化工设备机械基础范文

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关键词：化工设备机械基础；课程设计；教学改革

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）52-0113-02

化工设备机械基础是我校林产化工专业必修的一门专业基础课程，包括工程力学基础、化工设备设计基础以及机械传动三部分内容[1]，各部分相对独立，涉及到力学、材料学、化工生产过程、生产设备和机器、工程制图等内容，具有很强的综合性和实践性。其课程设计是林产化工专业在其理论课结束后以学生为主体进行的第一次实践设计课程，它起到融合几门重要专业基础理论知识、架起理论与工程实际、基础与专业技术之间桥梁的作用，是培养林产品加工工程技术人才、训练林产化工学生设计能力必不可少的环节[2]，是提高学生搜集与应用资料、绘图、运算、计算机、独立分析与思维等能力的一次实践训练[3]。目的是使学生从化工设备的理论计算、结构设计、材料及加工工艺选择到设备制造、检验和验收有一个全面的训练[4]。

一、理论教学与课程设计有机结合

按照林产化工专业的教学计划，化工设备机械基础课程理论教学在第十周结束，课程设计一般安排在第18、19周，共两周时间。除了教师集中讲解、辅导、分配设计任务和设计期间学生考核汇报及查找资料等必要的准备工作，要在8―9天时间内完成全部设计，包括总体设计方案确定、设备及附件的强度、刚度、稳定性计算和结构设计，编写设计说明书和绘制设备的零件图、装备图，比较紧张[5]。而且第18、19周又是学校的考试周，林产化工专业这段时间的考试较多，学生根本就不可能把大部分时间和精力放在课程设计上，所以可以在授课过程中就把设计任务书分配下去，让学生根据课堂进度提前按照课程设计的相关参数进行设计计算。例如，讲压力容器时，就可以让学生根据自己的设计参数确定容器内径和筒体壁厚；讲完容器封头设计就可以确定封头形式和尺寸；讲完容器零部件，就要求学生们为他们设计的容器正确选择法兰类型和具体尺寸、确定容器支座及其他容器附件；讲完带传动后，就可以确定减速器V带的截型、根数及带轮的结构尺寸；讲完齿轮传动，就可以选择齿轮材料、进行齿轮结构设计，等等。教学实践表明，把课堂授课与课程设计有机结合在一起，不仅能加强课堂讲授内容的侧重点，激发学生的学习热诚，同时学生也能有时间、有目的性地复习回顾其他先修课程和查找设计资料，为课程设计做好前期准备工作。

二、结合工程实际，建立设计题目库

以前林产化工专业的化工设备机械基础课程设计基本上是压力容器或减速器的设计。设计题目单比较单一，而且现有这两个方面的设计资料很多，学生大多按着资料上的步骤进行计算、设计及绘图就能轻而易举地完成设计任务。在整个课程设计过程中，学生独立运用所学先修课程知识、设计理论并结合生产实际的知识，综合地分析和解决生产实际问题的能力得不到提高。课程设计的选题应紧密结合工程实际，选用生产实际中的典型题目，搜集了生产实践中的各类设计参数，建立塔器、容器、换热器、反应釜、减速器等几组设计题目的题目库。另外，课程设计选题也可以与合作的化工企业的相关设计任务相结合，根据企业需求和实际参数进行选题，直接贴近生产实际，企业可能更加注重设计方案的工艺可行性和经济效益，能提供许多计算相应生产成本的原始性资料，这样学生也能获得好的实战设计训练，使工程意识和工程设计能力得到提升[6]。同时，为照顾到学生设计计算能力以及理论知识水平的差别，设计题目又要成组具有相近性，以便学生间相互学习和帮助，提高课程设计的效率。题目设计好后，引导学生根据自己的兴趣分组、分类进行合理选题，保证一人一题，题目各不相同。确保设计只能在独立的基础上完成，初步培养学生的独立设计能力，树立正确的设计思想，掌握化工设备机械设计的基本方法和步骤，为今后从事工程设计打下良好的基础。

三、加强与生产过程的结合，提高学生的工程意识和工程设计能力

林产化工专业教学要以实际生产过程需要为总体目标，不但强调对所学专业知识的熟练掌握和应用，更加强调与生产过程的结合，强调课程教学与生产实际相结合[7]。本课程设计与工业生产设备、机器、材料及加工工艺等密切相关，因此在课程进行的第七周穿插了一周针对化工设备机械基础课程和化工仪表及自动化的工厂认识参观实习。在此实习过程中，指导教师要现场结合实际生产工艺，分析某些关键性设备在流程中的作用和具体结构，介绍这些化工设备的设计原则及注意事项，使学生了解设计与制造工艺是紧密结合不可分割的，获得设备的有关制造工艺知识，加深同学们对所学知识的理解，以便在设计过程中能灵活应用。例如，在杨凌馥稷生物科技有限公司实习时就重点为学生介绍反应釜、干燥器、再沸器、冷凝器、精馏塔、液体贮槽、气体储罐和减速器等的作用和结构，加深学生对这些设备和机器的感性认识。指导教师在指导中强化对学生工程意识的影响，使学生能够熟悉和运用设计资料，如有关国家标准、手册、图册、规范等，以完成作为工程技术人员在设计方面所必备的基本训练。

四、改革考核方式，激发学生学习热诚

考核是课程教学中重要的内容，公正合理的考核方式是提高课程设计水平直接有效的措施。为了真实、合理地反映实际设计水平，一方面要力求设计题目、设计参数多样化，另一方面就需要加强现场答疑，增加阶段性的学生汇报和抽查考核。并建立课程设计QQ群，学生有问题可以随时讨论，老师也可在群里对一些带普遍性的问题进行指导解答，并可随时随机检查学生的设计情况和设计进度，这样学生在课程设计中出现的问题就能及时的得到指正和总结。将学生在设计过程中汇报、抽查成绩、设计说明书质量、零件图和装配图质量、答辩情况等作为主要的考核依据。另外，要求学生尽可能地使用AutoCAD绘图，强化学生计算机绘图能力。而设计说明书要求手工书写，这样可以有效避免课程设计中出现抄袭现象。这些考核方式可以在一定程度上激发学生的学习热诚，提高实践教学效果。

作为实践性和综合性非常强的化工设备机械基础课程设计是培养学生工程意识和工程设计能力的重要实践性教学环节，是林产化工专业必不可少的专业教学内容。本文提出从理论教学与课程设计的有机结合、题目库建立、加强实习实践环节和改革考核方式等几个方面来进行课程设计教学改革探索，以期达到课程设计训练的目的。实践表明，通过化工设备机械基础课程设计，初步树立了学生正确的设计思想，培养了积极主动的学习态度和严肃负责的工作作风，为后继工程设计的学习奠定了基础，为培养工程类应用型人才发挥了积极的作用。

参考文献：

[1]赵军，张有忱，段成红.化工设备机械基础（第二版）[M].化学工业出版社，北京，2007.

[2]李红，孙虹雁，刘利国，马方伟.化工设备机械基础课程设计改革的研究与实践[J].黑龙江教育，2008，（10）：41-42.

[3]李政x，李庆生，姚忠.化工设备机械基础课程设计教学中存在的问题与改革[J].2012，1（123）：47-50.

[4]董俊华，赵斌，张及瑞.化工设备机械基础课程设计教学改革探讨[J].化工高等教育，2011，3（119）：17-19.

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一、问题的提出

化工设备机械基础课程是化工类专业的核心技术课程之一，也是一门与生产密切相关的工学结合课程。但在课程的教学实践中，存在着诸多的问题，如学科体系编排的课程内容、课堂教学脱离生产实践的教学模式，重视知识记忆而忽视过程的评价方式，这些问题的存在偏离了本门课程的学习目标，也偏离了职业教育的培养目标。因此，必须对课程进行工作过程导向的重新构建，而工作过程导向的学习领域课程开发的重点就是学习情境设计，以设计出用于教学的职业活动情境。通过创设基于工作过程的学习情境，有效设计该课程的教学内容、教学载体、教学方式，从而提高学生职业能力，为学生的就业奠定坚实基础。

二、基于学科导向与基于工作导向的学习情境的比较

基于学科导向的课程，以学科逻辑为主线构架知识体系，以掌握学科知识为目的，其内容以学科知识点为主线，情境是传授式的课堂教学，教学方式以陈述说理为主，多以知识点的记忆或理解程度的书面考核作为评价。

基于工作过程的课程，以工作要求为主线构建学习情境，目的是掌握工作过程中必需的理论知识与实践技能，其内容以工作流程为框架，情境是理实一体的实践教学，评价主要考核必需知识与实践技能的掌握程度。

三、化工设备机械基础课程的学习情境设计

1.调研工作岗位，定位课程培养目标

化工设备机械基础课程主要培养学生具备基本的化工设备操作、维护和管理的专业能力，同时养成“科学操作、安全管理”的职业素养，为今后工作打下扎实的专业基础。

通过与合作企业共同探讨，以及对往届生就业的跟踪调查，学校医药化工类专业的主要就业岗位群定位为从事化学品生产领域的生产操作和化学分析岗位，生产操作岗位主要工种为化工总控工、有机合成工等。在化工生产岗位职责中，任何一项典型工作任务的完成都离不开化工设备和机械的操作、维护和管理。通过对本课程的学习，应达到以下课程目标。

（1）专业能力目标――能够正确认识工艺流程中常用设备的结构和功能，能够掌握化工设备的操作步骤和维护常识，能够具备化工设备管理的相关知识，能够查阅和应用相关技术资料，能够运用所学知识解决一些实际问题，以适应将来的工作岗位。

（2）方法能力目标――使学生具有一定的工程分析能力、运用知识的能力、分析解决问题的能力、信息处理能力、自我管理与发展能力。

（3）社会能力目标――使学生初步形成认真负责的工作态度和严谨细致的工作作风，养成良好的职业素养。

2.分析职业能力，明确学习情境目标

课程必须与职业建立紧密的关系，才能满足企业对人才的要求。因此，课程要依据所面向的职业标准和能力要求进行开发和设计，把职业标准和能力要求转化成课程目标。学习领域是经职业工作过程分析，由职业行动体系中的职业“行动领域”导出的，致力于开发学生的职业行动能力。学习情境作为学习领域的具体化，应紧密围绕学习领域课程的学习目标、内容及总学时，进行具体化的分解和设计，进而形成每一个学习情境的明确的能力目标、内容要求和学时限制。学习情境的目标要以职业行动能力来描述，以职业能力分析为基础，面向整个工作过程，把职业需要的技能、知识、素质有机地整合到一起。

化工设备机械基础课程的功能是培养学生能够正确地使用化工设备进行操作，并且能进行安全维护、管理以及质量监控等，适应化工行业的发展的能力。根据职业岗位能力分析所确定的学习情境目标内容如下。

职业岗位：有机合成工、无机反应工、化工总控工。

职业能力：能认识常用化工设备的结构和功能，对设备进行操作和日常维护，能进行生产自动控制操作，对设备进行简单的故障分析及管理，具有一定的机械设备操作安全常识。

学习情境目标：能识读化工工艺流程图，能操作典型化工设备和机器，能根据工艺条件合理选用设备，能对常用化工设备进行日常维护，能进行简单故障分析和管理，能进行设备运行质量监控，能严格执行相关标准、工作程序与规范以及安全操作规程，有环保、安全、质量意识。

3.遵循认知顺序，重构课程学习内容

（1）基于学科导向的课程内容是以知识传授为目标，按照学科知识本身的内部逻辑结构展开的，体现的是以 “教”为中心的平行体系。在内容排序上，虽然在一定程度上考虑了学习者认知的心理顺序，但是知识排序的方式与学习者知识习得的方式是分割的、不一致的。基于工作过程的课程内容是以培养能力为目标，按工作过程的不同任务的相关性来实现知识和实践技能的整合的“串行”体系，体现的是以学生的“学”为中心。在内容排序上，依据行动顺序的每一个工作过程环节来传授相关的课程内容，使学生把循序渐进学习课程的过程，变成符合或接近企业工作过程的过程。

（2）基于工作导向重构课程学习内容，需要对教学内容进行选择和序化。我们使用任务调查法，通过对学生、一线工人、技术专家、行业专家几个层面的调查，结合相关的国家标准及学校的教学条件，在确定典型工作任务的基础上，确定工作任务中涉及的实践知识和理论知识，以及工作过程的排序，见表1。

表1 课程教学内容和排序的比较表

原有的课程内容和排序 基于工作过程的重构

第一章 化工设备基础知识 学习情境1：识读化工工艺流程图

第二章 化工设备结构（换热器、塔设备、反应釜、加热炉等） 学习情境2：化工设备操作

（换热器操作、精馏塔操作、反应釜操作等）

第三章 机械传动基础及运转设备 学习情境3：化工机器操作

（干燥器、离心机、泵等操作）

第四章 化工设备维护、维修与管理 学习情境4：流体输送

第五章 化工设备材料 学习情境5：化工设备安全

4.选择任务载体，创设工作学习情境

每个专业面向的是不同的岗位，每个学习领域内容又比较复杂，就需要承载学习领域的物质形体，也就是创设学习情境的载体。化工设备机械基础课程依据企业典型工艺流程及其工作过程，对教学内容进行整合序化，并转化为与职业岗位相适应的课程学习情境。学习情境既涵盖传统课程体系的知识点，又使学生在 “工作情境”下进行学习，以完成典型工作任务全过程为目标，以具体实际工艺为载体，教、学、做相结合，理论与实践一体化，实现由工作过程向教学过程的转化。本课程学习情境划分见表2。

表2 学习情境划分表

工作过程 学习情境 子情境 教学载体

认识设备 识读化工工艺

流程图 工艺识图 阿司匹林工艺流程

规范操作

简单维护

质量监控 化工设备操作 换热器

操作 乙苯气-反应混合气换热工艺

精馏塔

操作 酒精回收蒸馏工艺

反应釜

操作 合成氨工艺

蒸发设备 浓缩果汁工艺

结晶设备

操作 制盐工艺

化工机器操作 干燥器

操作 奶粉干燥工艺

离心机

操作 结晶砂糖分离工艺

泵、阀门操作 流体输送过程

事故预防 化工设备安全 化工设备防护 化工事故案例

5.理实一体教学，突出学生学习主体

基于工作过程的学习情境设计，目的就是培养学生的综合职业能力。传统的课堂教学很难将理论和实践紧密结合，理实一体的教学才能突出学生学习主体，有效地落实“做中学”，“学中做”的教学理念。为了使教学活动能够逐步有序展开并推进，化工设备机械基础课程的实施过程是理实一体的。教学实施主要是在模拟企业真实职业场景的校内化工仿真实训室和实训车间中进行。在教学活动中，首先通过视频、实物、仿真软件让学生获得与教学相关的工作环境感性认识，激发学生的学习兴趣，进而获得与工作岗位和工作过程相关的专业知识和技能。各学习情境的教学过程，真正体现学生作为学习主体的地位。学生带着任务和问题有目的地去学习，查阅相关资料，听取教师的理论讲解，与教师在进行交流的过程中获取资讯，在教师的帮助下进行决策。在计划、实施的过程中，教师给予学生适当的辅导，最后教师参与学生工作成果的检查与评估。学生在教学过程中，始终处于主体地位，通过真实的工作成果激发学生的学习积极性，改善教学效果。

下面以精馏塔操作学习情境为例。

学习子情境：精馏塔操作，学时：10课时。

学习目标：熟悉塔设备的结构、功能和使用原理；理解各类塔设备的工作特点和适用场合；掌握塔设备操作规程及DCS质量监控；初步进行简单故障分析和安全事故

分析。

教学任务：通过教师引导、学生自学、讨论等方式理解塔设备的结构和工作原理；理解各类塔设备的结构特点和使用特点；能根据工艺条件，合理选用塔设备；利用仿真软件，掌握塔设备操作规程及DCS质量监控。

步骤：

（1）资讯――了解酒精回收蒸馏工艺，熟悉精馏塔结构，掌握工作原理。

（2）决策――分析精馏塔工作时的工艺条件，理解精馏塔的操作规程，并对相关故障和安全案例进行分析。

（3）计划――讨论操作规程，事故案例分析。

（4）实施――每组设置不同工艺参数，进行仿真操作，实训操作，并对工作过程进行质量监控。

（5）检查――实训过程反馈和控制。

（6）评价――根据学生的实训情况、学习态度、参与程度，对学生进行评价，教师进行总结和指导。

在职业教育过程中，只有严格按照基于工作导向学习情境创设的标准，才能更好地实施基于工作导向的课程改革，使学生在学习情境下，能够对工作过程有一个完整而深刻的体验，从而培养学生的职业技能，形成终身受益的职业素养，完成知识能力的建构与迁移。

参考文献：

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中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）51-0085-02

一、前言

制药化工设备机械基础课程是为满足现代制药工业的需求，在原《化工设备机械基础》课程基础之上进行教W改革，应运而生的一门课程。制药设备行业相对于制药工业而言，发展相对滞后，我国制药设备的复合人才还比较缺乏。目前开设制药设备机械专业学科的大专学校陆续增多，医药院校制药设备机械设计方面的教学还存在普遍被忽视的情况。在这种情况下，对原《化工设备机械基础》课程体系进行改革，将教学内容与制药设备机械行业、制药工业、现代化的设计方法和手段紧密相连，科学合理地构建制药设备机械设计学课程体系的教学内容，势在必行。

二、合理构建制药设备机械（设计）学教学内容

原化工设备机械基础包含：工程力学、化工设备材料、机械传动、容器设计及课程设计五部分内容。该课程的主要落脚点是化工设备，而制药设备与机械与药品的质量密切相关，制药设备与机械的质量直接关系是否能生产出合格药品，是否能通过GMP规范的验证。制药设备机械在卫生、洁净、耐腐蚀、无污染方面比化工设备的要求更为严格，原化工设备机械基础课程教学内容中未涉及现代设计方法方面的知识，这些都使得原化工设备机械基础的教学内容相对陈旧，不能满足现代制药工业、制药设备机械行业对人才培养的需求，因此要在化工设备机械基础课程的基础上，构建科学合理的、与制药设备机械紧密联系的教学内容，以满足制药设备机械及制药工业发展的需要。

笔者根据多年的教学及科研经验，进行总结及归纳，构建制药设备机械（设计）学方向的教学内容如下。

1.简化工程力学部分，强化工程安全安装和维护理念。工程力学是整个工程界的基础，其指导设备安全安装和设备合理维护、工程安全设计、设备安全运转的基础，该部分内容应予以保留。但由于制药化工设备机械基础课程学时的限制，可在教学内容上适当简化。对于静力学部分，可只介绍常见典型制药设备与机械的受力特点、分析方法；材料力学部分，结合工程实例，简化各种载荷下的受力及变形分析，简化强度条件、刚度条件及稳定性条件的理论公式推导，结合强度理论及刚度条件的应用，强化制药工业工程在建厂初期的设备及设施的合理安全安装，及制药设备机械和设施在使用过程中的安全操作及使用等知识。

2.联系制药工业，讲解制药设备机械材料学。原化工设备机械基础课程中，材料学部分内容主要涉及化工行业设备与机械材料的种类、性质及化工设备材料选择原则，重点为碳钢、铸铁、合金钢等，这些知识点已不能满足制药设备机械材料的需求。大多数的制药设备与机械，无论是固体制剂设备，还是包装材料及设备等都要求满足GMP要求，GMP规范中涉及制药设备机械选材的条款如下。（1）GMP（2010版）第74条规定：“生产设备不得对药品质量产生任何不利影响。与药品直接接触的生产设备表面应当平整、光洁、易清洗或消毒、耐腐蚀，不得与药品发生化学反应、吸附药品或向药品中释放物质。”第98条规定：“纯化水、注射用水储罐和输送管道所用材料应当无毒、耐腐蚀；储罐的通气口应当安装不脱落纤维的疏水性除菌滤器；管道的设计和安装应当避免死角、盲管。”（2）GMP（98版）附录第二节3款认为：“与药液接触的设备、容器具、管路等应采用优质耐腐蚀材质……过滤器材不得吸附药液组份和释放异物。禁止使用含石棉的过滤器材”；GMP（2010版）第41条规定：过滤器应当尽可能不脱落纤维。严禁使用含石棉的过滤器。过滤器不得因与产品发生反应、释放物质或吸附作用而对产品质量造成不利影响。美国CGMP中211.65条（a）款规定：“设备表面与组份、中间物料或药品接触时应不起反应，无吸着、吸附作用，以不致改变药品的安全性、鉴别特征、含量（或效价）、质量或纯度而使之超出法定或其他既定要求”。因此涉及制药设备机械及包装材料的选择应以不锈钢及符合卫生条件的非金属材料为主，使用普通碳素钢及铸铁的场合则很少。故制药设备机械材料学部分内容应结合制药设备机械和制药工业行业的实际情况，以讲解制药设备机械设计行业中采用的合金钢、医用非金属材料为主，碳钢、铸铁及有色金属材料为辅。现代医药包装材料多以PET、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚酯等为主，广泛应用医药塑料包装瓶的制造。聚氯乙烯片材和聚酯主要是片材材料，合成纸和无纺布主要用于医疗器械的包装袋。而在有些腐蚀严重的场合会采用搪瓷及钛材作为制药设备机械的材料。这些知识点紧密地与制药设备机械及药物包装材料相结合，实用而有的放矢。

3.以药剂机械为载体，讲解机械传动部分。原化工设备机械基础课程中有机械传动部分内容，包括V带传动、齿轮传动、轴与联轴器、轴承、轮系及减速机。这些内容对于医药院校的学生来讲，因为没有实践应用环节及课程设计等实习环节而显得枯燥。在学时允许的情况下，教学中，拟辅以实例剖析，将这些机械部件与制药机械相联系，将其作为机械中的一个部件进行剖析；如结合小型手动压片机讲解轮系与减速机、齿轮传动、V带传动；以大型反应器和发酵罐为例讲解轴与联轴器等，可将枯燥的内容生动活化，使学生易于理解。

4.结合制药设备机械工程实际，阐述内外压容器设计。制药设备机械内外压容器的设计及在用制药设备类容器的安全校核及安全评定、附件的选型及校核是本课程的重点。该部分采用新版的GB150-2011《钢制压力容器》的设计及安全校核方法，讲解制药工程用内压、外压容器的设计及在用设备的校核方法、设计参数的选择、容器附件的设计选型等内容。联系制药设备机械实例的设计，阐述设计及校核方法。如带夹套的反应器、提取罐、超临界萃取釜，这些设备为了满足使用过程中温度的要求，大多带有夹套。对于筒体部分，其往往承受内压，应按内压容器进行设计及校核；而超临界萃取釜频繁停车时，或内部压力小于夹套压力工作的反应器、提取罐及膜式蒸发器，筒体又承受外压，就必须按外压容器的设计方法进行设计和校核。结合制药设备机械及制药工业工程实际的教学内容，更为生动。

5.制药设备机械课程设计解析。为了紧密结合制药工业工程及制药设备机械专业方向的需求，增设制药设备机械设计学课程设计环节，选择典型制药设备与机械进行设计训练，可显著增强学生的知识为制药工业服务的理念。可结合药物化学方向的需求，设置化学制药工业中的化学反应器的工艺、结构及控制设计；也可用刮膜式蒸发器设计取代换热器设计，以及有选裥缘厥褂昧骰床干燥器；并将新型的制药设备与机械带入课程设计，介绍新型先进的制药设备及机械，使该课程设计内容真正与制药设备行业的需求紧密联系。通过训练，一方面，可将前期的工程力学、制药设备机械材料学、机械传动及设备机械设计部分的教学内容有机结合，使所学的知识得巩固；另一方面，可以根据现存制药设备中存在的问题、设备的研发方向，引导并鼓励学生进行创新设计，为制药设备机械行业向更高水平发展注入新的技术力量。

6.现代设计方法及技术。现代设计方法是随着科学技术的飞速发展和计算机技术的广泛应用而在设计领域发展起来的一门新兴的多元交叉学科，其应用越来越广泛。因此，在制药设备机械设计学的教学中，增加现代设计及分析方法的内容，开阔学生视野，为后续的制药设备机械方向的科研及工程应用打下基础。现代设计方法包括：计算机辅助设计、优化设计、有限元法及CFD模拟设计等。在学时允许的情况下，在课程中，主要介绍计算机辅助设计、现代智能优化设计、或基于ANSYS的有限元法及CFD模拟方法，这些设计及分析方法可以为学生的毕业设计环节提供帮助，为制药设备机械的研发及解决工程中出现的问题提供先进的设计及分析手段。通过上述教学内容的调整，增强了紧密联系制药工业及制药设备机械行业的环节，达到教学内容服务于制药工业及制药设备机械行业的目的，课程的学时需要根据教学内容进行实时调整，以满足教学需要。

三、展望

制药化工设备机械基础课程的教学改革，旨在为制药设备机械及制药工业提供缺乏的人才，该课程改革和建设之路还任重道远。目前需编写满足要求的制药化工设备机械基础课程的教材，并强化制药设备机械设计学方向的教学改革、加强师资队伍建设，推动培养制药设备机械及制药工业行业培养复合型人才。

参考文献：

[1]田耀华.再议制药机械选材原则[J].中国制药设备，2007，（5）.

[2]于颖.制药工程制图[M].北京：化学工业出版社，2009.

The Course Reform of Basis of Pharmaceutical Engineering Equipment and Machinery

YU Ying，DAI Su-mei，ZhANG Li

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一、化工机械设备设计需要满足的基础条件

1、强度条件强度是指设备或构建抵抗破坏的能力。在外力的作用下发生断裂或显著的不可恢复变形都属于强度失效。设备及构件需要满足一定的强度条件。

2、刚度条件刚度条件是指设备及构件抵抗变形的能力。一些构件对变形有一定的要求，在这些构件上若存在较大变形就是属于强度失效。因此构件要有必要的刚度。

3、稳定性条件稳定性是指构件或设备保持原有平衡力的能力。如细长直杆、薄壁外压容器等，在所受外压力过大时会突然压弯而失去原有的平衡状态。因此，构件要具有足够的稳定性。

4、耐腐蚀度耐腐蚀度是指设备在一定条件下抵抗腐蚀的能力，有些设备的工作环境使一些强酸强碱中，如果设备抗腐蚀能力不够的话设备就容易损坏。因此，设备根据设计需要有足够的耐腐蚀度。

5、耐高温、低温、酸性、碱性、毒性、密封性好、高效率和低能耗。

二、化工机械设备状态诊断与分析的作用

1、从设备运行特征的信号中，快速提取对状态诊断有用的运行信息，从而确定检测设备的各项功能是否运行正常。

2、根据运行设备的独有特征信号，进行故障内容的确定，并确定故障部位、形成程度和未来的发展趋势，进行深入的状态分析后作出决策。

3、对运行设备可能发生的机械故障，能够做出早期的预报，从而保障化工设备的安全和可靠的运行，近二十化工设备发挥最大的效益。

4、通过化工机械设备状态诊断与分析，能够评定化工设备的动态性能和前期的设备维修质量，对化工机械设备先前发生的设备故障进行及时、准确的状态检测，然后确定发生的原因，在分析的基础上，快速决定进一步维修的措施。

5、设备的点检。它包括日常点检和定期点检。日常点检由操作工人进行，主要是利用感官检查状态，并按日常点检卡中规定的项目和符号记录点检部位的状态。

6、设备的状态监测。日前设备状态监测主要是从人工检查逐步实现人、机检查，将设备监测仪器与计算机结合。计算机接收了监测信号后，可定时显示或打印输出设备的状态参数（如温度、压力、振动等）。

7、设备的在线监测为了开展设备状态监测和故障诊断工作，不仅要大力培训专业技术人才、组织专业队伍，而且要积极开发设备在线监测软件和新的状态监测项目，以适应现代化大生产管理的需要。

8、设备诊断基本技术主要包括检测技术、信号处理技术、识别技术、预测技术等。设备诊断不仅是对故障的识别和鉴定，也是对设备定量测定的各种信息，数据的科学分析和预测，必须与设备寿命周期联系起来，否则就很难做出确切的诊断。根据设备综合管理的理论，要把诊断技术用于设备一生，并把过去收集的数据储存起来，以利于搞好设备一生各个环节的管理工作。

三、化工设备的维修与保养

1研究设备维修的可行性

由于化工生产的生产工序的连续性，以及介质的高温、高压、毒性，因此在设备检修前，应组织有关部门进行设备维修的综合评价，综合评价设备的维修价值有多大，同时考虑在维修过程可能出现的不安全因素，拿出安全可行的施工方案。

2、设备内检修的准备工作

由于化工企业设备内检修的复杂性及不安全性，需要检修单位做好检修的准备工作。

2.1首先要弄清楚设备内介质的化学、物理特性，从而确定可行的置换方案，通过置换达到检修的基本条件，这是保证作业人员人身安全最基本的条件。

2.2要把进出设备的物料管道、阀门关闭，并按照要求安装盲板（不要只是把阀门关掉，要防止阀门不严），从而达到把检修设备与其他设备彻底断开的目的。

2.3把检修设备的电源关闭，并且要在电源开关上悬挂“设备检修禁止合闸”的安全警示牌。

2.4设备内检修的照明要按照干燥程度来确定，设备内干燥时照明的电压就为24V，潮湿时照明的电压应为12V。

2.5安全准备工作完毕后需要到安技部门办理进入设备内作业证，同时检修需要进行电气焊的要准备好绝缘胶垫或绝缘枕木，还需办理动火证。

2.6检修设备属于压力容器的需要按照《特种设备安全监察条例》的要求去检修。

3、设备的维护保养

3.1设备的日常维护。

通过擦拭、清扫、、调整等一般方法对设备进行护理，以维持和保护设备的性能和技术状况，称为设备维护保养。设备维护保养的要求主要有四项：

3.1.1清洁设备内外整洁，各滑动面、丝杠、齿条、齿轮箱、油孔等处无油污，各部位不漏油、不漏气，设备周围的切屑、杂物要清扫干净；

3.1.2工具整齐、附件、工件（产品）要放置整齐，管道、线路要有条理；3.1.3良好，按时加油或换油，不断油，无干摩现象，油压正常，油标明亮，油路畅通，油质符合要求，油枪、油杯、油毡清洁；

3.1.4严格遵守安全操作规程，不超负荷使用设备，设备的安全防护装置齐全可靠，及时消除不安全因素

3.2设备定期保养

3.2.1一级保养：以操作工人为主，维修工人协助，按计划对设备局部拆卸和检查，清洗规定的部位，疏通油路、管道，更换或清洗油线、毛毡、滤油器，调整设备各部位的配合间隙，紧固设备的各个部位。一级保养所用时间为4-8h，一次保养完成后应做记录并注明尚未清除的缺陷，车间机械员组织验收。一保的范围是企业全部在用设备，对重点设备应严格执行。一保的主要目的是减少设备磨损，消除隐患、延长设备使用寿命

3.2.2二级保养：以维修工人为主，操作工人参加来完成。二级保养列入设备的检修计划，对设备进行部分解体检查和修理，更换或修复磨损件，清洗、换油、检查修理电气部分，使设备的技术状况全面达到规定设备完好标准的要求。二级保养所用时间为7天左右。二次保养完成后，维修工人应详细填写检修记录，由车间机械员和操作者验收，验收单交设备动力科存档。二保的主要目的是使设备达到完好标准，提高和巩固设备完好率，延长大修周期。

四、小结

化工机械设备在生产中，有着举足轻重的地位。深入了解、掌握化工机械的基本知识，良好的运用这些知识保证正常的生产。提高化工企业设备维修的现代化水平。■

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Abstract: With the progress of modern science and technology with the development of economic society, people's increasing material and cultural and spiritual and cultural needs of the modern machinery manufacturing industry made more stringent requirements. Chemical machinery and equipment as an important part of modern machinery manufacturing industry, is confronted with hitherto unknown development opportunity and challenge. In this paper, based on the actual situation, made a detailed analysis and elaboration of relevant management and repair the existing defect and improvement

Key words: chemical machinery and equipment; management; repair;

中图分类号:TE98文献标识码：A文章编号：

化工机械设备是对所有应用于化学工业生产的设备及仪器的总称。它具有涉及能量形式多、运行工况领域宽以及工作性质灵活等特点。在现代化工业生产向着规模化、系统化方向发展的大前提下，一台处于运行状态下的化工机械设备又可以被看作是一个复杂化、综合化的集成系统。然而当这一系统中某个环节突发故障时，如果没有及时且有效的处理措施，那么这种故障就会迅速的扩大、蔓延，给整个运行系统带来不可预估的损失。据此，如何在化工机械设备复杂结构与自动化管理要求下，对其日常管理与维修工作加以规范化处理，已成为当下相关工作人员最亟待解决的问题之一。

1 化工机械设备管理的工作权责

化工机械设备的管理从本质上来说是有关设备及仪器使用周期与寿命时长的全过程管理，有关化工机械设备的选用、使用规范、维修养护以及升级更新等都隶属于管理的权责范围之内。

一般而言，化工机械设备的运动过程可以依照运动主体形态的不同划分为物资运动状态与资金运动状态两种。相应的，设备的管理对这两种运动状态也有着不同的表现形式。首先，化工机械设备的物资化运动状态是指设备自设计之初，历经规划、成形、投产、养护、维修、升级等各个环节步骤并直至报废的全过程。对这一过程的管理被称之为化工机械设备的技术性管理。其次，化工机械设备的资金化运动状态是指设备在投资、运行、折旧、收益等各环节中有关资金的投入及产出，这一过程的管理为化工机械设备的经济性管理。总之，整个化工机械设备管理是技术性管理与经济性管理的统一，两者相辅相成，缺一不可。

2 化工机械设备维修决策模式

根据维修参照对象的不同，可以将化工机械设备的维修决策模式划分为以下三大类型。

（1）以设备状况为依据的决策模式。原化工部设置的有关化工机械设备日常管理、检修周期以及验收标准等制度章程为这种以设备实际状况为依据的决策模式提供了保障。它最大的缺陷在于没有考虑到设备在运行中的实际状态、条件，过分按照既定的规程对设备进行维修，很可能造成修理不足或修理过剩。

（2）以状态监测为依据的决策模式。这种决策模式从本质上来说是一种在充分把握设备状况的基础之上，以设备故障发生周期为参照，合理选择恰当的时机，有针对性、有目的性的对化工机械设备进行维修的一种科学方式。其最大的特点在于各种维修动作完全以设备在运行状态下所反映出的效能来决定，并且实时监测所耗费的资金投入很大，难以大规模的应用与推广。

（3）以设备状况和状态监测共同为依据的决策模式。这种模式是一种将上述两种决策模式优点融合在一起，并摒除缺陷的较为科学的组合型模式。一方面，对于总系统中较为关键、大型、事故发生率比较高的设备利用状态监测进行实施监督，另一方面对于大部分较为常见且普通的设备，可以在既定维修章程基础上结合设备实际运行情况对其进行维修。

3 化工机械设备管理与维修现存主要缺陷分析

随着化工机械设备在现代科学技术的推动下不断升级与发展，在设备管理与维修上的许多缺陷也逐步显露出来，影响着设备仪器乃至整个化工生产系统的稳定运行。具体来说，主要体现在以下几个方面：

3.1 化工机械设备在管理方面的缺陷。

众所周知，油的管理是化工机械设备管理中最为重要的组成部分，直接关系着一个系统乃至生产企业的成本投入与经济效益。它对于减少设备直接性摩擦、延长使用寿命、最终提供合格化工产品而言具有非常重要的意义。但当前我国对有关油管理方面的问题还不够重视，还没有形成系统性的规范工作，由此造成的人身及财产损失十分严重。

概而言之，有以下几点：

（1）油管理制度不到位。这类问题常出现在中小规模的化工企业当中，既不设立专门的油管理岗位，又没有一套健全完善的管理制度与之相适宜。领导班子重维修、轻管理的思想直接影响到油的管理问题上，使油使用混乱且用量极不科学。

（2）设备在设计环节对油的忽略。在化工机械设备的规划、设计阶段，设计人员在选择油的时候往往比较依赖历史数据与个人经验，所选取的油很可能并不适宜该设备的运行状况。这会使得设备在运行过程中，油不仅不能起到相应的保护作用而且还有可能影响到设备的长期、稳定运行。

（3）以机械油替代油的现象时有发生。我国当前国产油的种类及型号并不多，进口油成本的投入往往又过大，这使得国内大部分化工企业在实际生产过程中常常选用货源充足、成本低廉的机械油作为替代。

3.2 化工机械设备在维修方面的缺陷。

化工机械设备的维修是一项系统而全面的工程，及时发现故障点，判断故障程度，并采取合理的维修措施，将设备的损害程度尽可能降到最低是设备维修最核心的任务所在。当前化工机械设备在维修工作方面的缺陷概括如下：

（1）控制仪表故障现象时有发生。一方面测量流体实时流量的仪表设备时常出现不显示、测量偏差大、零点不稳定等现象，另一方面温度变送器的信号输入与输出以及误差现象也频频发生。

（2）机械密封泄漏缺陷。就理论而言，机械密封之所以能够起到对化工机械设备的密封作用，其关键在于端面膜与机械材质的契合程度。依据设备实际工况的不同，端面膜可以分为气相、液相、气液混合相三种形式。无论是何种形态的端面膜，当密封液体处于饱和状态并发生相变时，端面膜的反压力会超过承受极限，从而引发密封黏合程度的不稳定。

4 化工机械设备管理与维修的改善措施

针对上述有关化工机械设备管理与维修工作中的缺陷问题分析，相关工作人员需要在遵循管理权责与维修决策模式的一般性原则的基础之上，对其进行相应的改善。具体而言，可以分为以下几个方面：

4.1 化工机械设备在管理方面的改善措施。

就大多数化工生产企业现阶段在油管理方面的缺陷而言，相应的改善措施需要从油的合理选用、以及油在日常管理中的规范性操作流程等两方面入手。

4.1.1 油的合理选用。

首先，油应向着高性能方向发展，在油中添加适量的硫、氯试剂，使其能够在设备仪器的金属表面产生一层化学吸附膜，以此提高功效。其次，油应向着多级化方向发展。多级油在系统启动初期能够极大的减少关键设备的磨损程度，并且无论是在高温还是低温运作状态中都能够保持现有的粘合程度，减少了使用机械油时频繁的换油操作，降低了生产中的能源消耗。

4.1.2 油的日常管理规范。

化工机械设备的管理是一项系统且繁琐的长期性工程，化工生产企业需要对油的管理引起足够的重视，并对日常管理工作进行规范化处理，将由油所引起的机械设备故障率降到最低。具体而言，又可以细化到以下几个方面：

（1）编制基础管理资料。企业需要对有关油的消耗量、使用周期、油箱储油量、油品代用等问题以账目或卡片的形式记录在案，以备查阅。

（2）定时定期进行检测。相关工作人员需要按时对所有化工机械设备的状态进行检测，及时排查隐患并解决问题，对于检测情况同样需要记录在案。

（3）执行交接班制度。操作人员需要严格执行交接班制度，对于设备情况在交接班时间点上的状态要予以注明，并以此为事故责任人的落实提供依据。

4.2 化工机械设备在维修方面的改善措施。

针对上述有关化工机械设备在维修方面的缺陷分析，合理的改善措施可以从以下几个方面入手：

（1）测量流体流量设备的故障缺陷处理方式。第一步：检查流量计电源接线与等级是否正确；第二步检查显示器插件是否存在松动现象；第三步：检查内部保险管与变压器的运作是否正常；第四步：检查转换器的安装位置。

（2）温度变送器的故障缺陷处理方式。第一步：检查工作电源是否处于正常供电状态；第二步：检查各设备仪表线路接线是否正常；第三步：按照现场温度传感器-内部温度变送器-PLC 模块的处理方式判断各环节运行状态是否正常。

（3）机械密封泄漏的故障缺陷处理方式。首先，机械密封一定要结合设备的实际运行工况进行设计，材质需选用使用寿命较长且耐磨性较高的摩擦副材料；其次，密封介质的内外端材料不能盲目追求一致，其外端并不直接接触介质，对性能要求不必过高；最后对机械密封零部件的加工应力求做到规范化、标准化，另外对于编制安装、使用说明书的工作同样应给予高度重视。

5 结束语

总而言之，化工机械设备的管理与维修是整个化工生产系统中的核心与基础性工作，它在维护化工企业稳定运行、安全生产的过程中发挥着不可替代的作用，及时发现管理与维修工作中存在的不足，运用各种先进的管理及技术手段对其进行实时控制，可以有效降低机械设备的故障率，从而可以实现不断提升整个化工企业竞争力的最终目的。

参考文献

[1]韩明山.化工机械设备的管理和保养[J].中国石油和化工标准与质量, 2011(04).

篇6

中图分类号：U664 文献标识码： A

近几年来，随着城市化进程的进一步加强，城市人口急剧增加，城市用水量猛增，城市污水的处理，也就是通过一定的物理、化学、生物工艺使用过的水进行处理，去除水中的有害物质，达到不危害环境水域甚至可以重新使用的目的，这一点关系着城市的生态环境，影响人们的生活质量。另外，由于我国的淡水资源极其缺乏，污水处理后的二次应用对于解决城市供水量不足也具有重要的战略意义。将自动化系统引入污水处理过程极大地节省了人力资源，同时提高了污水处理效率。

1城市污水处理工艺流程

污水处理是将污染物与污水分离，将有害物质转化为可回收利用的物质，目的是充分利用水资源。对于城市污水的处理通常有三个步骤：预处理、一级处理及二级处理，对于具有特殊要求的用水还要进行深度处理。

1.1预处理

预处理过程主要是物理处理过程，污水需要依次经过格栅、泵房、沉砂池。在格栅过程中，通过设置过滤网将大块的物质拦截下来，防止大块物质对系统的破坏；在泵房中，主要是运用机器对污水进行抽升以便提高水头，保证污水在重力作用下顺利流过后续的处于较低地势的处理构筑物；沉砂处理应用重力学的常识，根据不同体积密度的杂质流速的区别将污水中携裹的砂石和颗粒物剔除。

1.2一级处理

一级处理应用物理处理法通过初级沉淀池对污水进行沉降，通过沉降将污水中50%左右的悬浮物除去。

1.3二级处理

二级处理包括曝气池及二次沉淀池，采用好氧技术，通过专用曝气装置对曝气池供氧，微生物将部分污染物通过自身的新陈代谢作用转变为CO2和H2O；二次沉淀池对微生物进行沉降，并通过管道和泵将微生物回送到曝气池，二次沉淀后的水基本可以使用。

所谓深度处理，是通过混凝沉淀、过滤、加氯等操作进一步提高水质，以满足高标准的受纳水体的要求。另外还要对污泥进行处理，通常状况下，需要对污泥进行浓缩、消化、脱水以及堆肥或家用填埋，即通过机械浓缩后进行厌氧中温消化，经过脱水缩小体积，有利为继续堆肥进行运输。

2机械设备自动化技术在污水处理中的应用原则与发展

2.1应用原则

计算机网络系统、PLC 站、仪表检测系统加组态软件是当前主流工业控制模式，其在污水处理机械自动化控制方面广泛应用。当进行污水处理设备自动化系统组成设计时要针对污水处理过程中各个工艺特点展开，一般首先考虑“现场无人值守，分站少人值班”原则，并且要满足以下要求。

（1）选择在严格的工业环境下能够安全、可靠性高以及稳定性好的污水处理控制系统。

（2）污水处理系统必须符合当前先进的控制模式，例如现场总线技术等。

（3）污水处理设备必须方便扩展，有较好的可操作性和维护性，通信方式灵活。

（4）自动控制系统具备较好的实时性，降低控制滞后带来的影响，对不同工作状况拥有较强的适应性。

2.2我国污水处理设备自动化发展

相对于国外进口污水处理设备，国产设备只能满足污水处理的基本功能，可靠性、安全性以及先进性的研究方面总体水平偏低。其中，先进性主要指设备自动化方面，该方面国内外差距最大。我国污水处理的自动化系统应用起步较晚，直至九十年代，污水处理的自动化水平才有了很大提高。我国污水处理自动系统有如下特点。

1）早期建设的污水处理厂污水处理设备自动化水平很低，大部分是靠手动调节；近几年，随着国外先进的污水处理控制模式的引入，国内污水处理设备参差不齐，依然是手动控制模式与自动控制模式并存；

2）国产在线检测设备的稳定性能较差，不能长期可靠运行；

3）污水处理厂各个站点间无信息交换，无法满足“资源共享”的原则；

4）无法对整个处理厂区内的设备实时监控，大部分数据需要人工记录；

5）国内污水处理设备的互换性、通用性较差。

3城市污水处理过程中的综合自动化系统

城市污水处理涉及到污水处理的达标率、处理成本以及污水处理量，本文针对这三项指标对城市污水处理设计了包含污水处理控制装置、污泥处理控制装置的控制网络服务系统以及包含生产计划与调度、成本控制、质量管理、过程性能分析等管理网络服务系统。

3.1控制网络服务系统

控制网络服务系统的设计系统包含了两个PLC工作站，以及若干与之相对应的I/O站点，两个PLC工作站分别设置在水区及污泥区，构成水区和污泥区两个子控制系统。在水区工作站中，在旋流沉砂池、终沉池内分别设置了I/O站点对污水进行采样和物理化学分析，工作站对整个装置的启动及停止进行控制，并对药剂的用量、微生物及污水的回流量进行实时操作，同时对污水的微生物含量、污泥的分解率、污水的PH值、悬浮物浓度、污水的温度进行实时的监控，计算下一步骤中药剂的投入量及污水的处理量等等。污泥控制工作站中，对污泥的浓缩以及加药进行控制，具体流程与水区相似。工作站负责污水处理的各种具体操作并得出污水处理的各项指标，将其及时反馈到管理网络服务系统。

3.2管理网络服务系统

管理网络服务系统中设计了一个中央工作室，中央工作室与工作站相连接，接收来自工作站的有关污水的各种信息，并对工作站的运行情况进行实时的监控。在中央工作室的计算机中安装了特定的监督控制和系统优化软件系统，通过这些软件，计算机对污水处理的状况进行分析，绘制出污泥微生物含量、污水PH值、微生物含量等图表，并对各种指标的走势进行预测，估算污水处理的进度及当前的水质状况，同时能够预计工作站的运行状况，检验工作站以及污水处理系统的运行是否正常，并对工作站及污水处理系统下发下一步的工作指示。同时，同样工作室对污水的处理量、机器的耗电量、折旧状况以及药剂的投放量进行统计，计算每吨污水的平均处理成本，并对成本进行控制。这一远程监管系统，在发生危险状况时，将在第一时间进行报警，并提供报警信息，提高了污水处理的安全性。

3.3机械自动化设备

污水处理设备主要分为通用、专用两种，其中专用处理设备占主导地位，投资比重约占 60%。通用机械设备主要包括：污水处理风机、污水处理阀门、污水处理水泵等；专用污水处理设备包括：机械拦污设备、刮泥设备、搅拌及曝气设备、离子交换设备、污泥处理设备等。按照污水处理流程和处理流程划分，城市污水处理可分为一级处理、二级处理和三级处理，其中一级处理也称为预处理。

4城市污水处理综合自动化系统的针对性分析

4.1城市污水处理综合自动化系统的优越性

城市污水处理厂分布范围极其广泛，现场情况又是极其的复杂，传统的依靠人工的方法对污水进行处理不但浪费了人力物力，处理效率极其缓慢，而且由于污水中含有的有害物质较多，可能对操作人员的身体产生很大的伤害，另外，由于人工操作偶然性较大，造成污水指标误差较大，处理后的水质不统一，合格率低。这些问题都能够通过城市污水处理过程综合自动化系统得到很好地解决。首先，这一系统能够在很大程度上节约污水处理成本。这一系统能够精确地进行药剂投放，对设备的维修、折旧、故障进行很好的处理，比如在某市污水处理综合自动化系统应用中，使每吨水的处理费用节省0.3元左右。另外，该自动化系统得出的信息还可以在财务系统中使用，节省了后续成本。其次，这一系统加强了集团公司对下属项目公司的监管。中央工作室的设置使集团公司掌握污水处理最真实的数据，方便对下属的绩效进行考核，有利于公司的管理，生成的各种数据信息方便保存，能够作为日后生产经营的重要参考。最后，这一自动化综合系统提高了污水处理的速率。随着经济的进一步发展，居民用水和工业用水势必会继续增长，这对污水的处理必然提出进一步的要求，该系统在系统升级和污水处理方面更能够满足人们的需求。

4.2城市污水处理综合自动化系统在我国运行中遇到的困难

然而，功能如此强大、优越性如此明显的污水处理系统在我国并未得到广泛的应用，我国污水的处理仍然面临着较大的困难，其原因是综合性的。首先，我国缺乏专业的技术人员。高端的技术必然需要与之相对应的高端人才，然而受我国目前特殊的人才结构影响，能够应用并妥善处理该项技术的人才还是略显不足，该系统在应用的过程中功能没有完全发挥出来。其次，购买设备的成本较高。虽然该项处理技术能够极大地节约污水处理的边际成本，但是，由于目前污水处理采用的系统仍是先前的，新系统的应用需要购置大量软硬件，前期成本较高，而污水处理中成本的回收期较长，这一系统在污水处理厂的普遍应用受到阻碍。最后，我国的污水处理体制不健全。城市污水不仅包括居民日常生活产生的污水，更大部分是工业污水，然而，由于环保意识不足，惩罚力度不够，很多工厂将污水偷偷排放到河流中，使得污水实际处理量远远小于该系统能够甚至应该的处理量。

5结语

城市污水处理过程综合自动化系统的应用是经济发展的必然要求，虽然目前该系统在我国的应用受到阻碍，但是随着法律法规的健全、人们环保意识的增强以及法律执行力度的加大，该系统必然会得到广泛的应用。在技术方面仍应该不断更新以适应下一步的需要，同时应该尽可能的培养相关方面的应用型人才以适应技术的需要。

参考文献

[1]陈功，周玲玲，戴晓虎，董滨.城市污水处理厂节能降耗途径[J].水处理技术，2012（04）.

[2]王芳，黄光.基于Profibus-DP总线的城市污水处理控制系统.[A]电气自动化2012（3）.

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中图分类号：TE624 文献标识码：A

换热器是将冷、热流体的部分能量互相传递给流体的设备，又称热交换器。换热器在石油化工、煤化工、盐化工及热电厂等工业系统中的用量非常大。在生产过程中，由于换热器管束所接触的介质比较复杂，往往具有高温（近1000℃）、高压（2500MPa）、高流速、强腐蚀等特点，因此常常出现冲刷泄漏和腐蚀泄漏。

1 换热器在炼油化工工艺中的应用

换热器在化工生产中常用于物料的加热、冷却或蒸发过程，按其用途或换热目的分为加热器、冷却器和冷凝器；按换热方法分为间壁式、混合式和蓄热式；按传热面结构分为管式和板式等。换热器在运行中需注意事项有：①换热器在新安装或检修完之后必须进行试压后才能使用。②换热器在开工时要先通冷流后通热流，在停工时要先停热流后停冷流，以防止不均匀的热胀冷缩引起泄漏或损坏。③固定管板式换热器不允许单向受热，浮动式换热器管、壳两侧也不允许温差过大。④启动过程中，排气阀应保持打开状态，以便排出全部空气，启动结束后应关闭。⑤如果使用碳氢化合物，在装入碳氢化合物之前应用惰性气体驱除换热器中的空气，以免爆炸的可能性。⑥蒸汽加热器或停工吹扫时，引汽前必须切净冷凝水，并缓慢通汽，防止水击。换热器一侧通汽时，必须把另一侧的放空阀打开，以免憋压损坏。关闭换热器时，应打开排气阀及疏水阀，防止冷却形成真空损坏设备。⑦空冷器使用时要注意各部分流量均匀，确保冷却效果。⑧经常注意监视防止泄漏。

2 炼油化工设备换热器的密封泄漏问题

2.1 换热器表面的腐蚀磨损

腐蚀介质与金属构件的表面，相对运动速度较大，导致构件局部表面遭受严重的腐蚀损坏，这类腐蚀称为磨损腐蚀，简称磨损。造成腐蚀损坏的流动介质，可以是气体、液体或含有固体的颗粒、气泡的气体等。磨损腐蚀，是高速流体对金属表面已经生成的腐蚀产物的机械冲刷作用和新金属表面的腐蚀作用的综合。

由于石油化工中的生产介质，往往具有一定的粘连性。为了防止介质沉淀结垢，要求介质流速大于2m/s。高速流体，特别是含有固体细粒、气泡的高速流体冲刷传热面，引起局部表面的压力可达数十兆帕，从而造成了金属表面的疲劳剥蚀。虽然在设计中，为了防止流体进入到壳体时，使管子直接受到冲击或冲刷，在壳体进口处的管束上安装了防冲板，但由于流体或是固体颗粒的长时间冲刷，防冲板也会发生损坏。另外，由于振动或微振动的原因，也常使折流板管孔处受到磨损。磨损腐蚀的外在特征常常呈现马蹄形的凹槽或深谷形状，一般按流体的流动方向切入金属表面。

2.2 沉积物引起的电化学腐蚀

当介质流动不均或滞留时，很容易在换热管表面形成沉积物。由于沉积物是不连续不牢固且不均匀的，在某些部位形成了裂缝和间隙，由于缝内外氧的差异而形成了电化学腐蚀。包括：阳极氧化反应，金属溶解；阴极还原反应，还原为（中性或碱性溶液）；阴极还原反应，还原为（酸溶液）；同时，由于腐蚀产物的存在，导致了缝内外的电化学不均匀性，从而引起了更大的腐蚀。

2.3 换热管水侧的腐蚀

由于换热器常用水做为热交换介质，因此水的腐蚀不容忽视。水的腐蚀主要是由于水中 pH 值降低、水汽渗透、溶解氧的存在，以及水中有害的阴离子（Cl-，S2-等）侵蚀，而引起的化学或电化学腐蚀。因此，换热管表面防腐要求是：防腐表面具有良好的附着力、导热性、耐温变性和较大的硬度。同时要求有优良的耐化学离子侵蚀能力、较高的抗水汽渗透能力和一定的阻垢性。

2.4 密封材料失效

管箱密封部位的密封面形式为凹凸面密封，密封垫片类型为金属包石棉垫片。金属包石棉垫片结构主要由两部分组成。金属外壳部分常采用 0.35mm 左右的铁皮（马口铁）或合金钢（1Cr13＼1Cr18Ni9Ti）及铝铜等材料构成，金属包石棉垫片的制作标准一般也是贴近石棉垫片的制作标准或依照特定密封面尺寸标定但宽度不宜过大，其截面形状主要以平垫片和波形垫片两种。由于石棉板的强度较低易松散或折断，垫片的制造质量对垫片使用的和密封性能的影响较大，该种垫片由于需要的预紧力较大所以一般应用于法兰口较大的设备口位置。该种垫片在安装过程中对法兰和安装要求较高，但由于石棉板压缩弹性小、补偿余地小密封性能不好，当铁包垫片放置位置不好时或把紧力矩不均时都有可能引起在设备运行过程中发生泄露，所以该种垫片有逐渐被缠绕垫片取代的趋势。

3 处理措施

3.1 换热器防腐涂料及其应用

一层相当薄的金属涂层和无机涂层，能够在金属和环境之间提供有效的屏障，这就是这类涂层的主要作用（除了锌一类的牺牲涂层外）。金属涂层（或称镀层）的施工方法有：电镀火焰喷涂、包镀、热浸和蒸汽镀。无机涂层的施工方法有：喷涂、渗镀、或化学转化。喷涂后通常在高温烘烤。金属涂层往往显现出一些可变形性，而无机涂层则很脆，两种涂层都必须具有完全隔离的作用，如果存在微孔或其他缺陷，则由于电偶效应，将引起金属局部腐蚀的加速。

CH-784防腐涂料系环氧氨基涂料，其特点是：耐腐蚀性能好，耐大多数酸碱，耐水，耐溶剂，耐温可达200℃；漆膜物理机械性能好，硬度大，表面光滑，附着力强，抗冲击，抗摩擦。因此，对水中不溶物摩擦力小，水垢及杂质被流动的冷却水带走，不易附着管壁。漆膜有明显防腐阻垢作用；CH-784 防腐涂料底漆面漆含有金属颜料，导热系数大，漆层薄80～250μm。漆层热阻只有1.66×104M2h℃/kcal，不生锈不结垢，增加水的流速，提高换热效果。

3.2 综合性密封改良方案

通过改换密封垫片类型改善连接密封性能由于设计原选择的密封垫片等级较低不能适用高温频变工况，所以改选金属缠绕垫片代替原使用的铁包石棉垫片。在相同的工况和受力情况下金属缠绕垫片的相对刚度值要比铁包石棉垫片的相对刚度小很多，螺栓和密封垫片的受力变形变化情况在改换金属缠绕垫片后有明显改善。

参考文献

[1]吴亚辉，任祥娟.浅谈化工生产中的设备密封及方法[J].化学工程与装备，2011（10）.

篇8

中图分类号：TQ05-2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）04-0245-01

1 引言

在我国经济的快速发展的推动之下，化工设备所产生的经济效益占到的比重逐渐加大，化学设备的结构合理性以及安全性也逐渐接受专业人士的关注，但是机械技术在化工设备之中的作用是相当重要的，不仅仅是化工设备运行稳定的基础，可以最大程度的表现出化工设备的强大性能。

2 机械技术在化工设备中的核心地位

（1）机械技术是化工企业安全生产的基础

化工设备的安全运作是保证人民群众生命财产安全，同时也是保证社会大局稳定的重要前提，化工设备不是一个单一的体系，其结构组成复杂，它是由若干个大中型机械设备共同组成的系统，各部分协调运作共同完成化工生产从而满足企业生产需求。设备中央集成系统就会接收到安全系统发送的故障信息，以便管理人员及时维修从而排除可能引发事故的安全隐患，所以说机械技术是化工企业安全生产的基础。

（2）机械技术满足了化工生产工艺的基本要求

现代社会人们对化工产品的需求量越来越大，要求也越来越高，这就要求现代化工企业大批量，高质量地生产化工产品，现代机械技术是在对传统化工设备技术进行总结与深入探讨的基础上，结合现代化工生产工艺的实际需求，而逐步形成的科学。具体。客观的技术类型，足以满足化工生产工艺的基本要求，并对生产工艺的发展与创新具有一定的推动作用。

（3）机械技术实现了“降低消耗、增加产能”的技术要求

能源是世界经济发展的重要基础，现代化学工业企业生产过程中消耗的能源与矿产都比较多，逐步实现“降低消耗、增加产能”的技术要求，近些年来，各个化工厂都在通过对设备的更新和改进以满足这些要求并已取得了显著成效，机械技术保证了各部分使用性能的完美协调，工业界的探索是无止境的，我们希望能够借助机械技术的科学创新，进一步优化设备，使其真正实现“降低能耗，增加产能”这一国际目标。

3 机械技术的发展

（1）发展机械技术注重经济性

企业引进机械技术应注重经济性，引进机械技术应该满足企业生产实际的需要来，不能一味追求机械自动化程度高，实际生产并不需要，脱离企业生产实际，反而无法利用机械自动化技术促进企业的快速发展。企业在购买机械自动化设备的时候，首先要考虑企业的经济承受能力，结合企业的实际生产需要，确保应用机械自动化技术为企业带来经济效益。

（2）发展机械技术注重实用性

发展机械技术，在确保企业经济效益的同时，要注重实用性。通过优先发展实用性强、适合我国企业实际需要的技术，发展生产工艺成熟的大批量生产的自动化技术，为我国的技术打下坚实的基础。我国企业生产的特点是品种单一、结构稳定、产量很大，属于大批量生产，有利于连续流水作业和应用机械技术。

在对国外的技术进行引进时，要合理研究吸收技术的精髓之处，了解其理论基础，并从我国实际情况出发，创造出适合我国发展的机械理论，并将理论推向实际，在不断的学习和发展中，实现我国机械技术的全面应用，达到生产过程的目标。因此应该根据实际的情况，有效发展投资小、见效快的技术，以实用为主要的原则，通过技术能够有效的推动企业的发展，确保企业的经济效益。

（3）发展机械技术注重配套性

发展机械技术注重配套性，不能单纯发展机械技术，还应配套发展微电子技术和计算机与信息处理技术。为机械技术提供支持的可编程控制器、控制系统及系统软件等更要优先加快发展。性能优良、自动化水准高的机电产品成为推动机械技术发展的关键。发展计算机与信息处理技术，为机械技术提供信息的交换与处理、存取、运算、判断和决策等提供技术保障。

4 机械技术在化工设备的应用

化工设备是为化工企业生产服务的机器设备，也是实现化工企业生产现代化、科学化的重要工具和手段之一。机械技术在化工设备的应用过程中是至关重要的，是保障化工设备稳定运行的基础，也是全面实现化工设备性能的现代技术之一。不同的化工企业生产项目对于机械技术的要求也各不相同，机械技术不但满足了现代化工设备的安全操作与全面使用的系统要求，也客观促进了化工设备生产技术的发展，而且设计合理、质量优良的新型、高效化工设备，又可以有效促进化工产品质量和产量的提高，及能源消耗的大幅降低。机械技术在化工设备设计过程中应用，主要表现为以下两个阶段。

（一）技术设计阶段

在化工设备设计过程中，其技术设计阶段的主要任务是将化工设备各部分功能原理方案具体转化为机械技术，及其零部件的合理结构设计。化工设备技术设计阶段的机械技术应用，能更全面的反映化工设备设计规律合理性、科学性的具体要求，因此，通过机械技术可以对原理方案设计提出必要的修改意见，甚至否定原设计方案。化工设备的技术设计中，机械技术作用主要包括：①：确定系统的各部件的总体布置、运动的配合，计算运动与动力参数，选择原动机等，并应考虑人一机一环境的合理关系；②：结构设计，进行零部件的结构设计，选择材料，总装配图，确定几何尺寸，确定配合关系和性质等。？

（二）整体计划阶段在化工设备的整体计划阶段，设计人员就要充分考虑到机械技术的问题。

机械技术在化工设备设计整体计划阶段中的应用，所具有的作用和意义都是不容忽视的，其有效保障化工设备的稳定运行和安全生产。化工设备整体计划阶段，设计人员首先要确定化工设备的性质、用途与使用年限基础问题，并结合化工设备的造价控制、质量标准，决定化工设备的机械技术类型与应用范围。在化工设备设计阶段，设备各部分的机械性能都要尤为重视，一旦某一部分出现故障，都必将影响到化工生产，会带来巨大的经济损失。

5 机械技术促进化工设备发展

（1）完善的机械技术，能够加快化工设备现有技术的全面发展

随着化学工业中机械制造技术的不断完善，化工设备的性能得以全面展现，其现有设计和制造生产技术得以全面发展。为符合化学工业生产中各项性能指标的要求，化工设备应用技术表现出较强的立体化、多角度和全方位性。而机械技术则是化工设备现有技术的基点，只有不断增加和应用先进的科学技术元素，机械制造技术才能在化工设备应用中发挥出其更深层次的作用。

（2）不断发展和创新的机械技术，能够促使化工设备现有技术的创新与完善

化工设备应用技术与机械制造技术之间关系密切，两者相互影响和促进。机械制造技术的发展与创新，为化工机械设备的合理运用和科学管理提供了便利，对化学工业设备的科学创新有很大的促进作用。我们要不断引进国内外先进技术，充分利用现代科学技术的优势，不断促进两者的共同创新与发展。

6 结束语

随着现代科学技术的不断发展与进步，机械技术会越来越成熟和完善，其在化学工业设备中的应用也会越来越广泛和灵活，机械技术将对于化工设备的安全稳定生产与运行提供更为可靠的保障，有效促进了化工领域生产技术的提高。同时，伴随着节能减排这一理念的不断贯彻与落实，机械技术将在化工企业生产中降低能源消耗、节约企业成本以及提高产能上发挥越来越大的促进作用。

参考文献

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中图分类号：G642.0 一、《化工设备基础》课程发展的历史沿革

《化工设备基础》课程是为化学工程与工艺专业本科生及应用化工技术专科生开设的一门专业基础课。该课程的目的是强化化工类专业学生的机械知识和设计能力。

早在上世纪70年代末，有院校就开设了《化工设备基础》课程。当时化工部教育司曾组织大专院校、设计与产业部门进行讨论，认定化工工程与工艺专业学生应具有化工制图基础、材料力学、机械传动、化工设备材料、化工设备设计及典型化工机械介绍等基础理论知识。因此《化工设备基础》课程包含了化工制图基础、材料力学、机械传动、化工设备材料、化工设备设计及典型化工机械介绍等诸多内容。

到了80年代中期，随着我国高等教育的发展，以及各专业分类步入正规，有些院校将《化工设备基础》课程中的部分内容，如化工制图基础、材料力学、机械传动归纳到基础课中，并单独设课，因此原来《化工设备基础》课程的内容、教学体系已经不能适应教学需要。为此对原教学大纲进行了修改，《化工设备基础》课程重点讲授化工材料与设备设计内容，并可配合相应的课程设计。同时，组织编写了与修改后教学大纲相适应的教材，为化学工程与工艺专业人才的培养奠定了基础。

到90年代后期，随着科学技术的发展及专业的调整以及教学体系的改革，化学工程与工艺专业修订了教学计划，将以往的《工程力学》和《化工设备基础》的内容进行了整合，删除了重叠的部分，增加了化工用非金属材料和化工设备防腐的内容，并加强了容器设计基础部分。落实了加强基础知识教育，扩大了学生知识面的教学方案。但此时，多数学校一直将此课程作为选修课。

到本世纪初，面对21世纪的社会发展，各个专业领域不断拓宽，学科间相互渗透，对本科生及专科生的要求越来越高。根据原国家教委《高等教育面向21世纪教学内容和课程体系改革计划》中的《化工类专业人才培养方案及教学内容体系改革的研究与实践》项目成果，在“厚基础，宽专业”的教学指导方针下，明确了《化工设备基础》课程作为化工类本科生和专科生必修课的地位。《化工设备基础》为了适应培养跨世纪高级化工专业人才的需要，以“面向21世纪的教学内容和课程体系改革”为主导思想，以“面向21世纪对化工类专门人才的知识、能力、综合素质培养目标”为宗旨，贯彻“加强基础，拓宽专业知识，联系实际，提高能力，便于自学”的原则，将授课内容定位于以传授基础理论和基本分析方法为重点。课程内容既要注重体现化工设备基础的理论性和系统性，又要结合本科生和专科生的实际水平和应达到的知识层次。基础理论要限定在工程力学和容器设计的主干上，即对工程力学和容器设计要做全面细致地介绍，具有代表性的容器设计过程可选取设备。该课程的目的是使学生具备基本工程力学的知识，了解化工设备的选材要求及常用材料的特性，了解和掌握化工设备的设计计算方法和过程及典型设备的结构设计与计算，强化化工类专业本科生和专科生对化工设备的机械知识和设计能力。

二、高职院校《化工设备基础》的教学现状及存在的问题

很多高职化工专业开设了《化工设备基础》一课，由于高职教育要求培养技术型人才，所以学校加大了实训课程的力度，而理论课程的学时数逐步被压缩，从而多次修订教学大纲，虽然在实践教学效果方面取得了较大进步，但是仍存在一些问题。

1.理论课时少，与关联课程脱节。近几年，在《化工设备基础》一课上给予的理论课时数为30～40课时，选择的是由高安全主编的高职高专“十二五”规划教材。由于已经考虑到高职学生重在应用的培养，所以教材已经在很大程度上删减了力学方面的众多知识点。基本上包括三大部分：化工材料、容器设计、化工设备。但是因为理论课时数较少，一般情况只能停留在前两部分的介绍，对于化工设备一块往往就是基础认识，而与原本的设备设计有所违背。与先开设的《化工原理》、《化学反应过程》等课程完全脱节，没有形成一个完整的课程群。

2.学生的感性认识少，工程概念难建立。学生对化工产品的认知较容易，而对化工厂的认知就比较难了。一般化工厂都会远离市中心，远离普通人的视野。所以对于学习化工的学生来说，提起化工厂中的种种危险，大家只能从化学品本身的理论危害性去理解，因为他们很少见过工厂里面化学品是如何运用的，因此对于一台设备的认识就更困难了，单纯在理论知识中对于设备的形容，很难在学生脑子中形成完整的概念。

3.高职院校中《化工设备基础》缺乏课程设计的要求。在很多的本科院校，一般在学期末或者毕业时都会加入课程设计一块内容，目的是给学生搭起“学”与“用”之间的桥梁。虽然学生在课堂上系统学习了有关化工设备的理论知识，但是在工程设计时却不知如何应用。而课程设计是一个复杂的学用结合的过程，他可以让学生体会到通过多门课程的学习，然后去解决一个工程问题的乐趣，而且也会让部分同学对书本知识无用的看法有所改观，反而认为自己学得太少、太肤浅。但在大多高职院校中对于《化工设备基础》的课程设计还是很少的。

三、《化工设备基础》的教学改革措施

1.精心组织课堂教学，采用多媒体教学手段，提高教学效果。目前使用的教材中包括的三部分内容彼此相对独立，内容较多，因此在组织课堂教学时应该注重知识的横向联系，以化工工程实例为背景，提出工程概念。比如在讲解“化工材料”时，可以结合实际应用中化工厂材料的选择讲解。在讲解“化工设备设计”的时候，应该从容器筒体、封头讲到法兰、支座、人孔、手孔等零部件的选择及设计，突出化工设备整体的设计。由于《化工设备基础》课程有大量的数据图表和结构示意图，利用多媒体教学可以直观的为学生分析讲授，节约时间，提高教学效率。例如在讲解“化工设备”时，由于学生没有见过工厂中的设备，为了可以使学生形成基本的设备概念，我们可以通过工厂实际设备的照片以及形象的三维动画多方面展示化工设备，并且通过设备素材库的应用，让学生很好地掌握化工设备基本工作原理和作用。

2.明确认识实习和生产实习的作用，将理论教学和实践教学紧密联系起来。《化工设备基础》课程中涉及的很多设备，由于学生没有实践经验，所以对于设备的结构情况很难理解。而学生的认识实习和生产实习是有机会接触工厂中设备的一个重要环节。传统的教学模式是将教学和实习分别独立进行的，理论教学之后很长时间才会进行实习，所以使得学生所学的理论知识在短时间内没有被应用，当再接触时或许早已忘记理论教学中的内容，还得花时间和精力重新学习。这种时间上的错位，导致理论教学和实践教学的效果都下降。因此，我们应该将认识实习安排在学期初，在学习《化工设备基础》一课之前，由教师将课程中的典型化工设备结构、性质进行讲解，使得学生对于典型的化工设备有个基本的认识，做好上课前的准备。生产实习应该穿插于课程理论教学当中，安排在学期中，将理论教学和实践教学真正联系起来，加深学生对于化工设备的理解，培养他们的学习兴趣，提高教学效率。

3.尝试开设《化工设备基础》的课程设计，加强课课间的联系。课程设计是工科教学中的重要部分，它可以使学生将所学知识融会贯通，培养学生综合分析问题和解决问题的能力。《化工原理》、《化工制图》都是在学习《化工设备基础》之前单独开出的课程，所以有必要在学习完《化工设备基础》课程之后，留出一周的时间做一个课程设计，运用以上三门课程所学内容，先根据实际生产需要，设计生产工艺参数，包括温度、压力、时间等。然后再进一步确定生产设备的材料、容积大小、内部结构及相关零部件。最后通过化工制图完成一个设备的设计。这样既可以提高学生主动解决问题的积极性，而且也让他们体会到所学知识的连贯性，还培养了他们的工程概念，为以后走入工作岗位奠定基础，树立自信。

四、结语

综上所述，《化工设备基础》是一门化工专业学生必学的专业课。在有限的理论教学过程中，加强多媒体教学可以形象生动的为学生展示没有见过的化工设备，使课堂教学效率提高；推进实践教学的开展，彻底剔除传统的理论教学与实践教学的时间错位现象，将理论与实践紧密结合起来；通过课程设计可以培养学生的独立运用所学知识解决生产实际问题的能力，培养学生的工程素质。

参考文献：

[1]董大勤.化工设备机械基础[M].北京：中央广播电视大学出版社，1997.

[2]刁玉玮，王立业.化工设备机械基础[M].第三版.大连：大连理工大学出版社，1997.

[3]丁玉兴，温守东.抓好六个环节提高化工原理课程设计质量[J].承德石油高等专科学校学报，2000，2（2）：52-54.

[4]徐想娥.化工设备机械基础教学改革的探索[J].襄樊学院学报，2007，28（8）：83-85.

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化工设备和机械的简要分析

对比化工机器和化工设备统称为化工机械。化工机械是动设备，主要是指泵和压缩机；化工设备主要包括化工容器，是静设备。化工机械以动态为主，化工设备以静态为主。化工机械和化工设备的动与静都是相对而言的。化工机械具有传动特点，化工设备以压力容器静止为主。多年来，在工业生产中，将原料加工成符合要求的产品，必须经过原材料处理、材料化学反应、反应物精制等化工过程。化工机械的划分不是很严格，实现工业生产的流程所用到的机器和设备就是化工机械，比如泵、风机、压缩机都在化工产品的生产中占有重要地位。这些基础东西是化工生产中通用的机械设备。随着化学工艺和化学工程的发展，机械工程和材料工程有了长足进步，化工机械的设计和制造有了新的技术水平。相对化工机械的动态而言，化工设备就是静态的机械，包括主要容器、物质分离设备、结晶设备、传质设备、离子交换设备、换热器、蒸发器、干燥器、反应器、反应炉等。化工设备以压力容器、换热器塔设备、反应釜为主要设备；化工机械主要以传动、运输、粉碎机械、分离、干燥设备为常用机械。重要性化工设备的完善和整体水平决定了化工产品的质量、成本和产量，而化工机械必须要符合化学工业的机械化要求，安全可靠的运转、符合要求的强度、良好的耐腐蚀功能、密封功能准确、高效率与低能耗并存。化工机械设备为化工生产提供良好的作业基础，保证了化工生产过程中的正常运转。化工机械设备的基本特点决定了工业生产的稳定性、牢固性。化工企业要低投入、高产出、低能耗、高效益，化工机械设备必须先行。化工设备与机械是化工生产的基础和根本，化工机械设备的现代化程度决定了化工企业的现代化水平。

让化工设备与机械高效服务于工业生产的具体措施

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[中图分类号]G712 [文献标识码]A [文章编号]1009-5349（2014）11-0141-02

我国教育领域目前处于加快发展现代职业教育、建立现代职业教育体系的时期，目标是促进职业教育的协调发展，形成人才成长立交桥，满足产业结构调整、转变发展方式等经济社会对高素质劳动者和技能型人才的需要。由于应用型本科职业教育尚在探索中，中职和高职的衔接成为当前建立现代职教体系的主要部分，并为进一步与本科职业教育衔接创造条件。中职与高职衔接应是中高职院校间相关专业的衔接，主要是在专业设置、培养目标、课程体系与教材、教学资源、教学过程、招生制度、评价机制、集团化办学等方面进行衔接。能够衔接的相关专业应是面向的职业岗位群相同或相近，职业工作性质、工作过程相同或相近，专业课程体系重合度大而有层级梯度。

石油与化工是我国支柱产业之一，加快发展现代石化职业教育和现代职业教育体系建设，深化产教融合、校企合作，对培养石油与化工领域高素质劳动者和技能型人才方面具有重要的现实意义。中高职化工设备维修技术专业（化工过程装备技术专业、化工机械与设备专业）是面向石油与化工产业，培养化工设备制造、安装、维护、检修职业人才的专业，建立化工设备维修技术专业人才成长立交桥，可为产业转型升级提供必要的人才支撑。

一、中职与高职化工设备维修技术专业课程衔接依据

中职与高职化工设备维修技术专业课程衔接是专业衔接主要内容，是形成人才成长立交桥的课程基础。

（一）中职与高职化工设备维修技术专业课程衔接的职业依据

中职和高职化工设备维修技术专业都是面向石油与化工行业企业设备安装维修职业岗位群培养人才，对应的都是化工检修钳工等职业工种，只是培养的人才级别不同。因职业标准、工作对象、技术领域相同，使相同的工作项目、工作过程、技术规范等成为课程体系及课程衔接的可靠基础。

（二）专业教学标准为中职与高职专业课程衔接提供的依据

专业教学标准是开展专业教学的基本文件，是明确培养目标和规格、组织实施教学、规范教学管理、加强专业建设、开发教材和学习资源的基本依据。中高职专业教学标准内容中有“接续专业”“人才培养目标”项，中职化工设备维修技术专业（化工过程装备技术专业、化工机械与设备专业）的接续专业是高职化工设备维修技术专业。中高职化工设备维修技术专业人才培养目标的衔接性，对中高职化工设备维修技术专业课程衔接起决定性作用。中职化工设备维修技术专业人才培养目标是：“主要面向石油与化工等行业企业，从事设备安装、维护、使用等工作的高素质劳动者和技能型人才。”高职化工设备维修技术专业人才培养目标是：“培养拥护党的基本路线、方针和政策，德、智、体、美、劳全面发展的，具有爱岗敬业精神、安全生产意识、责任意识和创新精神，掌握化工设备安装维修必备的基本理论，具备化工设备安装、维护、修理等岗位操作技能和技术应用能力的高级应用型、技能型专门人才。”

中职化工设备维修技术专业教学标准中“课程设置分为公共基础课程和专业技能课程两类，公共基础课程包括德育课、文化课、体育与健康课等，专业技能课包括专业核心课和专业（技能）方向课。”化工机械设备安装维修实习是其中专业技能课程教学的重要内容，紧密联系生产劳动实际，突出应用性和实践性，并注意与化工检修钳工中级职业资格考核要求相结合，与高职化工设备维修技术专业教学标准中基于“化工机械设备安装维修过程”的课程体系重合度大而有明显的层级梯度，使课程衔接有教学标准方面的依据。[4]

（三）中职与高职化工设备维修技术专业人才培养模式提供的依据

尽管中职与高职化工设备维修技术专业人才培养起点不同，专业（职业）人才培养目标的层级不同，课程体系中理论与实践比例有一定差别，但工学结合人才培养基本模式是相同的，这从总体上使中高职化工设备维修技术专业课程体系有相同的指向性，为课程衔接提供依据。

（四）中职与高职化工设备维修技术专业课程教学模式提供的依据

中职与高职化工设备维修技术专业课程教学模式主要是项目教学、理实一体、顶岗实习，相同的课程教学模式为课程衔接以及中高职学分积累、学分转换提供依据。

二、中职与高职化工设备维修技术专业课程衔接

（一）中职与高职化工设备维修技术专业课程衔接目的

中职与高职化工设备维修技术专业课程衔接的目的在于为中职毕业生在职接受高职学历教育提供条件，协调中职毕业生对口升入高职后专业课程的学习，便于实行中、高职学分积累和学分转换制度，利于学生完成课程的学习，获得相应的学分以及完成学业。

（二）中职与高职化工设备维修技术专业课程衔接途径

高等职业学校化工设备维修技术专业教学标准制定与实施，规范了专业课程设置、教学内容和学时，为课程衔接提供条件和要求。中职、高职化工设备维修技术专业制定人才培养方案时，应分别遵照中职、高职化工设备维修技术专业教学标准要求开设必修课程，确保中高职化工设备维修技术专业课程的衔接性，形成化工设备维修技术专业人才成长课程通道，使之符合建立职教体系的需要。

化工设备维修技术专业中职毕业生在岗或对口升入高职学习，学业考核应按分别在中职和高职所获得学分积累并进行学分转换的方式进行。

三、高职化工设备维修技术专业衔接课程教材建设

职业教育的教材是培养学生职业道德、能力的重要载体，也是中高职专业课程衔接的载体。中职与高职化工设备维修技术专业课程衔接情况如何体现在教材上，教材建设是加快推进职业教育教学改革创新的重要抓手。

（一）确定高职化工设备维修技术专业衔接课程教材建设基本要求

由于现代职教体系尚处于建立时期，以及化工设备维修技术专业教学标准实施时间短，中职与高职化工设备维修技术专业衔接课程教材建设处于探索阶段，故专业衔接课程教材建设应结合课程改革进行，选取对化工设备安装维修职业人才培养起关键作用的专业核心课程教材进行建设，基本要求应为：必须满足本专业高素质技能人才培养目标要求和符合衔接中职毕业生学历教育需要;课程内容与职业标准、教学过程与生产过程对接;实施素质教育，便于自主学习;适应不同起点的生源（高中生、三校生），教材采用活页形式。

（二）高职化工设备维修技术专业职业核心课程的教材建设

高职化工设备维修技术专业核心课程，是针对化工设备安装维修职业岗位开设的、培养职业核心能力的课程，且与本专业中职同类课程衔接，包括“化工机械维修”“化工机械安装”“化工机器”“化工机械制造”等课程。以“化工机械维修”课程教材建设为例，按培养可持续发展的化工机械维修高技能人才需要，其编写内容选择化工泵、压缩机、换热器等典型化工机械维修施工项目为载体，融入行业、企业、产业、职业、实践要素，以化工机械维修工作过程为教学内容序化的参照系编写教材，培养具有职业综合能力、职业素养和创新意识的高技能人才，服务石油化工行业企业。

“化工机械维修”课程教材内包含的主要教学项目如下：项目一为化工检维修管理，教学内容包括：化工生产装置维修安全技术基础知识;设备检修制度;安全生产禁令与规定;检维修作业安全防火管理;检修施工管理。项目二为典型化工机械的日常维护，教学内容包括：设备使用、维护基本要求;生产装置主要设备完好标准;化工泵的日常维护;压缩机的日常维护;反应器的日常维护;换热器日常维护;塔设备的日常维护。项目三为典型化工机械检修，教学内容包括：检修前的准备工作;检修设备的拆卸、清理与检验;机械零件的修理;机械设备零部件的装配;化工泵的检修;压缩机的检修;反应器的检修;换热器的检修;塔设备的检修。

四、结束语

中高职化工设备维修技术专业课程衔接与建材建设，对于促进中高职化工设备维修技术专业协调发展，形成职业人才成长通道，满足石化产业结构调整、转变发展方式对高素质劳动者和技能型人才的需要具有一定意义。专业课程衔接与教材建设也是提高专业办学实力、教学质量的主要途径，随着我国石化产业结构调整与技术进步，课程与教材建设将是专业一项需要持续进行的工作，以保证职业教育专业课程与职业技术岗位的实时准确对接。

【参考文献】

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[3]教育部职业教育与成人教育司.高等职业学校专业教学标准（试行）：生化与药品大类[M].北京：中央广播电视大学出版社，2012（11）.

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关键词：

化工机械基础；课程设计；教学改革；工程意识

化工机械基础课程是化学工程与工艺专业的必修课程，涉及化学、化工、机械、材料、物理、力学、数学等学科知识[1]，具有学科交叉复杂、内容丰富、理论联系实际紧密、工程实践性强等特点[2]。通过课程学习，学生可以掌握基础的工程力学知识，熟悉材料特性，学会常用化工装置的设计方法，了解化工机械安全使用的检验原理[3-5]，对于提高化工专业学生设计水平，增强工程意识，培养分析问题、解决问题的能力具有重要的意义[6]。化工机械基础课程设计是继该理论课程之后的一次集中实践教学环节[7]，能够起到将机械设计知识融会贯通，发挥理论与工程实际、基础知识与专业技术之间的桥梁作用[8]。学生在设计化工装置时，既要基于学科理论，又要遵循国家标准和行业规定；既要装置结构合理，又要保证安全经济，是多门学科知识综合运用，多种专业技能强化锻炼的重要过程，为化工类学生更好地服务化工行业奠定良好的专业基础，因此，应予以足够的重视。

一、课程设计面临的问题

针对化工专业学生开设的化工机械基础课程设计开课于大三，这个阶段，学生刚接触专业课学习，对本专业知识体系还不熟悉，对专业设计更是知之甚少，急需专业教师悉心指导，同时，一直沿用的课程设计内容、课程安排及考核形式等都无法与高等教育改革的新形势相适应，课程设计急需改革。1.课程设计时间短，与理论课衔接不合理一般化工机械基础课程设计安排在理论课结束后一周内完成。要做好课程设计，学生要查阅相关装置的设计资料，熟悉涉及物料的性质，了解国家设计规范，选择合适的设备材料，合理设计装置内部结构，完成设计尺寸计算及强度、刚度、稳定性校核，绘制装置设备条件图，编制设计说明书[9]，设计工作量大，专业知识要求高，学生很难在一周时间内完成。而此时段，学生已完成理论课的学习，对于设计中用到的知识已经淡忘，需要重新查找复习，不利于理论知识的学以致用。同时课程设计处于期末考试阶段，考试压力较大，学生忙于准备考试，很容易出现应付或抄袭现象，无法真正起到增强学生工程意识、提高装置设计水平的作用。

2.课程设计题型少，装置结构简单以往的化工设备设计题型比较单一，只做一些压力容器设计，课本中有该类装置的设计例题，学生只需将设计条件带入，参考例题，按部就班地计算就可以完成，学生学习兴趣不大，完成质量也不高。设备一般不进行内部结构设计，只进行外部壳体计算，设计难度较小，无法激发学生的探索欲望，学习主动性较差[10]。

3.不同学科间知识交叉少，装置设计不完整化工装置的设计包括工艺设计和机械设计两部分[11]。工艺设计是根据设计任务提供的原始数据和生产工艺要求确定设备的主要尺寸；机械设计是根据工艺尺寸设计设备的结构、选择结构材料及进行强度、刚度和稳定性计算，给出设备与零部件的条件图。对于化工专业的学生来说，化工原理课程设计做的是工艺设计，化工机械基础课程设计做的是机械设计。教改之前，这两个设计没有交叉点，学生每门课程只做一部分设计，而没有化工装置设计的完整训练，不利于学生设计能力的提高[12]。学生提交的设备条件图，大多采用手画的形式，而不采用现行各设计院普遍采用的AutoCAD绘图软件，无法锻炼学生机械制图的能力。设备条件图绘制简单，各物料进出管口、自动控制方案都无法体现，化工设计及化工自动控制课程所学知识不能应用到化工机械基础课程设计中，学生综合运用所学知识的能力无法得到锻炼。

4.学生工程意识不强，设计不规范生产中使用的任何机器或设备的构件都应满足适用、安全和经济三个基本要求，其中，安全是核心。为了保证装置安全可靠运行，降低生产成本，提高劳动生产率，便于构件互换，国家和有关部门制定了各类化工装置设计的标准和规范[13]。学生对相关的标准与规范不熟悉，容易造成其无法将标准和规范应用到化工装置的设计中，与生产实践脱离。比如，计算容器的物料接口尺寸，很多学生计算出结果后没有规整，即使规整了，也没有查阅国家制定的各种钢管公称直径的规范，采用标准尺寸。在选择设备材料时，一般选择适用范围广，性能优异的材料，没有考虑会使设备成本大大提高的风险。在设计压力容器时，计算出的容器壳体壁厚与封头壁厚不一致，很多学生本着经济的原则，没有设计为相同尺寸，影响容器的焊接和安全。这些都是理论设计与生产实际偏离、工程意识不强的体现，没有达到强化工程概念的教学目的[14]。5.考核方式不合理，无法体现设计水平以往的课程设计是根据学生提交的设计报告给成绩，对学生的平时表现，设计的合理性、规范性及严谨程度没有体现[15]。设计报告抄袭或模仿现象严重，单纯凭借设计报告无法反映学生真实的设计水平，不能体现公平、公正、合理的考核原则。针对化工机械基础课程设计存在的这些问题，按照高等教育改革的要求，我们对课程设计进行了改革。

二、课程设计改革措施

1.提早布置课题，合理衔接理论教学针对课程设计时间短，与理论教学脱钩的问题，我们对课程设计时间安排进行改革。在完成第一章工程力学和第二章化工设备材料教学之后，我们便将每位学生的设计课题布置下去，理论课程结束后两周上交相关设计文件，进行考核。在布置课题时，利用两节课的时间，介绍各类装置设计的流程，每个环节用到的理论知识也事先向学生明确，使学生对课程设计有大致的了解，并对今后会对用到的知识引起重视。同时，理论课授课教师在今后介绍各类化工装置机械设计时也要对重点知识的应用加以说明，并结合课程设计详细讲解。学生了解设计课题之后即可随着理论课的讲解开始设计，学到的设计知识即刻能够应用到设计中，真正起到了学以致用的效果。在设计过程中，遇到困难，学生可以在理论课堂上提出，经过老师讲解得到解决，提高了设计效率，也方便指导教师掌握学生设计情况。由于设计时间由原来的一周延长为多半个学期，学生在理论课结束时便完成了大部分的设计计算及校核，利用两周时间整理数据，绘制装置图，撰写说明书，不会耽误期末考试复习，避免了应付抄袭现象的发生，真正锻炼了学生的机械设计能力，达到了课程设计的教学目的。2.增加设计题型，重视设备内件设计课程设计题型的选择关系着化工实践教学的效果。为了使学生熟悉各类化工装置，激发学生学习的主动性，锻炼化工设计能力，我们编制了多种化工装置的设计题型，包括压力容器设计、板式塔设计、填料塔设计、管壳式换热器设计和搅拌反应釜设计，共计五个设计题型。这些装置是化工生产中最常用的，体现了理论设计与生产实践的结合，同时，理论教学讲授的设计知识在这些装置的设计中能得到充分的应用，加深了学生对理论知识的理解，保障了装置设计的质量。对于装置的主要部件，比如板式塔的塔板、填料塔的填料层、反应釜的搅拌器等，也要求学生详细设计，并且给出部件的条件图。通过内部构件的选择、设计和校核，加深学生对化工装置的认识。

将每个班的学生分成5组，每组负责一类装置的设计，并且同组学生的设计条件各不相同。学生要完成自己装置的设计，要查阅大量的文献资料，搜集各种物料性质，学会各类装置的机械设计方法，参考化工容器设计的国家标准，这种形式彻底改变了课程设计形同虚设的尴尬局面，锻炼了学生查找科研资料，积极探索未知领域，不断补充新知识，独立完成科研任务的能力，激发了学生的创新意识，真正提高了化工装置的设计水平。3.加强学科交叉训练，完善装置设计流程化工装置的工艺设计与机械设计是互相影响、密不可分的，工艺设计为机械设计提供工艺条件及设备主要尺寸，而机械设计的结果又反过来影响工艺设计。为了使学生对化工装置设计有完整的设计体验，我们联合化工原理课程设计，将这两个设计有机结合，学生在做完化工装置的工艺设计之后，根据工艺条件及计算出的装置尺寸，接着进行化工装置的机械设计，使学生知道装置的设计流程，为学生将来从事化工设计工作奠定了良好的基础。对于学生提交的设备条件图及主要内件结构图，严格要求用AutoCAD绘制，并且标出各接管及自动控制仪表的安装方位，在设备条件图的右侧表明工艺要求、安装要求、各接管尺寸、材质、采用的国家标准等。

通过这些方式，学生熟悉了化工装置的设计流程，将化工原理、化工机械基础、化工制图、化工设计、化工自动控制等专业课所学知识融会贯通，综合运用，提高了学生学习的积极性和主动性，有利于设计能力的提升。4.严格规范设计，强化工程意识作为一名合格的化工专业学生，必须了解国家制定的有关化工设计的各种行业规范和国家标准。在做任何装置设计之前，都要先查找有关规范和标准，绝不能闭门造车，无据可依。与化工机械基础课程设计相关的标准有《钢制压力容器》《管壳式换热器》《钢制塔式容器》《塔器设计技术规定》《石油化工钢制压力容器》《石油化工自动化仪表选型设计规范》等。学生在做课程设计时，遇到有关尺寸的确定、内件的选择等有疑问的地方，一定要查阅相关标准，养成良好的设计习惯和严谨的工程态度，做一个敢于担当、认真负责的设计者。同时，要注意适用、安全、经济相协调的原则，密切联系工程实际，强化工程意识。5.完善考核体系，激发设计热情考核对于课程设计的质量有着重要的导向作用，公平、公正、合理地对课程设计做出考核，对学生有着监督、鼓励和引导作用。实践类课程的成绩考核不同于理论课，决不能单纯依据提交的设计报告定成绩。化工机械基础课程设计的考核分为平时成绩、设计报告质量和答辩三部分，分别占总成绩的10%、70%和20%比例。其中，平时成绩包括出勤率、学习态度及团队协作能力。设计报告质量包括报告的完整性、设计的合理性、计算的准确性、图纸绘制的规范性等。答辩环节要求每位学生将设计内容做成幻灯片，利用3分钟的时间陈述工作内容，然后由考核教师提问有关问题，学生作答。这种考核形式督促学生实实在在地做设计，认认真真地抓质量，只有付出努力，才能取得好成绩，激发了学生的设计热情，杜绝了抄袭应付现象，达到了教学目的。

三、总结

化工机械基础课程设计是化工专业学生重要的实践教学环节，随着高等教育改革的深入，原有教学方法的弊端日趋显现，课程设计急需改革。针对设计时间短的问题，我们提早布置课题，与理论教学合理衔接，避免了抄袭应付现象。增加设计题型，由原来的单一装置设计增加为五种装置设计题型，并且对装置的主要部件也要进行设计。加强与化工原理、机械制图、化工设计等交叉学科的联系，完善装置设计流程。装置设计要严格遵守国家规范和行业规定，注重适用、安全、经济相协调的原则，增强学生的工程意识。完善考核体系，公平、公正、合理的对课程设计进行评价。通过教学改革，激发了学生学习的积极性，课程设计质量得到提高，杜绝了抄袭应付现象。学生在课程设计过程中，自觉依据国家设计标准，将理论设计与生产实际相结合，增强了工程意识，提高了机械设计水平，起到良好的教学效果。

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