《化工單元控制技術(shù)》教學(xué)大綱一、課程基本信息課程名稱化工單元控制技術(shù)ChemicalUnitControlTechnology課程編碼CNE121821020開課院部新能源學(xué)院課程團(tuán)隊(duì)控制工程組學(xué)分2.0課內(nèi)學(xué)時36講授24實(shí)驗(yàn)0上機(jī)12實(shí)踐0課外學(xué)時0適用專業(yè)過程裝備與控制工程授課語言中文先修課程控制工程基礎(chǔ)、過程裝備控制技術(shù)課程簡介（限選）《化工單元控制技術(shù)》是過程裝備與控制工程專業(yè)的選修課。課程內(nèi)容在分析化工單元靜態(tài)和動態(tài)特性的基礎(chǔ)上，討論了流體輸送設(shè)備、換熱設(shè)備、精餾塔和化學(xué)反應(yīng)器等典型化工單元控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、原理、特點(diǎn)、控制方案設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。通過學(xué)習(xí)本課程的內(nèi)容，使學(xué)生掌握典型化工單元特性分析，以及設(shè)計(jì)相應(yīng)的控制系統(tǒng)的方法和知識，具備應(yīng)用這些知識進(jìn)行典型化工單元控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與運(yùn)用的基本能力。ThisunitisanelectivecourseforstudentsmajoringinProcessEquipmentandControlEngineering.Basedontheanalysisofthestaticanddynamiccharacteristicsofthechemicalunit,thecoursediscussesthestructure,principle,characteristics,controlschemedesignandimplementationoftypicalchemicalunitcontrolsystemssuchasfluidtransportationequipment,heatexchangeequipment,rectificationtowers,andchemicalreactors.Bystudyingthecontentofthiscourse,studentscanmasterthecharacteristicanalysisoftypicalchemicalunits,andthemethodsandknowledgeofdesigningcorrespondingcontrolsystems,andhavethebasicabilitytoapplytheseknowledgetothedesignandapplicationoftypicalchemicalunitcontrolsystems.負(fù)責(zé)人大綱執(zhí)筆人審核人二、課程目標(biāo)序號代號課程目標(biāo)OBE畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)任務(wù)自選1M1目標(biāo)1：理解過程裝備控制系統(tǒng)需滿足的特定要求，掌握典型化工單元的特性及針對性控制方案的實(shí)現(xiàn)。是3.23.22M2目標(biāo)2：掌握控制技術(shù)在化工單元設(shè)備中的應(yīng)用，初步具備應(yīng)用控制理論知識進(jìn)行化工單元控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、運(yùn)用與維護(hù)的基本能力。是3.23.2三、課程內(nèi)容序號章節(jié)號標(biāo)題課程內(nèi)容/重難點(diǎn)支撐課程目標(biāo)課內(nèi)學(xué)時教學(xué)方式課外學(xué)時課外環(huán)節(jié)1第1章第1章緒論本章重點(diǎn)難點(diǎn)：化工過程控制的特點(diǎn)/////21.11.1概述化工單元控制技術(shù)的研究對象和任務(wù)。M10.5講授1自學(xué)資料31.21.2化工單元控制技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展化工單元控制技術(shù)的發(fā)展歷程，當(dāng)前主要技術(shù)的應(yīng)用情況，發(fā)展趨勢。M10.5講授1自學(xué)資料4第2章第2章流體輸送設(shè)備的控制本章重點(diǎn)難點(diǎn)：離心式泵的流量控制方案，離心式壓縮機(jī)的防喘振控制方案。/////52.12.1概述流體輸送設(shè)備的分類，流量對象的特點(diǎn)，流量對象控制器參數(shù)設(shè)置。M10.5講授1自學(xué)資料62.22.2泵及壓縮機(jī)的流量控制離心泵的管路特性，離心泵的直接節(jié)流流量控制、旁路控制、轉(zhuǎn)速控制。風(fēng)機(jī)的控制，往復(fù)式壓縮機(jī)的控制，離心式壓縮機(jī)氣量控制、入口壓力控制。變頻調(diào)速器的應(yīng)用。M1,M22講授2自學(xué)資料72.32.3離心式壓縮機(jī)的防喘振控制離心式壓縮機(jī)的喘振，固定極限流量防喘振控制，可變極限流量防喘振控制，離心式壓縮機(jī)串、并聯(lián)時的防喘振控制，應(yīng)用實(shí)例分析。M1,M22講授2作業(yè)8第3章第3章傳熱設(shè)備的控制本章重點(diǎn)難點(diǎn)：傳熱設(shè)備的基本控制，鍋爐汽包水位的動態(tài)特性，燃燒系統(tǒng)的控制，加熱爐安全聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)。/////93.13.1傳熱設(shè)備的特性傳熱過程的熱量衡算式與傳熱速率方程，換熱器靜態(tài)放大系數(shù)，控制方案分析M11講授1自學(xué)資料103.23.2一般傳熱設(shè)備的控制調(diào)節(jié)載熱體流量，調(diào)節(jié)載熱體的汽化溫度，將工藝介質(zhì)分路，控制傳熱面積M1,M21講授1自學(xué)資料113.33.3傳熱設(shè)備的熱焓與熱量控制方案熱焓控制，熱量控制M1,M21講授1自學(xué)資料123.43.4鍋爐設(shè)備的控制鍋爐汽包水位的控制，鍋爐燃燒系統(tǒng)的控制，蒸汽過熱系統(tǒng)的控制M1,M22講授2作業(yè)133.53.5管式加熱爐的控制加熱爐的簡單控制，加熱爐的串級控制，安全連鎖保護(hù)系統(tǒng)，加熱爐的熱效率控制M1,M21講授1作業(yè)14第4章第4章精餾塔的控制本章重點(diǎn)難點(diǎn)：精餾塔的靜態(tài)特性與動態(tài)特性，質(zhì)量指標(biāo)的選擇，精餾段提餾段控制方案的分析，浮動塔壓控制，雙重控制，推斷控制。/////154.14.1概述精餾過程的分類，精餾塔的控制要求，精餾塔的擾動分析。M10.5講授1自學(xué)資料164.24.2精餾塔的特性精餾塔的總物料平衡和內(nèi)部物料平衡，能量平衡關(guān)系，精餾塔的動態(tài)特性。M11講授1自學(xué)資料174.34.3精餾塔產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)的選擇采用溫度作為間接質(zhì)量指標(biāo)，采用壓力補(bǔ)償?shù)臏囟茸鳛殚g接質(zhì)量指標(biāo)M11講授1自學(xué)資料184.44.4精餾塔的基本控制按精餾段指標(biāo)的控制，按提餾段指標(biāo)的控制，精餾塔的壓力控制M1,M21講授1作業(yè)194.54.5精餾塔的復(fù)雜控制精餾塔的串級控制，精餾塔的前饋控制M1,M21講授1自學(xué)資料204.64.6精餾塔的節(jié)能控制浮動塔壓控制，能量的綜合利用控制，雙重控制用于精餾塔節(jié)能控制M1,M22講授2作業(yè)214.74.7精餾塔的先進(jìn)控制推斷控制，加氫裂化分餾塔航煤干點(diǎn)軟測量，預(yù)測控制M1,M22講授2自學(xué)資料22第5章第5章化學(xué)反應(yīng)器的控制本章重點(diǎn)難點(diǎn)：化學(xué)反應(yīng)器的控制要求，反應(yīng)器的溫度控制、進(jìn)料流量控制及壓力控制基本控制方案。/////235.15.1概述化學(xué)反應(yīng)器的控制要求，化學(xué)反應(yīng)器的基本控制策略。M11講授1自學(xué)資料245.25.2化學(xué)反應(yīng)的基本規(guī)律化學(xué)反應(yīng)速度，化學(xué)平衡，轉(zhuǎn)化率和停留時間的關(guān)系，化學(xué)反應(yīng)器的熱穩(wěn)定性。M11講授1自學(xué)資料255.35.3化學(xué)反應(yīng)器的動態(tài)特性化學(xué)反應(yīng)器的基本方程，連續(xù)攪拌槽式反應(yīng)器的動態(tài)特性。M1,M21講授1自學(xué)資料265.45.4化學(xué)反應(yīng)器的基本控制出料成分的控制，反應(yīng)過程的工藝參數(shù)作為間接被控變量，PH控制，化學(xué)反應(yīng)器的推斷控制，穩(wěn)定外圍的控制。M1,M21講授1作業(yè)27第6章第6章化工單元設(shè)備控制系統(tǒng)仿真本章重點(diǎn)難點(diǎn)：控制系統(tǒng)的仿真實(shí)現(xiàn)與結(jié)果分析/////286.16.1Simulink仿真基礎(chǔ)Simulink仿真模型及仿真過程、Simulink模塊基本操作、Simulink子系統(tǒng)及其封裝、S函數(shù)設(shè)計(jì)與應(yīng)用、SimulinkPID控制系統(tǒng)仿真實(shí)例。M22講授、上機(jī)2上機(jī)296.26.2復(fù)雜控制系統(tǒng)仿真串級與單回路控制對比仿真、比值控制系統(tǒng)綜合仿真、前饋-反饋控制系統(tǒng)仿真。M22講授、上機(jī)2上機(jī)306.36.3離心壓縮機(jī)防喘振控制系統(tǒng)仿真離心壓縮機(jī)動態(tài)建模、防喘振控制系統(tǒng)Simulink實(shí)現(xiàn)與仿真結(jié)果分析。M22講授、上機(jī)2上機(jī)316.46.4傳熱設(shè)備控制系統(tǒng)仿真鍋爐汽包水位控制與燃燒控制系統(tǒng)的Simulink實(shí)現(xiàn)與仿真結(jié)果分析。M22講授、上機(jī)2上機(jī)326.56.5精餾塔復(fù)雜控制系統(tǒng)仿真精餾塔動態(tài)系統(tǒng)建模與復(fù)雜控制系統(tǒng)Simulink實(shí)現(xiàn)、仿真結(jié)果分析。M22講授、上機(jī)2上機(jī)336.66.6連續(xù)攪拌反應(yīng)器控制系統(tǒng)仿真連續(xù)攪拌反應(yīng)器動態(tài)系統(tǒng)建與控制系統(tǒng)Simulink實(shí)現(xiàn)、仿真結(jié)果分析。M22講授、上機(jī)2上機(jī)四、考核方式序號考核環(huán)節(jié)操作細(xì)節(jié)總評占比1隨堂測驗(yàn)根據(jù)課堂講授過程中重點(diǎn)難點(diǎn)內(nèi)容，隨堂設(shè)置在線測試題，考察學(xué)生對重點(diǎn)難點(diǎn)內(nèi)容的掌握情況，根據(jù)答題準(zhǔn)確性評分，根據(jù)測驗(yàn)結(jié)果對學(xué)生掌握不扎實(shí)的知識點(diǎn)進(jìn)行補(bǔ)充講解。10%2平時作業(yè)1.每周布置2-3道題目，平均每次課1道題以上。2.成績采用百分制，根據(jù)作業(yè)完成準(zhǔn)確性、是否按時上交、是否獨(dú)立完成評分。3.考核學(xué)生對典型化工單元自動控制系統(tǒng)基本知識的掌握能力，學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識分析問題、解決問題的能力。題型主要有分析和計(jì)算題。10%3控制仿真實(shí)驗(yàn)1.本課程12個學(xué)時上機(jī)，共6次實(shí)驗(yàn)。2.成績采用百分制，根據(jù)實(shí)驗(yàn)完成情況評分。3.考核學(xué)生對過程控制系統(tǒng)知識的應(yīng)用能力，正確使用MATLAB計(jì)算機(jī)軟件，對化工單元控制系統(tǒng)進(jìn)行建模、仿真和分析，從技術(shù)角度優(yōu)選解決方案獲得有效結(jié)論。30%4期末考試1.閉卷考試，成績采用百分制，卷面成績總分100分。2.主要考核學(xué)生對化工單元控制系統(tǒng)基本知識的掌握能力，學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識分析問題、解決問題的能力，題型主要有作圖題、分析題、計(jì)算題等。50%五、評分細(xì)則序號課程目標(biāo)考核環(huán)節(jié)大致占比評分等級1M1隨堂測驗(yàn)20%A-在給定時間內(nèi)完成，獨(dú)立思考，解題思路清晰、步驟完整、方案設(shè)計(jì)合理、答案準(zhǔn)確。B-在給定時間內(nèi)完成，獨(dú)立思考，解題思路比較清晰、步驟比較完整、方案設(shè)計(jì)基本合理、答案基本準(zhǔn)確。C-在給定時間內(nèi)完成，獨(dú)立思考，解題思路比較清晰、步驟比較完整、方案設(shè)計(jì)基本合理、答案不準(zhǔn)確。D-缺勤；抄襲，未能按時完成，解題思路混亂。2M1平時作業(yè)20%A-獨(dú)立思考、按時全部完成，作圖規(guī)范，解題思路清晰、步驟完整、方案設(shè)計(jì)合理、答案準(zhǔn)確。B-獨(dú)立思考、按時全部完成，作圖比較規(guī)范，解題思路比較清晰、步驟比較完整、方案設(shè)計(jì)基本合理，答案基本準(zhǔn)確。C-獨(dú)立思考并按時完成了絕大部分作業(yè)，作圖比較規(guī)范，解題思路比較清晰、步驟比較完整、方案設(shè)計(jì)比較合理、答案不準(zhǔn)確。D-作業(yè)抄襲，未能按時完成，作圖不規(guī)范，解題思路混亂。3M1期末考試60%（見試卷評分標(biāo)準(zhǔn)）4M1控制仿真實(shí)驗(yàn)100%A-按時提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告，數(shù)據(jù)分析符合規(guī)范，結(jié)論無誤。B-按時提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告，數(shù)據(jù)分析基本規(guī)范，結(jié)論基本正確。C-數(shù)據(jù)分析過程存在問題。D-未提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告，抄襲評分等級說明：[A,B,C,D]=[90-100,75-89,60-74