《热工控制系统组态与维护》课程标准.docx

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《热工控制系统组态与维护》课程标准

《热工控制系统组态与维护》

课程标准

一、课程属性

课程名称：

热工控制系统组态与维护

所属专业：

高职教育类生产过程自动化技术、检测技术及应用及相关专业

课程类别：

专业核心课程

课程总学时：

106+16（其中16学时为创新实践）

学分：

8

课程教学模式：

“教、学、做一体化”教学模式

课程内容体系：

本课程以热力发电过程控制系统工程实施为主线，以学生为主体，能力为目标、项目为载体，设计了7个工程项目。

每个工程项目都以实际的工作过程来序化教学内容，工作过程包括生产过程的熟悉与动态特性分析，控制方案的确定，控制系统的组态，系统的调试及系统的运行维护等环节，然后通过理论与实践交替的教学、现场教学、仿真训练、岗位训练来完成教学内容。

实现了应用知识与实践一体化，培养学生具有从事热工自动控制技术工作的系统应用知识与持续发展的能力。

课程的地位与作用：

课程性质：

本课程是高职生产过程自动化技术、检测技术及应用专业的重要专业核心课程，是“双证融通”的专业技术课程。

建议在第四学期

开设。

前期课程：

电厂认识实习、自动控制原理、热工检测技术、仪表检定与调校、热工控制装置的安装与检修等。

后续课程：

DCS系统应用、职业技能鉴定、毕业实习、顶岗实习。

课程的目标是：

通过行为导向的项目式教学，加强学生实践技能的培养，掌握热工自动控制工程的实际开发和实施过程，使学生获得从事热控技术职业岗位所必备的热工控制技术应用知识和技能，理解并掌握热工控制系统工程项目实施过程中所要求的核心知识与技能（火电厂典型生产过程分析→控制方案拟定→系统组态→系统安装→系统调校→系统投运→系统运行维护），并通过拓展性学习，掌握系统综合控制的基本知识与技能。

本课程具有很强的工程应用性与操作性，对培养和提高学生热工控制系统安装、组态、调试、检修和维护岗位职业能力和职业素养起关键性作用，是一门实现学生与电力企业热控技术岗位零距离接触的核心课程，为毕业后从事热力发电生产方面的工作打下坚实的基础。

课程的作用是：

通过本课程学习，使学生具备热工自动控制相关岗位所需的系统的应用知识和技能，而且要使学生获得一定的社会能力、方法能力和专业能力，同时获取相应职业资格证书。

同时，在具体的教学实施过程中，还必须要运用恰当的教学方式和方法，把培养学生自我学习的能力放在突出位置，使学生具备走向工作岗位后的可持续发展能力。

二、课程教学目标：

本课程的具体目标分以下三类指标进行描述。

1．知识目标

（1）熟悉自动控制系统的基本概念、熟悉自动控制系统的评价指标。

（2）熟悉热工对象的动态特性，并掌握热工对象特性的测试方法。

（3）掌握自动调节器的调节规律及其对调节过程的影响。

（4）熟悉典型过程控制系统的形成原理，使用环境和使用方法。

（5）掌握单回路控制系统投运前的准备工作，系统构成与安装接线，系统投运，运行维护和参数整定。

（6）掌握锅炉水位、汽温、燃烧控制系统的组成和工作过程，参数整定和投运方法。

（7）掌握汽轮机控制系统的组成和工作过程。

（8）熟悉单元机组的协调控制策略。

（9）掌握FSSS的组成、基本功能及其在热力过程控制中的应用。

（10）掌握控制系统的设计、整定的基本方法及其在热力过程控制中的应用。

（11）会使用MATLAB、组态王等软件进行控制系统仿真和分析自动调节系统的性能。

（12）能读懂典型控制系统的SAMA图。

2．能力目标

（1）制定和安排工作的能力。

（2）查阅相关资料能力。

（3）自主学习能力。

（4）分析问题、解决问题能力。

（5）能处理典型系统的一般故障，具有了解热工控制技术应用新动向和进一步学习控制技术的能力。

3．素质目标

（1）具有良好的职业道德和敬业精神。

（2）具有良好的信息收集、分析和处理能力。

（3）具有良好的沟通能力与团队协作精神。

三、教学内容与学时安排

序号

项目

子项目

教学做内容

知识目标

能力目标

教学学时

创新学时

1

加热器水位控制系统组态

加热器水位控制方案设计

1．过程控制装置的认识。

2．加热器工艺流程及控制任务。

3．加热器水位控制手段。

4．加热器水位控制方案拟定。

5．加热器水位控制系统的表现形式分析。

6．加热器水位控制系统的评价。

1．熟悉火电厂加热器工艺流程及控制任务。

2．理解加热器水位控制系统的构成原理、明确其工作过程、掌握常用术语。

3．熟悉控制流程图的画法及符号意义。

4．掌握系统SAMA图的画法及符号意义。

5．理解系统的静态和动态的概念。

6．掌握过渡过程基本形式及品质指标。

1．知道火电厂加热器工作流程及控制任务。

2．能正确分析加热器水位控制原理，并正确应用。

3．能绘制规范的控制系统流程图和SAMA图。

4．能对控制系统控制性能作出正确评价。

8

2

热工对象特性测试

1．单容对象特性的测试方法与模拟试验。

2．多容对象特性的测试与模拟试验。

3．控制对象特性特点及特性参数物理意义分析。

1．掌握热工控制对象的阶跃响应和传递函数的求取方法。

2．明确热工对象的特征参数对调节过程的影响。

3．掌握热工控制对象结构参数对其动态特性的影响。

1．能说明被控对象动态特性的物理意义。

2．了解对象特性的现场测试方法。

3．掌握对象特性的仿真和试验方法。

6

2

控制系统组态与调试

1．控制器的动作规律的表现形式和特点分析。

2．控制器参数变化对控制过程的影响分析。

3．简单控制系统的参数整定方法与模拟试验。

1．熟练掌握基本的调节器控制规律。

2．通过比较知道各种调节规律的应用场合。

3．掌握单回路控制系统的原理图，安装接线图。

4．掌握调节器的正反作用。

5．掌握干扰通道和控制通道特征参数对控制质量品质的影响。

6．掌握单回路控制系统的工程整定方法。

1．知道怎样根据系统特性选择调节器的调节规律。

2．能正确联接管路、电路，并正确操作监控系统。

3．能根据过渡过程曲线的特点，对系统品质作正确的评价。

4．能用工程整定方法进行系统调试。

8

2

控制系统运行与维护

1．单回路自动控制系统的投运与手、自动切换试验。

2．自动控制系统的运行维护

1．了解水位控制系统投运前的准备工作。

2．熟悉系统运行的基本要求。

3．熟悉验收规范和质量评定规范。

1．知道系统运行维护的主要内容。

4

2

锅炉汽包水位控制系统组态

汽包水位控制方案拟定

1．给水热力系统与汽包水位对象流程图。

2．水位控制的任务。

3．给水控制对象的特性与模拟试验。

4．水位系统控制方案的确定。

1．熟悉给水热力系统的工艺流程。

2．掌握给水控制系统的作用及控制的要求。

3．能根据工艺要求进行扰动分析。

4．掌握单冲量给水控制的工作原理、分析。

5．掌握单级三冲量给水控制的工作原理、分析。

6．掌握串级三冲量给水控制的工作原理、分析。

1．知道水位控制的目标。

2．能选择水位控制的方法。

3．能识读带控制点的给水热力系统流程图。

4．能识读给水控制系统SAMA图。

5．能分析多种控制方案的特点及应用场合

8

2

汽包水位控制系统组态与调试

1．水位控制系统组态与安装接线。

2．水位控制系统的调试及仿真。

1．掌握水位控制系统进行仪表联校的方法，发现、判断并处理控制仪表异常现象和事故。

2．掌握水位控制系统参数整定知识。

1．能对水位控制系统进行安装接线。

2．会根据生产工艺要求对水位控制系统的参数进行整定。

4

汽包水位控制系统运行维护

1．差压控制与水位控制的切换。

2．单冲量与三冲量系统的切换。

3．电泵运行与汽泵运行的切换。

4．全程给水控制系统的运行维护。

1．了解全程给水控制系统投运前的准备工作。

2．熟悉系统运行的基本要求。

3．熟悉验收规范和质量评定规范。

1．知道系统运行维护的主要内容。

4

3

锅炉过热汽温控制系统组态

过热汽温控制方案拟定

1．过热蒸汽热力系统流程图。

2．过热蒸汽温度控制的任务。

3．过热汽温控制对象的特性与模拟试验。

4．汽温控制方案的确定。

1．熟悉过热蒸汽热力系统的工艺流程。

2．掌握过热蒸汽热力温度控制系统及控制的要求。

3．能根据工艺要求进行扰动分析。

4．掌握串级汽温控制的工作原理、分析。

5．掌握导前汽温控制的工作原理、分析。

1．知道汽温控制的目标。

2．能选择汽温控制的方法。

3．能识读带控制点的过热蒸汽流程图。

4．能识读汽温控制系统SAMA图。

5．能分析多种控制方案的特点及应用场合

6

过热汽温控制系统组态与调试

1．汽温控制系统组态与安装接线。

2．汽温控制系统的调试及仿真。

1．掌握汽温控制系统进行仪表联校的方法，发现、判断并处理控制仪表异常现象和事故。

2．掌握汽温控制系统参数整定知识。

1．能对汽温控制系统进行安装接线。

2．会根据生产工艺要求对汽温控制系统的参数进行整定。

4

过热汽温控制系统运行维护

1．具有导前微分信号过热蒸汽温度控制系统投运。

2．串级过热蒸汽温度控制系统的投运。

1．了解汽温控制系统投运前的准备工作。

2．熟悉系统运行的基本要求。

3．熟悉验收规范和质量评定规范。

1．知道系统运行维护的主要内容。

2

2

4

锅炉燃烧过程控制系统组态

燃烧过程控制方案拟定

1．燃烧过程热力系统控制流程图。

2．燃烧过程控制的任务。

3．燃烧过程控制对象的特性与模拟试验。

4．燃烧过程控制方案确定。

1．熟悉燃烧热力系统的工艺流程。

2．掌握燃烧过程控制系统的作用及控制的要求。

3．能根据工艺要求进行扰动分析。

4．掌握“燃料——空气”燃烧控制的工作原理、分析。

5．掌握“热量——氧量”燃烧控制的工作原理、分析。

1．知道燃烧控制的目标。

2．能选择燃烧控制的方法。

3．能识读带控制点的燃烧过程热力系统流程图。

4．能识读燃烧控制系统SAMA图。

5．能分析多种控制方案的特点及应用场合

6

2

燃烧过程控制系统组态与调试

1．燃烧控制系统组态与安装接线。

2．燃烧控制系统调试及仿真。

1．掌握燃烧控制系统进行仪表联校的方法，发现、判断并处理控制仪表异常现象和事故。

2．掌握燃烧控制系统参数整定知识。

1．能对燃烧控制系统进行安装接线。

2．会根据生产工艺要求对燃烧控制系统的参数进行整定。

4

燃烧过程控制系统运行维护

1．燃料控制系统的投运与维护。

2．送风控制系统的投运与维护。

3．炉膛压力控制系统的投运与维护。

4．主汽压力控制系统的投运与维护。

1．了解燃烧控制系统投运前的准备工作。

2．熟悉系统运行的基本要求。

3．熟悉验收规范和质量评定规范。

1．知道系统运行维护的主要内容。

4

5

FSSS炉膛安全

监控系统分析

FSSS控制方案分析与操作

1．FSSS的作用，典型FSSS的结构及主要功能。

2.锅炉吹扫控制。

3.炉膛火焰检测。

4．FSSS点火控制与操作。

5．机组MFT。

1．熟悉FSSS的结构。

2．掌握FSSS的主要功能。

3.熟悉炉膛火焰检测原理及检测装置。

4．熟悉FSSS的油点火控制设备及控制方法。

5.熟悉锅炉主燃料跳闸功能。

1.正确设计锅炉吹扫功能。

2.正确判断炉膛层火焰信号、全炉膛火焰信号。

3.仿真机上进行吹扫控制操作、轻油点火操作。

4.正确实现MFT功能。

8

2

FSSS运行维护

1．FSSS的运行维护方法。

1．了解FSSS系统投运前的准备工作。

2．熟悉系统运行的基本要求。

3．熟悉验收规范和质量评定规范。

1．认识现场设备，并能说明FSSS的运行维护要领。

2

6

DEH汽轮机数字电液控制系统分析

DEH控制方案分析

1．汽轮机控制基础知识。

2．DEH组成、结构与基本功能。

3．DEH的转速控制系统分析。

4．DEH的负荷控制系统分析。

1．了解数字电液控制技术的发展过程、应用领域，汽轮机数字电液控制的基本概念。

2．掌握汽轮机数字电液调节系统的功能、运行方式及其控制模式。

1．学会DEH的控制方式。

2．理解DEH的控制功能。

10

DEH实际操作

300MW机组仿真机实际操作，熟悉DEH的转速和负荷控制功能，掌握DEH的操作使用方法：

1．汽轮机冲转升速操作。

2．机组升负荷操作。

1．熟悉DEH的操作方法。

1．学会DEH的实际操作方法

4

DEH运行维护

1．DEH系统的运行维护方法。

1．了解DEH系统投运前的准备工作。

2．熟悉系统运行的基本要求。

3．熟悉验收规范和质量评定规范。

1．认识DEH系统现场设备，描述DEH系统运行维护的主要内容。

2

7

单元机组协调控制系统CCS

CCS控制方案分析

1．单元机组协调控制的任务。

2．单元机组协调控制方式及其特点。

3．机炉主控器的控制策略分析。

1．了解协调控制系统的任务。

2．掌握负荷控制对象的动态特性。

3．掌握协调控制系统的组成及各组成的功能。

1．熟悉单元机组协调控制策略。

6

2

CCS仿真操作

300MW机组仿真实训，熟悉CCS投入条件、步骤与注意事项，认识机组动态特性对控制系统运行的影响，初步掌握大型控制系统的使用方法与特点：

1．汽机跟随方式运行。

2．锅炉跟随方式运行。

3．协调控制方式运行。

4．控制系统运行方式切换。

1．熟悉CCS的仿真操作过程

1．结合300MW机组仿真实训，在仿真机上进行仿真操作。

4

CCS运行维护

1．CCS系统的运行维护方法。

1．了解CCS系统投运前的准备工作。

2．熟悉系统运行的基本要求。

3．熟悉验收规范和质量评定规范。

1．认识CCS系统现场设备，能描述CCS系统运行维护的主要内容。

2

总计

122

16

采用“教、学、做”相结合的一体化教学法，根据课程进展灵活安排理论讲授、实验、操作、讨论等内容。

四、课程教学组织形式与方法

学习任务序号

1

学习任务名称

加热器水位控制方案设计

建议学时

8+2（创新）

授课教师

专职教师+兼职教师+实验员

教学目标

知识目标

1．熟悉火电厂加热器工艺流程及控制任务。

2．理解加热器水位控制系统的构成原理、明确其工作过程、掌握常用术语。

3．熟悉控制流程图的画法及符号意义。

4．掌握系统SAMA图的画法及符号意义。

5．理解系统的静态和动态的概念。

6．掌握过渡过程基本形式及品质指标。

能力目标

1．知道火电厂加热器工作流程及控制任务。

2．能正确分析加热器水位控制原理，并正确应用。

3．能绘制规范的控制系统流程图和SAMA图。

4．能对控制系统控制性能作出正确评价。

素质目标

1．能进行团队协作；

2．能遵守工作纪律和规程；

3．有很强的责任心。

序号

教学内容

学时

教学方法

教学媒介

作业

1

加热器工艺流程及控制任务

2

引导文法

示范法

录像

现场投影

任务报告单

2

加热器水位手、自动控制过程

2

引导文法

录像、仿真

现场投影

任务报告单

3

自动控制的基本概念与常用术语

2

实物演示法

示范法

现场投影

任务报告单

4

自动控制系统的组成

2+2（创新）

示范法

现场投影

任务报告单

学习任务序号

2

学习任务名称

热工对象特性测试

建议学时

6+2（创新）

授课教师

专职教师+实验员

教学目标

知识目标

1．掌握热工控制对象的阶跃响应和传递函数的求取方法。

2．明确热工对象的特征参数对调节过程的影响。

3．掌握热工控制对象结构参数对其动态特性的影响。

能力目标

1．能说明被控对象动态特性的物理意义。

2．知道对象特性的现场测试方法。

3．学会对象特性的仿真和试验方法。

素质目标

1．能进行团队协作；

2．能遵守工作纪律和规程；

3．有很强的责任心。

序号

教学内容

学时

教学方法

教学媒介

作业

1

单容对象特性的测试方法与模拟试验。

2

引导文法

示范法

录像

现场投影

任务报告单

2

多容对象特性的测试与模拟试验。

2+2（创新）

引导文法

录像、仿真

现场投影

任务报告单

3

控制对象特性特点及特性参数物理意义分析。

2

实物演示法

示范法

现场投影

任务报告单

学习任务序号

3

学习任务名称

控制系统组态与调试

建议学时

8+2（创新）

授课教师

专职教师+实验员

教学目标

知识目标

1．熟练掌握基本的调节器控制规律。

2．通过比较知道各种调节规律的应用场合。

3．掌握单回路控制系统的原理图，安装接线图。

4．掌握调节器的正反作用。

5．掌握干扰通道和控制通道特征参数对控制质量品质的影响。

6．掌握单回路控制系统的工程整定方法。

能力目标

1．知道怎样根据系统特性选择调节器的调节规律。

2．能正确联接管路、电路，并正确操作监控系统。

3．能根据过渡过程曲线的特点，对系统品质作正确的评价。

4．能用工程整定方法进行系统调试。

素质目标

1．能进行团队协作；

2．能遵守工作纪律和规程；

3．有很强的责任心。

序号

教学内容

学时

教学方法

教学媒介

作业

1

控制器的动作规律的表现形式和特点分析

2

引导文法

示范法

录像

现场投影

任务报告单

2

控制器参数变化对控制过程的影响分析

2

引导文法

录像、仿真

现场投影

任务报告单

3

简单控制系统的参数整定方法与模拟试验

4+2（创新）

实物演示法

示范法

现场投影

任务报告单

学习任务序号

4

学习任务名称

控制系统运行与维护

建议学时

4

授课教师

专职教师+兼职教师

教学目标

知识目标

1．了解水位控制系统投运前的准备工作。

2．熟悉系统运行的基本要求。

3．熟悉验收规范和质量评定规范。

能力目标

1．知道系统运行维护的主要内容。

素质目标

1．能进行团队协作；

2．能遵守工作纪律和规程；

3．有很强的责任心。

序号

教学内容

学时

教学方法

教学媒介

作业

1

单回路自动控制系统的投运与手、自动切换试验

2

引导文法

示范法

录像

现场投影

任务报告单

2

自动控制系统的运行维护

2

引导文法

录像、仿真

现场投影

任务报告单

学习任务序号

5

学习任务名称

汽包水位控制方案拟定

建议学时

8+2（创新）

授课教师

专职教师+兼职教师+实验员

教学目标

知识目标

1．熟悉给水热力系统的工艺流程。

2．掌握给水控制系统的作用及控制的要求。

3．能根据工艺要求进行扰动分析。

4．掌握单冲量给水控制的工作原理、分析。

5．掌握单级三冲量给水控制的工作原理、分析。

6．掌握串级三冲量给水控制的工作原理、分析。

能力目标

1．知道水位控制的目标。

2．能选择水位控制的方法。

3．能识读带控制点的给水热力系统流程图。

4．能识读给水控制系统SAMA图。

5．能分析多种控制方案的特点及应用场合

素质目标

1．能进行团队协作；

2．能遵守工作纪律和规程；

3．有很强的责任心。

序号

教学内容

学时

教学方法

教学媒介

作业

1

给水热力系统与汽包水位对象流程图

2

引导文法

示范法

录像

现场投影

任务报告单

2

水位控制的任务

2

引导文法

录像、仿真

现场投影

任务报告单

3

给水控制对象的特性与模拟试验

2

实物演示法

示范法

现场投影

任务报告单

4

水位系统控制方案的确定

2

示范法

现场投影

任务报告单

创新

除氧器水位控制方案分析

2

示范法

录像

学习任务序号

6

学习任务名称

汽包水位控制系统组态与调试

建议学时

4

授课教师

专职教师+实验员

教学目标

知识目标

1．掌握水位控制系统进行仪表联校的方法，发现、判断并处理控制仪表异常现象和事故。

2．掌握水位控制系统参数整定知识。

能力目标

1．能对水位控制系统进行安装接线。

2．会根据生产工艺要求对水位控制系统的参数进行整定。

素质目标

1．能进行团队协作；

2．能遵守工作纪律和规程；

3．有很强的责任心。

序号

教学内容

学时

教学方法

教学媒介

作业

1

水位控制系统组态与安装接线

2

引导文法

示范法

录像

现场投影

任务报告单

2

水位控制系统的调试及仿真

2

引导文法

录像、仿真

现场投影

任务报告单

学习任务序号

7

学习任务名称

汽包水位控制系统运行维护

建议学时

4

授课教师

专职教师+兼职教师

教学目标

知识目标

1．了解全程给水控制系统投运前的准备工作。

2．熟悉系统运行的基本要求。

3．熟悉验收规范和质量评定规范。

能力目标

1．知道系统运行维护的主要内容。

素质目标

1．能进行团队协作；

2．能遵守工作纪律和规程；

3．有很强的责任心。

序号

教学内容

学时

教学方法

教学媒介

作业

1

差压控制与水位控制的切换

1

引导文法

示范法

录像

现场投影

任务报告单

2

单冲量与三冲量系统的切换

1

引导文法

录像、仿真

现场投影

任务报告单

3

电泵运行与汽泵运行的切换

1

实物演示法

示范法

现场投影

任务报告单

4

全程给水控制系统的运行维护

1

示范法

现场投影

任务报告单

学习任务序号

8

学习任务名称

过热汽温控制方案拟定

建议学时

6

授课教师

专职教师+兼职教师+实验员

教学目标

知识目标

1．熟悉过热蒸汽热力系统的工艺流程。

2．掌握过热蒸汽热力温度控制系统及控制的要求。

3．能根据工艺要求进行扰动分析。

4．掌握串级汽温控制的工作原理、分析。

5．掌握导前汽温控制的工作原理、分析。

能力目标

1．知道汽温控制的目标。

2．能选择汽温控制的方法。

3．能识读带控制点的过热蒸汽流程图。

4．能识读汽温控制系统SAMA图。

5．能分析多种控制方案的特点及应用场合

素质目标

1．能进行团队协作；

2．能遵守工作纪律和规程；

3．有很强的责任心。

序号

教学内容

学时

教学方法

教学媒介

作业

1

过热蒸汽热力系统流程图

1

引导文法

示范法

录像

现场投影

任务报告单

2

过热蒸汽温度控制的任务

1

引导文法

录像、仿真

现场投影

任务报告单

3

过热汽温控制对象的特性与模拟试验

2

实物演示法

示范法

现场投影

任务报告单

4

汽温控制方案的确定

2

示范法

现场投影

任务报告单

学习任务序号

9

学习任务名称

过热汽温控制系统的组态与调试

建议学时

4

授课教师

专职教师+实验员