化工仪表及自动化

章节摘录

第二章 过程参数的检测方法与仪表第一节 概述为了正确地指导生产运行和操作，保证生产的安全、产品的质量和实现生产过程的自动化，一项重要的工作是准确而迅速地检测出生产过程中各种有关的工艺参数，如，压力、流量、物位和温度等。用来检测这些过程参数的技术工具称为检测仪表，检测仪表被广泛地应用于石油、化工、电力和冶金等国民经济各个重要的部门和领域。可以说，现代工业生产离不开现代检测技术。本章将主要介绍有关压力、流量、物位、温度等参数的检测方法和检测仪表。一、检测过程及误差生产过程中需要检测的参数是多种多样的，所采用的检测方法和仪表也各不相同．但是从检测过程的实质来看，却都有相同之处。检测过程就是将被测参数与其相应的测量单位进行比较的过程，而检测仪表就是实现这种比较的技术工具。检测仪表是将被测参数经过一次或多次的信号能量转换，获得一种便于检测的信号形式，最后由仪表显示出来。在检测过程中，由于所使用的检测工具本身不一定很准确，或者由于检测者的主观性及周围环境的影响等，必然会影响检测结果的准确性。从检测仪表读得的被测参数的值与被测参数的真值之间，存在一定的差距，这一差距就称为测量误差。

前言

伴随着科学技术的迅猛发展，自动化技术已广泛地应用于石油、化工、制药、冶金、电力、轻工、机械、生物、环境等许多国民经济的重要领域。要实现化工生产过程的自动化，不但需要自动化专业人员，还需要有各类工艺专业人员和设备设计与管理人员的配合。因此，广大的工艺生产技术及管理人员有必要学习和掌握必要的检测技术及自动化方面的知识。这是现代化工生产实现高效、优质、安全、低耗的基本条件和重要保证，也是实现管理和开发现代化生产过程的重要保障。我国高等教育已走进大众化阶段的今天，人才培养模式多样化已成为必然的趋势。应用型人才的培养注重面向工程实践，培养学生理论联系实际、解决实际问题的能力。从这点出发，本书在内容编排和组织上注重实际应用，注意引用工程中的实例，培养学生的工程意识和工程应用能力，并配有适当的实验内容和工程设计实例，以适应应用型本科院校的教学要求。全书共分八章。第一章绪论，介绍化工过程自动化所包含的主要内容、发展概况、控制系统组成与分类。第二章过程参数的检测方法与仪表，介绍化工过程常用参数的检测方法和检测仪表原理、选用。第三章过程控制仪表与装置，除介绍常用变送器、控制器、执行器的结构、原理及选用外，还为PLC（可编程控制器）系统的学习特别增加了常用低压电器方面的知识。第四章简单控制系统，介绍简单控制系统的典型结构、过程模型的建立方法、简单控制系统的设计及实例。第五章复杂控制系统，介绍串级、比值、前馈、均匀、分程和选择性控制系统的特性及设计方法。第六章过程计算机控制系统，对DCS（集散控制系统）、PLC、FCS（现场总线控制系统）等系统的结构、特点、功能进行了较详细介绍，并给出了应用实例。第七章典型生产过程控制，分别对传热设备、精馏塔、化学反应器、锅炉设备、生化过程控制进行了分析和讨论。第八章过程控制系统工程设计，介绍工程设计的基本概念和基本内容，相关的设计标准和设计实例。为便于读者学习，各章后面均配有思考题与习题。本书编写具体分工如下：孟华编写第四章、第五章、第八章，刘娜编写第二章的第二、三、四、六、七节及第三章的第一、二、三、四节，厉玉鸣编写第一章、第七章，刘慧敏编写第六章的第一、二、三、四、六节，甄然编写第三章的第五节和第六章的第五节，王凤全编写第二章的第一节，魏文渊编写第二章的第五节。在书稿编写过程中，参考了大量的文献，得到了化学工业出版社的诚挚帮助，在此一并向参考文献的作者及关心和支持本书出版的单位和个人表示衷心的感谢。由于编者水平有限，难免有错误或不妥之处，恳切希望广大专家和读者给予批评和指正。

书籍目录

第一章  绪论  第一节  化工过程自动化概述    一、化工过程自动化的目的及学习意义    二、化工过程自动化的主要内容  第二节  化工过程自动化发展概况  第三节  过程控制系统的组成及分类    一、过程控制系统的组成    二、过程控制系统的分类  第四节  过程控制系统性能指标    一、单项控制性能指标    二、综合控制性能指标  思考题与习题第二章  过程参数的检测方法与仪表  第一节  概述    一、检测过程及误差    二、检测仪表的基本技术性能指标  第二节  压力检测方法及仪表    一、压力检测的基本知识    二、主要压力检测方法及分类    三、压力检测仪表    四、压力计的选用  第三节  物位检测方法及仪表    一、物位检测的主要方法及分类    二、静压式液位计    三、电容式物位计    四、超声式物位计    五、磁致伸缩式液位计  第四节  流量检测方法及仪表    一、流量检测方法及分类    二、差压式流量计    三、电磁式流量计  第五节  温度检测方法及仪表    一、温度检测的基本知识    二、温度检测方法    三、热电偶温度计    四、热电阻温度计    五、测温元件的选用和安装  第六节  成分量的检测    一、pH值的检测    二、氧含量的检测  第七节  数字式显示记录仪表    一、数字式显示仪表    二、无笔无纸记录仪  思考题与习题  实验一  检测系统设计实验  实验二  Pt100铂电阻测温特性实验  实验三  K热电偶测温特性实验第三章  过程控制仪表与装置  第一节  过程控制仪表的基础知识    一、过程控制仪表的分类    二、过程控制仪表的型号命名    三、过程控制仪表的信号制式    四、安全防爆的基本知识  第二节  变送器    一、变送器的基本概念    二、差压变送器    三、温度变送器  第三节  控制器    一、控制器的控制规律    二、模拟式控制器  第四节  执行器    一、气动执行器    二、电动执行器    三、控制机构    四、电-气转换器及电-气阀门定位器  第五节  常用低压电器    一、低压电器的作用与分类    二、常用电磁式低压电器    三、常用其他低压电器    四、继电接触式电气控制  思考题与习题  实验一  变送器校验系统设计实验  实验二  三相异步电动机正反转运行控制实验第四章  简单控制系统  第一节  简单控制系统的组成  第二节  过程的特性及建模方法    一、过程特性及基本类型    二、过程动态模型的建立方法    三、过程参数对过程动态特性的影响  第三节  简单控制系统的设计    一、被控变量的选择    二、操纵变量的选择    三、系统设计中的测量变送问题    四、控制器控制规律的选择    五、简单控制系统设计实例  第四节  简单控制系统的投运及参数整定    一、简单控制系统的投运    二、控制器参数的工程整定  思考题与习题  实验  简单控制系统实验第五章  复杂控制系统  第一节  串级控制系统    一、串级控制系统的基本概念    二、串级控制系统的特点    三、串级控制系统的设计    四、串级控制系统的应用场合    五、串级控制系统应用中的问题  第二节  比值控制系统    一、概述    二、常用的比值控制方案    三、比值控制系统的设计  第三节  前馈控制系统    一、前馈控制系统的基本概念    二、前馈控制系统的几种结构形式    三、前馈控制系统的应用场合  第四节  均匀控制系统    一、均匀控制的概念    二、均匀控制方案  第五节  分程控制系统    一、分程控制系统的基本概念    二、分程控制系统的应用    三、分程控制应用中的几个问题  第六节  选择性控制系统    一、选择性控制系统基本概念    二、选择性控制系统的应用    三、积分饱和及其防止措施  思考题与习题第六章  过程计算机控制系统  第一节  概述    一、过程计算机控制系统的组成    二、过程计算机控制系统的分类  第二节  数据通信技术    一、异步传送与同步传送    二、并行与串行传输    三、RS-232C/RS-485接口及应用  第三节  工业网络技术    一、工业网络概述    二、网络协议及其层次结构    三、工业网络的性能评价和选型  第四节  集散控制系统    一、集散控制系统概述    二、现场控制站    三、操作员站及工程师站    四、集散控制系统的工程设计    五、集散控制系统的应用  第五节  可编程控制器控制系统    一、PLC概述    二、PLC的结构及工作原理    三、可编程控制器的硬件资源    四、PLC的编程语言    五、PLC应用系统设计实例  第六节  现场总线及现场总线控制系统    一、现场总线概述    二、几种有影响的现场总线技术    三、以现场总线为基础的控制系统  思考题与习题  实验一  S7-200基本操作及位逻辑指令应用实验  实验二  自动往返的小车控制编程实验第七章  典型生产过程控制  第一节  流体输送设备的控制方案    一、离心泵的控制方案    二、往复泵的控制方案    三、压气机的控制方案    四、离心式压缩机的防喘振控制  第二节  传热设备的自动控制    一、两侧均无相变化的换热器控制方案    二、载热体进行冷凝的加热器自动控制    三、冷却剂进行汽化的冷却器自动控制  第三节  精馏塔的自动控制    一、工艺要求    二、精馏塔的扰动因素    三、精馏塔的控制方案    四、精馏塔控制系统实例  第四节  化学反应器的自动控制    一、化学反应器的控制要求    二、釜式反应器的温度自动控制    三、固定床反应器的自动控制    四、流化床反应器的自动控制  第五节  锅炉设备的自动控制    一、概述    二、锅炉汽包水位控制系统    三、锅炉燃烧控制系统    四、过热蒸汽控制系统    五、采用集散系统的锅炉控制实例    六、采用常规仪表的锅炉控制实例  第六节  生化过程控制    一、常用生化过程控制    二、青霉素发酵过程控制    三、啤酒发酵过程控制  思考题与习题第八章  过程控制系纺工程设计  第一节  过程控制系统工程设计概述    一、工程设计的基本任务    二、工程设计的基本内容    三、工程设计基本程序    四、控制方案设计  第二节  过程控制系统工程设计符号    一、常用工程设计符号    二、管道及仪表流程图  第三节  控制装置及仪表选型    一、选型原则    二、温度测量仪表的选型    三、压力测量仪表的选型    四、流量测量仪表的选型    五、物位测量仪表的选型    六、过程分析仪表的选型    七、控制阀的选型  第四节  过程控制系统工程设计实例    一、设计任务书    二、设计相关技术文件    三、控制方案设计    四、管道及仪表流程图附录  附录一  铂铑10-铂热电偶分度表  附录二  镍铬-镍硅(镍镉-镍铝)热电偶分度表  附录三镍铬-铜镍热电偶分度表  附录四  铂电阻(Pt1oo)分度表  附录五  铜电阻(Cu50)分度表  附录六  铜电阻(Cu100)分度表参考文献

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《化工仪表及自动化》共分八章。第一章绪论，介绍化工过程自动化所包含的主要内容、发展概况、控制系统组成与分类。第二章过程参数的检测方法与仪表，介绍化工过程常用参数的检测方法和检测仪表原理、选用。第三章过程控制仪表与装置，除介绍常用变送器、控制器、执行器的结构、原理及选用外，还为PLC(可编程控制器)系统的学习特别增加了常用低压电器方面的知识。第四章简单控制系统，介绍简单控制系统的典型结构、过程模型的建立方法、简单控制系统的设计及实例。第五章复杂控制系统，介绍串级、比值、前馈、均匀、分程和选择性控制系统的特性及设计方法。第六章过程计算机控制系统，对DCS(集散控制系统)、PLC、FCS(现场总线控制系统)等系统的结构、特点、功能进行了较详细介绍，并给出了应用实例。第七章典型生产过程控制，分别对传热设备、精馏塔、化学反应器、锅炉设备、生化过程控制进行了分析和讨论。第八章过程控制系统工程设计，介绍工程设计的基本概念和基本内容，相关的设计标准和设计实例。为便于读者学习，各章后面均配有思考题与习题。该书可供各大专院校作为教材使用，也可供从事相关工作的人员作为参考用书使用。

作者简介

《化工仪表及自动化》为满足应用型本科院校的教学要求，全面系统地介绍了化工过程控制系统的基本概念、过程检测与控制仪表、控制系统的设计方法等基础知识，并配有典型的应用实例。

全书共分八章。内容包括：绪论、过程参数的检测方法与仪表、过程控制仪表与装置、简单控制系统、复杂控制系统、过程计算机控制系统、典型生产过程控制和过程控制系统工程设计。

《化工仪表及自动化(孟华)》可作为应用型本科院校石油、化工、制药、冶金、轻工、机械、生物、环境等专业仪表及自动控制课程的教材，也可作为高职高专院校相关专业同类课程的教材，还可供工程技术人员参考。

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