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《化工仪表及自动化》考试大纲

课程名称（中文）：化工仪表及自动化

课程名称（英文） ：Instrumentation and Automation of Chemical Engineering

课程编码：0702110 学时-学分：32-2

适用专业：化学工程与工艺 考试对象：A08化工1、2

开课学期: 第7学期 课程性质：专业必修课

先修课程: 大学物理、电子电工技术、化工原理等

一、 课程考核目的与要求

《化工仪表及自动化》是化学工程与工艺本科专业的一门专业必修课，它介绍自动控制系统的基本组 成、原理及合理自动控制方案的确定方法。通过本课程考核，了解学生对化学工业生产过程中自动控制系 统方面基本知识和技能的掌握程度，要求学生熟悉化工仪表的结构和性能，熟悉各类检测仪表与显示仪表、 控制器、执行器，了解各类控制系统的基本原理，能够根据说明书，结合理论原理对仪器仪表进行操作， 熟悉计算机控制系统和 DCS系统，能够比较评价各类控制方案的优劣，为今后从事化工生产和科研工作打 下坚实的基础。

二、 考试方式与时间

考试方式：闭卷考试

考试时间：120分钟

三、 教材与教学参考书

1、教材

厉玉鸣.化工仪表及自动化（第 5版）.北京：化学工业出版社， 2、教学参考书

[1] 孟华，刘娜，厉玉鸣.化工仪表及自动化?北京：化学工业出版社， [2] 杨丽明，张光新.化工自动化及仪表（工艺类专业适用）

2009.3

2010.7

2011.7

.北京：化学工业出版社，

2011.2

[3] 俞金寿，孙自强.化工自动化及仪表.上海：华东理工大学出版社， [4] 郑明方，杨长春.石油化工仪表及自动化.北京：中国石化出版社，2009.7 [5] 杜鹃.测量仪表与自动化.东营：石油大学出版社，2006.12

四、考核内容与要求

第一章自动调节系统基本概念

1. 了解化工自动化的概念及其主要内容；

2. 理解自动控制系统的基本组成，掌握自动控制系统的表示形式（方框图、管道及仪表流程图） 出给定简单控制系统的方框图并指出“被控对象” 理解“负反馈”、“闭环系统”等基本概念；

3. 了解自动控制系统的分类；

4. 理解控制系统的静态与动态以及系统过渡过程的基本形式，掌握自动控制系统品质指标的涵义并进 行相关计算分析，了解影响控制系统过渡过程品质的主要因素。

第二章过程特性及其数学模型

1. 了解化工过程的特点及其描述方法；

2. 理解对象机理建模、实验建模的过程、方法及特点； 3. 理解描述对象特性的基本参数 影响。

第三章测量元件与传感器

1. 了解测量过程与测量误差的基本概念，理解和掌握仪表的主要性能指标，了解工业仪表的分类；

2. 了解压力单位及常用术语，测压仪表类型及其原理；理解弹性元件结构、弹簧管压力表结构特点及 测压原理，理解各种电气式压力计测压原理及特点，掌握压力计的选用及安装；

3. 了解流量的基本概念及流量测量方法的分类，掌握差压式流量计的测量原理，了解标准节流装置取 压方法、适用特点以及差压式流量计的测量误差；理解转子流量计及电远传式转子流量计的测量原理，了 解转子流量计的指示值修正方法；理解椭圆齿轮流量计、涡轮流量计、电磁流量计及漩涡流量计的工作原 理及适用特点，了解质量流量计的概念及分类；

4. 了解物位的有关概念及物位测量仪表的类型，掌握差压式液位变送器的工作原理及零点迁移问题， 理解电容式物位传感器、核辐射物位计、磁致伸缩式液位计、光纤式液位计、称重式液罐计量仪的工作原 理及特点，掌握测量仪表的选型原则。

5. 了解温度检测方法及常见温度检测仪表及性能，重点理解膨胀式温度计、压力式温度计的测温原理 及特点；掌握热电偶温度计，理解热电偶热电现象及测温原理、热电偶插入第三种导线的有关问题，了解 常用热电偶的种类及其特点、热电偶结构的基本类型及特点，理解热电偶冷端温度的补偿方法，掌握分度 表的应用；理解热电阻温度计的测温原理、适用特点，了解工业常用热电阻特点及结构；了解光纤温度传 感器、电动温度变送器、一体化温度变送器及

（放大系数K、时间常数T和滞后时间T的物理意义及对控制系统的

，能作

、“被控变量”、“操纵变量”及“干扰”等所指代对象，

智能式温度变送器，掌握测温仪表的选用及安装。

6. 了解现代检测技术与传感器的发展；

7. 了解显示仪表的概念、作用及类型，了解数字式显示仪表与新型显示仪表的特点。

第四章自动控制仪表

1. 了解控制仪表的作用及发展阶段；

2. 掌握基本控制规律及其对系统过渡过程的影响，理解双位控制的含义及其应用，掌握比例控制、积 分控制和微分控制的物理意义及对系统过渡过程的影响；

3. 理解模拟式控制器基本构成原理，了解 4. 了解数字式控制器及可编程序控制器。

第五章执行器

1. 了解执行器的作用、类型及其特点；

2. 了解气动执行器的结构、类型及其特点，理解控制阀的流量特性，掌握控制阀的选择，了解气动执 行器的安装与维护，重点理解执行机构与控制机构的正、反作用，并掌握控制阀气开、气关型式选择 方法； 3. 理解电动执行器的特点及工作原理；

4. 了解电-气转换器及电-气阀门定位器，了解数字阀与智能控制阀

第六章简单控制系统

1 了解简单控制系统的结构与组成；

2. 掌握简单控制系统的设计，掌握被控变量、操纵变量的选择，理解测量元件特性的影响，掌握控制 器控制规律的选择；

3. 理解控制器参数的工程整定方法；

第七章复杂控制系统

1. 理解串级控制系统的构成、工作过程及特点，掌握串级控制系统副回路的确定、主（副）控制器控 制规律及正、反作用的选择，理解控制器工程参数的整定；

2. 理解并掌握均匀控制系统、比值控制系统、前馈控制系统、选择性控制系统和分程控制系统基本概 念、工作原理及适用特点，能进行简单的分析及应用。

第十章典型化工单元的控制方案

1. 掌握流体输送设备（包括离心泵、往复泵、压气机及离心式压缩机）的控制方案，重点掌握离心泵 的控制方案及其工作原理。

2. 掌握传热设备的控制方案，能对常见的换热器、加热器及冷却器控制系统进行初步分析并设计简单 的控制方案。

DDZ-川型电动控制器的特点及基本工作原理；

3. 掌握精馏塔的自动控制方案，熟悉精馏塔控制的工艺要求及主要干扰因素，掌握精馏塔常见控制方 案及过程。 4. 掌握化学反应器的自动控制方案，熟悉其控制要求，掌握常见釜式反应器、固定床反应器及流化床 反应器的自动控制原理。

5. 了解生化过程的控制。

五、题型结构

填空题（1'5=5 ） 单选题（2' 15=30'） 简答题（3小题，共15） 计算分析题（4小题，共50）

化学工程与工艺专业教研室

2011年9月