化工仪表及自动化课程整体教学设计

一、管理信息

课程名称：化工仪表及自动化 学时： 课程代码：N201478 课程类型： 核心课程 学分： 4 48 授课对象：3111 3112 3113 后修课程: 《化工生产仿真训先修课程: 练》、《顶岗实习》、《化工主控操作》等 课程组成员签名： 陈亚东、李勇、何明红 2013 年 9 月 02 日 专业（教研室）意见同意 专业主任(签字): 2013 年 月 日 1 / 23

分院职教能力培训及测评评委会意见 分院评委(签字): 分院盖章 2013 年 月 日

二、课程设计 2.1课程目标 2.1.1职业能力目标

1能掌握化工仪表在炼油、化工生产中的重要地位。 2能根据化工工艺条件进行常规仪表的选型。 3 能顺利进行化工仪表的使用及调校。 4能根据工艺条件进行常规仪表的安装。

5能根据工艺参数、工艺条件进行简单控制系统的设计、控制规律的选择及参数的整定

6能根据仪表的表象进行故障的分析、判断并排故。 2.1.2知识目标

1熟悉仪表在现代化生产的重要地位。

2了解化工仪表的检测原理、组成结构、适用范围、安装注意事项及原理

3掌握化工自动控制系统组成及结构

4掌握自动化基本控制规律对过渡过程的影响并掌握简单控制系统的结构组部成及设计要素。

5掌握执行器的结构分类、适用范围及安装维护注意事项。

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2.1.3素质目标

1 树立安全生产意识，建立正确防火、防爆、防毒。

2明确本岗位及其它工序操作人员及现场操作人员的关系，解决生产中的问题。

3 能深入思考可能出现的问题，正确应对并迅速作出反应，如不能解决及时汇报或报修。 2．2 课程教学活动设计 2．2．1课程内容设计 序模块（或项目）名称 号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 学时 2 2 6 8 4 5 2 6 1 6 6 48 化工仪表及自动化在化工生产中的重要性及主要内容 化工检测仪表的基本知识、性能指标 压力检测及仪表流量检测及仪表物位检测及仪表温度检测及仪表 显示仪表化工自动化基础 数学建模概念 执行器单元 控制仪表合计 3 / 23

2．2．2能力训练项目设计 能力训结果 练 编号 项目名称 学能力目标 时 主要支撑知识 训练方地点 式 示） （可展2了解化工仪表及自1、了解化工仪表及自动2101 化工仪动化过程表及自 化过程控制在化工生产控制在化工生产的讨论、1-1动化绪 的重要地位 叙述 2、了解自动论重要地位及发展史化过程的发 展史 2 测量误能指标，特性。 差及化掌握国家2、掌握仪表讨论、叙1-2 工仪表的统一规引用误差、述，作业 的检测定的精度谈判的计特性 等级，并算，从而确能根据测定仪表的精4 / 23

掌握仪表1、掌握仪表的检测性的检测性能2101 作业 量误差确度等级。 定仪表的 精度等级，判断仪表的合格是否，同时通过工艺的要求确定所需的仪表精度等级，会检定压力表 6 会根据测1、强调工程量判断被上的压力概检仪表是念及有关术压力检1-3 测及仪表 否合格。语。 讨论、叙作业 2101 能根据工2、掌握各种述，动艺需求及压力计的测画，作业 提供的附压原理，重表正确选点是弹簧力用不同型压力计及电5 / 23

号及相应容式压力变精度等级送器。 的压力3、掌握压力计。能根计的选用原据被测工则、压力计艺介质的安装注意事不同确定项。 大致取压4、了解弹簧口。会正管压力表的确铺设导一些型号代压管、正表的意思，确安装压包括轴向、力计及隔径向、浸油、离罐。 表面直径、有边、无边等等。 5、了解弹簧管压力表的检定步骤及注意事项。 流量检8 1-4 测及仪有感性及的基本概念述、作业 6 / 23

对流量计1、了解流量讨论、叙2101 作业 表 理性的认及分类。 识。能根2、掌握差压据被测工式流计的测艺介质不量原理、标同确定大准节流装置致设计取的类型及取压口，会压方法、标正确铺设准节流装置导压管、的优缺点及及设计安应用场合。 装其中的3、掌握引起各种附差压流量计件。会根的测量误差据示值误的几点原差判断故因， 障原因。）4、明确流量能正确确计正确安装启用、停及正确使用用差压变方法。 送器。会5、掌握椭圆对转子流齿轮流量计量计进行的工作原理7 / 23

示值修及使用特正。（6）点。 能根据不6、了解其它同的流体流量计的测状态选用量原理及使合适的流用特点。 量计。 4 对液位计1、物位的基有感性及本概念及分理性的认类。 识。会根2、掌握差压据工艺条式液位变送件计算测器的测量原物位检1-5 测及仪表 量范围，理。及由于讨论、叙并根据测工艺需要及述、作业 量范围选安装引起零择量程范点迁移问题围。会根及调整方据安装特法。 点计算零3、了解变浮点迁移，力式及恒浮并能通过力式液位计8 / 23

2101 作业 零点迁移的测量原理提高仪表及应用场的灵敏度合。 及精确4、掌握电容度。 式物位计的测量原理、及相应的液位及料位的测量方法及影响此类仪表灵敏度的因素及应用特点。 5、其它液位计、液位控制开关的测量原理及经典线路。 温度检5 1-6 测及仪表 会根据被1、常用温度讨论、叙测介质及计的种类及述、作业 被测温度特点。 9 / 23

2101 作业 选用合适2、掌握双金的温度属温度计的计。 工作原理及会根据学在化工生产到的理论中的应用范知识正确围。 选用热电3．掌握热电偶补偿导偶温度计的线、正确测量原理、接入热电常用热电偶偶补偿导的种类、结线及第三构及使用范导体。会围。掌握执正确修正电偶补偿导由于热电线的选用原偶热电偶则及正确安冷端温度装方法。掌而引起的握关于热电测量误偶冷端温度差。会准被偿的几种确安装测方法。 温元件及4、掌握热电10 / 23

变送器。阻的测量原并会根据理、及及热故障表象电偶的最大判断故障区别。掌握原因。 工业中常用热电阻的种类及应用场合,特别提出热电阻的引线方法及如此引线的原因。 5、了解热电偶、热电阻温度变送器的电路构成。 6、掌握测温元件的正确安装方法及具体布线要求。 11 / 23

2 1、了解动圈式仪表 2、掌握自动电子电位差会根据测计的工作原温一次元理了解典型件的型号XW系列电位选用显示差计测量桥仪表。会路的原理根据故障图，。 现象判断2101 显示仪1-7 表 能存在的故障原显示器可3、掌握自动讨论、叙作业 平衡电桥的述、作业 工作原理及典型线路。 因。了解4、掌握电子各桥臂电平衡电桥及阻的作自动电子电用。 位差计的比 较。 5、了解数显仪表及无纸记录仪的结12 / 23

构及特点。 6 根据简单 工艺流程1、掌握化工图绘制控自动化主要制系统方内容。 框图。根2、掌握自动据工艺流控制系统的程图明确基本组成、被控对方块图表示2101、4408 象、操纵方法。及各化工自1-8 动化基础 变量、控个环节在整讨论、叙制变量及个控制系统述、仿真干拢因的作用。 演示 作业 素。能根3、熟悉控制据过渡过系统的分程曲线，类。 图判断控4、掌握自动制系统的控制系统的优劣。会四个基本过计算最大渡过程及控偏差、衰制系统的几减比、余个质量指13 / 23

差及过渡标。 时间，并明确衰减比的范围。 1 1、研究对象特性及系统建模的重要能描述压性。 力、温度、2、了解建模过程建1-9 模 量的特性法。 参数特点 3、掌握描述液位、流的几种方述 讨论、叙2101 对象特性的参数。 6 1-10 执行器 据工艺条作用。 演示 件正确选2、掌握气动用控制阀执行器的组14 / 23

感性认识1、掌握执行各种阀器在整个控讨论、叙门。会根制系统中的述、仿真2101 特别是气成、结构及开阀、气分类。重点关阀。具是执行机备气动调构、控制机节阀安装构的正作及维护的用、反作用相关知及适用场识。具备合。 电-气阀3、掌握控制门定位调阀的四个基整的相关本流量特知识。 性，成因原因及适用的工艺场合，了解在实际生产中发生的畸变及使用原则。 4、掌握控制阀的选用原则特别是气开、气关的15 / 23

选用。 5、掌握气动执行器的安装和维护注意事项。 6、了解电动执行器的组成及工业生产中使用的优缺点。 7、了解电—气转换器、阀门定位器的工作原理及其在执行器动作中的重要作用。 6 自动控1-10 制仪表 阶跃干扰作用。 操作 下的控制2、掌握基本16 / 23

画出各控1、掌握控制讨论、叙制规律作器在整个控述、仿真用下，在制系统中的演示及2101、4408 仿真操作 器开环特控制及其中性图。根系统过渡过据过渡过程的影响，程的曲线重点是P、图指出引PI、PID控成此曲线制。明确放图的原因大倍数、比比如：比例度、积分例度设置时间、微分过大、积时间所代表分时间过的具体意义小、微分及在控制中时间太长各自的优缺等。会通点及使用场过P、I合。 参数的调3、引入控制整得到理器的正、反想的控制作用，无干曲线，从扰切换等概而加深对念 控制规律 的进一步17 / 23

了解。 18 / 23

2．2．3教学进度表 序周学单元标题 号 次 时 绪论 1 1 3 仪表特性参数 仪表特性参仪表的性能指标 数 2 2 3 压力检测及管压力表的检测原理 仪表 弹簧管式压力表的选型压力检测及3 3 3 仪表 原则 讲解、描电容式压力表的检测原述、讨论 理及选型导压管及附件安装要求及原因 压力检测及其他压力表的检测原理 仪表 4 4 3 流量检测及类 仪表 差压流量计的原理及相流量检测及5 5 3 仪表 量计的安装要求 关标准节流装置、差压流讲解、描述 料 查阅资流量的概念、流量计的分述、、讨论 题 讲解、描书面习题查阅资料 书面习工程压力概念及各弹簧讲解、描述 题 书面习化工自动化的重要性及讲解、描主要内容 述、讨论 仪表的性能指标 料 查阅资主要教学内容 形式 式 教学组织作业形 19 / 23

流量检测及6 6 3 仪表 其它流量计的检测原理及应用场合 物位的概念及各物位计讲解、描述、讨论 书面习题 物位检测及的分类；差压式物位计的7 7 3 仪表 工作原理及零点迁移的计算及应用。 其他物位检测仪表的检测原理及适用场合 物位检测及8 8 温度检测的重要性及检讲解、描述、讨论 书面习题 书面习讲解、描题查阅述、讨论 3 仪表温度检测方法及仪表分类、简单测及仪表 温度计的介绍 热电偶温度计的工作原理、种类应用场合 几个热电偶定律及有关温度补偿方法；正确查读分度表 热电阻工作原理种类应温度检测及讲解、描用场合及具体接线方法仪表 对测量误差的影响。测温元件的安装事项及原因 述、查表 资料书面习题 9 9 3 20 / 23

显示仪表 自动电子电位差计、自动 10 10 3 平衡电桥的工作原理、新讲解、描查阅资料 型显示仪表及其它显示述、讨论 仪表的基本知识自动控制系统的内容、组成 自动控制系统方框图；自动控制系统的分类；自动书面习讲解、描述 题查阅资料 自动控制基础 自动控制基11 11 3 础 静态及动态；自动控制系统的过渡过程 自动控制基自动控制系统过渡过程础 品质好坏的主要因素控制系统的过渡过程的讲解、描 12 12 3 研究对象特性及系统建述、仿真演模的重要性及方法。描述示 书面作业 过程建模 对象特性的几个重要性 各种阀门的认识、气动执讲解、描13 13 3 执行器 行器的结构及分类、控制述、演示 阀的流量特性 控制阀的选择、安装和维讲解、描14 14 3 执行器 护；电动执行器的结构及述、、讨论 应用；电气阀门定位器的资料 业查阅资料 书面作业查阅书面作21 / 23

结构及作用 概述、基本控制规律及其书面作自动控制仪对系统过渡过程的影响，讲解、描15 15 3 表 双位控制、比例控制、积分控制 基本控制规律对过渡过自动控制仪16 16 3 表 拟控制器、数字控制器 三、教学材料

教材: 《化工仪表及自动化》厉玉鸣 化学工业出版社

参考资料:《集散控制系统的应用》常慧玲 化学工业出版社 《化工仿真操作实训》陈群 化学工业出版社

业查阅述、演示 资料 讲解、操程的影响，仿真操作；模练、讨论 操作、实验 仪器设备：在教学过程中，应用多媒体、投影仪等教学资源辅助教学及仿真软件。

四、教学组织形式

1．在教学过程中的第一学期教学内容主要以理论知识为主，配要仿真操作，从操作中加强学生对理论知识的理解。为

2．在教学过程中，实行理论实践一体化教学，广泛应用图片、动画等教学资源辅助教学，提高学生学习兴趣，激发学生的成就动机。

3．教学过程中采用讨论、提问、及小组个人训练等形式，强化学生思

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考和分析解决问题的能力，严谨的工作态度，同时强化安全教育，提高安全意识。

4、强化化工生产中各仪表的应用范围及安装维护注意事项，为日后的岗位训练打下一定的基础。 五、考核方案

平时成绩30%：其中出勤10%，课堂讨论、提问、操作占20%， 作业30%；

期末考试40%：闭卷考90分钟

六、需要说明的其他问题

教材内容的处理说明：

本课程为基于典型化工产品生产过程主控操作的课程，现有的《化工仪表及自动化》、《化工仿真操作实训》等教材不能满足本课程教学的需要，因此在教学过程中，加入大量的目前化工生产实际使用的各类仪表的检测原理、结构、适用范围、选型及安装注意事项等等，以增进学生的知识面，切实及实际生产接轨。

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