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1、化工仪表及自动化课程标准【总学时】72【总学分】4【开设学期及周学时分配】第四学期，每周4学时【适用专业】化工机械与设备【教材】化工仪表及自动化（第三版），乐建波主编一、课程性质和任务 1课程性质本课程是我校化工机械与设备专业的核心课程与训练项目之一，是具体体现和 实现本专业人才培养目标的重要课程之一。化工仪表与自动化是以石油、化工、冶金、轻工等行业的自动化为背景，将化工原理、生产工艺与设备、仪表及自动化技术相结合的一门综合性的技术学科。它应用自动控制学科、仪器仪表学科及计算机学科的理论与技术服务于化学工程学科。通过本课程的学习，使化工工艺技术人员在了解和熟悉生产工艺的同时，具备相应的自动控制
2、的知识。本课程强调工程观点，提倡理论与实际的结合，着重对学生设计能力的训练及提高学生分析问题与解决问题的能力。 2课程任务本课程介绍常用化工仪表的基本常识、自动控制的基本规律和控制方法。主要内容有：仪表的种类、控制方法、自控方案的制定等。通过本课程的学习，使学生能够了解化工自动化的基础知识，初步掌握它们在化工中的基本应用，培养学生工程实践能力和创新能力，拓宽知识面，使学生掌握化工仪表及自动化的相关知识，具备化工生产过程中化工仪表及自动化设备管理和维护保养的初步能力，进一步提升学生的职业岗位综合能力和职业素养。二、课程设计本课程采用了综合化、模块化的设计方法，每个模块均采用了理论实践一体化的思路
3、，力求体现“做中学”、“学中做”的教学理念；本课程内容的选择上降低理论重心，突出实际应用，注重培养学生的应用能力和解决问题的实际工作能力；本课程的内容组织形式上强调学生的主体性，在每个模块实施时，先提出学习目标，再进行任务分析，使学生在开始就知道学习的任务和要求，引起学生的注意，利于学生在任务驱动下，自主学习、自我实践。以化工生产过程为主，选择典型的仪表配置和控制方案。通过学习该课程，了解化工生产过程常用的仪表的种类、结构和性能，掌握仪表流程图的绘制和仪表的配置，能为相关的行业进行生产过程的自动化控制构思和开发自动调节的方案。三、课程目标以职业能力培养为核心，确定课程的教学目标，强调理论和实际
4、相结合，提高分析和解决工程实际问题的能力。注重对学生理论知识、职业技能、职业素质的培养，培养学生具有运用基础理论来分析和解决化工生产中各种化工仪表及自动化设备故障及操作的能力。学习科学探究方法，发展自主学习能力，养成良好的思维习惯和职业规范，培养既懂化工机械与设备专业的理论知识,又具备操作技能的骨干技术人员。 1理论知识目标（1）了解化工自动化的主要内容。（2）牚握自动调节系统的组成及自动调节系统方块图及其分类。（3）掌握自动调节系统的过渡过程及品质指标。（4）掌握测量各种参数仪表的性能和原理,如:压力测量及变送，流量的测量及变送，液位的测量及变送，温度检测仪表及选用。（5）了解自动电子电位差
5、计和自动电子平衡电桥的作用原理。（6）理解自动控制仪表基本控制规律及其对系统过渡过程的影响。（7）掌握气动执行器、电动执行器、电-气转换器及电-气阀门定位器的作用方式及其流量特性。（8）掌握简单控制系统的设计原则及调节规律的选择原则和参数的整定方法。（9）理解并掌握各种复杂控制系统的特点及应用,如:串级控制系统，比值控制系统，分程控制系统，选择控制系统，前馈控制系统。（10）掌握典型化工操作的控制方案,如流体输送设备的控制方案，传热设备的控制方案，锅炉设备的控制方案，化学反应器设备的控制方案，精馏塔设备的控制方案。2职业技能目标（1）掌握常用工业过程控制系统的组成原理与性能特点，熟悉其适用场合
6、。理解被控参数、调节参数对系统性能的影响，掌握被控参数与调节参数的合理确定方法。 （2）掌握常用过程检测仪表的结构与测量原理；理解各种PID控制规律对系统的作用，并掌握其使用方法。（3）掌握各种化工测量仪表的原理、结构、功能、进而会选用仪表。 （4）掌握自动控制系统的基本知识，包括系统的组成、控制规律、对象特性、简单控制系统及复杂控制系统。能读懂简单自控方案图纸。（5）掌握实现自动控制系统的控制仪表及装置的原理、结构、功能及如何选用。（6）了解自控技术的新发展及新型的检测和控制装置。3职业素质目标学生通过该课程的学习，对自动化系统及仪表在生产过程中的应用有正确的认识，为今后从事工艺生产操作，提
7、高生产操作水平打下一定的基础。 当学生毕业后成为化工工艺专业技术操作人员时，能在生产控制、管理和调度中正确地选用和使用常见的测量仪表和控制装置，面对大量先进的自动化生产成套设备及装置，能在生产开、停车过程中了解自控系统的投运方法和参数整定，并对生产过程自动化及仪表的现状和发展有所认识，以促进生产操作水平的提高。并了解化工厂常用的仪器的特性及使用性能，了解化工生产过程中各工段常用的自动化仪表的应用及控制方案，分析说明其生产过程中各种变量的检测和控制的依据，熟练掌握仪表代号，会看仪表图纸。四、课程内容1内容的选取【项目一】绪论【教学目标】掌握化工自动化的定义；了解化自动化的目的、发展概况；掌握化工
8、仪表的分类； 化工自动化的类型。【重点与难点】化工仪表的分类；化工自动化的类型。【教学内容】1化工自动化的定义2化工仪表及自动化的发展过程3化工仪表及自动化系统的分类4本课程的内容及要求【考核要求】掌握化工自动化的定义；掌握化工仪表的分类； 化工自动化系统的类型。【项目二】化工测量仪表【任务1】测量仪表的基础知识【教学目标】掌握测量误差的类型、表示方法；掌握仪表的品质指标；了解检测仪表的分类、测量方法分类 。【重点与难点】测量误差的类型、表示方法；化工仪表的精度。【教学内容】1测量及测量过程2测量误差3测量仪表的品质指标4测量仪表的构成分类【考核要求】掌握测量误差的类型、表示方法；掌握仪表精度
9、的表示以及仪表精度数值的大小与精度的关系。【任务2】压力的测量【教学目标】掌握压力的单位及其换算、压力表示方法；掌握常用的压力测量仪表的分类；了解弹性式压力计的结构及工作原理；掌握压力计的选用步骤及注意事项；掌握压力计的安装。【重点与难点】压力的单位及其换算、压力表示方法；掌握压力计的选用步骤及注意事项；压力计的安装注意事项。【教学内容】1压力测量的基本知识2弹性式压力计的结构及原理3压力表的选用及安装【考核要求】掌握压力的单位及其换算、压力表示方法；掌握常用的压力测量仪表的分类；掌握压力计的选用步骤及注意事项；压力计的安装注意事项。【任务3】流量的测量【教学目标】掌握流量测量仪表的分类；掌握
10、节流现象及节流原理；掌握转子流量计构造、原理及校验；了解差压变送器的工作原理；了解其它各种流量计构造及工作原理。【重点与难点】流量测量仪表的分类；节流现象及节流原理；转子流量计构造及原理。【教学内容】1流量测量的基本知识2差压式流量计3转子流量计4其它流量计原理测量简介【考核要求】掌握流量测量仪表的分类；掌握节流现象及节流原理；掌握转子流量计构造、原理及校验；【任务4】液位测量【教学目标】掌握物位检测的意义及物位检测仪表的分类；掌握差压式液位计工作原理；掌握零点迁移的概念及原理；了解其它液位计的工作原理及构造。【重点与难点】差压式液位计工作原理；零点迁移的概念及原理。【教学内容】1物位测量的基
11、本知识2差压式液位计3玻璃式液位计4其它液位计简介【考核要求】掌握物位检测的意义及物位检测仪表的分类；掌握差压式液位计工作原理；掌握零点迁移的概念及原理。【任务5】温度的测量【教学目标】掌握温度测量仪表的分类及工作原理；掌握热电偶的构造及测温原理；掌握热电偶的使用及注意的问题；掌握热电阻的测温原理及常用的热电阻；了解各种温度变送器的工作原理。【重点与难点】温标的概念及其类型；热电偶的构造、使用及测温原理；热电偶冷端温度补偿的概念及其补偿方法。【教学内容】1温度测量的基本知识2简单测温仪表3热电偶温度计4热电阻温度计5温度变送器【考核要求】掌握温标的概念及其类型；热电偶的构造、使用及测温原理；热
12、电偶冷端温度补偿的概念及其补偿方法；常用的热电阻。【任务6】显示仪表【教学目标】掌握各种显示仪表的特点；了解自动平衡电子电位差计的工作原理、构造、各电阻的作用；电子自动平衡电桥的工作原理、构造；了解无纸记录仪、虚拟显示仪表工作原理及构造。【重点与难点】自动平衡电子电位差计的工作原理；数字式显示仪表的工作原理。【教学内容】1显示仪表的分类及其特点2平衡式显示仪表【考核要求】掌握各种显示仪表的特点。【项目三】自动成分分析仪表【任务1】概述【教学目标】了解自动成分分析仪在化工生产中的地位；自动成分分析仪的作用；自动成分分析仪的检测原理；工业自动成分分析仪的主要组成部分。【重点与难点】自动成分分析仪的
13、检测原理；工业自动成分分析仪的主要组成部分。【教学内容】1自动成分分析仪的作用2自动成分分析仪的检测原理3工业自动成分分析仪的主要组成部分【考核要求】了解自动成分分析仪表的作用；自动成分分析仪表的检测原理；工业自动成分分析仪的六大组成部分。【任务2】热导式气体分析器【教学目标】了解常用单组份气体的导热系数及多组分混合气体的导热系数的计算；识记利用导热系数来测量待测组分含量时需满足的条件；热导式气体分析器的测量原理；RD-004型热导式H2分析器的结构及其使用。【重点与难点】多组分混合气体的导热系数的计算；RD-004型热导式H2分析器的结构及其使用。【教学内容】1计算多组分混合气体的导热系数2
14、热导式气体分析器的测量原理3RD-004型热导式H2分析器的结构及其使用【考核要求】会计算多组分混合气体的导热系数；掌握利用导热系数来测量待测组分含量时需满足的条件；RD-004型热导式H2分析器的使用。【任务3】氧化锆分析仪【教学目标】了解氧化锆分析仪在工业生产自动控制中的地位及作用；了解氧化锆分析仪的优点；掌握氧化锆探头的结构及作用；温度调节器和显示仪表的结构及作用。【重点与难点】氧化锆分析仪的作用；掌握氧化锆探头、温度调节器和显示仪表的结构及作用。【教学内容】1氧化锆分析仪的作用2掌握氧化锆探头的结构及作用3温度调节器和显示仪表的结构及作用4氧化锆安装注意事项【考核要求】掌握氧化锆分析仪
15、的作用及其两大组成部分；掌握氧化锆探头、温度调节器和显示仪表的结构及作用。【任务4】原子吸收分光光度计【教学目标】掌握原子吸收光谱法的概念；朗伯比尔定律；原子吸收光谱分析法的优缺点；原子吸收分光光度计的结构及原理；单色器的作用；检测器及放大器的作用。【重点与难点】原子吸收光谱法的概念；原子吸收光谱法的原理；原子吸收分光光度计的结构及原理；单色器的作用；检测器及放大器的作用。【教学内容】1原子吸收光谱法2原子吸收分光光度计的结构及原理3单色器4检测器及放大器读数装置【考核要求】掌握原子吸收光谱法的概念；掌握朗伯比尔定律；原子吸收光谱法的优点；原子吸收分光光度计的结构；单色器的作用；检测器及放大器的作用。【任务5】傅里叶变换红外光谱仪【教学目标】掌握红外区的三个区域；红外光谱的概念；了解迈克逊干涉仪的工作原理；傅里叶变换红外光谱仪的结构及工作原理；傅里叶变换红外光谱仪的优点。【重点与难点】红外区的三个区域；红外光谱的概念；傅里叶变换红外光谱仪的结构及工作原理。
