过程装备与控制工程大全11篇

过程装备与控制工程篇（1）

引言：随着人们生产生活方式的转变，燃气已经逐渐消费的主流，燃气专业的探究和探索显得尤为重要。为适应燃气过程装备与控制工程专业发展的需要，明确专业内涵，分析存在的问题，确定专业定位和发展方向，探索专业特色，本文对燃气过程装备与控制工程专业发展进行了探索与实践。

一、过程装备与控制工程的专业内涵

过程装备与控制工程专业主要以过程工业为专业背景。过程工业是指以流程性物料为主要对象，以改变物料的状态和性质为主要目的的工业，它包括化工、石油化工、生物化工、化学、炼油、制药、食品、冶金、环保、能源、动力等诸多行业与部门。过程工业所涉及的一些物理、化学过程，主要有传质、传热、流动、反应、机械、热力学等过程。正是这些物理、化学过程，构成了过程工业的生产过程。然而，要使这些过程得到实现，达到工业生产的目的，必需要有相应的过程设备。这些过程设备包括传质设备（如精馏、吸收设备等）、传热设备（如换热器、加热炉等）、流体设备（如泵、压缩机等）、反应设备（如化学、生化反应器等）、粉体加工设备（如粉碎、造粒、输送设备等）及热力设备（如制冷、空调设备）等。这些设备及它们的有效组合，就构成了过程装备。过程装备的高效运行，不仅取决于构成生产装备的各个单元设备的性能以及这些单元设备的组合方式，而且取决于对单元设备及成套装置的控制水平。应用先进的计算机技术、传感技术、信息技术及控制理论，对生产过程及设备实行实时监控与自动控制，使之处于最运行状态，是过程工业装备发展的一个重要方向。因此，过程装备与控制工程，是一个融“过程”、“机械”和“控制”为一体，将“化工”、“机械”和“信息”学科紧密结合而形成的“化D机D电”一体化的多科型、交叉型专业。

二、专业定位、专业方向和专业特色

燃气过程装备与控制控制工程专业培养适应石油化工、能源、燃气等过程工业企业需要的“一线工程师”、“一线工艺师”和“一线管理师”为培养目标。在教育过程中，注重对学生能源工程燃气学的基本理论和基本知识的培养，加强过程装备设计、制造与控制的基本技能和综合素质与能力的培养，使毕业生具有燃气工程、能源工程和化工工程等基本知识和工程应用能力和技能。

燃气过程装备与控制控制工程专业与石油工业有着良好合作关系，有与石油工业相关的办学条件，因而过程装备与控制工程专业以石油化工、燃气能源为主要专业方向，培养能在石油化工（含炼制）、燃气安全、燃气管道安装等石油行业设计、制造、生产一线从事集装备设计、制造工艺、控制为一体，具有较强的复合性的过程装备设计制造、控制运行、维护管理的工程技术人才。

三、燃气过程装备与控制工程专业存在的主要问题

1、现在的专业办学在很多方面仍然是沿用或模仿普通本科院校的模式，适合独立学院的办学模式还不十分清晰。燃气过程装备与控制控制专业由于办学时间比较短，尚未形成明显特色。

2、前期主要依托于校本部的师资力量，师资队伍人数虽然逐年在增加，但真正的专业教师力量仍然缺乏，教师整体结构不太合理，教师科研少，学术水平低下，年青教师缺乏教学经验，教学水平明显不高。

四、燃气过程装备与控制工程专业建设对策

1 深化改革，建立科学规范的实验室管理体制。燃气的过程装备与控制工程系成立以系主任牵头的实验室管理领导小组，在学院行政和实验中心的指导下，依据学校实验室建设规划，制订实验室的具体建设方案，并组织实施：调整实验室布局，优化实验室资源配置；根据专业的发展和企业需求，整合实验项目，淘汰过时落后的实验项目，增加综合性、设计性、研究创新性实验项目；开发一批实验教学课件，逐步提高实验教学质量，满足应用型人才培养的需要；完成实验教学大纲的修订，启动实验、实训指导书的编写及出版，发表实验教学相关的论文；完成年度设备购置计划；选送实验室专职教师外出进修；部分实验室面向学生开放，引导学生将设计作品申报专利，并根据教学和科研的需要，自制相关实验教学设备。

2 加大实验教学改革力度，全面提升实验教学质量。根据培养高素质创新性应用型人才的要求，进一步完善实验课程体系建设，科学设置实验项目。按照“以学生为中心，以能力培养为核心”的教学理念，构建工程模式实验教学体系，改革实验教学内容，建成以学生自主学习为主的基础性实验教学平台，教师与学生互动的综合性实验教学平台，以发挥学生主观能动性、培养创新精神和实践能力为主的自主设计研究性实验教学平台，基于校园网的网络虚拟实验教学平台；增加综合性、设计性实验项目比例，开设一些随着国家节能环保措施力度加大带来的环境治理的综合性开放性实验项目，如固废资源化利用实验室、工业烟气综合治理测试实验室、废气废水清洁治理与测试实验室、节能环保创新设计实验室，逐步实现所有实验室向学生开放，着力培养学生创新精神和实践能力，全面提升实验教学质量。

3、充分利用社会资源，积极引进、聘用高质量的优秀人才。通过人才市场，积极寻求优质教师资源，引进优秀人才，特别是要大力引进高职称、高学历人才，扩充专任教师队伍；通过加强协作，聘任兼职、临聘和双肩挑高级专家等多种途径，拓宽教师来源渠道，改善教师队伍结构，促进教师整体素质的提高。特别是要充分利用校本部的师资资源，聘用高级职称教师，作兼职教授，提升专业整体师资水平。

4、以提升业务能力为重点，大力提升教师的全面素质。对青年教师在教学上要采取“帮、扶、教”，帮助他们尽快熟悉教学各基本环节的要求，站稳讲台；创造条件，外送培训，加快提高业务能力；积极支持、帮助青年教师承担各类研究课题，参加学术会议，提高他们的学术水平。同时，加强教师对实验、实习实践环节指导技能的培养；通过参与各实践环节，深入接触生产一线技术人员和操作工人，相互学习讨论，深化了专业知识的理解及应用。

五、结束语

挑战与机遇共存，面对国家沿海大开发以及“卓越工程师计划”的启动两大契机，燃气行业将得到更大的发展。相信经过几年的专业建设和实践探索，燃气是我过程装备与控制工程专业建设更上一个台阶，培养更多更优秀的专业人才，为科技发展与进步、国家和地方的经济建设作出重大贡献。

参考文献

[1]李伟，戴光，等.过程装备与控制工程专业建设与改革[j].石油教育，2008（3）：60-62.

[2]王昌，李强，等.过程装备与控制工程专业建设与特色的探索[j].实验室科学，2008（5）：52-54.

过程装备与控制工程篇（2）

中图分类号：O213.1 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）36-0263-01

前言：过程装备又是一涉及面非常广的行业，它与控制工程 紧密相连，其包括机械的常规装备、机械基础理论、控制工程、计算机及其它基础理论知识等。控制工程是应现代产业发展的需要产生的、是处理自动控制系统的各种工程需要和解决实现问题的综合性工程技术需要而产生。从现实生产上看“过程装备与控制工程”是相当有发展前景的一个综合行业。

1.过程装备与控制工程的意义

1.1过程装备与控制工程是目前工业领域中主要生产途径，了解这门学科非常有意义，这对认识并了解各种过程装备的原理，以及对现代过程控制理论有一个初步了解和进入工控行业都能奠定良好基础。

1.2过程装备与控制工程专业涉猎了化工、石油、能源、轻工、环保、制药、食品、生化、煤化工、机电及劳动安全部门等领域，所以其专业发展既具有广阔性又具有挑战性。从课程体系上可以看出：社会现实对于该专业的学生实习有很方便的实习场所与场地，有利于学生实习，并结合实际丰富自己

1.3“过程装备与控制工程”属于任何一个国家的发展都离不开的机械领域，同时又服务于过程工业与相关企业，过程装备与控制工程的发展，需要机电控制。所谓的过程工业，就是指通过化学和物理的原理和方法，用以达到改变物料性能的加工的企业。其包涵了化学、制药、化工、及石油化工、食品，甚至于冶金等众多行业部门。这样的过程工业，它涉及的对象是流程性物料，其从原料到产品，需经过复杂多样的工艺过程，因此，整个过程需要由众多的物理或化学元件来构成，而每一个元件均由能实现这一功能的物理或化学设备来完成，将这些元件设备联系在一起，构成过程装备。而要保证工业或企业生产中每个设备，甚至是整个装备都能正常运行，就必需对其生产流程性的每个参数，进行严格的工程控制，如压力、或温度、或流量、或液位、或浓度等相关系数。

1.4过程装备与控制工程专业建立与发展，为国民经济各部门的建设和发展，提供了强劲的综合能力和开发潜力，集中体现了我国的综合竞争力和工、矿、企业的技术水平。特别是进入21 世纪以来，随着我国改革的进一步加深，科学技术的进一步提高，人们的科学意识逐步加强和思维意识进一步解放，全民的技术研究活力得以充分显示，所以过程装备与控制工程专业在工、矿、企业等制造业的发展上起到了强劲的促进作用。

2.过程装备与控制工程的产生

我们都知道“化工机械专业”是“过程装备与控制工程专业”的前身。其成立于20世纪50年代初期。化工机械专业至目前为止，已曲曲折折、跌跌撞撞地走过了50余年的路程。该专业建立初期，是以模仿前苏联的高校专业为基本模式，我国前辈专业认识以“爱国献身”的精神呕心沥血，把我国的化工机械专业办得相当出色、培养了一大批可观的化工机械专业教学教师、科研人员、设计工作者、制造与使用的中坚力量工作者等”。

3.过程装备与控制工程的发展

“化工机械专业”是“过程装备与控制工程专业”的前身。我国的“化工机械专业”首先是于1951年建国初期，在大连工学院首先建立了“化学生产机器与设备”专业。而在1952年全国高校大调整时期，有成都工学院、浙江大学、天津大学、华东化工学院、华南工学院、杭州化工学校（中专班）、化工学院等高校中，一般都设了化工机械系专业。如当时的华东化工学院，在1952年建校初期就建有的三个化工机械方面的专业系等，分别设为无机工业系、有机工业系和化工机械系。而且1958年又增设了化工机械制造专业和化工自动控制专业。在经过“读书无用论”劫难，恢复研究生招生后，在华东化工学院和浙江大学化工机械专业中，分别建立了全国首批化工机械专业方面的硕士点和博士点，并定名为化工过程机械专业。 这就是早期的化工机械专业，其基本上是化工的基本底子再加上基础的机械知识方面知识的探讨。到了60年代以后我国的化学工程专业才开始兴起，促进了不少高等学校对化工机械专业的研究，而淡化了对化工的基础的探讨。与此同时，西方在压力容器技术方面有了空前的发展，且又为化工机械专业的发展，展现了个崭新的、广阔的研究空间。各高院校根据自身条件和发展，形成了各自的发展特色。有些高等院校便以研究压力容器为主，有些院校则继续拓展“过程设备”的研究或化工机器的研究。而国外一些发达国家、特别是英美国家的化工系，一般将该专业分成两个专门化的方向：一部分搞工艺，另一部分搞设备。当时按照前苏联的模式，化工与机械并重的原则，我国高校学生既要读机械系的机械课程，又要读化工系的化工课程。机械专业学生即要学习机械方面的课还要修化工设备方面的 课程，但当时化工机械的内容非常少，所以相对发展骄慢。当时苏联高校中有两个专业：化工机械专业和机械设计制造专业。1954年，便请来了前苏联专家杜马什涅夫，在大连工学院讲学。杜马什涅夫是莫斯科化工机械学院副教授，掌握一定的机械方面的知识和机械发展方向。我国各高校都选派了12位教师和10位研究生去到他那里进修，进修班人员共同认为，不能盲目照抄前苏联课程体系。研究人员考察了大连、吉林等地的前苏联援建项目。并由大连工学院出面，召集了当时较有影响力天津大学、华东化工学院、浙江大学等高校教师与杜马教授一起制定中国第一份化工机械专业的教学计划，并切合实际地进行了机械方面的研究和探讨。一致认为中国的化工机械专业不能是完全前苏联模式的翻版，它还吸纳了欧美国家化工和机械专业的特点、结合中国实际、及国际先进技术创造性的发展。

4.过程装备与控制工程发展趋势

过程装备与控制工程专业随已有近六十余年的发展历史，但其目前表现形式确是工业技术水平和现代化程度的标志，也是决定着国民经济的发展水平和现代化进程的要素，过程装备和控制工程的技术是发展新兴高新技术产业和尖端工业技术的最基本的装备。马克思曾经说过“各种经济时代的区别，不在于生产什么，而在于怎样生产，用什么劳动资料生产”。 过程装备和控制工程的技术已就是人类生产活动的最基本的生产资料和手段，而数控技术又是当今先进制造技术和装备最核心的高端技术。所以当今世界各国制造业，都广泛采用过程装备与控制工程的相关技术来提高制造能力和水平、提高对动态多变市场的适应能力和竞争能力。还有世界上各工业较发达的国家还将过程装备与控制工程列为国家的战略物资，他们不仅采取重大措施来发展自己的过程装备与控制工程的技术及其产业，而且在“高精尖”过程装备与控制工程的关键技术和装备方面，对我国实行封锁和限制政策。

5.结束语

总之，过程装备与控制工程是近代化工业发展的基点，是衡量企业、制造业发展的标志，其发展是社会进步的综合表现，也是人类文明的体现。大力发展以过程装备与控制工程技术为核心的先进制造技术，目前已成为世界各发达国家加速经济发展、提高综合国力和国家地位的重要途径。

过程装备与控制工程篇（3）

引言

过程装备与控制工程专业是在化工设备与机械专业基础上建立起来的。早在20世纪50年代初期，根据经济发展的需要，我国仿照原苏联的教学模式成立了化工设备与机械专业。如大连工学院（即大连理工大学）在1951年率先成立了化学生产机器与设备专业，第二年天津大学、浙江大学、华东化工学院（华东理工大学）等国内知名高校也相继设立了化学生产机器与设备专业。该专业的设立，对我国当时经济的发展起到了巨大的推动作用，特别是对我国化工、石油化工、轻工、制药等行业的发展功不可没。该专业主要的特点是将化工过程和过程设备有机地结合起来，所学知识既可以解决化工生产过程遇到的难题，又可以根据化工生产需要来设计、改进和加工所需的设备，还可以对生产设备进行操控、维护和维修。该专业曾被誉为“万金油”专业，培养出来的人才长期备受社会青睐。[1][2][3][4][5]然而，随着工业和科技的发展，高能耗、低效率、高污染的粗放式的生产模式已与时代主题格格不入。目前的生产，要求过程设备向大型化、精密化、节能化和自动化方向发展。为了迎合社会发展的需要，1998年教育部对普通高等学校本科专业进行调整时，将原来的“化工设备与机械”专业更名为“过程装备与控制工程”专业。专业名称的变更，既拓宽了专业领域范围，也拓宽了专业知识结构。目前的过程装备与控制工程专业，涵盖了化工设备与机械、真空技术与设备、炼油机械、矿业机械、建材机械、轻工机械等专业。也就是说，过去的这些专业经专业调整以后现在都叫过程装备与控制工程。对应专业名称的变更，专业知识结构也发生了巨大的变化，即从原来的以化工过程原理和化工设备设计知识为主的课程设置，拓宽到以过程原理、过程装备和过程控制为主要内容的课程体系。学生的就业领域也从原来的以化工和石化企业为主导领域，拓宽至化工、石油化工、炼油、食品、环境工程、制冷工程、生物化工、动力能源、冶金、轻工和制药等领域。不可否认，专业名称和专业内涵的变革对社会发展和人才培养起到了无法估量的作用。同时，专业范围的拓宽也带来了一系列不容忽视的问题。

一、过程装备与控制工程专业发展存在的问题

鉴于目前过程装备与控制工程专业就业形势较好，目前全国已有120多所高校开设了此专业。其中部分院校的过程装备与控制工程专业，并不是由原来的化工机械与设备专业转变过来的。这些院校为了满足过程装备与控制工程专业课程体系的要求，同时保存原来专业的特点，课程体系一度变得庞大而复杂。面对复杂的课程体系，学生们在一定程度上对本专业的认识、专业课程的学习、就业甚至再深造专业的选择产生了一定的困惑。目前，为了与国际工程教育接轨，使过程装备与控制工程专业国际化，即使是由化工设备与机械发展起来的过程装备控制工程专业的课程体系也非常庞大。图1是我校2015级培养方案的课程体系，加上选修课共60余门次。目前面临的一个严峻问题是，课程门数在增多，而总学时却在减少，从而出现学时紧张难以分配的现象。对本专业而言，一些非常重要的专业基础课程如工程流体力学和工程热力学仅有32学时，在有限的学时内学生对这些课程知识点的掌握不够深入和透彻，这导致学生在后续课程的学习（如过程流体机械）中比较吃力，难以理解过程中涉及的物理现象；甚至有些学生在考研时，几乎不敢报考专业课程为流体力学、工程热力学和传热学的高等院校。其次，课程的大而全，在某种程度上给学生带来了很大的困惑。面对复杂的课程体系，学生们不知道他们到底要学什么，将来能干什么。学生在课程学习时，对很多课程认识不足，只是简单的根据学时的多少来判断课程的重要性，这导致他们在学习时不能很好地把握专业方向，严重影响了就业方向选择的主动性。再加上过程装备与控制工程专业本身在专业方向归类时就比较特殊，其本科阶段归属于机械工程一级学科，而研究生阶段（即化工过程机械）又归属于动力工程及工程热物理一级学科。这无形中又增加了学生对专业方向理解的困惑。再次，目前有些院校虽然已形成了自己独特的专业方向，但从学生就业和发展的角度来说，缺乏一定的灵活性，再加上目前高校招生规模逐步扩大，学校很难满足学生个性发展的需求。而且单一的专业方向会影响学生的就业，形成内部竞争的局面。因此，过程装备与控制工程专业方向的精心凝练和认真规划是我们必须面对的问题。

二、专业方向的规划和思考

正如前述，早期曾把过程装备与控制工程专业称为“万金油”专业。但仔细想想，如果一个人啥都能干，那也就意味着他啥也专不了、精不了。就学术界而言，到目前为止，本专业出来的两院院士和杰出科学家屈指可数，所以专业方向的凝练和规划是必然的。为了与国际接轨，专业方向的凝练不能偏离已有的课程体系，而应在与国际接轨的基础上，认真规划专业方向。从表1可以看出，对于我校的过程装备控制工程专业而言，主要的专业课程可分为：过程设备、过程机器和过程控制三大类。顺着这三大课程类别，实际上可以规划为过程设备、过程机器和过程控制三个专业方向。学生在数学、自然科学和人文与社会科学等基础课程学完之后，就可以根据个人的兴趣爱好进行专业方向选择。确定了专业方向后，学生就可以根据专业方向和个人的发展深入学习相关课程。当然，制订培养方案时应根据专业方向的需要合理地安排相关课程、分配学分和学时。

（一）过程设备方向

该方向以过程设备（包括存储容器、换热器、塔器、反应釜等）的结构设计、强度设计、材料选用、制造加工为主。支撑专业方向的主干专业基础课程应为理论力学、材料力学、弹性力学、过程原理、工程材料，主要的专业课程应为过程设备设计、过程装备制造工艺、压力容器设计规范、信号测试与处理。相对于其他专业方向而言，在制订培养方案时，这些课程的学时应偏多些。

（二）过程机器方向

该方向以过程机器（包括压缩机、泵、离心机、汽轮机等）的结构设计、热力设计、节能设计、操作运行、故障诊断为主。支撑专业方向的主干专业基础课程应为流体力学、热力学、传热学、过程原理、材料力学，主要的专业课程应为过程流体机械、故障诊断技术、过程装备制造工艺、信号测试与处理。相对于其他专业方向，在制订培养方案时，这些课程的学时应偏多些。

（三）过程控制方向

该方向以过程控制仪表（包括压力、温度、流量、应力应变等传感器）的结构设计、原理设计、电路设计、控制设计为主。支撑专业方向的主干专业基础课程应为电工和电子技术、控制工程基础、复变函数、过程原理、计算机原理及应用，主要的专业课程应为过程控制技术及应用、化工仪表及自动化、过程控制与计算机控制系统。相对于其他专业方向，在制订培养方案时，这些课程的学时应偏多些。表1列出不同专业方向课程的对比情况。从中可以看出，每个方向都有自己的重点课程，这样做有以下优点。1.学生明白了专业方向的重要课程，可以有针对性地进行学习，能够很好地将课程学习和自己将来的就业和发展结合起来。2.优秀学生在进一步深造学习、选学校和专业时，比较灵活，选择的余地比较大，摆脱了考研专业课程只敢选材料力学和理论力学的尴尬局面。3.能够合理地利用教学资源，分层次教学，比如每个专业方向的重点课程应配置经验丰富、责任心强的教师进行授课。对于这些重点专业课程，不论是理论学习还是实践学习，均应严格要求，在纵、深方面均应达到预定的水平。而对于相同课程、非专业方向学生的教学，教师应侧重于知识广度的教学，不应再抓细节、求深度。4.便于课堂管理和减轻学生的学习负担。有了专业方向，学生学习的目的性就比较强，重点课程会多投入，非重点课程应以了解为主。对学生而言，在明白了课程的学习目标后，他们学习的积极性会相应提高；对教师而言，课堂管理也会相对轻松。

三、结束语

不可否认，任何事情都具有两面性，教育也如此。教育的改革和国际化，一方面促进了我国教育的发展和教育与国际接轨的步伐，另一方面也带来了诸如课程体系膨胀、专业方向模糊等一系列问题。本文针对过程装备与控制工程专业方向模糊不清这一问题，给出了自己的一些看法和解决方案。在笔者看来，根据目前的课程体系，过程装备与控制工程应设置过程设备、过程机器和过程控制三个专业方向，然后再根据专业方向设置相应的课程。每个方向应根据需要来设置自己的课程，不同的方向、相同的课程，可配置不同的学时，讲授不同的内容。面对具体的专业方向，学生应制订详细的学习目标。这无疑对学生的学习、就业乃至未来的发展具有巨大的帮助作用。

［参考文献］

［1］李志义，.对“过程装备与控制工程”专业的认识与规划［J］.化工高等教育，1999（3）：9-12.

［2］李志义，.对过程装备与控制工程专业背景的认识［J］.化工高等教育，2003（1）：11-14.

［3］闫绍峰，廖国进，熊晓航.过程装备与控制工程专业建设探索［J］.辽宁工业大学学报（社会科学版），2012（2）：116-123.

过程装备与控制工程篇（4）

中图分类号：TP277

一、过程装备与控制工程综合实验系统的技术要求

（1）技术指标

压力测量范围：0-90MPa，压力控制精度：±0.5%FS

温度测量范围：O-ICKTC，温度控制精度：土0.5%FS

流量测量范围：O-lOL/min，流量控制精度：±0.5%FS

液位测量范围：0-300mm，液位控制精度：±0.5%FS

（2）装置配套及对环境要求

电源：380V±30V. 50Hz

温度：0～40℃

相对湿度>75%

二、过程装备与控制工程实验系统的工作原理

1、化工原理实验

（1）换热器换热性能试验

热流体放出的热量为：

Qt=mtCpt（T1-T2）①

其中，Qt为单位时间内热流体放出的热量，kW； mt为热流体的质量流率，kg/s；Cpt为热流体的定压比热，kJ/kg-K，在实验温度范围内可视为常数；T1、T2为热流体的进出口温度，K或℃。

Qs=msCps（t1-t2）②

其中，Qs为单位时间内冷流体获得的热量，kJ/s=kW； 为冷流体的质量流率，kg/s： Cps为冷流体的定压比热，kJ/kgvK，在实验温度范围内可视为常数；t1、t2一冷流体的进出口温度，KS℃。

损失的热量为：

Q = Qt-Qs③

冷热流体间的温差是传热的驱动力，对于逆流传热，平均温差

tm=t1-t2/ln（t1/t2）④

其中：t1=T1-t2、t2=T2-t1

实验装置系统如图2.1所示。

（2）换热器管程和壳程压力降测定实验

通过测量管程流体的进口压力Pti、出口压力Pt2，便可以得到管程流体流经换热器的总压力损失Pt=Pt1Pt2；通过测量壳程流体的进口压力Ps1、出口压力Ps2，便可以得到壳程流体流经换热器的总压力损失Pt= Ps1Ps2。

（3）流体传热系数测定实验

换热器的传热速率Q可以表示为：

Q = KAtm⑤

其中，Q为单位时间传热量。W、 K为总传热系数，W/（m2*K）； A为传热面积， A= πdonL， m2， tm为平均温差，K或℃。

对于逆流传热，平均温差为：

tm=t1-t2/ln（t1/t2）⑥

其中：t1=T1-t2、t2=T2-t1， T1、T2为热流体的进出口温度，K或℃； t1、t2为冷流体的进出口温度，K或℃。

由公式⑤可得：K=Q/tm

Q可由热流体放出的热量或冷流体获得的热量进行计算，即：

Q1=mtCpt（T1-T2）或QS=mSCpS（t1-t2）

（4）流量计校正实验

孔板流量计的标定：测出对应流量q下的P，即可计算出流量系数Co

q=Co*Ao*p/p

文丘里流量计上游的测压口距管径开始收缩处的距离至少应为二分之一管径，下游测压口设在最小流通截面处。由于有渐缩段和渐扩段，流体在其内的流速改变平缓，祸流较少，喉管处增加的动能可与其后渐扩的过程中大部分转回成静压能，所以能量损失就比孔板大大减少。

其中，Cv为流量系数，无因次，其值可由实验测定或从仪表手册中查得；Pa-Pb为截面a与截面b间的压强差，单位为N/nf，其值大小由压差计读数R来确定；Ao为喉管的截面积，m2； P为被测流体的密度，kg/m3。

测出对应流量Vs下的P，即可计算出流量系数Cv。实验系统如图2.2所示。

2、过程装备控制技术及应用试验

（1）离心粟恒压力控制实验

此为单回路简单控制系统。安装在离心菜出口管路上压力传感器PT将离心栗出口压力转换成电压信号，经放大器放大后输出至工业调节器PC， PC将压力信号与压力给定值比较后，按PI调节规律输出4一20mA信号驱动变频调速器控制电机的转速，达到恒定离心栗出口压力的目的。

（2）离心栗恒流量控制实验

此为单回路简单控制系统，安装在离心粟出口管路上祸轮流量传感器TT将离心栗出口流量转换成脉冲信号，其脉冲频率经频率/电压转换器转换成电压信号后输出至流量调节器TC， TC将流量信号与流量给定值比较后，按PID调节规律输出4一20mA信号，驱动电动调节阀改变调节阀的开度，达到恒定离心栗出口流量的目的。

（3）水箱液位控制实验

此实验采用的是单回路控制系统，它是由一个被控对象，一个检测元件及变送器，一个调节器和一个执行器所构成的闭合系统，也称反馈控制系统。设计一个控制系统，首先应对被控对象做全面的了解。除被控对象的动态特性外，对于工艺过程、设备等也需要比较深入的了解；在此基础上，确定正确的控制方案，包括合理地选择被控变量和操纵变量，选择合适的检测变送元件及检测位置，选用恰当的执行器，调节器以及控制规律等；最后将调节器的参数调到最佳值。

三、过程装备与控制工程实验系统的主要结构设计

1、支架

以前的实验装置大部分是安装在水泥台上，本次设计的实验系统安装在支架上，支架总体结构尺寸为4000X1800X700rnm，它由矩形冷弯空心型钢100X50X3min燥接而成，上面的横梁采用热乳不等边角钢80X50X6mm掉接而成，材料匀为碳素结构钢。

2、电机-多级离心栗

由于电机震动大，所以电机和与之相连的转速转矩测量仪、多级离心粟安装在水泥台上。这样支架结构就受到较小的震动，减轻了支架的负荷，保护了其他零部件。

3、换热器

换热器有很多种分类，但是常用的换热器按结构一般分为板片式换热器和管壳式换热器。板片式换热器是由板片和密封塾片构成，而管壳式换热器是由管子、壳体及管板组成的设备。这里我们主要介绍管壳式换热器。管壳式换热器又可以分为固定管板式、浮头式、U形管式和填料函式换热器。

参考文献：

过程装备与控制工程篇（5）

2社会发展专业需求和学生性格特点

齐齐哈尔大学过程装备与控制工程专业紧密结合石油炼制装备、制药装备和食品装备，是就业面宽广特色专业。本专业毕业学生在工作中有的从事机械结构设计，有的从事整套装备工艺计算和工作流程设计，有的管理设计装置的自动化控制系统。经济腾飞的当代社会、科学技术迅猛发展、知识快速更迭，社会对毕业生的要求能独挡一面，多种技能。

3理论教学方法的改进与创新

古语有云：大学除了有大楼，更重要的要有大师。所以针对本专业师资结构不合理，教师专业背景不够的现状。学校应该加大力度引进高水平专业人才，除此之外应该多给与专业老师走出去学习的机会，构建良好的工作环境，发挥老带新传帮带的精神，充分利用有经验老师的优势和专长，通过交流使老师之间建立一个或几个团队，针对专业的某个点进行创新改进或针对某个专业方向深入研究和学习。还应积极邀请省内外高校高级技术人才和有经验的专业科研专家来学校讲学，为老师订阅专业的科技报纸、杂志，不断更新教师的知识，开阔教师的视野，提高教师的专业素养。在课堂上理论教学过程中要因材施教，尊重学生，认真观察学生，并把学生分为几类：比如科研型学生、动手实践型学生、思维活跃型、创新型等类型的学生。根据各种类型的学生的优缺点，在课堂中开展讨论活动或者是启发式互动教。关注课堂细节，要把课堂中每位学生的表现进行总结，再下一堂课程中改正缺点，在不断尝试与总结中，找到属于自己课堂最佳效果点。教师应多采用启发式教学，从问题的引出到问题的解决都尽可能的与学生在互动中完成，这样是学生记忆深刻，较容易的理解枯燥乏味的理论知识，例如：应该在课堂上给同学们布置问题，鼓励学生积极参与讨论和主动解决问题，提高教学效果。加强实验室建设，实验室教学是高校教学很重要的一部分，实验室教学比理论教学更接近实际，学生学习相关理论知识相对课堂教学有比较更直接和形象，记忆更加深刻，所以必须加强实验室建设，给学生提供动手操作的平台。引进一批生产一线常用的设备，最好模拟一种流程性材料的生产工艺流程，高度仿真生产线，为学生实验课堂增加设计、组装、拆卸设备或控制系统的内容，解决学生实践与理论脱节的问题。加强实验室教育最主要的是教学质量和教学效果也会显著提高。

过程装备与控制工程篇（6）

关键词：

课外工程教育；创新；自主学习

在全球化背景下，工程教育对于增强国力和未来竞争力日显重要。本世纪以来，欧美各国特别将加强和改革工程教育作为高等教育发展的重要内容[1]。欧盟委员会资助下构建并实施了“欧洲高等工程教育”（H3E）、“加强欧洲工程教育”（E4）、“欧洲工程的教学与研究”（TREE）等系列主题研究[2-4]。从2000年起，麻省理工学院等四所大学组成的跨国研究团队，经过四年的探索研究，创立了CDIO工程教育理念[5]，它以产品研发到产品运行的生命周期为载体，让学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式学习工程。我国教育部也提出“卓越工程师教育培养计划”[6]，旨在全面提高我国工程人才培养质量。我国要建设创新型国家，需要培养造就创新能力强、适应经济社会发展需要的高素质工程技术人才。以汕头大学为代表，国内50多所高校正在开展CDIO教学实践[7]。此外，华东理工大学还提出了“全面工程教育”理念[8]。综观各种教育模式，实践是关键词之一[9-10]，而课外是学生学习生活非常重要的一部分，也是学生自主学习提高的时间，合理利用课外组织开展工程教育，对于学生能力、素质的培养具有重要的意义。这里，课外工程教育指课内教学计划规定之外的学生工程教育活动，其特征是强调学生的自主性和教师的引导作用。天津科技大学的“过程装备与控制工程”专业是天津市高校“十二五”综合投资规划的品牌专业建设项目，有着50多年的办学历史，拥有本科、硕士、博士以及工程硕士培养等完整的人才培养体系，为课外工程教育的实施提供了良好的平台。落实“轻工过程装备”人才培养的特色定位，对本科生开展课外工程教育，是提升人才培养质量的必要手段，与培养计划内的教学相辅相成。目前，工科类为主的普通院校针对本科生教育尝试实行“3＋1”的培养模式，即“3年专业基础学习+1年实训实践学习”。但是，作为工科学生，工程教育应该努力使之贯穿大学四年的学习始末，模块化的分段式培养方式某种程度上不能很好地使学生对知识融会贯通，因此，效果并不明显。尤其是在大众化教育背景下，如何能够让学生将专业知识的“片段”连接组织在一起，是值得研究的内容。本文主要从工程师认知教育、科技创新活动、产学合作工程实践等三个方面探讨对本科生课外工程教育的实践。

一、工程师认知教育

从大学一年级入学开始，为了帮助学生更好地了解专业培养体系、发展方向以及就业情况等，我们编制了《机械导航》作为学生了解所学专业的入学手册。每年定期举办“卓越工程师成长之路”、“教授讲坛”等活动，邀请学术领域的教授和企业界工程领域的专家，为学生带来不同主题的讲座。包括针对某一专题内容，请工程领域专家进行详细讲授；在本科生进入毕业设计之前，请具有丰富工程设计经验的企业或设计院的专家为毕业生开辟设计类专题指导讲座等；以工程技术讲座的形式，对学生加强工程修养以及工程师伦理教育。同时，借助学院的大学生职业生涯规划中心，为学生提供与工程师们沟通和交流的机会，激发他们的学习兴趣，拓展思维空间，提高工程和科研能力。这些认知教育使得学生明确认识到工程师不但能“造物”，而且能“做事”。

二、科技创新活动

大学生的科技创新活动有助于营造大学学术氛围和培养积极向上的学风[11]。科学研究是大学的基本职能之一，培养卓越工程师必须使之兼备科学家和工程师的双重素质和能力，因此大学既要注重新技术的研发，注重解决工程实际中的科学技术问题，又要注重对学生能力的培养。此外，现代工程实际应用中很大程度上是基于多学科的科学和技术知识的交叉与应用，因此，学生在校期间开展科技创新活动对培养学生的创新精神和实践能力具有重要意义。

1.参与科学研究科学研究是非常有效的实践训练方法，理论知识与具体实践结合，锻炼了学生的项目组织实施能力。我们以研究室为科技创新平台，教师指导，研究生协助，本科学生以项目成员的身份参与或者基于某个项目组独立从事科研工作。比如在试办“卓越人才实验班”过程中，除了课程体系的区别设置之外，还重点强化了学生参与科技活动的内容，从大二开始实行导师培养制，类似于研究生导师制，以科研实绩好、责任心强的教师为导师，指导学生的研究工作。为了达到较好的学习效果，一般每名导师指导两名学生。再如，“过控”专业的特色研究室吸收了部分大三、大四的本科生，通过积极参与科研项目，导师指导和与研究生的合作，可以使学生较早地进入科研状态，明确科研的基本方法和思路。在这个过程中，学生将得到文献检索和论文撰写能力的训练，充分发挥其创新思维能力，促进了课程体系中知识的掌握，增强了学术交流和技术交流能力，提高了分析问题和解决问题的能力。同时，导师们也可以借此了解学生的认知及需求，有利于提升课堂教学效果，满足学生的学习需求。另外，多年来实施的推荐免试研究生提前进入实验（研究）室从事科学研究的计划，也收到了较好的效果。

2.专业软件的学习和使用专业软件是将来工程实践必不可少的工具，同时利用软件可开展虚拟现实设计、制造、过程优化等虚拟教育。目前，AutoCAD、Matlab、Pro/E等绘图、科学计算和工程类软件已进入本科教学内容，随着知识的积累和学习的深入，通过选修课或指导性推荐，可以让学生接触诸如ANSYS、FLUENT、COMSOLMultiphysics、EDEM等分析计算设计相关的软件。软件的使用对于调动同学们的学习积极性很有帮助。比如，要求学生熟悉ANSYS的分析问题的步骤，掌握ANSYS建模、网格划分、求解和后处理的基本方法，可以使学生具备初步的利用有限元软件求解工程问题的能力。对于过程装备与控制工程专业学生而言，单元操作及过程优化是重要的学习内容，建议学生使用试验版Symprosys软件（http：///），针对干燥、蒸发等特色课题进行过程分析和优化，对于锻炼学生的分析抽象能力、知识表达能力和综合运用所学知识解决问题的能力有很大帮助。

3.科技竞赛机械工程学院设置了大学生科技创新基金，积极引导学生参加各类科技竞赛活动。比如，鼓励学生积极申报“大学生创新创业训练项目”，导师提供条件，学生自主完成创新性实验的设计、实验条件的准备、实验的实施、数据处理与分析、报告撰写、成果（学术）交流等。利用天津科技大学实验室开放基金项目，加强工程专业人才培养[12]。经历这些过程后，学生能够逐步形成独立思考问题、解决问题的能力以及组织实施实验设计的能力，为今后的工作取得宝贵的实践经验，同时也可以为毕业设计积累素材和资料。

4.学术交流高校是学术交流最活跃的地方，可是真正面向本科生的却比较少见，而本科生也还没有意识到要主动去参与这些活动。因此，设计面向本科生的学术交流活动对于开阔大学生视野很有必要。这些年，我们开设了“博士讲坛”，由中青年博士为本科生讲授其所属研究领域的发展与自己的研究实践，能够很好地贴近学生，使学生对专业领域的未来以及自己的职业规划有较好的了解和认识。此外，借助国外来访学者，专门开设面向本科生的学术讲座，让学生了解国外工程教育情况和科研方法，尝试进行国际型工程人才培养。近年来，来自美国、加拿大、俄罗斯、日本等国家的高校和研究单位的专家为我们做了讲座，交流语言为英语，本科生能够与国外专家互动交流，一定程度上说明了学生的潜力，因而更应该为学生们提供更多的机会，以满足不同学生的不同需求，适应工程教育国际化的需要。

三、产学合作工程实践

一般来说，大学课堂课程内的学生仍处在一个假定的实验环境中，要拓展到工程实践的实际体验还有一定难度。针对过程装备与控制工程专业，我们与企业合作，引进了中试规模的提取、干燥、蒸发等多套设备，这样学生的实验活动就与企业的实际生产相类似，可以培养学生工业生产及企业运营管理的大局观。其实，在学生毕业设计期间与企业合作，让学生深入企业，在企业工程师和学校教师的共同指导下研发产品、解决工程实际问题是培养学生工程能力的最好途径，但是该途径的实施因客观原因仍有一定难度。产学合作需要本科生综合各基础课程中所学到的知识，充分发挥学生的创新思维能力[13]。一方面，可以以企业合作或单独委托项目为抓手，在工程师的指导下开展工程实践，尽可能涉及到项目的全过程，如工程设计、加工、组装、测试等。另一方面，依托本专业建立的校外实习基地、工程训练中心等培养学生的工程能力。如，过控专业在天津市津南区多个企业建立了校外实习基地，天津市荣光特种风机有限公司、永恒电机厂、天炉科技发展有限公司、尼特风机有限公司、宝成集团等均已成为本专业学生进行工程实践的重要场所。

四、结束语

本科生的课外工程教育需要有比较大的平台，才能够为学生提供工程实践的机会，才能在大学期间切实提高学生自主学习和工程实践的能力。在实践过程中，我们还发现了一些问题需要在今后的工程教育中进行改进。一是教学模式需要及时革新。沿用以往的教学模式，以知识传授为主，只关注“做中学”是不够的，教师和学生的工程教育意识仍需要重视和提升，只关心“规定内的动作”是远远不能达到要求的。二是高校与企业在人才培养上的合作缺乏更为深入的开展，需要研讨“共赢”机制和相关措施。高校内具有工程素养的教师队伍不足，走出校园的机会不多，缺乏更多的与企业合作的切合点。综上所述，在今后本科生的课外工程教育中，应在动手实践、分工合作、交流研讨等能力培养和素质养成方面进行提高，并形成对课内教学的有力支撑。同时，为了更好地培养具有国际化视野的毕业生，学校仍需要面向实际改革创新教学模式，开拓并建立更多的与企业合作共赢的机会和平台。

作者：徐庆 宋继田 单位：天津科技大学

参考文献：

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[9]李培根.工程教育需要大工程观[J].高等工程教育研究，2011（3）：1-3.

[10]李培根.未来工程教育中的实践意识[J].高等工程教育研究，2010（6）：6-8.

过程装备与控制工程篇（7）

1.引言

上世纪九十年代,社会对化机专业人才的要求发生了改变。随着 现代 科学 技术的进步和 工业 的 发展 ,过程装备越来越趋向大型化、精细化和自动化,流程参数(如压力、温度、流量等)与过程进行要求必须实施精确的自动控制,这是过程装备高效、安全、可靠运行的根本保证。将“过程”、“装备”与“控制”三个相关学科紧密有机地结合在一起,实现“过-装-控一体化”,已是化机专业改革的必然。

根据 教育 部1998年颁布的《普通高等学校本科专业目录》,“化工设备与机械”本科专业正式更名为“过程装备与控制工程”专业。新专业是“以过程装备设计为主体,以过程原理与装备控制技术应用为其两翼(简称‘一体两翼’)”的大类学科交叉型专业。这并不是专业名称的简单改变,而是要求赋予专业以新的内涵,因此应结合内蒙古发展的实际情况,对我校过程装备与控制工程专业的建设和特色进行深入细致的探究,慎重确定专业的培养方案,做出合理的专业发展规划,以适应培养21世纪人才之需要,并充分体现我们自己的专业特色。

2.专业建设思路

内蒙古科技大学过程装备与控制工程本科专业于2004年获得批准,于当年招收第一届学生,现已累计招生四届八个班共计300余人。依据国家教育部高等学校机械学科过程装备与控制工程专业教学指导分委员会制订的专业总体框架,结合内蒙古科技大学的实际情况,建立专业的知识结构和课程体系,充分体现“过装控一体两翼”的总体架构,把过程装备与控制工程专业建设成为涵盖学科领域宽、柔性大、适应性强的专业,能够培养21世纪内蒙古及全国 经济 发展需要的高素质应用型人才。

3.专业建设规划

校院领导非常重视过程装备与控制工程专业的建设工作,动员和协调各方面的力量给予大力支持,学校已安排购置了75万多元专业必需的实验设备,学院已购买数量可观的教学科研图书资料。过控系全体教师均参与专业课程建设和教学改革探究,集体讨论专业结构调整、课程体系优化、培养方案及教学大纲修订、教学方法改进等方面的问题,形成共识并付诸实施。

3. 1.专业师资队伍建设规划

建立一支高素质、结构合理的师资队伍,是专业建设的关键。原专业师资存在的主要问题是知识结构不合理。一方面大部分教师均毕业于原化机专业或机械专业,过程控制或过程工程等方面的理论基础比较欠缺;另一方面青年教师所占的比例较大(约占总数90%以上),部分青年教师教学经验不足而且缺乏工程实践知识。因此更新教师的知识结构是当务之急。学院采用的办法是:

(1)引进硕士以上专业对口的高学历人才。

(2)提高青年教师的水平。积极鼓励中青年教师进修或攻读高一级学位。定期进行教学质量检查、评比和研讨,对教学质量差的青年教师,安排经验丰富的老教师给他们帮助和指导。支持专业课教师参加全国过程装备与控制工程专业学术交流活动,以拓宽他们的知识面,提高其教学和科研能力。由此逐步形成一支学历层次高(研究生以上占100% )、年龄结构和职称结构比较合理(45岁以下占80%,高级职称占50% )、专业素质水平较高的教师队伍。

3. 2.专业培养目标的定位和教学计划的修订

参照专业教学指导分委员会制订的总体框架,我校过程装备与控制工程专业的培养目标定位为:培养适应我国社会主义现代化建设需要,面向二十一世纪过程装备与控制工程领域的高级应用型人才。通过本专业的学习力求使学生具备扎实的基础、较宽的知识面,具有一定的创新意识、较强的工程实施能力和良好的业务素质。学生毕业后可从事化工、石油、能源、轻工、环保、制药、食品、生化、煤化工、机电及劳动安全部门等领域中的过程装备与控制工程的设计、制造、运行、管理、研究及开发等工作。

按此培养目标,结合内蒙古和我校的实际情况,确定我校过程装备与控制工程专业的知识结构框架,如表1所示,其由基础理论知识和专业方向知识两大部分组成。基础理论知识包含人文基础、科学技术理论和实践基础三方面,以科学技术理论为重点,人文基础和实践基础辅之。科学技术理论包括公共理论基础、专业理论基础和专业技术基础。这些基础理论知识的掌握为专业知识的获得打下坚实的基础。专业方向知识以压力容器及过程设备设计和过程流体机械为主体,过程工程原理与过程装备控制技术为其两翼,并增设煤化工技术及装备等专业课程,以突出我们自己的专业特色。

3. 3.课程体系改革及优化

根据“一体两翼”的专业定位,优化课程设置,建立新的教学课程体系,以适应培养知识面宽、基础扎实、弹性大、能力强的应用型人才的需要。具体做法如下: (1)增设控制类有关课程,满足专业拓宽的需要。如开出机械工程控制基础、液压与气压传动、plc技术及应用课程,使学生掌握过程装备控制学科的有关知识,以适应过程装备大型化、自动化的需求。(2)加强理论基础、淡化专业。将专业课学时数控制在总学时的20%左右。如对过程流体机械以解决选型和应用为主,将课时由72减少至48左右;增加流体力学及粉体力学、工程热力学理论基础课程;同时开出适当的专业选修课,如有限元原理及应用、过程装备cad、药物制剂工程与设备、压力容器安全技术、过程装备密封技术,以增加专业的柔性。(3)加强外语、 计算 机基础教学。压力容器及过程设备课程采用双语教学,增开过程装备高级程序设计课程,使得外语和计算机教学四年不断线,让学生较好地掌握一门外语和较深的计算机知识,提高学生的综合素质,以适应科学技术迅猛发展的需要。(4)加强实践性环节,积极创造条件。如增设工程教育实践,以增强学生理论联系实际的能力。

3. 4.专业教材使用与更新情况

为了规范专业的知识结构和保证教学质量,专业核心课程按新专业的要求全部采用全国高等学校过程装备与控制工程专业教学指导分委员会组织编写的面向21世纪的新教材。煤化工技术及装备课程没有现成的教材,必须组织相关人员进行编写。同时要求任课教师在教学实践的基础上不断探索,对教学内容进行必要的补充和整合,使之更适应我校的实际情况。

3. 5.教学方法及手段的改革

在教学方法上,要求教师采用比较式、启发式教学,讲课中要求突出重点、详略得当,以提纲式教学为主。充分发挥学生的主观能动性,让学生自学与教师课堂讲授、指导、答疑相结合。

在教学手段上,也积极进行探索。压力容器及过程设备与过程流体机械等课程采用多媒体教学与图片资料讲解,加深学生对过程设备结构的认识,节省在黑板上画图及板书的时间,以提高授课速度并充实授课内容;过程装备与机械制造基础课程需要增加典型容器的制造工艺,可用观看录像来代替课堂的抽象讲解;压力容器及过程设备被作为学院重点课程予以建设,通过进一步完善cai课件和研制典型过程设备的设计 计算 软件以提高专业教学的效果与质量。

3. 6.实践性教学环节规划情况

实践性教学环节是培养工 科学 生动手能力、处理实际问题能力的重要环节。因此,我们非常重视对实践性教学环节的规划与安排。

专业实验室建设规划如表2所示,鉴于实验经费投入数量有限,大规模地进行实验设备的购置不切合实际,在利用相关院系实验资源的基础上,我们主要计划先期建设能够满足学生基本专业实验要求的压力容器综合实验、空压机性能测试及超声探伤实验、过程装备结构拆装实验和过程装备控制技术实验四个实验室。第一期专业实验室建设中用于购买实验设备的经费约为75万元,其中压力容器综合实验装置我们使用南京化工学院李健教授研制的专利产品——压力容器三合一验证性实验装置,其特点是结构设计巧妙,试件易得,实验效果良好,实验数据误差较小,价格仅为通用压力容器实验装置的二十分之一,许多高校如东南大学在使用该实验装置。通过第一期的建设,实验室的教学环境将得到较大的改善。实验室第二期建设正在拟申报之中(含过程装备与控制仿真实验、过程装备密封实验装置、煤化工技术及装备实验装置等),相信经过两期建设,实验教学条件将得到很大的改观,能够进一步提高实验教学质量。

实习是理论联系实际、学校 教育 与社会相结合的重要教学环节。为了保证教学质量,我们选择了区内外一些优秀 企业 作为实习基地,如南京紫光精细化工厂实训基地、南化集团、天津碱厂、神华集团煤化工基地等,建立了长期、稳定的合作关系,得到了厂里各方面的支持与配合。

毕业设计( 论文 )是学生在校期间的最后一个实践性教学环节,是培养学生综合运用所学知识解决工程技术问题、完成工程师素质基本训练的一个关键性教学实践活动。我们一方面制订毕业设计(论文)大纲和毕业设计指导书,另一方面注重指导教师自身工程实际知识的加强,再者依据培养目标选好毕业设计(论文)题目,并安排一定比例的学生参与教师纵向科研课题的研究,让学生从中掌握科学研究的方法和提高处理工程实际问题的能力。

4.结束语

相信经过几年的专业建设和实践探索,我校过程装备与控制工程专业的办学条件与教学水平将会获得较大改善与提高,社会影响力逐年递增,师资队伍建设渐趋合理优化,为积极准备化工过程机械硕士点的申报创造条件。知识结构充分体现厚基础、宽口径的专业培养特点,学生独立获取知识的能力、信息处理能力、工程实践能力和开发创新能力均有望得到较大的提升。

参考 文献 :

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过程装备与控制工程篇（8）

中图分类号：G642.4 文献标识码：B 文章编号：1671-489X(2012)24-0082-02

Control Courses Teaching for Process Equipment and Control Engineering and Discussion//Zuo Haiqiang, Zhang Lan, Liu Renhuan, Zhu Quanmin

Abstract This paper introduces the configuration and practical teaching of control courses for Process Equipment and Control Engineering. It points out how to improve the teaching effectiveness of the control courses.

Key words process equipment and control engineering; control courses; practical teaching

Author’s address College of Chemical Engineering in China University of Petroleum, Qingdao, Shandong, China 266555

“过程装备与控制工程”本科专业的前身是“化工设备与机械”（简称“化机”），成立于20世纪50年代初期。随着生产现代化的需要和科技的发展，利用先进的计算机技术、传感技术、信息技术及控制理论，对生产过程及设备进行实时监控与自动控制，使其处于最优运行状态，已成为过程工业装备发展的主要趋势。因此，为了顺应科技时代的发展，教育部将专业拓宽为过程装备与控制工程，形成了一个融“过程”“机械”和“控制”为一体，将“化工”“机械”和“信息”学科紧密结合而形成的“化—机—电”一体化的多科型、交叉型专业。目前国内有过程装备与控制工程专业的高校大概在110所。

专业要名符其实，过程装备与控制工程的专业特色就在于学科交叉，其中“控制工程”占有举足轻重的作用。过程装备的高效运行，不仅取决于构成生产装备的各个单元设备的性能以及这些单元设备的组合方式，而且取决于对单元设备及成套装置的控制水平。本文对中国石油大学（华东）控制类课程的设置、实践教学以及笔者在教学过程中遇到的问题进行探讨。

1 控制类课程的设置及实践教学

1.1 控制类课程设置

目前学校过程装备与控制工程专业为本科生开设的控制类课程有5门，其中必修课2门（过程装备控制工程基础和化工装备测控技术），选修课3门（微控制器原理及应用、化工单元控制技术和现代测控仪表）。

过程装备控制工程基础教学的主要内容包括自动控制系统的基本概念、控制系统的数学模型、时域瞬态响应分析、控制系统的频率特性、控制系统的稳定性分析、控制系统的误差分析和计算、MATLAB及其应用等。通过该课程的学习，使学生掌握经典控制理论的基本知识，使学生初步具备应用这些知识进行控制对象分析与综合的基本能力，为后续控制类专业课的学习打下控制工程学科的基础。

化工装备测控技术教学的主要内容包括过程装备测控系统的基本概念，过程参数检测技术，过程控制装置，简单控制系统、复杂控制系统和计算机控制系统的设计及运行，典型过程单元及对象的控制，先进控制系统等。通过该课程的学习，使学生掌握控制工程学科基础理论的应用，初步具备应用这些知识进行检测系统和控制系统设计与运用的基本能力。

微控制器原理及应用主要内容包括微控制器的基本概念、构成及特点，微控制器的CPU、指令系统及编程，微控制器基本系统的设计，微控制器的模块的特点及应用，微控制器的开发工具和软件，基于微控制器的过程控制仪表等。通过该课程的学习，使学生具备应用这些知识进行微控制器系统设计与运用的基本能力。

化工单元控制技术主要内容包括化工单元控制技术的基本概念、现状及发展趋势，流体输送设备、换热设备、精馏塔和化学反应器这些典型化工单元的特性及针对性控制方案的设计与实现等。通过该课程的学习，使学生具备典型化工单元特性获取与分析，控制系统设计与运用的基本能力。

现代测控仪表主要内容包括自动检测技术的发展与现状、现代测控仪表的技术特征、现代测控仪表的原理及相关技术、现代测量仪表、现代控制仪表及成分分析仪表等。通过学习本课程使学生掌握目前在石油、石化等行业中应用的几种较为先进的测量与控制仪表，具备解决过程参数检测与控制的基本能力。

1.2 控制类课程的实践教学

过程装备与控制工程本科专业培养的是以工程师为主的应用研究型专门人才，因此，在教学内容中必须强调工程实践，注重学生动手能力的培养。

过程装备控制工程基础课程的实践教学内容主要包括使用MATLAB建立控制系统的数学模型，控制系统的时域分析、频域分析、稳定性分析等。化工装备测控技术的实践教学内容主要包括热电偶及温度测量、压力表校验及压力测量、简单控制系统PID参数整定、串级控制系统设计、简单PLC控制系统程序设计等内容。微控制器原理及应用的实践教学内容主要包括用单片机汇编语言编程、C语言编程以及利用单片机控制LED指示灯或电动机等。化工单元控制技术的实践教学内容主要包括换热器对象特性的测取及控制、离心式压缩机控制、化学反应器特性模拟及控制等。此外，在专业课学习之前，安排有认识实习，主要参观校办胜华炼油厂、垦利石化总厂以及胜利石化总厂等企业，这些企业的自动化程度很高，拥有先进的DCS或FCS控制系统，且过程装备控制中的温度、压力、流量、液位（或物位）、成分和物性等主要参数齐全，让学生在学习专业课之前对控制系统有一个初步的感性认识。在专业课学习之后，还有专业实习，主要安排在大型的齐鲁石化等企业进行，学生可以结合课堂上学到的理论知识，对一些重要的生产单元（如催化、重整、焦化、乙烯等）和关键设备（如离心式压缩机、往复式压缩机等）的控制进行实习。

2 加强控制类课程教学效果探讨

在近几年从事过程装备与控制工程专业控制类课程的教学过程中，笔者对如何加强控制类课程教学效果进行了思考与探讨。

1）学生数学基础相对薄弱，学生大多没有学习过复变函数与积分变换等数学内容，因而在讲解拉氏变换和幅角定理时，学生理解起来有一定的难度。建议讲授这部分内容时，要给学生补充相关的数学知识，并放慢讲课节奏。

2）应结合学校自身的特点，加强特色教材建设。学校培养的过程装备与控制工程本科专业毕业生主要面向石油石化领域就业。现阶段选用的控制类教材有些是适用于机械领域，有些适用于交通领域。应当结合自身的特色和特殊的环境，有针对性地编写适用于石油石化领域的特色教材。如在石油石化领域广泛地采用DCS控制系统进行控制，而DDZ-Ⅲ型控制器则较少采用，因而DCS编程与组态内容应作为教学的重点。

3）由于学院和学科布局调整，过程装备与控制工程专业从原来的机电工程学院调整到化学工程学院，这意味着过程装备与控制工程专业中的“化工”“机械”和“控制”的比重也会做适当的调整，适当改变过去机械占主导的地位，适度增加“化工”和“控制”的比重。专业要名副其实，把握好“控制工程”的尺度，这也是当前教学改革上的一个难点。

4）专业课要向科学前沿靠拢，控制领域知识淘汰与更新比较迅速。教师要紧跟时代的步伐，及时更新自己的知识，把学科前沿的东西带到课堂上。同时要注意培养学生的兴趣，发现学生的特长，鼓励创新。

3 结束语

“控制工程”在过程装备与控制工程专业教学中占有举足轻重的作用。本文对中国石油大学（华东）过程装备与控制工程专业控制类课程设置、实践教学以及存在的问题进行总结和分析，同时对如何增强控制类课程的效果进行探讨。

参考文献

[1]钱才富,段成红,马润梅,等.过程装备与控制工程专业教学改革的研究与实践[J].化工高等教育,2002(3):45-46.

过程装备与控制工程篇（9）

2.优化专业必修课程

在新计划中，结合本专业的实际情况，充分考虑专业必修课程的前置因素和知识的自然衔接过程，削减设置重复的课程，避免资源浪费；剔除内容落后、知识陈旧的课程，并对排课顺序、开课时间、课程学时和学分等内容进行优化，以均衡协调各课程之间的关系，利用有限的教学资源力求教学效果最大化。在新人才培养计划中，根据静设备、动设备和控制三条主线，设置过程设备设计、过程流体机械和过程装备控制工程三门专业必修课程，学时总数分别为64、48和64，在所有专业课中位居前列。以三门主课为中心，基于为核心课程进行知识铺垫的原则，辐射出工程材料及成型方法、机械原理、工程流体力学、互换性与技术测量、机械设计和机械制造技术基础六门专业必修课，并依据其内容安排学时数从32到56不等。另外，考虑到考研、招聘和毕业设计对课堂教学的影响，所有专业必修课程一律不安排在第七和第八学期。

3.改革专业选修课程

18世纪末，柏林大学创始人洪堡提倡在大学里教师可以教授自己认为最好的课程，学生也可以学习自己愿意学习的任何课程。基于此理念，他首次提出了课程选修制（ElectiveSystem）。借鉴德国的经验，美国弗吉尼亚大学于1825年首开选修课先河。直到1869年，哈佛大学校长埃利奥特才正式确立了选修课制度，并在全世界范围内大力推广。目前，正确处理选修课与必修课之间的关系成为课程改革的重要命题。在新计划中，选修课包括通识教育选修课和专业选修课，前者已在前文中提及，不再累述。专业选修课作为对专业理论知识的补充与扩展，是专业教学计划中的重要组成部分。然而，在旧人才培养计划中，专业选修课不仅数量屈指可数，而且在整体专业课程中所占学时和学分的比例相对较小，犹如餐后甜点一般，其重要地位并未得以凸显。随着时代的更替和科技的发展，陈旧的专业选修课程体系已经无法跟进教育理念的更新步伐，专业选修课的改革呼之欲出。通过到相关企业调研、参加专业学术会议、参与大学生招聘会、跟踪反馈毕业生就业及职业发展情况等渠道，掌握人才培养现状和社会需求动向。在充分论证的基础上，遵循拓展学生的知识面，提高学生的综合素质和就业竞争力的原则，系统地完善专业选修课程体系。新计划更注重专业选修课程与其他课程之间的互补和承接关系，课程设置模式更趋于科学化和合理化。修订后的专业选修课广泛涉及机械、化工、数学、信息、电子等众多与专业相关的领域，共计24门课程，在专业课中所占比重增加到40％。课程教学内容不仅能够紧密结合社会经济建设的发展，密切联系企业需求，而且能够反映有关专业的前沿知识、先进技术和创新方法，对拓展学生视野，增强学生工程应用能力具有重要意义。

4.构建实践教学体系，改革实验教学模式

以人才培养计划为蓝图，旨在培育出知识与能力并重，科学素质与人文素质并存的优秀应用型人才，而理论知识的巩固、动手能力的提高及综合素质的内化都与实践教学环节密切相关。在新人才培养计划中，以培养学生的实践能力为目标，以循序渐进地培养能力为原则，优化并重组实践教学内容，构建实践教学体系。体系由设计、实验、实习、实训、实践五大类实践教学环节组成，环环相扣，其中每个环节又以基本能力锻炼为基础，以实践教学课程为支撑，以综合素质教育为核心，以教师科研项目为动力，以创新精神培养为主线，以校内外实践基地为依托。在实验教学中，取消了演示性和验证性实验，增加了研究性实验，并加大了设计性和综合性实验的比重。另外，重视部级大学生创新性实验计划项目的申报与开展工作，注重理论联系实际，看重课堂教学与实践教学、理论教学与实验教学及课内与课外的有机结合。

过程装备与控制工程篇（10）

1.通识类课程

(1)人文社会科学类

除国家规定的教学内容外，由各高校根据办学定位和人才培养目标确定。

(2)数学和自然科学类

主要包括数学和物理学，并合理考虑化学和生命科学等知识领域。

数学主要包括微积分、线性代数、微分方程、概率与数理统计、计算方法等相关知识领域。物理学主要包括力学、热学、电磁学、光学、近代物理学等相关知识领域。

数学、物理学的教学内容应不低于教育部相关课程教学指导委员会制定的基本要求。各高校可根据自身人才培养定位提高数学和物理学(含实验)的教学要求，以加强学生的数学、物理学基础。

2.基础类课程

学科基础知识被视为专业类基础知识，教学内容应覆盖以下知识领域的核心内容：工程图学、力学(材料力学、理论力学等)、热流体(流体力学、热力学或传热学)、电工电子学、材料科学基础等。

3.专业类课程

过程装备与控制工程专业核心知识领域包括：机械设计及制造基础、过程(化工)原理、过程设备设计、过程流体机械、过程装备控制技术与应用等。

过程装备与控制工程专业就业方向

本专业学生毕业后可在化工、石油、能源、轻工、环保、医药、食品、机械及劳动安全等部门从事工程设计、技术开发、生产技术、经营管理以及工程科学研究等方面工作

从事行业：

毕业后主要在机械、石油、新能源等行业工作，大致如下：

1、机械/设备/重工;

2、石油/化工/矿产/地质;

3、新能源;

4、环保;

5、其他行业;

6、制药/生物工程;

7、建筑/建材/工程;

8、仪器仪表/工业自动化。

从事岗位：

毕业后主要从事设备工程师、机械工程师、机械设计工程师等工作，大致如下：

1、设备工程师;

2、机械工程师;

3、机械设计工程师;

4、销售工程师;

5、压力容器设计工程师;

6、监理工程师;

7、设计工程师;

8、压力容器设计。

过程装备与控制工程篇（11）

【摘　要】本文在对齐齐哈尔大学机电学院过程装备与控制工程专业教学过程评价与学生评价的基础上，针对本专业本科教学现状，提出有师资问题、理论与实际脱节、理论教学难度大，课堂教学效果不明显等问题，结合社会发展和现代学生性格特点，提出提高过程装备与控制工程专业的教学质量的方法和途径，创新本专业的理论教学环节。

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关键词 过程装备与控制工程；教学质量；教学方法创新

Process Equipment and Control Engineering theory of teaching methods Innovation

WANG Xue-fei　JU Yong-zhi　WANG Shi-gang

(Qiqihar University Mechanical and Electrical Engineering College Qiqihar City, Qigihar Heilongjiang 161000, China)

【Abstract】Based on the Mechanical and Electrical Engineering, Qiqihar University Process Equipment and Control Engineering teaching process evaluation and student assessment on the status quo for the professional undergraduate teaching, teachers have raised questions, theoretical and practical touch, theoretical teaching difficult, teaching effect is not obvious and other issues, combined with social development and the modern student character, proposed to increase the process equipment and control engineering quality of teaching methods and approaches, innovative professional teaching theory.

【Key words】Process equipment and control engineering; Teaching quality; Innovative teaching methods

基金项目：齐齐哈尔大学教研项目。

作者简介：王雪飞（1987.09—），女，汉族，黑龙江绥化人，硕士，助教，研究方向为过程装备控制工程。

0　前言

教学质量直接影响着高校的发展，而提高教学质量的关键是实现教学方法的有效改进[1]。齐齐哈尔大学过程装备与控制工程专业成立之初是“以过程装备为主体，以机械和控制为两翼”的专业建设方针，所以在教学实践过程中，即要加强化工过程和控制方面的教学内容，又要掌握过程设备方面的知识，要进一步拓宽专业面，以适应市场经济的人才需求。为了培养出高专业素养的人才，针对本专业教学实践的现状和存在的问题，为了培养出高专业素养的人才，本文提出了以下关于理论教学的方法的改进与创新。

1　教学现状和问题

在走进多个本专业大一、大二、大三、大四学生课堂和对过程装备与控制工程专业学生进行问卷调查，综合分析，得到本专业的教学现状是：专业教学内容得到教师和学生共同认可，教师工作态度认真负责，教学材料齐全，课堂知识容量大覆盖面广，大部分课堂学习难度大理论深奥，教学与实践脱节，教学效果一般，学生积极性不高，毕业设的题目较单一，缺乏创新性和时代性，很多学生对毕业的就业方向和规划没有足够的信心。在实践教学中存在的问题是：如何把难度较大的机械、化工、控制和管理方面的知识，在短时间内让学生容易接受；如何不断扩展新的技术、更新理论知，以适应社会发展的需求。如何建设实验室，让学生的理论学习与实际生产有效结合培养学生的实践能力。如何修改人才培养方案，发展本校过控专业特色。如何建设过控专业师资队伍，改善专业知识结构不合理和对专业理论知识掌握不全面的现状。

2　社会发展专业需求和学生性格特点

齐齐哈尔大学过程装备与控制工程专业紧密结合石油炼制装备、制药装备和食品装备，是就业面宽广特色专业。本专业毕业学生在工作中有的从事机械结构设计，有的从事整套装备工艺计算和工作流程设计，有的管理设计装置的自动化控制系统。经济腾飞的当代社会、科学技术迅猛发展、知识快速更迭，社会对毕业生的要求能独挡一面，多种技能[2]。

3　理论教学方法的改进与创新

古语有云：大学除了有大楼，更重要的要有大师[3]。所以针对本专业师资结构不合理，教师专业背景不够的现状。学校应该加大力度引进高水平专业人才，除此之外应该多给与专业老师走出去学习的机会，构建良好的工作环境，发挥老带新传帮带的精神，充分利用有经验老师的优势和专长，通过交流使老师之间建立一个或几个团队，针对专业的某个点进行创新改进或针对某个专业方向深入研究和学习。还应积极邀请省内外高校高级技术人才和有经验的专业科研专家来学校讲学，为老师订阅专业的科技报纸、杂志，不断更新教师的知识，开阔教师的视野，提高教师的专业素养。

在课堂上理论教学过程中要因材施教，尊重学生，认真观察学生，并把学生分为几类：比如科研型学生、动手实践型学生、思维活跃型、创新型等类型的学生。根据各种类型的学生的优缺点，在课堂中开展讨论活动或者是启发式互动教。关注课堂细节，要把课堂中每位学生的表现进行总结，再下一堂课程中改正缺点，在不断尝试与总结中，找到属于自己课堂最佳效果点。教师应多采用启发式教学，从问题的引出到问题的解决都尽可能的与学生在互动中完成，这样是学生记忆深刻，较容易的理解枯燥乏味的理论知识，例如：应该在课堂上给同学们布置问题，鼓励学生积极参与讨论和主动解决问题，提高教学效果。

加强实验室建设，实验室教学是高校教学很重要的一部分，实验室教学比理论教学更接近实际，学生学习相关理论知识相对课堂教学有比较更直接和形象，记忆更加深刻，所以必须加强实验室建设，给学生提供动手操作的平台。引进一批生产一线常用的设备，最好模拟一种流程性材料的生产工艺流程，高度仿真生产线，为学生实验课堂增加设计、组装、拆卸设备或控制系统的内容，解决学生实践与理论脱节的问题。加强实验室教育最主要的是教学质量和教学效果也会显著提高。本文通过对特色专业建设中存在的主要问题和优势进行分析，提出了相应的措施，以期达到过控专业的培养目标，突出我校的特色即以机械大平台为依托，以粉体工程为主线，加强粉体装备和流体机械设计和过程工业控制的创新培养。

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参考文献

［1］裴俊峰,张炳生,卓霞,等.“过程装备及控制工程”专业课程体系改革的实践和探索[J].化工高等教育,2000(4):39-42.