《化工电气仪表》编写大纲.doc

化工电气仪表编写大纲一、说明1.课程的性质和内容本课程是利用电气控制学科、自动控制学科、仪器仪表学科及计算机学科的理论和技术服务于化学工程学科的，是三年制中职中专以及技工学校化工工艺专业的一门主要课程。本课程主要内容包括：直流电路、电和磁的关系、交流电路、工业电子学基础知识、电气照明、变压器、电动机、电热设备、电气测量指示仪表、化工企业供电、电气安全、化工自动化基本知识、化工生产过程参数检测及仪表、对象特性、控制规律和调节器、执行器、简单控制系统、复杂控制系统、计算机控制系统及自动信号报警与连锁保护系统等。2.课程的任务和要求本课程的主要任务是使学生对化工电气及相应的仪表有一个全面的了解，掌握一般的电工电子知识及典型的过程检测和控制仪表工作原理和工作性能，能根据生产过程的特点和控制要求，选用适当的自动化仪表和计算机组成实用型过程控制系统；了解主要工艺参数（温度、压力、流量及物位）的测量方法及其仪表的工作原理及特点；能根据工艺要求，正确地选用和使用常见的测量仪表及控制仪表；了解化工电气及仪表的初步知识，理解基本控制规律，能为自控设计提供正确的工艺条件和数据。本课程的要求是：（1）掌握一般的电工电子知识和自动化仪表的基本知识；（2）根据所要解决问题的性质，正确选用和使用常见的仪表；（3）熟悉各类检测器、控制器、执行器；（4）了解化工企业的供电特点和化工自动化的基本知识，能根据需要设计出合理的工艺条件；（5）了解各类控制系统的基本原理，熟悉DCS控制系统的基本操作；（6）注重理论与实践的紧密结合。本课程共安排144 学时，其中讲授126学时，实践18学时。二、教材主要内容和学时分配表章节内容总课时课时分配讲课实验第一章直流电路12102第一节电路及基本物理量2第二节欧姆定律和基尔霍夫定律4第三节电阻的串联并联和混联2第四节电功和电功率2第二章磁与电磁862第一节电流的磁场1第二节磁场对电流的作用2第三节磁化与磁性材料1第四节电磁感应定律2章节内容总课时课时分配讲课实验第三章正弦交流电路1082第一节正弦交流电的基本概念2第二节单相交流电路4第三节三相交流电路的基本概念2第四章工业电子技术基础14104第一节常用半导体器件4第二节直流稳压电源2第三节常用集成电路4第五章变压器与电动机1082第一节变压器2第二节三相异步电动机2第三节单相异步电动机2第四节直流电动机简介2第六章输配电、照明电路及安全用电862第一节发电、输电和配电概况1第二节常用照明电路2第三节安全用电常识2第四节低压防雷装置1第七章化工自动化基本知识88第一节化工自动化概述2第二节过程控制系统概述2第三节过程控制系统的过渡过程4第八章过程检测与控制仪表26242第一节概述2第二节过程检测仪表12第三节过程控制仪表10第九章过程控制系统16142第一节简单控制系统4第二节串级控制系统2第三节其他复杂控制系统6第四节自动联锁与报警系统2第十章集散控制系统1818第一节概述4三、课程要求、内容本课程分为化工电气和化工仪表两篇，共十一章。第一篇化工电气第一章 直流电路基本要求:掌握直流电路的基本概念，了解串、并联电路的特点，及电路电阻、电压和电功的计算。第一节电路及基本物量 章节内容总课时课时分配讲课实验第二节典型集散控制系统的构成4第三节集散控制系统的操作和显示4第四节DCS系统画面的识读6第十一章典型化工单元的控制方案1616第一节流体输送设备的控制4第二节传热设备的控制6第三节锅炉设备的控制2第四节精馏塔的控制2第五节化学反应器的控制2一、电路和电路图二、电路中几个物理量1.电流2.电压3.电动势4.电位三、电阻和电阻率第二节欧姆定律和基尔霍夫定律一、部分电路欧姆定律二、全电路欧姆定律三、电路的三种状态1.通路2.开路3.断路四、基尔霍夫第一定律五、基尔霍夫第二定律第三节电阻的串联并联和混联一、电阻的串联及应用二、电阻的并联及应用三、电阻的混联电路及应用第四节电功和电功率一、电功和电功率1.电功2.电功率二、焦耳楞次定律三、负载的额定值本章小结习题一实验一欧姆定律的验证实验二基尔霍夫定律的验证第二章 磁与电磁基本要求：了解电流产生磁场的原理，熟悉铁磁材料及其用途，理解电磁感应现象及其规律。第一节电流的磁场一、磁的基本知识1.磁铁及其性质2.磁场与磁力线二、电流的磁场第二节磁场对电流的作用一、磁场对通电直导体的作用二、磁感应强度三、磁通四、磁场对通电线圈的作用1.线圈平面与磁感应线平行2.线圈平面与磁感应线垂直第三节磁化与磁性材料一、物质的磁化二、磁导率三、铁磁材料第四节电磁感应定律一、电磁感应现象1.电磁感应现象2.产生条件二、电磁感应定律1.法拉第电磁感应定律2.楞次定律三、自感现象与自感系数1.自感现象2.自感系数3.自感电动势四、互感现象与同名端1.互感现象2.互感系数3.互感电动势4.互感线圈的同名端 本章小结习题二实验三电磁感应实验四互感及同名端第三章正弦交流电路 基本要求:熟悉交流电和正弦交流电及基本物理量的表述。掌握正弦交流电的波形图和几种简单交流电路的特点及其计算，三相交流电路的产生和表示法。第一节正弦交流电的基本概念一、正弦交流电二、正弦交流电的产生三、表征正弦交流电的物理量1.最大值和有效值2.周期与频率3.相位与相位差四、正弦交流电的三种表示方法1.解析法2.波形图3.矢量图表示法第二节单相交流电路一、纯电阻电路1.电流与电压的相位关系2.电流与电压的数量关系3.功率二、电感与纯电感电路1.电流与电压的相位关系2.电流与电压的频率关系3.电流与电压的数量关系4.功率三、电容与纯电容电路1.电流与电压的相位关系2.电流与电压的频率关系3.电流与电压的数量关系4.功率四、电阻与电感的串联关系1.电流与电压的相位关系2.电流与电压的频率关系3.电流与电压的数量关系4.功率和功率因数第三节三相交流电路的基本概念一、三相交流电二、三相电动势的产生三、三相四线制四、三相负载的连接方式1.三相负载的星形连接2.三相负载的三角形连接3.三相负载的功率本章小结习题三实验五常用电工表的使用及相关参数、元件的测量第四章工业电子技术基础基本要求 :正确认识二极管、三极管、场效应管、线性集成电路和集成数字电路等工业电子学知识。掌握工业基本电气设备的工作原理及应用，学会阅读电路图。第一节常用半导体器件一、晶体二极管1.PN结及其特性2.晶体二极管的结构、符号和类型3.晶体二极管的伏安特性曲线4.晶体二极管的主要参数二、晶体三极管1.晶体三极管的结构、符号和类型2.晶体三极管的电流放大作用3.晶体三极管的输入、输出特性曲线4.晶体三极管的主要参数三、场效应管1.场效应管的结构、符号和类型2.场效应管的电流放大作用3.场效应管的主要参数四、晶闸管1.晶闸管的结构、符号2.晶闸管的工作原理3.晶闸管的主要参数第二节直流稳压电源一、整流电路1.单相半波整流电路2.单相桥式整流电路3.单相桥式可控整流电路二、滤波电路1.电容滤波电路2.其他类型的滤波电路三、稳压电路1.硅稳压管稳压电路2.简单串联型晶体管稳压电路第三节常用集成电路一、集成电路概述二、集成稳压器1.三端固定式集成稳压器2.集成稳压器的使用三、集成功率放大器四、集成运算放大器1.集成运放的理想特性2.集成运放的应用五、数字集成电路1.数字电路概述2.集成触发器3.计数器和寄存器六、模/数转换和数/模转换1.模/数转换器2.数/模转换器本章小结习题四实验六常用半导体器件的简单测试实验七简单并联稳压电源 第五章变压器与电动机基本要求 :掌握变压器的构造，理解变压器的工作原理及应用；掌握三相交流电动机的构造、工作原理，并加以应用。第一节变压器一、变压器的结构与分类1.变压器的基本结构2.变压器的分类二、变压器的工作原理三、变压器的功率和效率四、变压器的铭牌第二节三相异步电动机一、三相异步电动机的结构二、三相异步电动机的工作原理三、三相异步电动机的启动、反转与调速四、三相异步电动机的铭牌第三节单相异步电动机一、单相异步电动机的工作原理二、单相电容式异步电动机第四节直流电动机简介一、直流电动机的结构二、直流电动机的工作原理三、直流电动机的分类本章小结习题五实验八常用低压电器的认识第六章输配电、照明电路及安全用电基本要求:掌握发电和输电的特点，掌握化工企业供电的特点；对电气设备有了较为全面的认识，具备一些用电常识，掌握基本的线路知识和配电系统的接地制式，加强静电防护措施。第一节发电、输电和配电概况一、电力系统二、厂矿企业的配电第二节常用照明电路一、照明的概念二、白炽灯照明电路三、日光灯照明电路1.日光灯的组成2.日光灯工作原理四、其他电光源1.碘钨灯2.高压汞灯3.高压钠灯第三节安全用电常识一、常见的触电方式1.单相触电2.两相触电3.跨步电压电击二、电流对人体的伤害1.通过人体的电流值2.人体的电阻值3.电流通过人体时间的长短4.电流流过人体的途径5.电流的频率6.触电电压三、常用的安全用电措施1.安全电压2.保护用具3.保护接地和保护接零4.静电的危害与防护5.注意事项四、触电急救1.自救2.互救3.医务抢救五、节约用电第四节低压防雷装置一、雷电的形成与危害二、避雷针及结构三、避雷器四、防雷保护措施和防雷设备安装本章小结习题六实验九日光灯电路及功率因数的提高第二篇化工仪表第七章化工自动化基本知识基本要求：对化工自动化的基础知识有所了解，熟悉化工生产过程控制及过程控制系统的组成、过渡过程等基本知识。第一节化工自动化概述一、化工生产和化工过程自动控制二、化工仪表简介和三、化工过程自动控制系统简介四、化工过程控制的现状及发展第二节过程控制系统概述一、过程控制系统的组成1.人工操作与自动控制2.过程控制系统的方框图二、过程控制系统的分类1. 按划分过程控制类别的方式2. 按设定值的形式三、过程控制的要求1. 安全性2. 经济性3. 稳定性第三节过程控制系统的过渡过程一、系统的静态、动态和干扰作用1.系统的静态2.系统的动态3.干扰作用二、过程控制系统的过渡过程及其基本形式三、过程控制系统过渡过程的品质指标1.最大偏差2.衰减比3.余差4.过渡时间5.过渡周期本章小结习题七第八章过程检测与控制仪表基本要求：掌握测量误差、精度等级、变差和灵敏度的基本知识，熟悉常用测温元件、变送器和常用仪表的种类和原理，了解各种过程分析仪器的工作原理。第一节概述一、测量误差1.测量与测量误差2.测量误差的分类二、仪表的主要性能指标1.测量范围、上下限及量程2.零点迁移和量程迁移3.精度4.灵敏度和分辨率5.变差三、仪表防爆的基本知识1. 防爆仪表的分类2. 防爆仪表的分级与分组3. 仪表的防爆措施第二节过程检测仪表一、压力检测仪表1. 概述2.压力检测的主要方法及分类3.弹性式压力仪表4.电气式压力仪表5.压力仪表的选用二、物位检测仪表1. 概述2.物位检测的主要方法及分类3.静压式液位计4.浮力式液位计5.电容式液位计6.超声波物位计7.物位仪表的选用三、流量检测仪表1. 概述2.差压式流量计3.转子式流量计4.电磁流量计5.涡街式流量计6.容积式流量计7.质量流量计8.超声波流量计四、温度检测仪表1. 概述2.膨胀式温度计3.热电偶温度计4.热电阻温度计5.温度显示仪表五、自动成分分析仪表1. 概述2.热导式气体分析仪3.红外线气体分析仪4.工业气相色谱分析仪5.氧化锆氧分析仪表6.工业pH计第三节过程控制仪表一、过程控制仪表的信号制及信号传输方式1.信号制2.变送器信号传输方式（包括介绍HART协议）3.安全栅二、变送器1.差压变送器（包括介绍智能变送器）2.温度变送器（包括介绍智能变送器）三、调节器1.控制规律2.AI人工智能调节器四、执行器1.气动薄膜调节阀2.电气阀门定位器3.电磁阀4.电动执行器5.手动、自动操作五、可编程序控制器本章小结习题八实验十无纸记录仪的组态第九章过程控制系统基本要求：了解简单控制系统的构成和投运，了解控制系统各环节的特性及其对控制品质的影响；了解常见的复杂控制系统构成和特点。第一节简单控制系统一、简单控制系统的构成1.简单控制系统的构成 2.被控参数的选择3.操作变量的选择二、简单控制系统各环节特性及其对控制品质的影响1.被控对象特性及其对控制品质的影响2.测量变送环节特性及其对控制品质的影响3.执行器的特性及其对控制品质的影响三、简单控制系统的参数整定1.控制规律的选择2.调节器参数的工程整定四、简单控制系统的投运第二节串级控制系统一、概述 二、串级控制系统的构成三、串级控制系统的特点 四、串级控制系统的应用第三节其他复杂控制系统一、比值控制系统二、前馈控制系统三、均匀控制系统四、超驰控制系统五、分程控制系统第四节自动联锁与报警系统本章小结习题九实验十一简单控制系统的投运第十章集散控制系统基本要求：掌握集散型控制系统的特点、构成，了解集散型控制系统的操作和各种画面。第一节概述一、集散控制系统的基本概念1.集散控制系统的发展2.集散控制系统的基本结构二、集散控制系统的特点三、集散控制系统的硬件与软件第二节典型集散控制系统的构成一、TDC3000系统二、CENTUM系统三、CS3000系统四、JX300XP系统第三节集散控制系统的操作和显示一、集散控制系统的操作方式二、显示画面第四节DCS系统画面的识读一、仪表识图的基本知识二、锅炉DCS画面的识读三、甲醇合成工段DCS画面的识读本章小结习题十第十一章典型化工单