化工儀表及自動(dòng)化

內(nèi)容概要

　　《普通高等教育“十二五”規(guī)劃教材：化工儀表及自動(dòng)化》基于生產(chǎn)實(shí)際和工程應(yīng)用，介紹了化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)過程中自動(dòng)控制系統(tǒng)方面的基本知識，重點(diǎn)介紹了被控對象的建模、檢測變送儀表、顯示儀表、自動(dòng)控制儀表、各種過程控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、參數(shù)整定及常用過程自動(dòng)控制系統(tǒng)的分析。在簡單、復(fù)雜控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，還介紹了新型控制系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，結(jié)合生產(chǎn)過程介紹了典型化工單元操作的控制方案。對電子化、微型化、數(shù)字化和智能化等先進(jìn)的過程自動(dòng)控制儀表的工作原理及其外特性，以及計(jì)算機(jī)集散控制系統(tǒng)和現(xiàn)場總線自動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行了深入、系統(tǒng)和詳細(xì)的分析和論述?！镀胀ǜ叩冉逃笆濉币?guī)劃教材：化工儀表及自動(dòng)化》內(nèi)容豐富，取材新穎，結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)，系統(tǒng)性強(qiáng)，充分體現(xiàn)了理論聯(lián)系實(shí)際，重在能力培養(yǎng)的原則。　　《普通高等教育“十二五”規(guī)劃教材：化工儀表及自動(dòng)化》可作為高等學(xué)?；ぁ⑹称?、制藥、環(huán)境、輕工、生物等工藝類專業(yè)以及相近專業(yè)的本科生教材，亦可作為相關(guān)專業(yè)的研究生和工程技術(shù)人員的參考用書。

書籍目錄

前言第1章 概述11.1 自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成11.2 自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類21.2.1 按系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分類31.2.2 按給定信號的特點(diǎn)分類41.3 自動(dòng)控制系統(tǒng)的品質(zhì)指標(biāo)41.3.1 靜態(tài)與動(dòng)態(tài)41.3.2 系統(tǒng)的品質(zhì)指標(biāo)41.4 工藝管道及控制流程圖71.4.1 儀表功能標(biāo)志81.4.2 儀表位號81.4.3 儀表的圖形符號及安裝位置81.4.4 測量點(diǎn)與連接線的圖形符號81.4.5 常見執(zhí)行機(jī)構(gòu)及控制閥體的圖形符號91.4.6 常規(guī)儀表控制系統(tǒng)圖形符號示例91.5 化工自動(dòng)化的發(fā)展概況91.5.1 儀表化與局部自動(dòng)化階段91.5.2 綜合自動(dòng)化階段91.5.3 全盤自動(dòng)化階段10習(xí)題與思考題10第2章 對象特性及其建模122.1 對象的數(shù)學(xué)模型122.2 模型形式及參數(shù)特性132.2.1 線性系統(tǒng)輸入輸出模型的表示132.2.2 模型特性參數(shù)對被控變量的影響142.3 模型建立的方法182.3.1 機(jī)理建模方法182.3.2 實(shí)驗(yàn)建模方法212.3.3 混合建模方法24習(xí)題與思考題24第3章 檢測變送儀表253.1 檢測變送儀表的基本性能與分類253.1.1 檢測的基本概念253.1.2 檢測儀表的基本性能263.1.3 檢測儀表的分類293.1.4 變送器的使用303.2 壓力檢測儀表313.2.1 壓力的基本概念323.2.2 壓力檢測儀表的分類323.2.3 差壓（壓力）變送器353.2.4 差動(dòng)電容差壓（壓力）變送器373.2.5 微型化壓力變送器383.2.6 壓力檢測儀表的選用和安裝413.3 溫度檢測儀表433.3.1 溫度測量的方法433.3.2 熱電偶溫度檢測儀表443.3.3 熱電阻溫度檢測儀表503.3.4 DDZ-Ⅲ型溫度變送器523.3.5 微型化溫度變送器533.4 流量檢測儀表543.4.1 流量的基本概念543.4.2 差壓式流量計(jì)553.4.3 靶式流量計(jì)593.4.4 轉(zhuǎn)子流量計(jì)593.4.5 容積式流量計(jì)613.4.6 渦輪流量計(jì)623.4.7 渦街流量計(jì)633.4.8 電磁流量計(jì)643.5 物位檢測儀表653.5.1 浮力式液位變送器653.5.2 差壓式液位計(jì)663.5.3 電容式物位計(jì)683.5.4 超聲波物位計(jì)703.5.5 光電式物位計(jì)723.6 成分分析儀表723.6.1 pH計(jì)743.6.2 紅外氣體分析儀753.6.3 氣相色譜分析儀763.6.4 氧量分析儀77習(xí)題與思考題80第4章 顯示儀表824.1 模擬式顯示儀表824.1.1 動(dòng)圈式顯示儀表824.1.2 自動(dòng)平衡式顯示儀表834.1.3 聲光式顯示儀表854.2 數(shù)字式顯示儀表864.2.1 顯示儀表的發(fā)展趨勢864.2.2 全數(shù)字式顯示儀表864.2.3 數(shù)字模擬混合顯示儀表874.3 虛擬顯示儀表89習(xí)題與思考題90第5章 自動(dòng)控制儀表915.1 控制器的發(fā)展與分類915.1.1 控制器的發(fā)展過程915.1.2 控制器的分類925.2 控制器基本控制規(guī)律925.2.1 雙位控制935.2.2 比例控制（P）945.2.3 比例積分控制（PI）975.2.4 比例微分控制（PD）985.2.5 比例積分微分控制（PID）995.2.6 PID控制規(guī)律總結(jié)1005.3 模擬式控制器1005.4 數(shù)字式控制器1025.4.1 數(shù)字式控制器的組成1025.4.2 可編程序控制器1045.4.3 專家自整定控制器1075.5 執(zhí)行器1085.5.1 執(zhí)行器的分類及特點(diǎn)1085.5.2 執(zhí)行器的組合方式1095.5.3 執(zhí)行器的基本結(jié)構(gòu)1105.6 調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)1105.6.1 調(diào)節(jié)閥的分類1105.6.2 調(diào)節(jié)閥的流量特性1125.7 執(zhí)行機(jī)構(gòu)1165.7.1 電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)1165.7.2 氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)1175.8 電-氣轉(zhuǎn)換器和電-氣閥門定位器1185.9 執(zhí)行器的選擇1195.9.1 執(zhí)行器結(jié)構(gòu)形式的選擇1195.9.2 調(diào)節(jié)閥流量特性的選擇1205.9.3 調(diào)節(jié)閥口徑的選擇121習(xí)題與思考題121第6章 簡單控制系統(tǒng)1236.1 簡單控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)1236.2 簡單控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容1246.3 簡單控制系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)1246.3.1 被控變量的選擇1246.3.2 操縱變量的選擇1256.3.3 放大系數(shù)、時(shí)間參數(shù)和滯后時(shí)間對控制質(zhì)量的影響1266.4 元件特性對控制系統(tǒng)的影響1286.4.1 測量元件時(shí)間常數(shù)對控制系統(tǒng)的影響1286.4.2 測量元件輸出信號傳遞滯后對控制系統(tǒng)的影響1296.4.3 執(zhí)行元件對控制系統(tǒng)的影響1306.5 控制器的設(shè)計(jì)1306.5.1 控制器控制規(guī)律的選擇1306.5.2 控制器正、反作用的確定1316.6 控制器參數(shù)的工程整定1326.6.1 臨界比例度法1326.6.2 衰減曲線法1346.6.3 經(jīng)驗(yàn)法1356.7 單回路控制系統(tǒng)的投運(yùn)1356.8 簡單控制系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)1366.8.1 蒸汽加熱、物料溫度控制系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)1366.8.2 噴霧式干燥設(shè)備控制系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)1376.8.3 精餾塔控制系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)138習(xí)題與思考題142第7章 復(fù)雜控制系統(tǒng)1437.1 提高控制品質(zhì)的控制系統(tǒng)1437.1.1 串級控制系統(tǒng)1437.1.2 前饋控制系統(tǒng)1527.1.3 大延時(shí)控制系統(tǒng)1577.2 特定要求過程控制系統(tǒng)1597.2.1 比值控制系統(tǒng)1597.2.2 均勻控制系統(tǒng)1617.2.3 分程控制系統(tǒng)1637.2.4 選擇性控制系統(tǒng)166習(xí)題與思考題167第8章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)1698.1 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的組成與特點(diǎn)1698.1.1 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的組成1698.1.2 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)及用途1698.2 直接數(shù)字控制系統(tǒng)1708.3 集散控制系統(tǒng)1718.4 現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)1738.4.1 現(xiàn)場總線的組成1738.4.2 現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)1738.4.3 現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的特點(diǎn)1748.5 控制系統(tǒng)實(shí)例分析1758.5.1 工業(yè)水處理pH值的智能控制1758.5.2 集散控制系統(tǒng)在火力發(fā)電廠中的應(yīng)用實(shí)例1788.5.3 現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)例181習(xí)題與思考題184附錄185附錄A鉑銠10 鉑熱電偶分度表185附錄B鎳鉻 銅鎳熱電偶分度表189附錄C鎳鉻 鎳硅熱電偶分度表190附錄DPt100熱電阻分度表193附錄ECu50熱電阻分度表196附錄FCu100熱電阻分度表196參考文獻(xiàn)198

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁：插圖：6.4.3 執(zhí)行元件對控制系統(tǒng)的影響前面的章節(jié)中已對執(zhí)行元件（閥門）特性進(jìn)行了詳細(xì)的分析。本節(jié)主要對與控制系統(tǒng)相關(guān)的內(nèi)容進(jìn)行必要的說明，即閥門的流量特性選取及閥門的氣開、氣關(guān)形式的選擇問題。工業(yè)生產(chǎn)中最常用的閥門流量特性有直線特性閥門和等百分比（對數(shù)）特性閥門。一般情況下，優(yōu)先推薦使用等百分比特性的閥門，這是由于：1）等百分比特性閥門在其工作范圍內(nèi)，其放大系數(shù)是變化的，調(diào)節(jié)閥在小開度時(shí)，閥門的放大系數(shù)小，控制緩和平穩(wěn)，調(diào)節(jié)閥在大開度時(shí)，閥門的放大系數(shù)大，控制及時(shí)有效?！ひ虼耍苓m應(yīng)負(fù)荷變化大的場合，也能適用于閥門經(jīng)常工作在小開度的情況。2）被控過程往往是一個(gè)非線性過程，選用等百分比調(diào)節(jié)閥，可以使系統(tǒng)總的放大系數(shù)保持不變或近似不變，能提高系統(tǒng)的控制質(zhì)量。執(zhí)行元件（閥門）氣開、氣關(guān)形式的選擇主要是考慮在不同工藝條件下安全生產(chǎn)的需要。其選擇原則如下：1）考慮故障狀態(tài)時(shí)的人身及設(shè)備安全問題：當(dāng)控制系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，調(diào)節(jié)閥的狀態(tài)能確保人身和工藝設(shè)備的安全。例如，鍋爐供水閥門一般選用氣關(guān)式，一旦事故發(fā)生，可確保閥門處于全開的位置，使鍋爐不至于因供水中斷而發(fā)生干燒，進(jìn)而引起爆炸；在加熱系統(tǒng)中的燃料油控制閥應(yīng)采用氣開式，一旦事故發(fā)生時(shí)，調(diào)節(jié)閥能迅速切斷燃料油的供應(yīng)，避免設(shè)備出現(xiàn)溫度過高的情況，確保人身和設(shè)備安全。2）考慮生產(chǎn)裝置中物質(zhì)的性質(zhì)：當(dāng)某些生產(chǎn)裝置中的物質(zhì)是易結(jié)晶、易凝固的物料時(shí)，調(diào)節(jié)閥應(yīng)選用氣關(guān)式。當(dāng)出現(xiàn)事故時(shí)，應(yīng)使閥門處于全開狀態(tài)，以防物料出現(xiàn)結(jié)晶、凝固和堵塞的問題，給重新開工帶來麻煩，甚至損壞設(shè)備。6.5 控制器的設(shè)計(jì)在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，一旦按照工藝要求設(shè)計(jì)好被控對象、選定好執(zhí)行器和測量變送單元后，這三部分的特性就完全確定，不能隨便更改。因此在組成控制系統(tǒng)4個(gè)環(huán)節(jié)中，唯一方便且能夠更改的環(huán)節(jié)就只有控制器。設(shè)計(jì)控制器主要包含兩個(gè)方面：一是選擇控制器的控制規(guī)律，以確?？刂破髂芘浜蠈?shí)際生產(chǎn)過程特性，達(dá)到提高控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和控制品質(zhì)的目的；二是確定控制器的正、反作用，以確保整個(gè)系統(tǒng)為負(fù)反饋系統(tǒng)。6.5.1 控制器控制規(guī)律的選擇目前在工業(yè)上應(yīng)用的控制器主要有雙位控制規(guī)律、比例控制規(guī)律（P規(guī)律）、比例積分控制規(guī)律（PI規(guī)律）、比例微分控制規(guī)律（PD規(guī)律）和比例積分微分控制規(guī)律（PID規(guī)律）等五種。由于雙位控制規(guī)律會使系統(tǒng)產(chǎn)生等幅振蕩過程，只適用于工藝參數(shù)允許被控變量在一個(gè)比較寬的范圍內(nèi)波動(dòng)的情況，因而在對控制品質(zhì)要求較嚴(yán)格的工藝過程中很少被采用。因此，在這里只討論P(yáng)規(guī)律、PI規(guī)律、PD規(guī)律和PID規(guī)律的特點(diǎn)及應(yīng)用場合。

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《化工儀表及自動(dòng)化(化工、食品、制藥、環(huán)境、輕工、生物等工藝類專業(yè)適用)》是普通高等教育“十二五”規(guī)劃教材。

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