化工过程控制
（化学工程与工艺专业）
(Process Control of Chemical Engineering)
目的和要求
本课程系统阐述化工过程控制的基本理论和仪表及计算机及网络控制技术，并介绍目前在化工过程中行之有效的各种复杂控制系统和先进控制系统，同时介绍针对各类复杂的化工过程，如时延，时变，多变量等过程的解决方案。重点不在控制系统的设计，而着眼于各类控制系统设计思路和特点及其要解决的问题。配套的过程控制仿真实验课件涵盖全部教学内容，通过多媒体演示和网络交互虚拟实验，系统的介绍过程控制理论和实施问题，培养学生分析与解决实际应用问题的能力。
为适应过程控制的发展需求，提高我国的过程控制系统的实施水平，教学内容将大大加强，即不是仅学点仪表自动化知识，而是系统的学习控制论的基本思想和分析方法以及过程控制的基本概念。要求学生了解各种典型工业过程特性及相应的控制策略，并亲自动手进行仿真实验，学习过程控制系统实施方法，着重实际问题的解决，培养即懂工艺，又懂工业控制的边缘人才。
基本内容及学时分配
该课程总学时为54学时，具体内容及学时分配如下：
主体内容（54学时）
第一章：绪论――过程控制系统概述（2学时)
介绍过程控制要求，主要性能指标和过程控制系统的基本组成。并介绍过程控制系统的发展趋势。
第二章：过程数学描述和基本分析方法（8学时）
鉴于工艺类学生缺乏控制理论基础，本章将集中介绍控制理论的基本知识，包括过程频域模型（传递函数）和时域模型（状态空间方程），离散模型及脉冲响应，模型之间的关系和转换，过程模型求解、控制系统稳定性、可控性和可观性理论。
第三章：过程信息检测及处理（6学时）
本章将简要介绍工业过程中主要操作变量，如温度、压力、流量、液位的测量方法。及测量信号的滤波处理。
第四章：过程控制系统的硬件实现（4学时）
本章简要介绍各类硬件系统，包括仪表系统，DDC控制，DCS系统和现场总线系统。
第五章：典型过程控制（14学时）
本章为课程重点。将结合具体工业实例分析各类典型过程特性，包括积分、一阶自平衡、多阶、反向、大纯滞后等，结合过程开环、闭环传递函数，讨论不同条件下的控制策略和控制器参数整定要点。结合仿真实验，使学生学习各种典型过程的控制系统实施方略。
第六章：多变量系统分析及控制（6学时）
本章将分析多变量系统的特点，介绍静态增益阵分析方法，讨论多变量控制策略。
第七章：过程辨识及软仪表构造（8学时）
本章将结合工业实例介绍通过辨识获得过程数学模型的方法，如最小二乘递推方法和构造过程软仪表的观测器法和神经网络方法。
第八章：过程先进控制策略（6学时）
本章将结合工业实例介绍一些较为成熟的先进控制策略及其实现要点，如预估控制、自适应控制等
主要参考书
[1] [苏联]B.B卡法罗夫著，陈丙珍译 . “控制论方法在化学和化工中的应用”.化学工业出版社
[2]王骥程，祝和云主编 ,“化工过程控制工程” .化学工业出版社, 1991.2
[3]金以慧主编, “过程控制” ,清华大学出版社,1993.4
[4] 袁璞,“生产过程动态数学模型及其在线应用”.中国石化出版社 ,1994.12
[5]邵裕森,“过程控制及仪表”.上海交通大学出版社 ,1995，7
目录 摘要 (1) Abstract (1) 1系统工程综述 (1) 1.1系统工程起源 (1) 1.2系统工程定义 (1) 2系统工程发展 (2) 2.1系统工程发展现状 (2) 2.2我国系统工程发展历程 (2) 2.3我国系统工程存在的不足 (3) 3系统工程在化工生产中的应用 (3) 4结束语 (5) 参考文献： (5)
系统工程的发展及在化工生产中应用 摘要：随着化工生产日趋复杂化、大型化和自动化，化工系统工程这门学科正在蓬勃发展并得社会各界的日益关注。本文对系统工程发展现状进行了客观的阐述，及化工生产中的应用及发展趋势地行了分析探讨。 关键词：化工生产；化工系统工程；系统分析与综合 Abstract:Along with the chemical production is more and more complex, large scale and automation, chemical system engineering this discipline is booming and social all circles pay close attention to increasingly. Based on system engineering development present situation has carried on the objective exposition, and chemical production application and development trend, discussed. Keywords:Chemical production; system engineering; system analysis and synthesis 现代科学技术的发展，呈现出既高度分化又高度综合的两种明显趋势。一方面是已有学科不断分化越分越细，新学科、新领域不断产生；另一方面是不同学科、不同领域之间相互交叉、结合与融合，向综合性整体化的方向发展。这两者是相辅相成、相互促进的。系统科学就是这后一发展趋势中产生的最有代表性的科学技术。化工系统是一个多阶层的极为庞大的综合系统，也是一个庞大复杂的系统将化工生产过程作为一个综合系统并建立此系统的数学模型，用系统整体观点和系统工程方法来研究化工过程的开发设计最优操作和最优控制，从而使选择和设计的生产过程整体具有最大的经济效益。 1系统工程综述 1.1系统工程起源 是20世纪20年代美国贝尔实验室在建造美国全国电话网络中首先提出。系统工程的雏形形成于40年代，在50年代到60年代，系统工程迎来了其发展的高潮。电子计算机的出现和应用，则为系统工程提供了强有力的运算工具和信息处理手段，成为实施系统工程的重要物质基础。 1.2系统工程定义 化工系统工程或称过程系统工程, 是在系统工程、化学工程、信息技术、控制技
欢迎选择浙江大学“过程装备与控制工程”专业 --过程装备与控制工程专业（化工机械研究所） 1. “过程装备与控制工程”专业处于什么地位？ 2. “过程装备与控制工程”专业主要学习什么？ 3. “过程装备与控制工程”专业学生的就业前景如何？ 4. “过程装备与控制工程”专业研究生招生规模如何？ 5. “过程装备与控制工程”专业毕业的学生适合出国吗？ 6. “过程装备与控制工程”专业课程设置？ 7. “过程装备与控制工程”专业师资情况？ 8. “过程装备与控制工程”教学情况？ 9. “过程装备与控制工程”实验情况？ 10. “过程装备与控制工程”专业学生能够获得哪些方面的锻炼？ FAQ 1.“过程装备与控制工程” 专业处于什么地位？ 浙江大学“过程装备与控制工程”专业是国家重点学科、国家特色专业，前身是“化工设备与机械”专业。 专业成立于1953年，在国内高校中开创了多个第一，已成为我国过程装备与控制工程高层次复合型人才培养和科技创新的基地。1961年开始招收培养研究生；1981年获首批博士学位授予权；1986年首批设立博士后流动站；1996年国家首批211工程重点建设学科。1998年根据教育部专业调整，将化工设备与机械专业建设改造为过程装备与控制工程专业，并于1999年开始按新专业名称招生。2001年被评为本学科首个国家重点学科，2008年被列为首批国家特色专业。 2．“过程装备与控制工程”专业主要学习什么？ “过程装备与控制工程”专业立足于国民经济发展的支柱企业，以流程工业为对象，系统地学习这些流程工业过程中各主要装备的设计、制造与控制基础，融化工、机械、力学、材料、信息与控制等专业于一体，致力于解决社会发展、经济建设和国家安全中的前沿性重大科技问题。 3.“过程装备与控制工程”专业学生的就业前景如何？ “过程装备与控制工程”专业的毕业生在人格品质、创新精神和适应能力等方面都有出色表现，受到社会各界的广泛认同，需求旺盛，供不应求，一次性就业率年年100%，读研率和出国率之和接近50%。经常有本科学生作为交流生送往德国、港澳等地交流学习。 毕业生就业范围非常广，包括复旦大学、武汉大学、上海理工大学、浙江工业大学、青岛科技大学、
危险化学品生产企业化工过程安全管理的主要内容综述 作者：新乡市安全生产委员会特聘危险化学品专家组组长：朱振尧 2014.9.13 1、化工过程安全管理的主要内容和任务包括： （1）加强化工过程安全生产信息的收集和利用； （2）全员参与风险辨识和控制； （3）不断完善并严格执行安全操作规程不出现三违现象； （4）通过规范文件和操作管理，确保装置安全运行； （5）开展安全教育和操作技能培训实现达标上岗； （6）严格新装置试车方案和试生产方案的安全管理； （7）保持生产和安全设备设施完好性； （8）作业过程和文件安全管理； （9）承包商安全事项管理； （10）变更过程管理； （11）应急救援管理； （12）事故和事件管理； （13）化工过程安全管理的持续改进等。 2、安全生产信息管理
（1）全面收集安全生产信息。企业要明确责任部门，全面收集生产过程涉及的化学品危险性、工艺和设备等方面的全部安全生产信息，按照要求制定文件实现文件化的要求。 （2）充分利用安全生产信息。企业要综合分析收集到的各类信息，明确提出生产过程安全要求和注意事项。通过建立安全管理制度、制定安全操作规程、制定应急救援预案、制作工艺卡片、编制培训手册和技术手册、编制化学品间的安全相容矩阵表等措施，将各项安全要求和注意事项纳入自身的安全管理中。 （3）建立安全生产信息管理制度。企业要保证生产管理、过程危害分析、事故调查、符合性审核、安全监督检查、应急救援等方面的相关人员能够及时获取最新安全生产信息。企业要建立安全生产信息管理制度，及时更新信息文件。 3、风险管理 （1）建立风险管理制度。企业要制定化工过程风险管理制度，明确风险辨识范围、方法、频次和责任人，规定风险分析结果应用和改进措施落实的要求，对生产全过程进行风险辨识分析。对涉及75种重点监管危险化学品、18种重点监管危险化工工艺和危险化学品重大危险源GB18218-2009辨识（以下统称“两重点一重大”）的生产储存装置进行风险辨识分析，要采用危险与可操作性分析（HAZOP）技术，一般每3年进行一次。对其他生产储存装置的风险辨识分析，针对装置不同的复杂程度，选用安全检查表、工作危害分析、预危险性分析、故障类型和影响分析（FMEA）、HAZOP技术等方法或多种方法组合，可每5年进行一次。 （2）企业管理机构、人员构成、生产装置等发生重大变化或发生生产安全事故时，要及时进行风险辨识分析。企业要全员参与风险辨识分析，要求风险辨识分析必须全覆盖。 （3）确定风险辨识分析内容。化工过程风险分析应包括：工艺技术的本质安全性及风险程度；在役装置的风险辨识分析还要包括发生的变更是否存在风险，吸取本企业和其他同类企业事故及事件教训的措施等。工艺系统可能存在的风险；对严重事件的安全审查情况；控制风险的技术、管理措施及其失效可能引起的后果；现场设施失控和人为失误可能对安全造成的影响。
《电子测量与仪器》课程标准 一．课程信息 课程名称：电子测量与仪器课程类型：（电子、通信专业专业必修课）课程代码：（01010824）授课对象：（电子、通信专业） 学分：（4学分）先修课：（电子技术、高频电子线路等）学时：（64学时）后续课：（无）制定人：郑运刚制定时间：2011年7月16日星期六 二．课程性质、任务和目的 电子测量与仪器是电子信息、通信技术等专业的通用技术基础课程。包括电子测量的基本原理、测量误差分析和实际应用，主要电子仪器的工作原理，性能指标，电参数的测试方法，该领域的最新发展等。电子测量技术综合应用了电子、计算机、通信、控制等技术。通过本课程的学习，培养学生具有电子测量技术和仪器方面的基础知识和应用能力；通过本课程的学习，可开拓学生思路，培养综合应用知识能力和实践能力；培养学生严肃认真，求实求真的科学作风，为后续课程的学习和从事研发工作打下基础。 三．课程设计 （一）．课程目标设计 （1）能力目标
1）能根据被测对象正确地选择测量方案和仪器； 2）熟练掌握常用电子测量仪器（通用电子示波器、信号源、电子电压表、计数器、扫频仪等）的正确操作； 3）能对测量结果进行正确的处理； 4）能对电子测量仪器进行基本维护和简单维修。 （2）知识目标 1）了解电子测量技术的基本知识； 2）了解常用电子测量仪器的用途、性能及主要技术指标； 3）掌握常用电子测量仪器的基本组成和工作原理。 （二）。课程课时分配 课时分配表 四．课程的主要内容与学时分配 （一）电子测量概论（2学时）（1）电子测量的意义、特点、内容；电子测量的基本对象——信号和系统的概念、分类；电子测量方法分类。（2学时） （二）基本测量理论与测量数据处理（6学时） （1）测量的基本概念、基本要素，测量误差的基本概念和计算方法；计量的基本概念，单位和单位制，基准和标准，量值的传递准则。（2学时） （2）测量误差的分类、估计和处理：随机误差的统计特性及减少方法，系统误差的判断及消除方法，粗大误差及判断准则。测量结果的处理步骤。（2学时）（3）有效数字的处理，测量数据的表示方法。（2学时）
化工过程控制 又称过程控制，是化工生产过程自动控制的简称。在50年代，曾采用化工自动化一词来概括化工生产过程的检测和控制两方面的内容，近年来倾向于将检测与控制分为两个概念。化工过程控制主要是研讨控制理论在化工生产过程中的应用，包括各种自动化系统的分析、设计和现场的实施、运行，而不包括纯理论的研究和仪表的设计、制造。需要着重指出的是，这里所述的化工过程属于学科性的广义化学工艺，而不是行政或部门的概念。所以，化工过程存在于化学工业、石油炼制工业、轻工、热电、食品、漂染、冶炼等许多工业部门。 化工过程控制是一门较新学科，在40年代以前，虽然生产过程中已采用自动化装置，但其设计和运行都是根据经验进行的，没有系统的理论指导。直至40年代中期，才开始把在电工中已较成熟的经典控制理论，初步应用到工业控制中来。50年代早期，在生产上出现高度集中控制的自动化装置。到60年代，高等院校化工系有较完整的教材，出现了控制系统的分析、设计和复杂的新型控制方案的文献资料，以及以计算机为控制工具，利用现代控制理论，进行多变量优化性质的设计的研究论文和学术报告。但是，由于当时计算机的投资大，可靠性差，没有在生产上发挥计算机控制的作用。直到70年代后期，微型计算机问世，在经济性和可靠性方面都有很大进展，在生产上发挥巨大的作用。同时，计算机善长于逻辑判断、程序时序性的工作，因此除控制外，信号报警、生产调度、安全管理、自动开停等都可纳入计算机程序。 控制的特点化工过程控制与一般化工方法最大的区别是动态和反馈。 动态在过程控制中把各种工艺衡算所依据的平衡状态称稳态。但是，实际生产总是在稳态附近波动而变化的。当生产达到稳态时，一个干扰出现后，被控制的变量就会偏离稳态，然后在控制作用下又逐步回至稳态，这个偏离了稳态又回复到稳态的过程称动态过程。在很多情况下，回复过程是振荡式的，可以回到原来起始的稳态，也可以回到另一个新的稳态。多数控制系统的质量指标都是直接从这一动态过程曲线出发而制定的。很多工艺设备的设计也是按可能出现的最大偏离的动态条件进行，而不能都按稳态计算进行。生产中出现的控制措施不力、操作裕度有限等，往往是由于设计依据不当所造成的。 反馈自动控制的成功和发展关键在于信息的反馈。在一个控制系统中，当控制器采取控制措施后，如果能够把控制效果的信息送回到控制器进行比较，以决定下一步如何进行校正。这种将控制效果信息送回到控制器的概念称反馈；这种信息通路称反馈回路。有反馈回路的称闭环控制系统；否则称开环控制系统。采用反馈是提高控制质量的关键措施，改变反馈的大小、形式或规律，对控制质量有不同的影响，甚至可以将不可控的非稳定系统改进为控制质量颇佳的稳定系统。所以称反馈是控制系统的心脏。 控制理论过程控制理论有经典控制理论和现代控制理论两种。经典控制理论是以线性常系数微分方程描述系统为出发点而发展起来的。一般以获得振荡的动态过程为原则,并规定动态过程的一些特征为质量指标:如动态过程中超过新稳态值的量为超调量；偏离原稳态值的最大偏离量为最大偏差；连续两次偏差峰值之比为衰减比；偏差衰减到最大量的95％所需的时间为过渡时间；若振荡后达到的稳态值与开始时的不相同，两个稳态值的差就称余差。由于这些指标不能直接表达为描述系统微分方程的组成部分，这一理论不能按数学方法直接设计理想的控制系统，需要一个凑试过程。但是，这种方法可以较严格地分析系统的控制质量。从线性常系数微分方程式的性质出发，得到两种分析方法：即根轨迹法和频率法。前者是按特征根随控制强度变化的轨迹进行评价的方法；后者应用输入为正弦波时，稳定后输出也是同频正弦波的性质，用输入和输出幅值比及相位差来评价动
《化工仪表及自动化课程课程标准》 课程名称：化工仪表及自动化学时数:64 学分:4 课程性质和任务 （-）课程的性质 本课程杲制浆造纸专业的一门专业必修课程。 （二）课程标准的设计思路 本课程采用了综合化、模块化的设计方法，每个模块均采用了理论实践一体化的思路，力求体现”做中学匕”学中做”的教学理念；本课程内容的选择上降低理论重心，突出实际应用，注重培养学生的应用能力和解决冋题的实际工作能力；本课程的内容组织形式上强调学生的主体性，在每个模块实施时，先提出学习目标，再进行任务分析，使学生在开始就知道学习的任务和要求，引起学生的注意，利于学生在任务驱动下，自主学习、自我实践。 以制浆造纸厂为主，选择典型的仪表配置和控制方案。经过学习该课程，了解制浆造纸厂生产过程常见的仪表的种类、结构和性能，掌握仪表流程图的绘制和仪表的配置，能为制浆造纸厂以及相关的行业进行生产过程的自动化控制构思和开发自动调节的方案。 （三）课程任务 本课程介绍常见化工仪表的基本常识.自动控制中基本规律和控制方法。主要内容有：仪表的种类、控制方法、自控方案的制定等。经过本课程的学习，使学生能够了解化工自动化的基础知识，初步掌握它们在化工中的基本应用，培养学生工程实践能力和创新能力，拓宽知识面。
二.课程目标 以职业能力培养为核心，确定课程的教学目标，注重对学生理论知识、职业技能、职业素质的培养，培养既懂制浆造纸专业理论知识, 又具备操作技能骨干技术人员。 (-)在理论知识方廂 1、了解化工自动化的主要内容。 2、穿握自动调节系统的组成及自动调节系统方块图及其分类。 3、掌握自动调节系统的过渡过程及品质指标。 4、了解化工对象的特点及其描述方法，掌握描述对象特性的参数。 5、掌握测量各种参数仪表的性能和原理,如:压力测量及变送，流量的测量及变送，液位的测量及变送，温度检测仪表及选用。 6、了解自动电子电位差计和自动电子平衡电桥的作用原理。 7、理解自动控制仪表基本控制规律及其对系统过渡过程的影响。 8、掌握气动执行器、电动执行器、电■气转换器及电■气阀门定位器的作用方式及其流量特性。 9、掌握简单控制系统的设计原则及调节规律的选择原则和参数的整定方法。 10、理解并掌握各种复杂控制系统的特点及应用，如:串级控制系统，比值控制系统，分程控制系统，选择控制系统，前馈控制系统。
第1章自动控制系统基本概念 填空题： 1.自动控制系统主要由测量元件与变送器、控制器、 执行器和被控对象组成。 2.自动控制系统中，将工艺参数需要控制的设备、机 器或生产过程等，称为被控对象。 3.自动控制系统的干扰作用是指除操纵变量外，作用 于被控对象并引起被控变量变化的一切因素。4.自动控制系统中的操纵变量是指受执行器控制，用 以克服干扰的影响，使被控变量保持给定值的物料流量或能量。 5.自动控制系统是具有被控变量负反馈的闭环系统。 6.仪表符号除了图形外，圆圈之中还有一串由字母和 数字组成的代号，称为仪表位号。 7.自动控制系统的动态是指被控变量随时间变化的不 平衡状态。 8.自动控制系统的静态是指被控变量不随时间变化的 平衡状态。 9.在分析和设计控制系统时，最常选用的干扰形式是 阶跃干扰。 10.一般来说，自动控制系统在阶跃干扰作用下，希望 得到的过渡过程是衰减振荡过程。
11.衰减振荡过渡过程的衰减比一般取4：1至10：1 范围内为宜。 选择题： 1.下列图形符号中，表示集中仪表盘面安装仪表的是 （ C ） A．B．C． D 2.下列图形符号中，表示就地仪表盘后安装仪表的是 （ B ） A．B．C． D 3.自动控制系统方块图中带有箭头的线条表示 （ A ） A．信号的相互关系，箭头指向方块表示为这个环节的输入，箭头离开方块表示为这个 环节的输出 B．物料从一个设备进入另一个设备 C．能量从一个设备进入另一个设备
D．既表示方框之间的物料流动方向，又表示方框之间的信号流向，两者是一致的 4.自动控制系统可分为定值系统、随动系统和程序系 统，其分类标准是（ D ） A．被控变量的名称B．控制器的控制规律 C．控制系统的复杂程度D．给定值的特点 简答题： 1.简述自动控制系统中都采用负反馈控制的原因。答：采用负反馈，是因为当被控变量受到干扰作用后，若使其升高，则反馈信号升高，经过比较，偏差信号将降低，此时控制器将发出信号而使执行器动作，施加控制作用，其作用方向与干扰作用方向相反，致使被控变量下降，这样就达到了控制的目的。 2.附图所示为某列管式蒸汽 加热器控制流程图。试分 别说明图中PI-307、 TRC-303、FRC-305所代 题4图表的意义。
传感器技术及应用课 程标准
课程标准 课程名称：传感器技术及应用 课程代码：05008 适用专业：应用电子技术、通信技术学时：72 学分：4.5 制订人： 审核：
《传感器技术及应用》学习领域（课程）标准 一、学习领域（课程）综述 （一）学习领域定位 “传感器技术”学习领域由岗位群的“电子产品技术支持岗位”行动领域转化而来，是构成应用电子技术专业框架教学计划的专业学习领域之一，其定位见表一： 表一学习领域定位 （二）设计思路 本课程标准的总体设计思路：变三段式课程体系为任务引领型课程体系，打破传统的文化基础课、专业基础课、专业课的三段式课程设置模式，紧紧围绕完成工作任务的需要来选择课程内容；变知识学科本位为职业能力本位，打破传统的以“了解”、“掌握”为特征设定的学科型课程目标，从“任务与职业能力”分析出发，设定职业能力培养目标；变书本知识的传授为动手能力的培养，打破传统的知识传授方式，以“工作项目”为主线，创设工作情景，结合职业技能证书考证，培养学生的实践动手能力。
本课程标准以生产过程自动化技术等机电化类专业学生的就业为导向，根据行业专家对生产过程自动化技术等专业所涵盖的岗位群进行的任务和职业能力分析，同时遵循高等职业院校学生的认知规律，紧密结合职业资格证书中相关考核要求，确定本课程的工作模块和课程内容。为了充分体现工作过程导向课程思想，本课程按照完成项目的基本工作过程项目熟悉了解→方案设计→系统流程图的绘制→系统软件和硬件的集成开发→控制系统安装调试→用户现场安装调试→项目竣工验收→用户指南、技术说明书等技术资料的编写与整理”的整个工作过程进行课程内容安排，选择具有代表性的几个项目为载体组织课程内容。 （三）学习领域（课程）目标 1. 方法能力目标： 能对自已的学习过程进行计划、反思、评价和调控，提高自主学习的能力； 学会自我学习、收集和检索信息、查阅技术资料； 通过理论实践一体化的学习过程，深入了解实践与理论之间的相互关系； 通过各种实践活动，思考优化实践的过程和方法，并尝试改进，尝试运用技术和研究方法解决一些工程实践问题； 学会学习和工作的方法，勤于思考、做事认真的良好作风； 培养学生一丝不苟、刻苦钻研的职业道德； 通过实践活动，培养质疑意识，具有分析、解决问题的能力。 2. 社会能力目标：
《控制系统》课程设计课题：加热炉温度控制系统 系别：电气与电子工程系 专业：自动化 姓名： 学号：1214061（44、32、11） 指导教师 河南城建学院 2010年12月29日
成绩评定· 一、指导教师评语（根据学生设计报告质量、答辩情况及其平时表现综合评定）。 二、评分（按下表要求评定） 评分项目 设计报告评分答辩评分平时表现评分 合计 （100分）任务完成 情况 （20分） 课程设计 报告质量 （40分） 表达情况 （10分） 回答问题 情况 （10分） 工作态度与 纪律 （10分） 独立工作 能力 （10分） 得分 课程设计成绩评定 班级姓名学号 成绩：分（折合等级） 指导教师签字年月日
一、设计目的： 通过对一个使用控制系统的设计，综合运用科学理论知识，提高工程意识和实践技能，使学生获得控制技术工程的基本训练，培养学生理论联系实际、分析解决实际问题的初步应用能力。 二、设计要求： 设计一个加热炉温度控制系统，确定系统设计方案，画出系统框图，完成元器件的选择和调节器参数整定。 三、总体设计： 1．控制系统的设计思想 串级控制系统采用两套检测变送器和两个调节器，前一个调节器的输出作为后一个调节器的设定，后一个调节器的输出送往调节阀。前一个调节器称为主调节器，它所检测和控制的变量称主变量（主被控参数），即工艺控制指标；后一个调节器称为副调节器，它所检测和控制的变量称副变量（副被控参数），是为了稳定主变量而引入的辅助变量。整个系统包括两个控制回路，主回路和副回路。副回路由副变量检测变送、副调节器、调节阀和副过程构成；主回路由主变量检测变送、主调节器、副调节器、调节阀、副过程和主过程构成。 2 .加热炉控制系统原理 加热炉控制系统以炉内温度为主被控对象，燃料油流量为副被控对象的串级控制系统。该控制系统的副回路由燃料油流量控制回路组成，因此，当扰动来自燃料油上游侧的压力波动时，因扰动进入副回路，所以，能迅速克服该扰动的影响。 由于炉内温度的控制不是单一因素所能实现的，所以，还要对空气的流量进行控制。空气的控制直接影响炉内燃烧的状况，不仅影响炉温，还直接影响了能源的利用率和环境的污染。所以，对空气的控制很有必要，其原理和燃料控制相同。
过程装备与控制工程 专业历史 我国“过程装备与控制工程专业”的前身是“化工机械专业”，成立于20世纪50年代初期。专业初创时期，以苏联模式为蓝本，我们的前辈呕心沥血，把我国的化工机械专业办得初具规模、培养了一大批化工机械专业教学、科研、设计、制造与使用的中坚力量。 1951年大连工学院首先成立“化学生产机器与设备”专业。1952年全国高校大调整，天津大学、浙江大学、华东化工学院、华南工学院、成都工学院、杭州化工学校(中专班)等，成立“化学生产机器与设备”专业，简称为“化机”专业。 随着全球现代化的需要和发展，在化工机械里面逐渐应用到了越来越多的自动控制。因此，为了符合我国现代化发展需要，顺应科技时代的潮流，1998年3月教育部应上届教学指导委员会的建议将专业改名为过程装备与控制工程。从此，一个更加具有发展潜力的新专业诞生了。20多年来，我国先后在60多个高样开设了这一个专业，使得该专业得到了很大的发展。 过程装备 化工单元－碳干化法设备 什么是过程装备？了解了过程装备与控制工程的历史后我们不难以知道，它也和化工机械一样，分为两大类：①化工机器。指主要作用部件为运动的机械，如各种过滤机，破碎机，离心分离机、旋转窑、搅拌机、旋转干燥机以及流体输送机械等。 ②化工设备。指主要作用部件是静止的或者只有很少运动的机械，如各种容器（槽、罐、釜等）、普通窑、塔器、反应器、换热器、普通干燥器、蒸发器，反应炉、电解槽、结晶设备、传质设备、吸附设备、流态化设备、普通分离设备以及离子交换设备等。化工机械的划分是不严格的，一些流体输送机械（如泵、风机和压缩机等）
指对过程装备和及其系统的状态和工况进行监测，控制，以确保生产工艺有序稳定运行，提高过程装备的可靠度和功能可利用度。控制工程是结合现代自动化技术，是现代自动化先进技术与化工机械相结合的，提高了设备的效率 本专业培养具备机械热加工基础知识与应用能力，能在工业生产第一线从事热加工领域内的设计制造、试验研究、运行管理和经营销售等方面工作的高级工程技术人才。 业务培养要求 本专业学生主要学习材料科学及各类热加工工艺的基础理论与技术和有关设备的设计方法，受到现代机械工程师的基本训练，具有从事各类热加工工艺及设备设计、生产组织管理的基本能力。 毕业生应获得以下几方面的知识和能力： 1．具有较扎实的自然科学基础，较好的人文、艺术和社会科学基础及正确运用本国语言、文字的表达能力； 2．较系统地掌握本专业领域宽广的技术理论基础知识，主要包括力学、机械学、电工与电子技术、热加工工艺基础、自动化基础、市场经济及企业管理等基础知识； 3．具有本专业必需的制图、计算、测试、文献检索和基本工艺操作等基本技能及较强的计算机和外语应用能力； 4．具有本专业领域内某个专业方向所必需的专业知识，了解科学前沿及发展趋势； 5．具有较强的自学能力、创新意识和较高的综合素质。 主干学科 机械工程、材料科学与工程。 主要课程 工程力学、机械原理及机械零件、电工与电子技术、微型计算机原理及应用、热加工工艺基础、热加工工艺设备及设计、检测技术及控制工程、CAD／CAM基础。 专业内涵 本学科是机械大学科的一个分支，它自己是属于机械领域，同时又服务于过程工业，自身的发展又需要机电控制。所谓过程工业，是指通过化学和物理的方法以达到改变物料性能的加工业，它涵盖了化学、化工、石油化工、食品、制药，甚至于冶金等众多行业部门。过程工业所涉及的对象是流程性物料，从原料到产品需经过复杂的工艺过程，因而整个过程需要由为数众多的单元构成。而每一个单元均需要由能实现这一功能的设备来完成，将这些单元设备连在一起便构成过程装备。动力工程及工
化工系统工程与化工设计 学院：化学工程学院 班级：化工01 姓名：贾鹏 学号：2011005 2012-11-13 在四个现代化建设中,如何使化工设计现代化,是广大设计人员共同奋斗的目标。人们都希望设计出的工厂,除产品的质量和数量满足要求外,力求资源和能源消耗也最少。若将设计做到如此完美地步,沿用传统的设计方法难以奏效。为实现这个目标,将化工技术与系统工程和技术经济理论有机结合起来,运用于化工设计之中,已成为必由之路。以下简要地介绍化工系统工程的基本内容,与技术经济的关系,阐明化工设计工作中应用系统工程方法的实际意义、必要性以及今后将会遇到的实际问题等做粗浅的探讨。
一、最优化与化工系统工程 所谓最优化，是指在满足给定的条件下,达到或接近最优目标,称之为有约束最优化。没有约束条件,即称无约束最优化,常见的是前者。关于化工系统工程,至今尚无公认的严格定义,不过,粗略地说,它是系统工程在化工中的应用,是实现复杂化工系统最优化的工程决策方法。它的核心是使整个系统达到最优目标,即不仅着眼于个别局部（化工单元）,而且,根据限定的范围（一个装置或整个工厂等）,协调各部分的要求,以谋求最大的、长期的效益。 上述最优目标,在设计中常遇到的是技术经济指标往往与节约能源相联系。其最优目标就体现在每年付出的设备投资额和水、电、汽等操作费用的总和最少。用目标函数表示为： 随着化工系统工程的不断发展,其内容也在不断地丰富。除经济因素之外,还应考虑对原料和能源质量与数量变化的适应性、开车与停车等的生产自动控制问题,不仅使设计的装置经济效益好,还便于操作,安全可靠。这就是近年来发展起来的多目标最优化问题。 二、化工设计中的过程合成 我国的化工设计部门,在建立化工过程模拟系统和物性数据库工作方面做了大量工作,并已成为化工设计的重要工具。通过不同条件下的化工过程的物料及能量平衡等方面的运算,对系统进行分析,为化工过程系统的最优化提供了重要信息。有的方法也需要结合过程模拟进行系统的最优化。 过程模拟的先决条件是工艺流程已经明确。虽然根据直观和过去的经验做一些方案比较,毕竟有限,而过程合成的任务却是在所有可行的流程中找出最优的。由于一个化工过程中的各单元设备可能有许多组合方式,因此,过程合成是挖掘经济效益潜力的一种有效的手段,在化工系统工程中占有十分重要的地位。Lee.K.F曾做过计算,由两股加热物流和两股冷却物流构成的换热系统,总共有4200种结合方式。炼油厂常减压装置中,为了提高原油预热温度和增加热量回收而建立的换热网络中,油品有
浙江大学“过程装备与控制工程”专业简介 --过程装备与控制工程专业（化工过程机械） 1. “过程装备与控制工程”专业处于什么地位？ 2. “过程装备与控制工程”专业主要学习什么？ 3. “过程装备与控制工程”专业学生的就业前景如何？ 4. “过程装备与控制工程”专业研究生招生规模如何？ 5. “过程装备与控制工程”专业毕业的学生适合出国吗？ 6. “过程装备与控制工程”专业课程设置？ 7. “过程装备与控制工程”专业师资情况？ 8. “过程装备与控制工程”教学情况？ 9. “过程装备与控制工程”实验情况？ 10. “过程装备与控制工程”专业学生能够获得哪些方面的锻炼？ FAQ 1.“过程装备与控制工程” 专业处于什么地位？ 浙江大学“过程装备与控制工程”专业是国家重点学科、国家特色专业，前身是“化工设备与机械”专业。 专业成立于1953年，在国内高校中开创了多个第一，已成为我国过程装备与控制工程高层次复合型人才培养和科技创新的基地。1961年开始招收培养研究生；1981年获首批博士学位授予权；1986年首批设立博士后流动站；1996年国家首批211工程重点建设学科。1998年根据教育部专业调整，将化工设备与机械专业建设改造为过程装备与控制工程专业，并于1999年开始按新专业名称招生。2001年被评为本学科首个国家重点学科，2008年被列为首批国家特色专业。 2．“过程装备与控制工程”专业主要学习什么？ “过程装备与控制工程”专业立足于国民经济发展的支柱企业，以流程工业为对象，系统地学习这些流程工业过程中各主要装备的设计、制造与控制基础，融化工、机械、力学、材料、信息与控制等专业于一体，致力于解决社会发展、经济建设和国家安全中的前沿性重大科技问题。 3.“过程装备与控制工程”专业学生的就业前景如何？ “过程装备与控制工程”专业的毕业生在人格品质、创新精神和适应能力等方面都有出色表现，受到社会各界的广泛认同，需求旺盛，供不应求，一次性就业率年年100%，读研率和出国率之和接近50%。经常有本科学生作为交流生送往德国、港澳等地交流学习。 毕业生就业范围非常广，包括复旦大学、武汉大学、上海理工大学、浙江工业大学、青岛科技大学、
《化工过程控制课程设计报告》 学院： 专业： 班级： 姓名： 学号： 指导教师： 起止日期：2011年12月18日～2011年12月23日
目录 1.课程设计目的 (2) 2.课程设计题目和要求 (2) 3.设计内容 (2) 3.1吸收塔和解吸塔的控制 (2) 3.1.2控制方案的论证与选择 (4) 3.1.3分程控制系统的设计 (5) 3.1.4控制系统硬件选择 (6) 3.1.7测量变送器的选择 (7) 4.设计总结 (9) 参考书目 (9)
1.课程设计目的 通过本课程设计，让学生进一步熟悉吸收塔液位控制系统方法及应用，将学到的东西与实践相结合。培养学生综合运用本门课程及有关课程的基本知识去解决某一实际问题，加深对该课程知识的理解。锻炼学生独立思考问题的能力和查看资料来解决问题的能力。 2.课程设计题目和要求 本次课程设计设计的吸收塔和解吸塔的液位流量均匀控制系统。整个装置是贫液从解吸塔底部流出经锅炉给水预热器冷却后，用贫液泵送到吸收塔顶，自上而下流过两层填料，再与半贫液汇合，此次设计根据贫液的控制要求，应采用均匀控制系统对其液位、流量进行控制。由于均匀控制系统具有结构无特殊性的特点，采用的是液位、流量串级均匀控制系统，温度控制系统需要达到工艺上规定的控制 3.设计内容 3.1吸收塔和解吸塔的控制 吸收是利用液体吸收剂收集或冷凝气流中的某些组分的过程。而解吸过程刚好相反，它是将已吸收的组分从液体中除去或解吸出来。这两个过程可以相互独立地进行，例如从烟道气中吸收二氧化硫，或从“酸水”中解吸硫化氢。而更多的情况是这两个过程联合运行，例如大型氨厂脱碳工序普遍采用联合运行的工艺流程，见图 今以它为例简单的介绍如下： 温度为250℃左右的低变气用水淬冷到露点（178℃），然后进入低变气再沸器，
第十二章化工工艺图
第十二章 化工工艺图 ?教学内容： ?1、化工制图中的一些标准规范和绘制方法； ?2、化工制图前的准备工作； ?3、化工工艺图。 ?教学要求： ?1、熟悉化工设备图样的基本知识； ?2、掌握化工流程方案图、带控制点的工艺流程图 的画法与阅读。 ?重难点： ?化工流程方案图、带控制点的工艺流程图的画法。
?§1 化工制图中的一些标准规范和绘制方法 ?一、视图的选择 ?绘制化工专业图样(这里主要指化工零件图、化工设备图)，首先要选定视图的表达方案，其基本要求和机械制图大致相同，要求能准确地反映实际物体的结构、大小及其安装尺寸，并使读图者能较容易地明白图纸所反映的实际情况。 ?大多数化工设备具有回转体特征，在选择主视图的时候常会将回转体主轴所在的平面作为主视图的投影平面。如常见的换热器、反应釜等。一般情况下，按设备的工作位置，将最能表达各种零部件装配关系、设备工作原理及主要零部件关键结构形状的视图作为主视图。
?主视图常采用整体全剖局部部分剖（如引出的接管、人孔等）并通过多次旋转的画法，将各种管口（可作旋转）、人孔、手孔、支座等零部件的轴向位置、装配关系及连接方法表达出来。 ?选定主视图后，一般再选择一个基本视图。对于立式设备，一般选择俯视图作为另一个基本视图；而对于卧式设备，一般选择左视图作为另一个基本视图。另一个基本视图主要用以表达管口、温度测量孔、手孔、人孔等各种有关零部件在设备上的周向方位。 ?
?有了两个基本视图后，根据设备的复杂程度，常常需要各种辅助视图及其他表达方法如局部放大图、某某向视图等用以补充表达零部件的连接、管口和法兰的连接以及其他由于尺寸过小无法在基本视图中表达清楚的装配关系和主要尺寸。需要注意，不管是局部放大图还是某某向视图均需在基本视图中作上标记，并在辅助视图中也标上相同的标记，辅助视图可按比例绘制，也可不按比例绘制，而仅表示结构关系。
中国石油大学（北京）远程教育学院 期末考试 《化工系统工程》 学习中心：______姓名：__ ____学号：____ 关于课程考试违规作弊的说明 1、提交文件中涉嫌抄袭内容（包括抄袭网上、书籍、报刊杂志及其他已有论文），带有明显外校标记，不符合学院要求或学生本人情况，或存在查明出处的内容或其他可疑字样者，判为抄袭，成绩为“0”。 2、两人或两人以上答题内容或用语有50%以上相同者判为雷同，成绩为“0”。 3、所提交试卷或材料没有对老师题目进行作答或提交内容与该课程要求完全不相干者，认定为“白卷”或“错卷”，成绩为“0”。 一、填空题（每空2分，共30分） 1.在一个绝热封闭体系中，投入了9种已知质量的化合物，这些物质在其中发生了4个化学反应，产生了3种新化合物。当系统稳定下来后，生成了2个液相层、1个气相，要确定系统的状态需要（2）个变量？ 2.一股已知条件的工艺物流（组分数为20），进入带进料阀和换热盘管的气液分离器进行气液分离，有哪些手段能够影响分离器的操作效果（调节阀开度），（调整换热判盘管温度）。 3.某设计院进行一个常规精馏塔的设计，设计师需要考虑的设计变量有（2）个。 4.过程系统节点相邻矩阵中流股汇集单元的特征是：（列有多个非零元素）。 5.某节点相邻矩阵A经过运算得到A?A、A?A?A两个新的矩阵，将A、A?A、A?A?A三个矩阵布尔相加后得到可及矩阵A*，其中元素值a25=a52=1、a27=a72=1、a57=1、a75=1，则说明：（节点3与5组成一个简单回路、节点3与7组成一个简单回路，且这两个回路构成复合回路）。 6.采用序贯模块模拟法进行流程计算时，最佳断裂流股要保证相关子系统中所有回路（被切断）。 7.由描述过程系统结构的原始索引矩阵I运用乘幂法则通过比较与替代获得了新的矩阵J=I2，其中，出现了4个相同的节点对{3-3}、{5-5}、{8-8}、{9-9}，则说明：（这4个节点构成两个简单回路，但目前的信息还无法判断具体组合信息）。
过程装备与控制工程就业方向 过程装备与控制工程专业培养具备过程装备与过程控制基础知识与应用能力，以下是我为您整理过程装备与控制工程就业方向,供您参考，希望对你有所帮助，。 过程装备与控制工程就业方向 毕业生具备化学工程、机械工程、控制工程和管理工程等方面的基本知识和技能，可直接从事化工、炼油、医药、轻工、环保等过程设备与过程计算机自动控制的设计、研究、开发、制造、技术管理和教学等工作，对于与机电类有关的工作具有较强的适应能力。 (1)信息服务业是新型工业化的强大动力源 信息化已经成为制造业发展的大趋势。信息技术的蓬勃发展不仅使电子信息产品制造业迅速崛起，而且深刻改造了钢铁、机械、纺织、化工、冶金等传统制造业的生产方式和经营理念。信息化技术由于集成了电子信息、自动控制、现代管理、先进制造等多项高新技术，促进产品设计的创新、企业管理模式的创新和企业间协作关系的创新，能有效提高劳动生产率，改善产品质量，降低生产成本，加快企业对市场需求的反应速度，极大地增强了制造业的竞争力。 (2)人力资源是新型工业化的基础 资本技术密集型、高新技术产业和工业化过程中产业结构升级优化所需的人力资源，主要靠培养和引进全面发展的高素质人才来解决，这对教育、科技、信息、文化等全面提高人民素质和科技文化水平的服务部门提出了更高的要求。 (3)新形势下现代服务业与制造业之间出现“耦合”现象 在当前经济发展中，服务业与制造业之间出现了相互融合的势头。这种融合更多地表现为服务业向制造业的渗透，特别是与生产过程相关的现代服务业直接作用于制造业的生产流程。尤其需要指出的是，随着专业化
分工程度的深化和市场体系的完善，现代服务业在新型工业化中的作用将不断增强。 (4)服务业国际转移成为重要趋势 近几年，在全球经济不景气的大背景下，跨国公司开始了新一轮全球产业布局调整。制造业的国际转移仍然是产业布局调整的重心，服务业向新兴市场国家转移的趋势也渐趋明显，成为新的热点。服务业国际转移表现为下述三个层面：一是项目外包，即企业把非核心辅助型业务委托给国外其他公司;二是跨国公司业务离岸化，即跨国公司将一部分服务业务转移到低成本国家;三是一些与跨国公司有战略合作关系的服务企业，如物流、咨询、信息服务企业，为了给跨国公司在新兴市场国家开展业务提供配套服务而将服务业进行国际转移，或者是服务企业为了开拓东道国市场和开展国际服务贸易而进行服务业国际转移。对于东道国而言，第二和第三层面的服务业国际转移都表现为服务业外商直接投资。 过程装备与控制工程专业培养目标 培养目标：过程装备与控制工程专业培养具备过程装备与过程控制基础知识与应用能力，能够在化工、炼油、医药、轻工、环保、食品等领域从事过程装备与过程控制设计、研究、制造、管理的高级工程技术人员。 [1] 培养的化工机械毕业生要做什么工作?当时的思路是化工厂需要大量能够从事化工设备运转的工程技术人员，包括设备的采购、安装、维护及零配件管理等方面的工作。主要是应该有一定的设计能力。从教学角度，大学不宜教授运转、维修，应该教授设计，教授原理和原则。设备与机器的关系是以设备为主，以机器为辅。因为设备是非定型的，需要设计，而机器是定型的，只要会选用就行。容器、塔器、换热器、反应器等属于设备，机器有干燥机、离心机、破碎机、过滤机等。后来把破碎机去除了，把它们归到了矿山机械中去。学生的毕业设计主要做蒸馏塔、吸收塔等的设计。杜马认为这是符合中国实际的。
摘要 随着化工生产日趋复杂化、大型化和自动化，化工系统工程这门学科正在蓬勃发展并得社会各界的日益关注。本文对系统工程发展现状进行了客观的阐述，及化工生产中的应用及发展趋势地行了分析探讨。 关键词：化工生产；化工系统工程；发展趋势；系统分析与综合
Abstract With the chemical production are becoming increasingly complicated, large-scale and automation. Chemical system engineering this subject is booming and have to pay more and more attention to the social from all walks of life. In this paper, the current situation of the development of the system engineering objective paper, and chemical production of the application and development trend analysis to do. Keywords:chemical production; Chemical system engineering; Development tendency; System analysis and comprehensive
1 系统工程综述 1．1 系统工程起源 是20世纪20年代美国贝尔实验室在建造美国全国电话网络中首先提出。系统工程的雏形形成于40年代，在50年代到60年代。系统工程迎来了其发展的高潮。电子计算机的出现和应用，则为系统工程提供了强有力的运算工具和信息处理手段，成为实施系统工程的重要物质基础。系统工程可以说是工程活动的总结，是为构建系统的所有工程活动的支持。系统工程标准源自于系统工程实践，是系统工程实践经验的总结。 1．2 系统工程定义 化工系统工程或称过程系统工程，是在系统工程、化学工程、信息技术、控制技术、计算数学等学科的基础上产生并发展起来的一门综合性学科。系统工程是组织管理的技术，把极其复杂的研制对象称为系统，即由相互作用和相互依赖的若干组成部分结合成具有特定功能的有机整体，而且这个系统本身又是它所从属的一个更大系统的组成部分。系统工程则是组织管理这种系统的规划、研究、设计、制造、试验和使用的科学方法，是一种对所有系统都具有普遍意义的科学方法。