化工自動化及儀表

本書主要介紹壓力、流量、物位、温度及成分變量檢測儀表的基本結構、工作原理、使用方法、故障現象分析和安裝注意事項；過程控制系統的基本概念、組成、過渡過程形式、質量指標和控制器參數對系統過渡過程的影響；簡單、串級、均勻、比值等控制系統的結構、特點、應用場合等；介紹了新型控制系統、集散控制系統、典型單元操作和生產過程控制方案等。部分項目中編寫了實訓指導，通過一邊學習理論知識，一邊進行實際操作訓練，將理論與實踐緊密結合起來，真正實現國家職業教育標準要求的培養目標。本書可作為職業本科教育、繼續教育等院校的應用化工技術專業、精細化工技術專業、煤炭清潔利用工程專業、化工智能製造技術專業和高分子材料工程專業等的教材，可作為煉油、化工、醫藥、煤礦等相關企業的職業技能培訓教材或參考書。 ^[1] 

模塊一　自動控制系統基本知識

項目一　化工自動化及儀表概述2

一、化工自動化及儀表技術發展概況2

二、化工儀表的分類3

三、化工自動化系統的分類3

習題與思考4

項目二　自動控制系統的組成及分類5

一、自動控制系統的組成5

二、自動控制系統的分類8

習題與思考9

項目三　自動控制系統的過渡過程及其質量指標11

一、靜態與動態11

二、自動控制系統的過渡過程11

三、過渡過程的質量指標11

四、影響質量指標的主要因素16

習題與思考16

模塊二　過程檢測及儀表

項目一　過程檢測及儀表的基本知識19

一、測量過程19

二、測量誤差19

三、儀表性能指標20

四、檢測儀表的分類22

習題與思考22

項目二　壓力檢測及儀表23

一、概述23

二、常用壓力檢測方法及儀表24

三、彈性式壓力計25

四、電氣式壓力計26

五、智能型壓力變送器27

六、壓力儀表的選擇與安裝28

七、彈簧管壓力錶的校驗30

習題與思考33

項目三　流量檢測及儀表34

一、概述34

二、差壓式流量計34

三、轉子流量計37

四、橢圓齒輪流量計38

五、渦輪流量計39

六、電磁流量計39

七、漩渦流量計40

八、超聲波流量計41

九、質量流量計43

十、流量檢測儀表的選用43

十一、智能差壓變送器的校驗44

習題與思考45

項目四　物位檢測及儀表47

一、差壓式液位變送器47

二、浮力式液位計48

三、電容式物位計50

四、雷達式液位計51

五、射線式物位計51

六、磁致伸縮物位計52

七、沉筒液位計52

習題與思考53

項目五　温度檢測及儀表54

一、概述54

二、熱電偶測温儀表56

三、熱電阻温度計59

四、温度變送器61

五、測温元件的選用與安裝62

習題與思考63

項目六　在線分析儀表64

一、概述64

二、pH 計/電導儀64

三、紅外線氣體分析儀67

四、氣相色譜分析儀70

五、氧化鋯分析儀73

習題與思考76

項目七　火焰檢測儀表77

一、火焰監測器77

二、火焰監測系統78

習題與思考78

項目八　機械量測量儀表79

一、位移檢測儀表79

二、振動檢測儀表79

三、轉速檢測儀表80

習題與思考81

模塊三　過程對象特性和控制器

項目一　對象特性83

一、概述83

二、典型環節的數學模型86

三、描述對象特性的參數88

習題與思考93

項目二　控制規律94

一、位式控制94

二、比例控制96

三、比例積分控制98

四、比例微分控制99

五、比例積分微分控制100

習題與思考102

項目三　控制器簡介103

一、概述103

二、電動模擬式控制器簡介103

三、數字式控制器簡介106

四、可編程控制器簡介109

五、智能PID 控制器簡介111

習題與思考112

模塊四　執行器

項目一　氣動薄膜控制閥114

一、控制閥的結構114

二、控制閥的主要類型及選擇114

三、控制閥的流量特性115

四、控制閥開關形式的選擇118

五、控制閥的安裝與維護119

習題與思考120

項目二　電動執行器與閥門定位器121

一、電動執行器121

二、閥門定位器121

三、閥門定位器的使用122

四、智能閥門定位器122

習題與思考123

項目三　數字控制閥和智能控制閥124

一、數字控制閥124

二、智能控制閥125

習題與思考125

項目四　變頻器126

一、變頻器的外形126

二、變頻器的基本原理結構126

三、變頻器的應用129

習題與思考130

項目五　控制閥及閥門定位器的校驗131

一、學習目標131

二、實訓設備材料及工具131

三、系統調校圖131

四、實訓任務132

五、實訓步驟132

六、實訓結果分析133

模塊五　簡單控制系統及複雜控制系統

項目一　簡單控制系統135

一、概述135

二、簡單控制系統的設計136

三、簡單控制系統的投運與參數整定143

四、簡單控制系統的認知146

五、簡單控制系統中控制器的參數整定訓練147

習題與思考149

項目二　串級控制系統150

一、概述150

二、串級控制系統的工作過程151

三、串級控制系統的特點153

四、串級控制系統中副被控變量的確定153

五、主副控制器控制規律及正反作用的選擇154

六、串級控制系統的操作155

習題與思考156

項目三　均勻控制系統158

一、均勻控制系統的目的和特點158

二、均勻控制系統的類型159

習題與思考160

項目四　比值控制系統161

一、概述161

二、比值控制系統的類型161

習題與思考163

項目五　其他複雜系統簡介165

一、前饋控制系統165

二、分程控制系統166

三、選擇性控制系統170

四、新型控制系統171

五、安全儀表系統174

習題與思考177

項目六　識讀管道及儀表流程圖178

一、圖例符號178

二、 管道及儀表流程圖181

習題與思考183

模塊六　計算機控制系統

項目一　概述185

一、計算機控制系統的基本組成185

二、計算機控制系統的應用類型186

習題與思考190

項目二　CENTUM CS 分散控制系統191

一、系統的特點191

二、系統配置及功能192

習題與思考192

項目三　CENTUM CS 在工業生產裝置上的應用示例193

一、工藝裝置簡介193

二、DCS 配置193

三、系統控制方案194

項目四　現場總線控制系統簡介195

一、現場總線控制系統的特點195

二、基金會現場總線196

三、Profibus 現場總線196

四、DeltaV 現場總線控制系統196

習題與思考200

項目五　PKS 集散控制系統201

一、PKS 的體系結構201

二、系統硬件203

三、 PKS 容錯以太網（FTE） 結構207

習題與思考208

項目六　PKS 應用案例209

一、工藝簡介209

二、系統配置209

項目七　CENTUM CS3000 控制系統的認知和操作運行212

一、學習目標212

二、實訓設備212

三、實訓相關概念212

四、實訓任務214

五、實訓步驟214

習題與思考220

模塊七　典型化工單元的控制案例

項目一　流體輸送設備的控制222

一、泵的控制222

二、壓縮機的控制225

三、大型壓縮機組狀態檢測系統227

習題與思考231

項目二　傳熱設備的控制232

一、一般傳熱設備的控制232

二、加熱爐的控制234

三、工業鍋爐的控制236

習題與思考241

項目三　精餾塔的控制242

一、精餾塔控制的要求及干擾因素分析242

二、被控變量與操縱變量的選擇243

三、常用控制方案245

四、乙烯精餾塔的控制方案247

習題與思考249

項目四　化學反應器的控制250

一、化學反應器對控制的要求250

二、釜式反應器的控制250

三、固定牀反應器的控制250

四、流化牀反應器的控制252

習題與思考252

附錄

附錄一　常用彈簧管壓力錶型號與規格254

附錄二　常用熱電偶、熱電阻分度表256

參考文獻 ^[1]