化工仪表及自动化教案.docx

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化工仪表及自动化教案

绪论

一、目的要求

1.使学生对本课程的研究内容有比较全面地了解。

2.使学生掌握本课程的正确学习方法。

3.使学生了解本课程学习的重要性，以为以后的专业课学习打下良好的基础。

二、主要讲解内容及时间安排2学时

1.主要讲解内容

（1）所用教材及主要参考书；

（2）课程内容介绍；

（3）本课程的学习方法及学习要求。

2.时间安排：

按教学日历安排进行。

三、讲授重点

本课程的研究对象及主要内容；本课程的重点及学习方法和要求。

四、教学法

以课堂讲授为主，学生课后阅读相关的参考资料为辅。

五、参考书

（1）杜效荣主编.化工仪表及自动化（第二版）.北京：

化学工业出版社，1994

（2）厉玉鸣主编.化工仪表及自动化（例题习题集）.北京：

化学工业出版社，1999

（3）汪基寿主编.化工自动化及仪表.北京：

中央广播电视大学出版社，1993

（4）曹克民主编.自动控制概论.西安：

西安建筑科技大学出版社，1995

第三章检测仪表及传感器

一、目的要求

1.使学生了解仪表的性能指标。

2.使学生掌握仪表精度的意义及与测量误差的关系。

3.使学生初步掌握各种压力检测仪表的基本原理及压力表的选用方法。

4.了解各种流量计的测量原理。

重点是差压式流量计及转子流量计。

5.了解各种液位测量方法。

初步掌握液位测量中零点迁移的意义及计算方法。

6.掌握热电偶温度计及热电阻温度计的测温原理。

熟悉热电偶温度测量中的冷端温度补偿的作用及方法。

二、主要讲解内容及时间安排15学时

1.主要讲解内容：

（1）检测仪表及传感器的概念，工业检测仪表的性能指标；

（2）压力检测及仪表；

（3）流量检测及仪表；

（4）物位检测及仪表；

（5）温度检测及仪表。

2.时间安排：

按教学日历安排进行。

三、讲授重点

1仪表等级的确定及鉴定和选择；

2转子流量计的指示值修正，转子流量计与差压式流量计的工作原理的异同；

3差压式液位变送器的工作原理及零点迁移问题；

4热电偶温度计的冷端温度补偿。

四、讲授难点

1各种压力仪表的工作原理；

2转子流量计的指示值修正；

3差压式液位变送器的零点迁移问题；

4热电偶温度计的冷端温度补偿。

五、教学法

以课堂讲授为主，学生课后查阅相关的参考资料并完成课后作业巩固所学知识点为辅。

六、讲课思路

▲本章的基本概念：

1检测仪表

2传感器

3变送器

§1工业检测仪表性能指标

1有关测量误差的基本概念

（１）测量

（２）测量误差

（３）误差来源（３个）

（４）误差的表示（①、②）

２仪表性能指标

2.1精确度

（1）大小确定。

（2）应用（三个方面）

2.2变差

2.3灵敏度与灵敏度限

（1）指针仪表

a灵敏度

b灵敏度限

（2）数字仪表

a分辨力

b最高分辨力

2.4线性度

2.5反应时间

§2压力检测及仪表

1压力检测的意义

2压力单位及检测仪表

2.1压力的定义及单位

2.2压力几种表示

2.3压力表的分类

3弹性式压力表

3.1原理

3.2特点

3.3弹性元件

（1）定义

（2）种类（３种）

４电气式压力计

4.1原理

4.2组成

4.3种类（5种）

5压力仪表的选用与安装

5.1压力仪表的选用

（1）类型选择

（2）量程的选择

（3）精度等级的选择

5.2例题（见讲稿）

§3流量检测及仪表

1概述

1.1流量的基本概念

（1）流量

（2）流量和总量

（3）流量的表示

（4）体积流量（Ｑ）与质量流量（Ｍ）的关系

1.2流量与总量的关系

1.3流量测量的方法

（1）差压式流量计　

（2）转子流量计

2差压式流量计（节流式流量计）

2.1基本测量原理

2.2组成

2.3节流现象

2.4流量的基本关系式

2.5几种标准的节流装置

3转子流量计

3.1基本原理

3.2结构

3.3工作原理

3.4结论

3.5有关计算公式

4.电远传式转子流量计（LZD）

4.1LZD的组成

4.2流量变送

4.3电动显示部分

5转子流量计的指示值修正

5.1液体流量测量时的修正

5.2例题（见讲稿）

5.3气体流量测定时的修正

6其它流量计简介

§4物位检测及仪表

1概述

1.1物位检测的对象

1.2物位检测的重要性

1.3物位检测仪表的种类

2差压式液位变送器

2.1工作原理

2.2零点迁移问题

2.3法兰式差压变送器测液位

2.4例题（见讲稿）

3其它物位计

3.1电容式物位计

3.2核辐射物位计

§5温度检测及仪表

1概述

1.1温度检测的重要性

1.2温度测量仪表的种类

1.3温度测量的基本原理

2热电偶温度计

2.1特点及组成

2.2工作原理

（1）热电效应

（2）热电现象的测温原理

（3）中间导体定律

2.3热电偶的种类

（1）选用热电偶材料时应考虑的因素

（2）热电偶的种类

2.4补偿导线的选用

（1）补偿导线的定义

（2）补偿导线的组成

2.5冷端温度补偿

（1）冷端温度保持为0℃

（2）冷端温度的修正（冷端温度t0≠0）

a计算修正

▲例题（见讲稿）

b电桥修正（电桥补偿法）

c仪表调零点法

d补偿热电偶法

3热电阻温度计

3.1热电阻温度计的工作原理及种类

3.2金属热电阻温度计的工作原理

3.3工业上常用的热电阻

（1）金属热电阻的材料要求

（2）目前应用最广泛的两种热电阻

3.4热电阻的结构

3.5热敏电阻

七、参考书

（1）杜效荣主编.化工仪表及自动化（第二版）.北京：

化学工业出版社，1994

（2）厉玉鸣主编.化工仪表及自动化（例题习题集）.北京：

化学工业出版社，1999

八、复习思考题

1、试述弹簧管压力表的基本工作原理。

2、霍尔压力传感器是怎样工作的？

它为什么能将压力的变化线性地转换成霍尔电势？

3、什么叫应变片？

如何用它来测量压力？

4、什么是节流现象？

标准的节流体有哪几种？

应用最广泛的是哪种？

5、差压式液位变送器的工作原理是什么？

当测量有压容器的液位时，差压变送器的负压室为什么一定要与容器的气相相连接？

6、什么是液位测量时的零点迁移问题？

怎样进行迁移？

其实质是什么？

7、为什么要用法兰式差压变送器？

它有哪几种结构型式？

8、热电偶温度计为什么可以用来测量温度？

它由哪几部分组成？

各部分有何作用？

9、用热电偶测温时，为什么要进行冷端温度补偿？

其冷端温度补偿的方法有哪几种？

10、试述热电阻测温原理？

常用热电阻的种类？

九、本章课后小结

第四章显示仪表

一、目的要求

1.使学生掌握显示仪表的分类及动圈式显示仪表的工作原理。

2.使学生掌握XCZ－101型动圈式显示仪表及XCZ－102型动圈式显示仪表的工作原理。

3.使学生了解自动电子平衡电桥与自动电子电位差计的异同。

二、主要讲解内容及时间安排2学时

1.主要讲解内容：

（1）显示仪表的分类；

（2）动圈式显示仪表及其温度补偿；

（3）XCZ－101型动圈式显示仪表和XCZ－102型动圈式显示仪表；

（4）自动电子平衡电桥式显示仪表；

（5）自动电位差计式显示仪表。

2.时间安排：

按教学日历安排进行。

三、讲授重点

1.XCZ－101型动圈式显示仪表及XCZ－102型动圈式显示仪表；

2.自动电子平衡电桥与自动电子电位差计的异同。

四、讲授难点

1.自动电子平衡电桥；

2.自动电子电位差计。

五、教学法

以课堂讲授为主，学生课后查阅相关的参考资料并完成课后作业巩固所学知识点为辅。

六、讲课思路

▲显示仪表的定义及分类。

§1动圈式显示仪表

1.动圈式显示仪表的类型及作用。

2.动圈式显示仪表的工作原理

3.动圈式显示仪表的温度补偿

4.XCZ－101型动圈式显示仪表

4.1原理、结构

4.2实际应用中存在的问题

4.3调整措施

5.XCZ－102型动圈式显示仪表

5.1原理、结构

5.2关于三线制和外接可调电阻

（1）实际应用中存在的问题

（2）调整措施

5.3注意事项

§2自动电子平衡电桥式显示仪表（与热电阻配套）

1.手动平衡电桥测温原理

2.自动平衡电桥测温原理

§3自动电位差计式显示仪表

1.手动电位差计的工作原理

2.自动电位差计

2.1原理电路图

2.2冷端温度补偿

2.3自动电子平衡电桥与自动电子电位差计的比较

七、参考书

（1）杜效荣主编.化工仪表及自动化（第二版）.北京：

化学工业出版社，1994

（2）厉玉鸣主编.化工仪表及自动化（例题习题集）.北京：

化学工业出版社，1999

八、复习思考题

1、动圈式仪表的作用原理是什么？

2、为什么要对动圈仪表进行温度补偿？

其补偿方法是什么？

3、什么是三线制接法？

对此有什么要求？

4、电子电位差计是如何实现对热电偶冷端温度自动补偿的？

九、本章课后小结

第一章自动控制系统基本概念

一、目的要求

1.使学生掌握自动控制系统的组成，了解各组成部分的作用及相互影响和联系。

2.使学生理解自动控制系统中常用的各种术语，掌握方块图的意义及画法。

3、熟悉管道及控制流程图上常用符号的意义。

4、了解控制系统的几种分类形式，掌握系统的静态与动态。

5、使学生掌握闭环控制系统在节跃干扰作用下，过渡过程的几种基本形式及过渡过程品质指标的含义。

二、主要讲解内容及时间安排2学时

1.主要讲解内容：

（1）被控对象和控制参数的基本概念，自动控制系统的组成；

（2）工艺管道及控制流程图；

（3）自动控制系统的方块图及自动控制系统的分类；

（4）自动控制系统的过渡过程和品质指标。

2.时间安排：

按教学日历安排进行。

三、讲授重点

1工艺管道及控制流程图；

2自动控制系统方框图；

3自动控制系统的品质指标。

四、讲授难点

自动控制系统的过渡过程和品质指标。

五、教学法

以课堂讲授为主，学生课后查阅相关的参考资料并完成课后作业巩固所学知识点为辅。

六、讲课思路

§1化工自动化的主要内容

1化工生产过程自动化的主要内容

2基本概念

（1）自动检测系统

（2）自动信号联锁装置

（3）自动操纵系统

（4）自动开停车系统

（5）自动控制系统

§2自动控制系统的组成

1人工控制系统（基础）

2自动控制系统

3组成

§3工艺管道及控制流程图

1控制流程图中常用的图形符号

1.1仪表（包括检测、显示、控制）的图形符号

1.2测量点

1.3连接线

2仪表位号

§4自动控制系统方块图

1自动控制系统方块图的组成及应用

2关于自动控制系统方块图的几点说明

▲作业

课本P1611题

§5自动控制系统的分类

1按被控变量分

2按控制器控制规律分

3按给定值是否变化分

§6自动控制系统的过渡过程和品质指标

1自动控制系统的动态与静态

1.1动态

1.2静态

2控制系统过渡过程分析

2.1阶跃干扰的特点

2.2自动控制系统在阶跃干扰作用下的过渡过程的基本形式

3自动控制系统的品质指标

4例题（见课件）

▲作业

七、参考书

（1）杜效荣主编.化工仪表及自动化（第二版）.北京：

化学工业出版社，1994

（2）厉玉鸣主编.化工仪表及自动化（例题习题集）.北京：

化学工业出版社，1999

八、复习思考题

1、自动控制系统按其基本结构形式可分为几类？

其中闭环控制系统中按设定值的不同形式又可分为几种？

2、自动控制系统主要由哪些环节组成？

各部分的作用是什么？

3、什么是自动控制系统的过渡过程？

在节跃干扰的