Marecki J.: Skojarzona gospodarka cieplno-elektryczna. WNT,
Warszawa 1991
Mielczarski W.: Rynki energii elektrycznej. Wybrane aspekty techniczne
i ekonomiczne. Wydawnictwo Agencja Rynku Energii S.A.
Energoprojekt-Consulting S.A., Warszawa 2000
Szargut J. i in.: Przemysłowa energetyka odpadowa. Zasady
wykorzystania. Urządzenia. WNT, Warszawa 1993
Szargut J., Ziębik A.: Podstawy energetyki cieplnej. PWN,
Warszawa 2000
Turschmidt R.: Kotłownie i elektrociepłownie przemysłowe. Arkady,
Warszawa 1988
Ziębik A., Szargut J.: Podstawy gospodarki energetycznej. Skrypt
Politechniki Śląskiej Nr 1858, Gliwice 1995
Praca zborowa (red. Gajewski W.): Ekologiczne aspekty przetwarzania
energii. Ekspertyza Komitetu Termodynamiki i Spalania PAN,
Wydawnictwo Uni-Service, Częstochowa 1996
Wykaz literatury naleŜy aktualizować w miarę ukazywania się nowych
pozycji wydawniczych.
67
EKSPLOATACJA MASZYN I URZĄDZEŃ
ENERGETYCZNYCH
Szczegółowe cele kształcenia
W wyniku procesu kształcenia uczeń (słuchacz) powinien umieć:
− sklasyfikować maszyny i urządzenia energetyczne,
− określić podstawowe parametry pracy maszyn i urządzeń
energetycznych,
− scharakteryzować urządzenia transportu wewnętrznego,
− dobrać środki transportu do wykonywanych zadań,
− scharakteryzować
maszyny
i
urządzenia
wykorzystywane
w procesach energetycznych,
− wyjaśnić budowę i zasadę działania silników gazowych, pomp,
spręŜarek, wentylatorów i dmuchaw,
− wyjaśnić budowę i zasadę działania kotłów parowych i wodnych oraz
turbin i urządzeń pomocniczych kotłów i turbin,
− scharakteryzować urządzenia do uzdatniania wody,
− sklasyfikować i charakteryzować urządzenia chłodnicze,
− scharakteryzować
podstawowe
zagroŜenia
dla
środowiska
naturalnego powstające podczas eksploatacji maszyn i urządzeń
energetycznych,
− scharakteryzować urządzenia odpylające, urządzenia do odsiarczania
i eliminowania tlenków i podtlenków azotu,
− scharakteryzować urządzenia do magazynowania energii cieplnej,
− rozróŜnić elementy rurociągów,
− określić wskaźniki niezawodności i trwałości maszyn i urządzeń
energetycznych,
− zinterpretować zjawiska fizykochemiczne zachodzące w procesie
eksploatacji maszyn i urządzeń energetycznych,
− określić przyczyny i skutki zuŜycia maszyn i urządzeń energetycznych
oraz metody zapobiegania nadmiernemu zuŜyciu,
− ocenić stan techniczny maszyn i urządzeń energetycznych,
− ocenić
prawidłowość
uŜytkowania
maszyn
i
urządzeń
energetycznych,
− określić zakres prac wykonywanych podczas przeglądu technicznego
i naprawy maszyn i urządzeń energetycznych,
− zastosować programy komputerowe dotyczące eksploatacji maszyn
i urządzeń energetycznych,
− skorzystać z dokumentacji technicznej, instrukcji obsługi maszyn
i urządzeń energetycznych, PN, literatury technicznej i czasopism
zawodowych,
68
− zastosować przepisy bezpieczeństwa i higieny pracy, ochrony
przeciwpoŜarowej, ochrony przeciwporaŜeniowej, ochrony środowiska
oraz zalecenia Urzędu Dozoru Technicznego podczas eksploatacji
maszyn i urządzeń energetycznych.
Materiał nauczania
1. Wprowadzenie
Eksploatacja obiektów technicznych: obiekt eksploatacji, uŜytkowanie,
niezawodność eksploatacyjna, trwałość eksploatacyjna, obsługa,
naprawa, system eksploatacji, proces eksploatacji. Fizykochemiczne
podstawy eksploatacji maszyn i urządzeń (tarcie i jego rodzaje,
smarowanie elementów maszyn, wskaźniki smarów, odmiany
smarowania). ZuŜycie elementów maszyn - mechaniczne, korozyjne,
korozyjno--mechaniczne. Starzenie fizyczne maszyn i urządzeń.
Podatność eksploatacyjna maszyn i urządzeń energetycznych. Miary
uŜytkowania i ich zastosowanie. Ocena jakości pracy maszyn
i urządzeń. Metody badania i oceny stanu technicznego maszyn
i urządzeń. Parametry i symptomy diagnostyczne. Badania
diagnostyczne łoŜysk, kół przekładni zębatych, układów mielących
młynów oraz elementów maszyn na skutek ścierania. Objawy
nieprawidłowej pracy maszyn i urządzeń. Przyczyny zuŜycia części
maszyn. Metody zapobiegania nadmiernemu zuŜyciu. Komputeryzacja
procesów eksploatacji i gospodarki remontowej siłowni cieplnej. Model
informacyjny procesów gospodarki remontowej. Programy komputerowe
nadzoru ogólnego (np. PRO 2000).
Ćwiczenia:
• Analizowanie
instrukcji
obsługi
maszyny
lub
urządzenia
energetycznego.
• Analizowanie harmonogramu czynności związanych z obsługą
maszyny lub urządzenia.
• Rozpoznawanie rodzaju zuŜycia elementów maszyn energetycznych.
• Dobieranie smarów na podstawie Dokumentacji Techniczno-Ruchowej.
• Dobieranie materiałów i sposobów ochrony przed korozją.
2. Układy technologiczne siłowni cieplnych
Proces konwersji energii w siłowni cieplnej. Schematy układu cieplnego
elektrowni, elektrociepłowni i ciepłowni. Układy blokowe i kolektorowe.
Obiegi mediów w układzie technologicznym elektrowni. Wpływ elektrowni
na otoczenie.
69
Ćwiczenia:
• RozróŜnianie elementów siłowni cieplnych na podstawie schematów
blokowych.
• Analizowanie schematów blokowych elektrowni, elektrociepłowni
i ciepłowni.
• Analizowanie danych eksploatacyjnych elektrowni i elektrociepłowni
polskich.
• Analizowanie informacji na temat wpływu siłowni cieplnych
na środowisko naturalne.
3. Rurociągi i armatura
Klasyfikacja rurociągów. Rurociągi parowe główne i pomocnicze.
Rurociągi wodne w elektrowni. Rurociągi pomocnicze powietrza, oleju
i gazu. Normalizacja rur. Rury - średnice i ciśnienia nominalne.
Obliczenia hydrauliczne rurociągów. Złącza rurowe. Podpory
i zamocowania rurociągów. WydłuŜenia cieplne rurociągów i ich
kompensacja. MontaŜ rurociągów wysokopręŜnych. Odwodnienia
rurociągów parowych. Izolacja cieplna przewodów. Zawory sterujące.
Zawory zabezpieczające. Termometry. Manometry. Przepływomierze.
Ocena stanu elementów ciśnieniowych. Badania diagnostyczne
urządzeń ciśnieniowych.
Ćwiczenia:
• Dobieranie rodzaju i gatunku rur na podstawie katalogu.
• Obliczanie średnicy i grubości ścianki rurociągu.
• Obliczanie wydłuŜeń rurociągu i dobieranie kompensacji na podstawie
katalogów.
• Dobieranie izolacji cieplnej.
• Analizowanie uszkodzeń rurociągów na przykładach wycinków
pobranych w czasie napraw uszkodzonych rurociągów.
4. Urządzenia do przygotowywania paliwa
Urządzenia do nawęglania. Układ nawęglania elektrowni. Urządzenia
do nawęglania elektrowni. Sposoby dostawy paliwa. Urządzenia taboru
kolejowego. Urządzenia rozładunku węgla w elektrowni. Transport
paliwa wewnątrz siłowni. Urządzenia do kruszenia węgla. Budowa
i działanie ładowarko-zwałowarki. Konstrukcja i zastosowanie suwnic
bramowych. Składowiska węgla. Rodzaje przenośników do transportu
węgla. Budowa przenośników taśmowych. Rodzaje młynów węglowych.
Budowa i konstrukcja młyna bębnowo-kulowego. Budowa i zastosowanie
młyna kulowo-misowego. Budowa i zastosowanie młyna rolkowomisowego. Budowa i zastosowanie młyna wentylatorowego. Urządzenia
70
rozpałowe kotłów opalanych pyłem węglowym. Gospodarka paliwami
ciekłymi w elektrowni. Urządzenia doprowadzające paliwo do kotła.
Trzykotłowe zasobniki węgla. Instalacje gazów przemysłowych-acetylenownia, tlenownia, wodorownia. Procesy odnowy urządzeń do
przygotowywania
paliwa.
Zasady
eksploatacji
urządzeń
do
przygotowywania paliwa.
Ćwiczenia:
• Analizowanie danych technicznych wagonów węglarek róŜnych
typów.
• Analizowanie pracy ładowarko-zwałowarki na podstawie schematu
technologicznego.
• Analizowanie przyczyn niewłaściwego przemiału węgla w młynach.
• Analizowanie przyczyn powstawania hałasu podczas przemiału
węgla oraz dobieranie sposobów przeciwdziałania.
• Dobieranie urządzeń zapobiegających zawieszaniu się węgla
w zasobnikach przykotłowych.
5. Kotły parowe i wodne
Rodzaje kotłów. Podstawowe zespoły kotła. Przebieg procesu spalania
w palenisku kotła. Paleniska rusztowe – ruszty stałe nieruchome. Ruszty
mechaniczne ruchome, podsuwowe i posuwisto-zwrotne. Paleniska
komorowe. Budowa i działanie palników pyłowych. Rozmieszczenie
palników pyłowych w komorze paleniskowej. Budowa walczaka. Układy
separacji pary. Budowa komór i ekranów. Rodzaje przegrzewaczy pary.
Charakterystyki przegrzewaczy pary. Eksploatacja przegrzewaczy pary.
Rodzaje i budowa podgrzewaczy wody i powietrza. Budowa
i eksploatacja obrotowych podgrzewaczy powietrza. Kotły o duŜej
pojemności wodnej – kotły walczakowe. Kotły z wymuszonym obiegiem
wody. Budowa kotła ze wspomaganą cyrkulacją. Kotły przepływowe.
Kotły o parametrach nadkrytycznych. Sprawność kotła. Straty cieplne
w kotle. Mechanizm powstawania tlenków azotu w kotle. Sposoby
zapobiegania powstawaniu tlenków azotu. Kotły fluidalne. Rozruch
kotłów parowych. Wpływ zmiany parametrów na pracę kotła. Typowe
uszkodzenia kotłów. Wpływ zmiany paliwa na pracę kotła. Armatura
i osprzęt kotła. Budowa małych kotłów c.o. Kotły grzewcze
kondensacyjne. Procesy odnowy części ciśnieniowej kotła. Procesy
odnowy urządzeń do odprowadzania spalin.
Ćwiczenia:
• Analizowanie zasady działania kotła parowego na podstawie
schematu funkcjonalnego.
71
• Określanie wpływu właściwego przemiału węgla na proces spalania
paliwa.
• Analizowanie procesów odnowy urządzeń części ciśnieniowej kotła.
• Analizowanie wpływu zmiany paliwa na sprawność kotła.
• Analizowanie wpływu zmiany ciśnienia i temperatury wody zasilającej
na pracę kotła.
• Analizowanie składu chemicznego produktów spalania całkowitego
i niecałkowitego.
• Analizowanie technologii stosowanych w celu obniŜenia w spalinach
CO2 i NOX do poziomu dopuszczalnego.
6. Urządzenia pomocnicze kotłów
NatęŜenie przepływu spalin. Rodzaje i budowa kominów. Rodzaje
wentylatorów. Budowa wentylatorów: ciągu, podmuchu i wtórnego
powietrza. Moc, sprawność wentylatorów, metody regulacji. Ochrona
atmosfery. Zasady odpopielania i odŜuŜlania kotłów. Odpopielanie
i odŜuŜlanie mechaniczne i hydrauliczne. Układy pneumatycznego
odpopielania i odŜuŜlania. Zbiorniki retencyjne popiołu. Zbiornikowe
pompy popiołu. Rodzaje urządzeń odpylających. Odpylacze cyklonowe –
cyklony i multicyklony. Odpylacze elektrostatyczne – elektrofiltry.
Odsiarczanie spalin – instalacje odsiarczania. Zagospodarowanie
ubocznych produktów spalania. Procesy odnowy technicznej
elektrofiltrów i wentylatorów. Zasady
eksploatacji urządzeń
pomocniczych kotłów.
Ćwiczenia:
• Porównywanie parametrów wentylatorów na podstawie ich
charakterystyki technicznej.
• Analizowanie instrukcji obsługi wentylatorów.
• Analizowanie procesów odnowy urządzeń odprowadzania spalin.
• Analizowanie procesu odnowy elektrofiltrów.
• Określanie metod zagospodarowania odpadów energetycznych.
• Interpretowanie przepisów prawa i norm dotyczących ochrony
środowiska.
• Analizowanie budowy i zasady działania odpylacza cyklonowego.
• Planowanie działań mających na celu redukcję zanieczyszczeń
gazowych i pyłowych.
• Analizowanie organizacji i zadań słuŜb ochrony środowiska.
7. Urządzenia stosowane w gospodarce wodnej
Rodzaje i charakterystyka wód naturalnych. Wpływ jakości wody na jej
przydatność w energetyce. Monitoring zanieczyszczeń wody.
72
Wymagania jakie powinna spełniać woda przeznaczona do celów
przemysłowych. Twardość wody. Powstawanie osadów. Kamień kotłowy.
Korozja urządzeń grzewczych i rurociągów ciepłowniczych. Metody
zabezpieczania przed osadami i korozją urządzeń cieplnych
i klimatyzacyjnych. Usuwanie zanieczyszczeń zawartych w wodzie.
Metody zmiękczania wody. Odsalanie i demineralizacja. Właściwości
jonów. Usuwanie substancji rozpuszczalnych w wodzie w procesach
wymiany jonowej. Przebieg wymiany jonowej. Budowa i rodzaje
wymieniaczy jonowych. Uzdatnianie wody metodą odwróconej osmozy.
Technologie uzdatniania wody dla potrzeb energetyki. Odgazowanie
termiczne i chemiczne. Gospodarka parą i kondensatem w kotłowniach
i instalacjach energetycznych. Zapobieganie korozji w instalacjach
grzewczych i technologicznych. Uzdatnianie wody stosowanej
w obiegach chłodzenia. Otwarte i zamknięte obiegi chłodzenia. Chłodnie
kominowe i wentylatorowe. Rodzaje ścieków występujących
w elektrowniach. Urządzenia do neutralizacji ścieków.
Ćwiczenia:
• Analizowanie wymagań dotyczących czystości pary zasilającej turbinę
parową.
• Dobieranie urządzeń do uzdatniania wody przeznaczonej do celów
energetycznych.
• Planowanie procesu przygotowania wody do obiegu kotłowego.
• Uzasadnianie konieczności stosowania chłodni wentylatorowych.
• Dobieranie metod zmiękczania wody przeznaczonej do celów
grzewczych.
8. Wymienniki ciepła, stacje redukcyjno-schładzające
Rodzaje wymienników ciepła. Konstrukcje i budowa przeponowych
wymienników ciepła. Wymienniki parowo-wodne i wodno-wodne.
Bezprzeponowe wymienniki ciepła. OŜebrowane wymienniki ciepła.
Wyparki. Zasobniki ciepła. Chłodnice olejowe. Cel i zakres stosowania
regeneracji
ciepła.
Podgrzewacze
regeneracyjne.
Budowa
podgrzewaczy
regeneracyjnych.
Osprzęt
podgrzewaczy
regeneracyjnych. Układy regeneracji. Schematy podgrzewaczy
regeneracyjnych. Układ regeneracji bloku. Urządzenia redukcyjnoschładzające. Rodzaje rozpręŜaczy i schładzaczy. Konstrukcje
rozpręŜaczy i schładzaczy. Układy stacji redukcyjno-schładzających.
Przeznaczenie i działanie rozpręŜaczy odmulin i odsolin. Wymagania
UDT dotyczące kotłów wodnych i stałych zbiorników ciśnieniowych.
73
Ćwiczenia:
• Określanie celu regeneracji ciepła.
• Analizowanie konstrukcji róŜnych wymienników ciepła.
• Określanie celu stosowania i sposobu działania stacji redukcyjno-schładzających.
• Analizowanie celu stosowania buforów ciepła.
9. Sieci ciepłownicze
Rodzaje i systemy sieci ciepłowniczych. Obliczenia hydrauliczne c.o.
i c.w.u. Przewody i armatura sieci ciepłowniczych. Sposoby układania
przewodów. Eksploatacja sieci ciepłowniczych. Konserwacja sieci.
Przyczyny awarii w sieci. Odwodnienia i odpowietrzenia. Przeizolowane
sieci ciepłownicze. Rodzaje węzłów cieplnych. Instalacje c.o. i c.w.u.
w budynkach mieszkalnych. Elementy instalacji c.o. i c.w.u. Regulacja
instalacji c.o. i c.w.u. Zasady eksploatacji instalacji c.o.
Ćwiczenia:
• Analizowanie róŜnych systemów ukształtowania sieci ciepłowniczych
pod kątem niezawodności dostaw ciepła.
• Obliczanie strat ciśnienia w przewodach sieci ciepłowniczych.
• Określanie norm zuŜycia ciepłej wody uŜytkowej.
• Analizowanie wyposaŜenia węzłów cieplnych na podstawie schematu
lub dokumentacji technicznej.
• Analizowanie sposobów konserwacji sieci ciepłowniczych.
10. Pompy, spręŜarki, wentylatory
Klasyfikacja
maszyn
przepływowych.
Wydajność,
wysokość
podnoszenia, moc uŜyteczna, sprawność maszyn przepływowych.
Pompy wyporowe – konstrukcje i zastosowania. Pompy wirnikowe.
Pompy: odśrodkowe, helikoidalne, diagonalne i śmigłowe. Pompy
specjalne i samozasysające. Rodzaje i charakterystyki układów
pompowych. Kawitacja i sposoby jej unikania. Elementy konstrukcyjne
pomp: wirniki, kadłuby, uszczelnienia wirnika, dławnice, wały i łoŜyska.
Charakterystyki i konstrukcje pomp. SpręŜarki tłokowe, wirnikowe
(osiowe, promieniowe) i specjalne. SpręŜarki tłokowe: jednostopniowe
i wielostopniowe. Teoretyczne i rzeczywiste przebiegi spręŜania.
Indykator i wykres indykatorowy. Charakterystyki i konstrukcje spręŜarek
tłokowych. SpręŜarki wirnikowe. SpręŜ, spiętrzenie, wydajność, moc
i sprawność. Wielostopniowe spręŜarki wirnikowe. Wentylatory,
dmuchawy i turbospręŜarki. Charakterystyki i konstrukcje spręŜarek
wirnikowych. SpręŜarki śrubowe i specjalne. Konstrukcje i zakres
stosowalności róŜnych typów spręŜarek. Wentylatory: przemysłowe
74
(promieniowe, osiowe, diagonalne i specjalnego przeznaczenia). Dobór,
współpraca z instalacją i sposoby regulacji wydajności pomp, spręŜarek
i wentylatorów. Automatyka pompowa, spręŜarkowa i wentylacyjna.
Systemy wentylacyjne. Systemy spręŜonego powietrza. MontaŜ
i obsługa pomp, wentylatorów i spręŜarek.
Ćwiczenia:
• Wyznaczanie charakterystyk pomp, wentylatorów.
• Dobieranie pomp, wentylatorów, spręŜarek do instalacji na podstawie
ich charakterystyk.
• Analizowanie typowych uszkodzeń pomp, wentylatorów i spręŜarek.
• Analizowanie przyczyn powstawania kawitacji w układach
pompowych i ustalanie sposobów zapobiegania temu zjawisku.
• Dobieranie sposobów regulacji pomp wirnikowych i objętościowych.
• Analizowanie sposobów napędu pomp, spręŜarek i wentylatorów.
• Porównywanie budowy i zasady działania wentylatorów osiowych
i promieniowych.
11. Turbiny
Klasyfikacja turbin. Podstawowe elementy turbin: wirnik, dysze,
kierownice, nawrotnice i łopatki. Rodzaje turbin. Turbiny osiowe
i promieniowe. Turbiny akcyjne i reakcyjne. Turbiny parowe. Stopnie
turbin osiowych. Analiza pracy stopnia akcyjnego i reakcyjnego. Praca
teoretyczna stopnia i moc teoretyczna turbiny. Turbina akcyjna
jednostopniowa. Wielostopniowe turbiny akcyjne i reakcyjne. Straty
i sprawność turbiny. Turbiny kondensacyjne i przeciwpręŜne. Ciśnienie
wylotowe turbin kondensacyjnych i przeciwpręŜnych. Turbiny stosowane
w
elektrociepłowniach:
przeciwpręŜne,
upustowo-przeciwpręŜne
i
upustowo-kondensacyjne.
Turbiny
gazowe
w
energetyce
i ciepłownictwie. Układy gazowo-parowe. Automatyczna regulacja turbin
parowych i gazowych. Natryskowe i naporowe turbiny wodne. Wirnikizasada działania i charakterystyki turbin wodnych. Turbiny wiatrowe.
Zasady eksploatacji turbin. Podstawy obliczeń turbin. Skraplacze-materiały stosowane do ich budowy. Mocowanie wspornika skraplacza.
Nieszczelności skraplaczy. Zanieczyszczenia skraplaczy. Urządzenia
próŜniowe, zuŜycie energii. Procesy odnowy turbin parowych.
Ćwiczenia:
• Analizowanie budowy i zasady działania turbin parowych, gazowych
i wodnych.
• Rozpoznawanie elementów turbin na podstawie schematu
kinematycznego.
75
•
•
•
•
Analizowanie pracy stopnia akcyjnego i reakcyjnego turbiny.
Obliczanie bilansu cieplnego skraplacza.
Określanie przyczyn awarii skraplacza i sposobów regeneracji.
Analizowanie zasad wywaŜania statycznego i dynamicznego wału
turbiny.
• Ustalanie zasad rozruchu i zatrzymania turbiny parowej.
12. Silniki spalinowe
Rodzaje silników spalinowych. Obiegi porównawcze silników
spalinowych. Wytwarzanie mieszanki paliwowo - powietrznej. Silnik
czterosuwowy iskrowy. Silnik dwusuwowy iskrowy. Silnik czterosuwowy
wysokopręŜny. Silnik dwusuwowy wysokopręŜny. Układy rozrządu.
Układy zapłonowe. Pompy wtryskowe silników wysokopręŜnych. Układy
smarowania
silników.
Elektrownie
ze
spalinowymi
silnikami
wysokopręŜnymi. Silniki odrzutowe. Silniki rakietowe.
Ćwiczenia:
• Określenie parametrów silnika spalinowego na podstawie jego
charakterystyki.
• Analizowanie rozwiązań technicznych silników spalinowych
na podstawie dokumentacji.
• Analizowanie danych dotyczących nowych rozwiązań konstrukcyjnych
silników spalinowych.
• Obliczanie ciągu silnika odrzutowego.
Środki dydaktyczne
Modele maszyn i urządzeń energetycznych.
Eksponaty maszyn i urządzeń energetycznych.
Modele silników cieplnych.
Instrukcje obsługi spręŜarek, wentylatorów, silników, turbin.
Rysunki techniczne maszyn i urządzeń energetycznych.
Tablice poglądowe maszyn i urządzeń.
Polskie Normy.
Katalogi handlowe maszyn i urządzeń.
Filmy dydaktyczne dotyczące budowy, montaŜu, eksploatacji maszyn
i urządzeń energetycznych.
Zestaw komputerowy z oprogramowaniem biurowym i dostępem do
Internetu.
Uwagi o realizacji
Program nauczania przedmiotu Eksploatacja maszyn i urządzeń
energetycznych obejmuje podstawową wiedzę z zakresu konstrukcji
76
maszyn i urządzeń energetycznych, takich jak: kotły parowe i wodne,
pompy, spręŜarki, wentylatory, turbiny, ich działania oraz zasad
eksploatacji.
Podczas jego realizacji szczególnie waŜne jest opanowanie przez
ucznia teoretycznych podstaw z zakresu energetyki cieplnej, gospodarki
paliwowej i wodnej, obiegów cieplnych, urządzeń cieplno–
-mechanicznych siłowni cieplnych oraz przepisów Urzędu Dozoru
Technicznego.
W celu zapewnienia spójności i efektywności kształcenia,
program powinien być realizowany w korelacji z przedmiotami
ogólnokształcącymi, takimi jak: fizyka i chemia oraz z treściami
kształcenia następujących przedmiotów zawodowych: Pracownia
termodynamiki
i
mechaniki
płynów,
Technologia
procesów
energetycznych oraz Pracownia automatyki.
Osiągnięcie zamierzonych celów kształcenia zapewni stosowanie
podających i aktywizujących metod nauczania, takich jak: wykład
konwersatoryjny, dyskusja dydaktyczna, pokaz z wykorzystaniem
obiektów naturalnych, modeli maszyn lub urządzeń energetycznych.
Podczas kształtowania umiejętności szczególnie przydatne jest
zastosowanie ćwiczeń praktycznych oraz metody przewodniego tekstu,
proponuje się równieŜ organizowanie wycieczek dydaktycznych.
Zaleca się stosowanie filmów dydaktycznych, gdy przedmiotem treści
kształcenia są nietypowe maszyny i urządzenia oraz stosowania
programów komputerowych do symulacji pracy maszyn i urządzeń
energetycznych.
Planując proces nauczania, nauczyciel powinien zwrócić szczególną
uwagę na:
− stwarzanie sytuacji dydaktycznych, które pozwolą na wyszukiwanie,
gromadzenie i przetwarzanie informacji,
− kształtowanie zainteresowań technicznych, twórczego działania oraz
poszukiwania nowatorskich rozwiązań,
− eksponowanie związków treści programowych z zagadnieniami
ekologii
oraz
bezpieczeństwem,
jakie
musi
towarzyszyć
przedsięwzięciom energetycznym na wielką skalę,
− kształtowanie umiejętności komunikowania się, pracy zespołowej oraz
umiejętności prezentacji projektu.
Zajęcia powinny odbywać się w odpowiednio wyposaŜonej pracowni
procesów energetycznych. Czas przeznaczony na ćwiczenia powinien
wynosić 30% liczby godzin przewidzianych w szkolnym planie nauczania
na realizację przedmiotu. Ćwiczenia powinny być prowadzone w grupach
do 15 osób, z podziałem na 2-4 osobowe zespoły.
Przykładowe ćwiczenia zamieszczone w działach tematycznych
stanowią propozycję do wykorzystania przez nauczyciela. Zakres
77
ćwiczeń moŜe być rozszerzany w miarę potrzeb edukacyjnych.
Proponuje się następujący podział godzin na realizację
poszczególnych działów tematycznych:
Lp.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
Działy tematyczne
Wprowadzenie
Układy technologiczne siłowni cieplnych
Rurociągi i armatura
Urządzenia przygotowania paliwa
Kotły parowe i wodne
Urządzenia pomocnicze kotłów
Urządzenia stosowane w gospodarce wodnej
Wymienniki ciepła, stacje redukcyjno-schładzające
Sieci ciepłownicze
Pompy, spręŜarki, wentylatory
Turbiny
Silniki spalinowe
Razem
Orientacyjna
liczba godzin
10
10
20
22
22
20
10
10
10
10
18
10
172
Podana w tabeli liczba godzin na realizację poszczególnych działów
ma charakter orientacyjny. Nauczyciel moŜe wprowadzić pewne zmiany
mające na celu dostosowanie programu do potrzeb edukacyjnych.
Propozycje metod sprawdzania
edukacyjnych ucznia
i
oceny
osiągnięć
Sprawdzanie i ocenianie osiągnięć uczniów powinno odbywać się
systematycznie przez cały czas realizacji programu przedmiotu,
na podstawie ustalonych kryteriów. Kryteria oceniania powinny
uwzględniać poziom wiadomości oraz zakres opanowania przez uczniów
umiejętności załoŜonych w szczegółowych celach kształcenia.
Osiągnięcia uczniów moŜna oceniać na podstawie:
− sprawdzianów ustnych i pisemnych,
− testów osiągnięć szkolnych,
− obserwacji pracy ucznia podczas wykonywania ćwiczeń.
Do oceny wykonywanych ćwiczeń zaleca się opracowanie karty
obserwacji, która powinna uwzględniać:
− poprawność merytoryczną wykonywanego ćwiczenia,
− aktywność ucznia podczas wykonywania ćwiczenia,
− wykorzystywanie róŜnych źródeł informacji,
− współpracę w zespole,
− systematyczność w pracy oraz terminowość.
Po zakończeniu realizacji programu nauczania poszczególnych
działów tematycznych proponuje się zastosowanie testu pisemnego
z zadaniami zamkniętymi i otwartymi.
78
W ocenie końcowej naleŜy uwzględnić wyniki wszystkich metod
sprawdzania zastosowanych przez nauczyciela. Podstawą do uzyskania
pozytywnej oceny powinno być poprawne wykonanie ćwiczeń .
Literatura
Fortuna S.: Wentylatory. TECHWENT, Kraków 1999
Gnutek Z., Kortylewski W.: Maszynoznawstwo energetyczne. Oficyna
wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław 2003
Gundlach W.R.: Podstawy maszyn przepływowych i ich systemów
energetycznych. WNT, Warszawa 2008
Jackowski K. i in.: Układy pompowe. Wydawnictwo PW, Warszawa 1992
Jędral W.: Pompy wirowe. PWN, Warszawa 2001
Kalotka J., Pająk M.: Gospodarka remontowa elektrowni cieplnych.
Wydawnictwo Instytutu Technologii Eksploatacji PIB, Radom 2006
Kordylewski W.: Spalanie i paliwa. Oficyna Wydawnicza PWr.,
Wrocław 2001
Korczak A., Rokita J.: Pompy i układy pompowe. PŚl., Gliwice 1998
Kowalski Cz.: Kotły gazowe centralnego ogrzewania, wodne
niskotemperaturowe. WNT, Warszawa 1994
Kucowski J., Laudyn D., Przekwas M.: Energetyka a ochrona
środowiska. WNT, Warszawa 1993
Perycz S.: Turbiny parowe i gazowe. Ossolineum, Wrocław – Warszawa
– Kraków 1992.
Szargut J., Ziębik A.: Podstawy energetyki cieplnej. PWN,
Warszawa 2000
Turbiny parowe. Wymagania i badania odbiorcze. PN-71/M-35520
Zieliński Z.: Maszyny i urządzenia cieplne i energetyczne. PWSZ,
Warszawa 1969
Wykaz literatury naleŜy aktualizować w miarę ukazywania się nowych
pozycji wydawniczych.
79
ZAJĘCIA PRAKTYCZNE
Szczegółowe cele kształcenia
W wyniku procesu kształcenia uczeń (słuchacz) powinien umieć:
− zorganizować stanowisko pracy zgodnie z wymaganiami ergonomii,
− dobrać przyrządy do wykonywania pomiarów,
− wykonać pomiary warsztatowe,
− dokonać konserwacji przyrządów pomiarowych,
− wykonać typowe prace ślusarskie,
− wykonać wyrób z wykorzystaniem operacji toczenia, frezowania,
wiercenia i szlifowania,
− przeprowadzić wybrane procesy obróbki cieplnej,
− wykonać połączenia metodą spawania elektrycznego, spawania
gazowego i zgrzewania,
− wykonać podstawowe operacje kucia i tłoczenia,
− wykonać połączenia w procesie lutowania miękkiego, twardego
i klejenia,
− ocenić jakość połączeń spajanych,
− wykonać połączenia rozłączne i nierozłączne,
− dobrać narzędzia, sprawdziany i przyrządy do demontaŜu i montaŜu,
− wykonać montaŜ i demontaŜ maszyn i urządzeń oraz ich zespołów,
− wykonać montaŜ i demontaŜ napędów i układów sterowania
hydraulicznego i pneumatycznego,
− dokonać montaŜu i demontaŜu urządzeń, maszyn i aparatów
elektrycznych,
− dobrać narzędzia i przyrządy do badań diagnostycznych, naprawy
oraz konserwacji maszyn i urządzeń elektrycznych i energetycznych,
− wykonać pomiary podstawowych wielkości elektrycznych,
− wykonać pomiary parametrów elementów, urządzeń, maszyn
i układów elektrycznych, elektronicznych i energoelektronicznych,
− wykonać pomiary parametrów maszyn i urządzeń energetycznych,
− zaplanować czynności konserwacyjno-naprawcze maszyn i urządzeń
energetycznych na podstawie przeprowadzonej oceny technicznej,
− wykonać czynności związane z konserwacją i naprawą uszkodzonych
części maszyn i urządzeń energetycznych,
− dokonać regulacji i próbnego uruchomienia maszyn i urządzeń
energetycznych,
− zastosować połączenia elektryczne i mechaniczne w maszynach
i urządzeniach elektrycznych i energetycznych,
− wykonać typowe prace występujące w gospodarce narzędziowej,
80
− posłuŜyć się dokumentacją techniczną, PN i instrukcjami obsługi
podczas wykonywania operacji technologicznych,
− zastosować przepisy bezpieczeństwa i higieny pracy, ochrony
przeciwporaŜeniowej i ochrony przeciwpoŜarowej oraz ochrony
środowiska podczas wykonywania pracy.
Materiał nauczania
1. Zajęcia wprowadzające
Zapoznanie się z organizacją zajęć praktycznych w warsztacie
szkolnym. Zapoznanie się z organizacją i wyposaŜeniem stanowisk
pracy. Zapoznanie się z regulaminem pracy warsztatów oraz przepisami
bezpieczeństwa i higieny pracy, ochrony przeciwporaŜeniowej i ochrony
przeciwpoŜarowej oraz ochrony środowiska w warsztacie szkolnym.
Zapoznanie się z procedurami postępowania w przypadku zagroŜeń
występujących na stanowisku pracy.
2. Pomiary warsztatowe
Przestrzeganie przepisów bezpieczeństwa i higieny pracy oraz ochrony
środowiska i ochrony przeciwpoŜarowej podczas wykonywania
pomiarów warsztatowych. Wykonywanie pomiarów przyrządami
suwmiarkowymi.
Wykonywanie
pomiarów
przyrządami
mikrometrycznymi. Wykonywanie pomiarów kątomierzami. Sprawdzanie
wielkości szczelin, promieni zaokrągleń, kąta prostego, płaskości
powierzchni (liniały, kątowniki, promieniomierze, szczelinomierze, wzorce
kątów). Wykonywanie pomiarów z zastosowaniem czujnika zegarowego.
Wykonywanie pomiarów z zastosowaniem mikroskopu warsztatowego.
Konserwacja i przechowywanie przyrządów pomiarowych.
3. Prace ślusarskie
Przestrzeganie przepisów bezpieczeństwa i higieny pracy, ochrony
przeciwpoŜarowej oraz ochrony środowiska podczas wykonywania prac
ślusarskich. Trasowanie na płaszczyźnie. Trasowanie przestrzenne.
Ścinanie, wycinanie i przecinanie. Prostowanie. Gięcie. Zwijanie
spręŜyn. Wykonywanie podstawowych prac blacharskich. Piłowanie
zgrubne i wykańczające powierzchni płaskich i kształtowych.
Wypiłowywanie otworów. Wiercenie, pogłębianie, rozwiercanie.
Gwintowanie. Nitowanie. Docieranie. Polerowanie. Ostrzenie narzędzi.
Sprawdzanie jakości wykonanych prac.
81
4. Maszynowa obróbka skrawaniem
Przestrzeganie przepisów bezpieczeństwa i higieny pracy, ochrony
przeciwpoŜarowej oraz ochrony środowiska podczas maszynowej
obróbki wiórowej skrawaniem. Obsługiwanie tokarek, frezarek i szlifierek.
Mocowanie przedmiotów obrabianych i narzędzi. Toczenie powierzchni
walcowych zewnętrznych, czołowych i wewnętrznych. Wiercenie
i rozwiercanie. Gwintowanie za pomocą gwintowników i narzynek.
Frezowanie powierzchni płaskich. Frezowanie rowków. Wykonywanie
operacji szlifowania powierzchni płaskich i wałków. Sprawdzanie jakości
wykonanych prac.
5. Obróbka cieplna i plastyczna
Przestrzeganie przepisów bezpieczeństwa i higieny pracy, ochrony
przeciwpoŜarowej oraz ochrony środowiska podczas obróbki cieplnej
i plastycznej. Nagrzewanie materiału do obróbki cieplnej. Hartowanie,
wyŜarzanie i odpuszczanie. Nagrzewanie materiału do kucia.
Wykonywanie podstawowych operacji kucia swobodnego ręcznego
i mechanicznego. Wykonywanie podstawowych operacji tłoczenia.
Sprawdzanie jakości wykonanych prac.
6. Spawanie, zgrzewanie, lutowanie, klejenie
Przestrzeganie przepisów bezpieczeństwa i higieny pracy, ochrony
przeciwpoŜarowej oraz ochrony środowiska podczas spawania,
zgrzewania, lutowania i klejenia. Wykonywanie połączeń metodą
spawania gazowego, spawania elektrycznego i zgrzewania. Pobielanie.
Wykonywanie połączeń w procesie lutowania miękkiego i lutowania
twardego. Klejenie metali i tworzyw sztucznych. Sprawdzanie jakości
wykonanych prac.
7. MontaŜ i demontaŜ maszyn i urządzeń
Przestrzeganie przepisów bezpieczeństwa i higieny pracy oraz ochrony
środowiska i ochrony przeciwpoŜarowej podczas montaŜu i demontaŜu
części maszyn i urządzeń. Wykonywanie montaŜu i demontaŜu połączeń
z wciskiem. Wykonywanie montaŜu i demontaŜu połączeń gwintowych
oraz połączeń kształtowych. Wykonywanie montaŜu i demontaŜu wałów,
przekładni i osi. Wykonywanie montaŜu i demontaŜu łoŜysk ślizgowych,
łoŜysk tocznych oraz połączeń rurowych. Wykonywanie montaŜu
i demontaŜu sprzęgieł nierozłącznych i rozłącznych oraz mechanizmów
napędowych. Wykonywanie montaŜu i demontaŜu napędów i układów
sterowania hydraulicznego i pneumatycznego. Wykonywanie montaŜu
i demontaŜu maszyn i urządzeń. Sprawdzanie jakości wykonanych prac.
82
8. Obsługa, konserwacja i naprawa maszyn i urządzeń
Przestrzeganie zasad bezpieczeństwa i higieny pracy, ochrony
przeciwpoŜarowej oraz ochrony środowiska podczas konserwacji,
naprawy i eksploatacji maszyn i urządzeń. Przeprowadzanie badań
diagnostycznych. Planowanie napraw i konserwacji. Weryfikowanie
części. Naprawianie części w procesach spawania, lutowania, klejenia,
obróbki ręcznej i mechanicznej skrawaniem, obróbki cieplnej
i plastycznej. Smarowanie i konserwacja maszyn i urządzeń.
Zabezpieczanie i ochrona przed korozją. Wykonywanie prac związanych
z obsługą, konserwacją, naprawą maszyn i urządzeń energetycznych.
Instalowanie, ustawianie, podłączanie, uruchamianie maszyn i urządzeń,
energetycznych. Sprawdzanie jakości wykonanych prac.
9. Prace elektryczne
Przestrzeganie przepisów bezpieczeństwa i higieny pracy, ochrony
przeciwporaŜeniowej i przeciwpoŜarowej oraz ochrony środowiska
podczas wykonywania prac elektrycznych. Wykonywanie pomiarów
parametrów maszyn, urządzeń i instalacji elektrycznej. Sprawdzanie
i pomiar napięć zasilających. Sprawdzanie przewodów i kabli.
Dokonywanie montaŜu i demontaŜu elementów, podzespołów i urządzeń
elektrycznych, elektronicznych, energoelektronicznych oraz aparatury
zabezpieczającej. Wykonywanie montaŜu i demontaŜu instalacji
elektrycznej. Wykonywanie montaŜu i demontaŜu maszyn elektrycznych.
Naprawa
podzespołów
mechanicznych
maszyn
i
urządzeń
elektrycznych. Instalowanie, ustawianie, podłączanie i uruchamianie
maszyn, urządzeń i aparatów elektrycznych. Sprawdzanie jakości
wykonanych prac.
Uwagi o realizacji
Celem realizacji programu zajęć praktycznych jest kształtowanie
umiejętności praktycznych niezbędnych do wykonywania zadań
zawodowych oraz łączenie teorii z praktyką.
Program zajęć praktycznych moŜe być realizowany w warsztatach
szkolnych, Centrach Kształcenia Praktycznego oraz w energetycznych
przedsiębiorstwach produkcyjnych i usługowych na wydzielonych
i odpowiednio wyposaŜonych stanowiskach do ćwiczeń.
Przed przystąpieniem do realizacji programu naleŜy zapoznać
uczniów z przepisami bezpieczeństwa i higieny pracy, ochrony
przeciwpoŜarowej oraz ochrony środowiska na stanowisku pracy.
Podczas procesu nauczania-uczenia się naleŜy tak dobierać prace
i ćwiczenia do wykonania przez uczniów, aby zapewnić realizację
zaplanowanych celów kształcenia.
83
Stanowiska do ćwiczeń powinny być wyposaŜone w sprzęt,
narzędzia, materiały i pomoce dydaktyczne. Uczniowie powinni mieć
moŜliwość korzystania z róŜnych źródeł informacji, takich jak: normy,
instrukcje, poradniki, dokumentacja techniczna.
Zajęcia powinny być prowadzone w grupach do 15 osób.
W zaleŜności od miejsca realizacji programu, moŜliwości organizacyjno-technicznych oraz bazy dydaktycznej zajęcia praktyczne powinny być
prowadzone metodą ćwiczeń praktycznych.
Osiągnięcie załoŜonych celów kształcenia umoŜliwi prowadzenie
instruktaŜu wstępnego, bieŜącego i końcowego.
InstruktaŜ wstępny dotyczy wszystkich czynności, które powinien
wykonać uczeń w czasie samodzielnej pracy. Komentarz słowny
powinien być ograniczony, natomiast naleŜy demonstrować sposób
wykonania czynności, zwracając uwagę na kolejność ich wykonywania.
W czasie instruktaŜu wstępnego nauczyciel powinien zapoznać uczniów
z tematem zajęć, stosowanymi narzędziami i materiałami, określić
sposób przygotowania stanowiska pracy, określić wymagania
techniczne, zademonstrować i objaśnić poszczególne operacje oraz
sposób dokonywania pomiarów i sprawdzania wykonanej pracy.
Celem instruktaŜu bieŜącego jest obserwacja pracy ucznia,
wskazywanie oraz korygowanie popełnianych błędów. Nauczyciel
powinien sprawdzać, czy wykonywane czynności są zgodne
z instruktaŜem. Bardzo waŜne jest zwracanie uwagi na staranność
wykonania zadań i jakość pracy.
Po zakończeniu pracy naleŜy przeprowadzić instruktaŜ końcowy.
Celem tego instruktaŜu jest analiza i ocena wykonanej pracy.
Uzyskanie przez uczniów odpowiedniego poziomu kompetencji
zawodowych
wymaga
kształtowania
umiejętności:
współpracy
w zespole, korzystania z róŜnych źródeł informacji oraz doskonalenia
zawodowego. NaleŜy kształtować takie cechy osobowości, jak:
rzetelność i odpowiedzialność za powierzoną pracę, dbałość o jej jakość,
o porządek na stanowisku pracy, poszanowanie dla pracy innych osób,
dbałość o racjonalne wykorzystanie materiałów.
Nauczyciel powinien uświadomić uczniom, Ŝe zawód technika
energetyka wymaga stałego i systematycznego uzupełniania wiedzy
oraz doskonalenia umiejętności ze względu na nieustanny rozwój
technologii oraz postęp w organizacji pracy.
84
Na realizację poszczególnych działów tematycznych proponuje się
następujący podział godzin:
Lp.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
Działy tematyczne
Zajęcia wprowadzające
Pomiary warsztatowe
Prace ślusarskie
Maszynowa obróbka skrawaniem
Obróbka cieplna i plastyczna
Spawanie, zgrzewanie, lutowanie, klejenie
MontaŜ i demontaŜ maszyn i urządzeń
Obsługa, konserwacja, naprawa maszyn i urządzeń
Prace elektryczne
Orientacyjna
liczba godzin
4
28
28
28
20
28
56
60
28
Razem
280
Podane w tabeli liczby godzin na realizację poszczególnych działów
mają charakter orientacyjny. Nauczyciel moŜe wprowadzić zmiany,
mające na celu dostosowanie programu do potrzeb rynku pracy.
Propozycje metod sprawdzania
edukacyjnych ucznia
i
oceny
osiągnięć
Sprawdzanie i ocenianie osiągnięć edukacyjnych uczniów powinno
odbywać się systematycznie, na podstawie określonych kryteriów.
Kryteria oceniania powinny uwzględniać zakres i stopień opanowania
przez uczniów wiadomości i umiejętności praktycznych wynikających ze
szczegółowych celów kształcenia. Nauczyciel powinien dokonać
hierarchizacji celów oraz opracować wymagania edukacyjne
na poszczególne stopnie szkolne.
Osiągnięcia uczniów naleŜy oceniać na podstawie:
− ustnych sprawdzianów poziomu wiadomości i umiejętności,
− ukierunkowanej obserwacji czynności ucznia w trakcie wykonywania
zadań praktycznych,
− sprawdzianów praktycznych z zadaniami typu próba pracy.
W celu dokonania oceny, w zaleŜności od metody oceniania, naleŜy
przygotować arkusz obserwacji lub sprawdzian z zadaniami typu próba
pracy.
Kryteria słuŜące do oceny poziomu opanowania umiejętności
praktycznych powinny uwzględniać:
− planowanie wykonania zadania,
− organizowanie stanowiska pracy,
− dobór odpowiednich narzędzi, przyrządów, urządzeń i materiałów
do wykonania pracy,
− zachowanie ładu i porządku na stanowisku pracy,
85
− zachowanie kolejności wykonywania czynności według obowiązującej
technologii,
− posługiwanie się dokumentacją technologiczną i warsztatową,
− przestrzeganie przepisów bezpieczeństwa i higieny pracy, ochrony
przeciwpoŜarowej oraz ochrony środowiska,
− estetykę i jakość wykonania pracy,
− prezentowanie efektów pracy,
− samoocenę wykonanej pracy.
Kontrolę poprawności wykonania zadania naleŜy przeprowadzać
podczas jego realizacji i po wykonaniu. Wykonanie poszczególnych
zadań zaleca się oceniać w kategorii: umie lub nie umie wykonać
poprawnie zadania.
Po stwierdzeniu, Ŝe uczeń umie wykonać zadanie, naleŜy wystawić
ocenę według przyjętych kryteriów, zgodnie z obowiązującą skalą ocen.
Po zakończeniu realizacji programu działu tematycznego zaleca się
zastosowanie sprawdzianu praktycznego z zadaniem typu próba pracy.
Zadanie powinno być zaopatrzone w kryteria oceny i schemat
punktowania.
W ocenie końcowej osiągnięć ucznia naleŜy uwzględnić wyniki
wszystkich metod sprawdzania zastosowanych przez nauczyciela.
86
JĘZYK OBCY ZAWODOWY
Szczegółowe cele kształcenia
W wyniku procesu kształcenia uczeń (słuchacz) powinien umieć:
− posłuŜyć się językiem obcym w zakresie wykonywanych zadań,
− porozumieć się z uczestnikami procesu pracy wykorzystując
słownictwo ogólnotechniczne,
− wykorzystać obcojęzyczne zasoby Internetu związane z tematyką
zawodową,
− wydać instrukcje i polecenia w języku obcym,
− przeczytać i przetłumaczyć korespondencję oraz informacje prasowe
z zakresu energetyki,
− przeczytać ze zrozumieniem oraz przetłumaczyć obcojęzyczną
dokumentację techniczną urządzeń i maszyn energetycznych,
− zredagować notatkę z tekstu słuchanego i czytanego z zakresu
energetyki,
− zastosować ustne instrukcje w języku obcym podczas obsługi
i konserwacji urządzeń i systemów energetycznych,
− opisać w języku obcym proces technologiczny wytwarzania energii
cieplnej i elektrycznej,
− uzyskać podczas rozmowy telefonicznej informacje dotyczące
sprzedaŜy i serwisu urządzeń i systemów energetycznych,
− posłuŜyć się liczebnikami głównymi i porządkowymi przy nastawianiu
bądź odczytywaniu parametrów aparatury kontrolno-pomiarowej,
− rozróŜnić komendy i polecenia obcojęzyczne podczas nadzorowania
pracy urządzeń i systemów energetycznych,
− nawiązać kontakt z firmami, instytucjami i osobami prywatnymi,
w sprawach zawodowych, z wykorzystaniem poczty tradycyjnej
i elektronicznej,
− zredagować obcojęzyczną korespondencję dotyczącą reklamy
i promocji firmy,
− uzyskać podczas rozmowy telefonicznej informacje dotyczące
sprzedaŜy i serwisu urządzeń i maszyn energetycznych,
− przetłumaczyć, z zachowaniem zasad gramatyki i ortografii języka
obcego, teksty zawodowe z energetyki napisane w języku polskim,
− posłuŜyć się słownictwem związanym z prowadzeniem działalności
gospodarczej,
− skorzystać z obcojęzycznych źródeł informacji w celu doskonalenia
się i aktualizowania wiedzy zawodowej,
87
− skorzystać z dwujęzycznych słowników: ogólnego i technicznego,
obcojęzycznych słowników specjalistycznych oraz komputerowych
słowników podręcznych,
− skorzystać z obcojęzycznych źródeł informacji, norm, katalogów,
poradników, literatury technicznej i czasopism zawodowych.
Materiał nauczania
1. Zagadnienia leksykalne: terminologia zawodowa
Słownictwo związane z wykonywaniem zawodu technika energetyka
w zakresie projektowania, montaŜu, eksploatacji oraz napraw urządzeń,
maszyn i systemów energetycznych (słownictwo dotyczące energii:
rodzaje energii, rynek energetyczny w Polsce i UE, nowe technologie,
wytwórcy i odbiorcy na rynku energii, urządzenia i maszyny
energetyczne, elementy elektryczne i elektroniczne, elementy układów
pneumatycznych i hydraulicznych, narzędzia, aparatura kontrolnopomiarowa).
Ćwiczenia:
• Opisywanie zadań i czynności zawodowych.
• Opisywanie właściwości technicznych przedmiotów.
• Sporządzanie specyfikacji elektrowni, elektrociepłowni i ciepłowni
w języku obcym.
• Wykonywanie plansz z obcojęzycznymi nazwami części urządzeń
i maszyn energetycznych.
• Wykonywanie testów słownikowych z zakresu znajomości terminologii
zawodowej.
2. Doskonalenie pracy z tekstem
Dokumentacja techniczna dotycząca budowy, działania i eksploatacji
urządzeń, maszyn i systemów energetycznych. Obcojęzyczna prasa
specjalistyczna, normy, katalogi, poradniki.
Ćwiczenia:
• Korzystanie z materiałów pomocniczych: słowników, opracowań
specjalistycznych, Internetu.
• Wyszukiwanie artykułów o tematyce zawodowej w sieci Internet.
• Analizowanie struktury tekstu, identyfikowanie zagadnień głównych
i drugorzędnych.
• Formułowanie wniosków z informacji podanych w tekście.
• Posługiwanie się kontekstem w zrozumieniu dokumentu.
88
• Formułowanie pytań dotyczących wysłuchanego i przeczytanego
tekstu.
• Sporządzanie notatki z przeczytanego tekstu.
• Wysyłanie i odbieranie obcojęzycznych wiadomości pocztą
elektroniczną – symulacja komputerowa w parach.
• Tłumaczenie tekstów zawodowych z języka polskiego na język obcy.
• Tworzenie własnego słowniczka terminologii zawodowej.
• Ćwiczenia weryfikujące rozumienie tekstu ze słuchu.
3. Konwersacje zawodowe
Kształtowanie stosunków interpersonalnych. WyraŜanie Ŝyczeń i Ŝądań
w języku obcym. UŜycie form grzecznościowych w działalności
zawodowej. Prowadzenie rozmowy telefonicznej.Negocjacje, wywiady.
Ćwiczenia:
• Zadawanie pytań i udzielanie odpowiedzi na tematy zawodowe
(praca w parach).
• Stosowanie zwrotów konwersacyjnych uŜywanych do wyraŜania
pozytywnej opinii, zgłaszania wątpliwości, stawiania warunków,
argumentowania.
• Stosowanie zwrotów grzecznościowych uŜywanych w rozmowach
zawodowych (symulacja).
• Uzyskiwanie i udzielanie informacji w konwersacji przez telefon
(symulacja).
• Przeprowadzenie
wywiadu
z
prezesem
przedsiębiorstwa
energetycznego (praca w parach).
Środki dydaktyczne
Słowniki dwujęzyczne techniczne, specjalistyczne i ogólne.
Czasopisma specjalistyczna, normy, katalogi, poradniki.
Podręczniki zawodowe w języku obcym.
Filmy o tematyce zawodowej w wersji obcojęzycznej.
Nagrania tekstów z zakresu języka obcego ogólnego, technicznego
i specjalistycznego.
Zestaw plansz z obcojęzyczną terminologią urządzeń, maszyn
i systemów energetycznych.
Instrukcje obsługi i instrukcje serwisowe urządzeń i systemów
energetycznych w języku obcym.
Sprzęt audiowizualny: telewizor, magnetowid.
Sprzęt komputerowy.
89
Uwagi o realizacji programu
Realizacja programu nauczania przedmiotu ma na celu kształtowanie
umiejętności praktycznego posługiwania się językiem obcym
zawodowym, w zakresie czterech sprawności językowych:
− rozumienia ze słuchu,
− mówienia,
− czytania ze zrozumieniem,
− pisania i redagowania wypowiedzi.
Program nauczania języka zawodowego stanowi kontynuację języka
obcego nauczanego jako przedmiot ogólny, toteŜ warunkiem
przystąpienia do nauki przedmiotu jest znajomość danego języka
przynajmniej na poziomie podstawowym.
Wskazane jest wstępne zdiagnozowanie poziomu językowego
uczniów w celu ewentualnego zmodyfikowania treści kształcenia. Zajęcia
z języka obcego zawodowego naleŜy zorganizować w klasie IV. Podczas
realizacji programu nauczyciel powinien bazować na umiejętnościach
językowych ucznia w zakresie ogólnym oraz umiejętnościach
i wiadomościach z zakresu energetyki i dziedzin jej pokrewnych.
Zajęcia edukacyjne naleŜy organizować w pracowni dydaktycznej
wyposaŜonej w środki audiowizualne. Część zajęć naleŜy prowadzić
w pracowni komputerowej z dostępem do Internetu i poczty
elektronicznej. Uczniowie powinni otrzymywać do przetłumaczenia lub
materiały opracowane na zajęciach z przedmiotów zawodowych. Zajęcia
powinny być prowadzone w porozumieniu i konsultacji z nauczycielami
prowadzącymi zajęcia z przedmiotów zawodowych.
Realizując
program
naleŜy
szczególną
uwagę
zwrócić
na przygotowanie ucznia do samodzielnego zdobywania i wykorzystania
wiedzy, planowania i organizowania własnej pracy, twórczego
rozwiązywania problemów, rozwijania zainteresowań i sprawności.
Od pierwszych zajęć naleŜy kształtować umiejętności: posługiwania
się współczesnymi źródłami informacji, słownikami, prasą obcojęzyczną,
czytania ze zrozumieniem, problematyzowania, hierarchizowania,
streszczania, sporządzania notatki, a takŜe sprawnego korzystania
z Internetu. Umiejętność posługiwania się róŜnymi źródłami informacji
oraz wzbogacania wiedzy mogą rozwijać przygotowywane przez
uczniów referaty, indywidualne wystąpienia na dany temat, streszczenia
tekstów i artykułów zawodowych.
Osiągnięcie przez uczniów załoŜonych w programie szczegółowych
celów kształcenia wymaga stosowania róŜnych metod nauczania:
podających oraz aktywizujących uczniów podczas poznania nowej
wiedzy.
Zajęcia grupowe (w zespołach 4-6 osobowych) powinny być
prowadzone metodami aktywizującymi, z preferowaniem dyskusji
90
w języku obcym, prowadzonych róŜnymi technikami: burzy mózgów,
metaplanu, symulacji i inscenizacji. Ponadto proponuje się prowadzenie
ćwiczeń indywidualnych, dostosowanych do poziomu i tempa uczenia się
ucznia, związanych głównie z tłumaczeniami i korzystaniem z Internetu.
Zaleca się równieŜ wykonywanie projektów w zespołach 2-5 osobowych,
dotyczących przygotowania większych opracowań, plansz, specyfikacji.
Wskazane są równieŜ metody eksponujące, szczególnie prezentacja
krótkich filmów o tematyce zawodowej. Podstawowym zadaniem filmów
(nagrań) jest wzmocnienie przekazu słownego, Ŝywa demonstracja
zawodowych
kontekstów
poprzez
prezentację
zagranicznych
doświadczeń w dziedzinie energetyki, utrwalenie i przyspieszenie
zdobywania wiedzy oraz emocjonalne zaangaŜowanie odbiorców
w przekazywaną treść.
Znajomość specjalistycznego słownictwa branŜy energetycznej
zwiększa szanse absolwenta na rynku pracy.
Propozycje metod sprawdzania
edukacyjnych ucznia
i
oceny
osiągnięć
Sprawdzanie i ocenianie osiągnięć uczniów powinno odbywać się
systematycznie na podstawie ustalonych kryteriów.
Sprawdzanie wiadomości naleŜy przeprowadzać przy pomocy testów
gramatycznych i leksykalnych (z luką, wielokrotnego wyboru,
transformacja zdań, częściowe tłumaczenie, dobieranie, łączenie).
Umiejętność komunikowania się moŜna weryfikować w czasie dialogu
ucznia z innymi uczniami lub z nauczycielem. W wypowiedziach ustnych
naleŜy oceniać poprawność leksykalną i gramatyczną, poprawność
i płynność wymowy, zgodność wypowiedzi z tematem. W wypowiedziach
pisemnych naleŜy oceniać poprawność leksykalną i gramatyczną, styl,
zgodność wypowiedzi z tematem oraz ortografię.
Uczeń powinien znać kryteria oceniania wypowiedzi ustnych
i pisemnych. WaŜne jest, aby nauczyciel premiował kaŜdą samodzielną
pracę ucznia, jego inicjatywę w poszerzeniu wiedzy, dodatkowe
wiadomości związane z obcojęzycznym słownictwem zawodowym.
Konieczne jest częste zadawanie pracy związanej z wyszukiwaniem
informacji w róŜnych źródłach. Sporządzane przez uczniów notatki
powinny być systematycznie sprawdzane przez nauczyciela.
Ocena (bieŜąca, okresowa, roczna) ma być miernikiem umiejętności
ucznia. W końcowej ocenie osiągnięć uczniów naleŜy uwzględnić wyniki
wszystkich metod sprawdzania stosowanych przez nauczyciela.
91
PRAKTYKA ZAWODOWA
Szczegółowe cele kształcenia
W wyniku procesu kształcenia uczeń (słuchacz) powinien umieć:
− opisać strukturę organizacyjną przedsiębiorstwa,
− określić podstawowe zasady zarządzania przedsiębiorstwem,
współpracę działów, organizację pracy i przepływu informacji,
− zorganizować własne stanowisko pracy,
− wykonywać czynności nadzoru i kontroli procesów wytwarzania
i przepływu energii elektrycznej i cieplnej,
− odczytać parametry technologiczne prowadzonych procesów,
− zanalizować
zmiany
parametrów
w
trakcie
przemian
termodynamicznych,
− zastosować zasady obowiązujące w gospodarce paliwowej, wodnej
oraz gospodarce odpadami,
− posłuŜyć się narzędziami i oprzyrządowaniem technologicznym,
− zastosować zasady eksploatacji podstawowych maszyn i urządzeń
wykorzystanych
w
procesach
wytwarzania,
przetwarzania
i uŜytkowania energii,
− wykonać diagnostykę maszyn i urządzeń energetycznych,
− wyjaśnić zastosowanie programów komputerowych do sterowania
procesami technologicznymi,
− wykonać montaŜ i demontaŜ aparatów, podzespołów maszyn
i urządzeń elektrycznych i energetycznych,
− zastosować odpowiednie urządzenia, narzędzia i przyrządy podczas
wykonywania naprawy, demontaŜu, montaŜu i konserwacji urządzeń
i maszyn energetycznych,
− zbadać obwody pomiarowe, sterownicze i sygnalizacyjne w układach
automatyki zabezpieczeniowej,
− zastosować techniki komputerowe w projektowaniu i eksploatacji
maszyn, urządzeń i instalacji energetycznych,
− scharakteryzować działalność marketingową w przedsiębiorstwie,
− posłuŜyć się dokumentacją techniczną, przepisami i normami podczas
prac montaŜowych, instalacyjnych i eksploatacyjnych,
− zastosować przepisy bezpieczeństwa i higieny pracy, ochrony
przeciwporaŜeniowej i przeciwpoŜarowej oraz ochrony środowiska
podczas wykonywania pracy,
92
Materiał nauczania
1. Wprowadzenie
Zapoznanie z regulaminem i harmonogramem praktyki. Przeszkolenie
z zakresu bezpieczeństwa i higieny pracy, ochrony środowiska oraz
ochrony przeciwporaŜeniowej i ochrony przeciwpoŜarowej. Zapoznanie
ze strukturą organizacyjną elektrociepłowni /elektrowni z działalnością
produkcyjną i usługową. Zapoznanie z zasadami funkcjonowania
przedsiębiorstwa w warunkach rynkowych. Zapoznanie uczniów
z oddziałami, w których odbywać będą praktykę.
2. Centralna pompownia
Zapoznanie uczniów z przepisami bezpieczeństwa i higieny pracy,
ochrony środowiska oraz ochrony przeciwporaŜeniowej i ochrony
przeciwpoŜarowej
obowiązującymi
w
pompowni.
Zapoznanie
z wyposaŜeniem, rodzajem pomp, ich wydajnością i sprawnością,
silnikami napędowymi, sterowaniem. Zapoznanie z ujęciem wody.
Zapoznanie z chłodniami kominowymi.
3. Oddział nawęglania
Zapoznanie uczniów z przepisami bezpieczeństwa i higieny pracy,
ochrony środowiska oraz ochrony przeciwporaŜeniowej i ochrony
przeciwpoŜarowej w oddziale nawęglania. Stosowanie technik
rozładunku węgla i gospodarki na składowisku węgla. Obsługa dźwigów
i transporterów. Przygotowywanie paliwa stałego. Przygotowywanie pyłu
węglowego. Zapoznanie z wyposaŜeniem i obsługą młynowni.
4. Oddział kotłowy
Zapoznanie uczniów z przepisami bezpieczeństwa i higieny pracy,
ochrony środowiska oraz ochrony przeciwporaŜeniowej i ochrony
przeciwpoŜarowej obowiązującymi w oddziale kotłowym. Zapoznanie
z kotłami zainstalowanymi w elektrowni, parametrami znamionowymi
oraz ich pracą. Prowadzenie kotła. Zapoznanie z aparaturą sterowniczą
i automatyką kotłową. Kontrolowanie pracy kotła. Zapoznanie
z systemem odŜuŜlania i odpopielania. Zapoznanie z urządzeniami
odpylającymi, ich budową, zasadą działania oraz stopniem odpylania
spalin. Zapoznanie z podgrzewaczami powietrza, ich budową, rodzajami
oraz celem stosowania. Zapoznanie z punktami pomiarowymi.
5. Oddział maszynowy
Zapoznanie uczniów z przepisami bezpieczeństwa i higieny pracy,
ochrony środowiska oraz ochrony przeciwporaŜeniowej i ochrony
przeciwpoŜarowej w oddziale maszynowym. Zapoznanie z układem
93
cieplnym urządzeń maszynowni i ich eksploatacją. Zapoznanie
z rurociągami zasilającymi, zaworami sterującymi, pompami
zasilającymi. Zapoznanie z rodzajem turbin zainstalowanych
w elektrociepłowni i ich parametrami znamionowymi. Uruchamianie
turbiny
i
jej
zatrzymywanie.
Zapoznanie
z
urządzeniami
zabezpieczającymi i sterującymi. Kontrolowanie ruchu turbiny.
Zapoznanie z generatorami napędzanymi turbinami i ich parametrami
znamionowymi. Zapoznanie z odgazowywaczami, obiegami chłodzącymi
– skroplin, oleju, wodoru oraz podgrzewaczami wody zasilającej.
6. Laboratorium chemiczne
Zapoznanie uczniów z przepisami bezpieczeństwa i higieny pracy,
ochrony środowiska oraz ochrony przeciwpoŜarowej obowiązującymi
w laboratorium chemicznym. Zapoznanie z wyposaŜeniem i aparaturą
pomiarowo-badawczą laboratorium do przeprowadzania analiz węgla,
wody, oleju. Przygotowywanie wody zasilającej kotły. Wykonywanie
czynności pomocniczych przy pobieraniu próbek i wykonywaniu analiz:
wód i ścieków, paliw stałych, odpadów paleniskowych, olejów, surowców
i produktów instalacji odsiarczania spalin, osadów.
7. Nastawnia
Zapoznanie uczniów z przepisami bezpieczeństwa i higieny pracy,
ochrony środowiska oraz ochrony przeciwporaŜeniowej i ochrony
przeciwpoŜarowej obowiązującymi w nastawni. Zapoznanie z aparaturą
sterowniczą, pomiarową i sygnalizacyjną. Zapoznanie z przeznaczeniem
i wyposaŜeniem kaŜdego z pól nastawni. Zapoznanie ze schematem
elektrycznym rozdzielni WN i układem elektrycznym stacji potrzeb
własnych. Zapoznanie z systemem wizualizacji i monitoringu w nastawni
oraz zdalnym sterowaniem i obsługą „na odległość”. Odczytywanie
parametrów kontrolnych pracy systemu ciepłowniczego. Odczytywanie
wskazań przyrządów zainstalowanych w nastawni. Analizowanie bilansu
mocy dla określonej godziny. Zapoznanie z synchronizacją generatorów.
8. Warsztat mechaniczny
Zapoznanie uczniów z przepisami bezpieczeństwa i higieny pracy,
ochrony środowiska oraz ochrony przeciwporaŜeniowej i ochrony
przeciwpoŜarowej obowiązującymi w warsztacie mechanicznym.
Zapoznanie się z typowymi pracami, organizacją i dokumentacją
techniczną warsztatu mechanicznego. Zapoznanie z pracami sekcji
remontowej. Wykonywanie prac ślusarsko-remontowych. Wykonywanie
prac
remontowo-montaŜowych
w
kotłowni
lub
maszynowni.
Przeprowadzanie przeglądów, napraw i konserwacji maszyn i urządzeń
energetycznych. Dokonywanie montaŜu i demontaŜu elementów,
94
podzespołów i urządzeń energetycznych oraz aparatury kontrolnej,
sterującej i zabezpieczającej. Ustawianie, podłączanie i uruchamianie
maszyn, urządzeń i podzespołów energetycznych.
9. Warsztat elektryczny
Zapoznanie uczniów z przepisami bezpieczeństwa i higieny pracy,
ochrony środowiska oraz ochrony przeciwporaŜeniowej i ochrony
przeciwpoŜarowej w warsztacie elektrycznym.
Zapoznanie z pracą urządzeń elektrycznych, zapewniających ciągłą
dostawę energii elektrycznej na potrzeby własne oraz dla odbiorców
zewnętrznych. Zapoznanie z czynnościami eksploatacyjnymi rozdzielni
110 kV, 6 kV, 0,4 kV wraz z transformatorami energetycznymi oraz
liniami kablowymi łączącymi poszczególne działy. Zapoznanie
z rozdzielniami prądu stałego do zasilania urządzeń energetycznych
obiektów technologicznych i oświetlenia awaryjnego o napięciu 220 V.
Zapoznanie z pracami sekcji remontowej. Sprawdzanie i pomiar napięć
zasilających. Sprawdzanie przewodów i kabli. Dokonywanie montaŜu
i demontaŜu elementów, podzespołów i urządzeń elektrycznych,
elektronicznych, energoelektronicznych oraz aparatury zabezpieczającej.
Ustawianie, podłączanie i uruchamianie maszyn, urządzeń i aparatów
elektrycznych.
Uwagi o realizacji
Celem realizacji programu Praktyka zawodowa jest umoŜliwienie
uczniom zastosowania i pogłębienia zdobytej wiedzy i umiejętności
zawodowych w rzeczywistych warunkach pracy.
Przed rozpoczęciem praktyki zawodowej naleŜy zapoznać uczniów
z harmonogramem praktyki, zwrócić uwagę na obowiązek
przestrzegania
zakładowego
regulaminu
pracy,
przepisów
bezpieczeństwa i higieny pracy oraz ochrony środowiska i ochrony
przeciwpoŜarowej.
Program praktyki zawodowej powinien być realizowany w czasie
4 tygodni. Zaleca się, aby uczniowie odbywali praktykę
w przedsiębiorstwach związanych z wytwarzaniem, przesyłaniem
i dystrybucją energii elektrycznej i cieplnej, stanowiących dla nich
potencjalne miejsca pracy. Mogą to być przedsiębiorstwa energetyczne:
elektrownie, elektrociepłownie i ciepłownie, których prawidłowe
funkcjonowanie jest uwarunkowane stworzeniem wielu wzajemnie
powiązanych układów technologicznych.
Wskazane jest, aby uczniowie sami dokonali wyboru miejsca
odbywania praktyki zawodowej. W tym celu powinni nawiązać kontakt
z kierownictwem wybranego przedsiębiorstwa, zaprezentować swoje
umiejętności i zainteresowania. W przypadku akceptacji ze strony
95
przedsiębiorstwa wspólnie ustalić harmonogram praktyki. MoŜliwe jest
odbywanie przez ucznia praktyki w róŜnych przedsiębiorstwach (np. 2
tygodnie w elektrowni + 2 tygodnie w przedsiębiorstwie energetycznym),
przy czym konieczne jest zawarcie osobnej umowy z kaŜdym zakładem
pracy. Tylko w uzasadnionych przypadkach szkoła powinna uczestniczyć
w pozyskiwaniu miejsc praktyk i zawodowej dla uczniów. MoŜliwa jest
realizacja praktyki takŜe w przedsiębiorstwach na terenie państw Unii
Europejskiej.
W czasie odbywania praktyki uczeń powinien uczestniczyć
w wykonywaniu zadań zawodowych na róŜnych stanowiskach pracy.
Zaleca się uczestnictwo uczniów w pracach remontowych maszyn
i urządzeń.
W czasie praktyki oprócz udziału uczniów w procesie pracy moŜna
stosować inne formy organizacyjne kształcenia, takie jak spotkania
i zajęcia szkoleniowe prowadzone przez specjalistów przedsiębiorstwa,
w tym filmy, pokazy, obserwacje i instruktaŜe. Udział w tych formach
kształcenia uczeń powinien opisać w dzienniczku praktyk.
Program praktyki zawodowej naleŜy traktować w sposób elastyczny
i moŜe on być modyfikowany stosownie do specyfiki zakładu. NaleŜy
jednak dąŜyć do tego, aby uczniowie mieli moŜliwość kształtowania
umiejętności praktycznych zaplanowanych w programie.
Opiekun praktyk wspólnie ze opiekunem szkolnym powinien ustalić
podział czasu na realizację działów tematycznych objętych programem
praktyki.
Propozycje metod sprawdzania
edukacyjnych ucznia
i
oceny
osiągnięć
Sprawdzanie i ocenianie osiągnięć uczniów powinno odbywać się
przez cały czas realizacji programu praktyki, na podstawie określonych
kryteriów.
Kryteria oceniania powinny dotyczyć poziomu oraz zakresu
opanowania przez uczniów umiejętności wynikających ze szczegółowych
celów kształcenia.
Podstawową metodą ocenia umiejętności praktycznych powinna być
obserwacja wykonywanych przez ucznia zadań zawodowych.
Kontrola i cena przebiegu praktyki ucznia powinna uwzględniać:
− przestrzeganie dyscypliny pracy,
− przestrzeganie przepisów bezpieczeństwa i higieny pracy, ochrony
środowiska, ochrony przeciwporaŜeniowej i przeciwpoŜarowej,
− samodzielność podczas wykonywania zadań,
− jakość wykonanej pracy.
96
Na zakończenie praktyki zaleca się przeprowadzenie sprawdzianu
praktycznego typu próba pracy.
W ocenie końcowej opiekun praktyki powinien uwzględnić wyniki
wszystkich zastosowanych metod sprawdzania osiągnięć ucznia oraz
wpisać w dzienniczku opinię o pracy i postępach ucznia.
97