化工仪表及自动化

出版时间：2010-3  出版社：化学工业  作者：厉玉鸣  页数：276  
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前言

1985年根据教育部审定的教学大纲而编写的《化工仪表及自动化》适用于职工高等工业专科学校化工类专业，并同时被选定为中央电视广播大学该课程的教学用书。该书自1987年2月出版以来，多次印刷，被许多学校及单位选用。20世纪末及21世纪初，对该书进行了两次修订，作为高职高专的适用教材出版了该书的第二版、第三版。在使用过程中，得到广大师生及读者的好评，并提出了许多宝贵的意见。在此向广大师生及读者表示衷心的感谢。近年来，由于教育事业的发展与改革，以及社会主义市场经济的发展，社会对人才的需求呈现多层次、多规格、多样化的局面。为了更好地为高等职业技术教育服务，满足高等职业技术学院及高等专科学校的教学需求，在听取了有关学校老师的意见与要求后，决定对该书再次进行修订，编写第四版《化工仪表及自动化》。这次修订的总体思路是在基本保持原书体系结构的基础上，对内容进行了删减。改写了原书中某些显得烦琐或工艺类人员较少接触的内容，增加了大量反映当前自动化水平的新内容，如删除了目前较少使用的DDZⅢ型力矩平衡式差压变送器，丰富了智能差压变送器的内容；增加了智能终端ＨＡＲＴ375的内容，减少了目前较少使用的KMM可编程调节器的内容；增加了数字控制器的内容，以中控Ｃ3000为例详细介绍其功能及使用；将现场总线控制系统的内容进行了更新，力求简明扼要、深入浅出，使工艺类人员对工业自动化的新发展、新技术有比较全面的了解，以满足培养21世纪工艺技术人才的需要。全书共分两篇。第一篇是化工检测仪表(第一章到第六章)，第二篇是化工自动化基础(第七章到第十七章)。为了帮助广大师生与读者学习，在该书的每章中都有“例题分析”及“习题与思考题”。另外，我们与北京服装学院、北京林业大学、河北科技大学、河北理工学院等院校联合编写出版了《化工仪表及自动化例题习题集》(第二版)。该书收集了大量的例题与习题，给出了例题分析、题解与习题答案，欢迎广大师生及读者选用，相信会对学习化工仪表及自动化课程有很大的帮助。本书相关电子课件可免费提供给采用本书作为教材的大专院校使用，如有需要请联系：[e-mail]。本书由北京化工大学厉玉鸣教授担任主编，由河北化工医药职业技术学院刘慧敏副教授担任副主编。编写分工如下：张谦老师编写第二章、第七章、第九章，李慧老师编写第六章、第十章，陈亚男老师编写第五章、第十一章，黄玉洁老师编写第三章、第四章，蔡夕忠老师编写第十五章、第十六章，厉玉鸣老师编写其余章节，并与刘慧敏老师进行了全书的统稿及审定。参加本书修订的还有辽宁石化职业技术学院的刘玉梅老师、兰州石油化工职业技术学院的丁炜老师等。本书在此次及上次修订过程中，得到了许多院校的支持。此次修订，湖南石油化工职业技术学院的周哲民老师，兰州石油化工职业技术学院的邹益民老师，天津渤海职业技术学院的朱风枝老师等；上次修订，南京化工职业技术学院王永红老师、湖南石油化工职业技术学院厉鼎熙老师、辽宁石化职业技术学院王琦老师等都提出了许多宝贵的意见，对他们的支持和帮助深表感谢。本书的第一版、第二版分别由华东理工大学章先楼教授和北京化工大学沈承林教授担任主审，他们对本书的编写和出版付出了辛勤的劳动，并提出了许多宝贵的意见，在此我代表本书编者对他们深表感谢。

内容概要

　　《化工仪表及自动化(化工类专业适用)(第4版)》是在基本保持第三版的体系结构基础上，对其内容进行除旧添新，适当修改而成的。《化工仪表及自动化(化工类专业适用)(第4版)》内容分为两篇。第一篇是化工检测仪表，讲述检测仪表的基本知识，重点介绍工业生产过程中的压力、流量、物位、温度的检测原理及相应的仪表结构选用，并介绍了工厂中常用的显示仪表。第二篇是化工自动化基础，除介绍工业生产过程中的自动控制系统方面的知识，还分别介绍了构成自动控制系统的被控对象、控制仪表及装置，在简单、复杂控制系统的基础上，介绍了高级控制系统与计算机控制系统，最后结合生产过程介绍了典型化工单元操作的控制方案。 .　　《化工仪表及自动化(化工类专业适用)(第4版)》可作为高等职业技术学院、大专和成人继续教育的化工类专业相关课程的教材，也可作为化工、炼油、冶金、轻工、林业等院校及有关企业、单位的职工教育学校、函大、夜大等的教材，并可供广大化工行业中的工艺技术人员参考。

书籍目录

绪论1一、化工自动化的意义及目的1二、化工自动化的发展概况1三、化工仪表及自动化系统的分类2第一篇 化工检测仪表第一章 检测仪表基本知识5一、测量过程与测量误差5二、检测仪表的品质指标6三、检测系统中的常见信号类型8四、检测系统中信号的传递形式9五、检测仪表与测量方法的分类10六、化工检测的发展趋势10例题分析11习题与思考题13第二章 压力检测14第一节 压力单位及测压仪表14第二节 弹性式压力计15一、弹性元件15二、弹簧管压力表16第三节 电气式压力计17一、应变片式压力传感器17二、压阻式压力传感器18三、电容式压力传感器19第四节 智能式变送器19一、智能变送器的特点20二、智能变送器的结构原理20三、HART375智能终端21第五节 压力计的选用及安装26一、压力计的选用26二、压力计的安装27例题分析28习题与思考题29附录常用弹簧管压力表型号与规格30第三章 流量检测31第一节 差压式流量计31一、节流现象与流量基本方程式32二、标准节流装置33三、差压变送器34四、差压式流量计的测量误差35第二节 转子流量计37一、工作原理37二、电远传式转子流量计38第三节 漩涡流量计39第四节 质量流量计40一、直接式质量流量计41二、补偿式质量流量计42第五节 其他流量计43一、靶式流量计43二、椭圆齿轮流量计43三、涡轮流量计45四、电磁流量计45例题分析46习题与思考题47第四章 物位检测48第一节 物位检测的意义及主要类型48第二节 差压式液位计49一、工作原理49二、零点迁移问题49三、用法兰式差压变送器测量液位50第三节 其他物位计51一、电容式物位计51二、核辐射物位计53三、雷达式液位计54四、称重式液罐计量仪55例题分析56习题与思考题58第五章 温度检测60第一节 概述60一、测温仪表的分类60二、温度检测的基本原理60第二节 热电偶温度计62一、热电偶62二、补偿导线与冷端温度补偿67第三节 热电阻温度计70一、测温原理70二、常用热电阻70第四节 温度变送器71一、电动温度变送器71二、一体化温度变送器72三、智能式温度变送器72例题分析73习题与思考题75附录一 铂铑10-铂热电偶分度表75附录二 镍铬-铜镍热电偶分度表78附录三 镍铬-镍硅热电偶分度表78附录四 铂电阻分度表81附录五 铜电阻分度表（一）83附录六 铜电阻分度表（二）84第六章 显示仪表85第一节 模拟式显示仪表85一、自动平衡电子电位差计85二、电子自动平衡电桥87第二节 数字式显示仪表89一、数字式显示仪表的原理及其特点89二、模数变换器90三、电子计数器90四、显示器90五、数字式显示仪表的基本组成91第三节 新型显示仪表92一、无纸记录仪92二、虚拟显示仪表93例题分析94习题与思考题94第二篇 化工自动化基础第七章 自动控制系统概述96第一节 自动控制系统的组成96第二节 自动控制系统的方块图98一、信号和变量98二、自动控制系统方块图99三、反馈100四、自动控制系统的分类101第三节 过渡过程和品质指标101一、控制系统的静态与动态101二、控制系统的过渡过程102三、控制系统的控制指标104四、影响控制指标的主要因素106第四节 工艺管道及控制流程图107一、图形符号107二、字母代号108三、仪表位号108例题分析109习题与思考题110第八章 对象特性和建模112第一节 数学模型及描述方法112一、被控对象数学模型112二、数学模型的主要形式113第二节 机理建模115一、一阶对象115二、积分对象117三、时滞对象118第三节 描述对象特性的参数119一、放大系数Ｋ119二、时间常数Ｔ121三、滞后时间τ123第四节 实测建模124例题分析126习题与思考题127第九章 基本控制规律128第一节 位式控制128一、双位控制128二、具有中间区的双位控制129三、多位控制130第二节 比例控制130一、比例控制规律及其特点131二、比例度及其对控制过程的影响132第三节 积分控制135一、积分控制规律及其特点135二、比例积分控制规律与积分时间136三、积分时间对系统过渡过程的影响137第四节 微分控制138一、微分控制规律及其特点138二、实际的微分控制规律及微分时间139三、比例微分控制系统的过渡过程140四、比例积分微分控制141例题分析142习题与思考题143第十章 控制器145第一节 模拟式控制器145一、概述145二、DDZⅢ型电动调节器145第二节 数字式控制器147一、数字式控制器的主要特点148二、数字式控制器的基本构成148三、KMM型可编程序调节器150四、C3000数字控制器151例题分析160习题与思考题160第十一章 执行器162第一节 气动执行器163一、气动执行器的组成与分类163二、控制阀的流量特性165三、控制阀的选择169四、控制阀的安装和维护171第二节 阀门定位器与电气转换器171一、电气阀门定位器172二、智能式阀门定位器172三、电气转换器173第三节 电动执行器173一、概述174二、角行程电动执行机构174三、直行程电动执行机构175例题分析175习题与思考题175第十二章 简单控制系统176第一节 概述176第二节 被控变量的选择177第三节 操纵变量的选择179第四节 控制器控制规律的选择及参数整定180一、控制规律的选择180二、控制器参数的工程整定180第五节 控制系统的投运及操作中的常见问题184一、控制系统的投运184二、控制系统操作中的常见问题186例题分析189习题与思考题190第十三章 复杂控制系统192第一节 串级控制系统192一、串级控制系统概述192二、串级控制系统的特点及应用194三、主、副控制器控制规律的选择197四、主、副控制器正反作用的选择197五、控制器参数整定与系统投运197第二节 其他复杂控制系统199一、均匀控制系统199二、比值控制系统201三、前馈控制系统202四、取代控制系统203五、分程控制系统204六、多冲量控制系统205例题分析206习题与思考题208第十四章 高级控制系统209第一节 自适应控制系统209一、参考模型自适应控制系统209二、具有被控对象数学模型在线辨识的自适应控制系统210第二节 预测控制系统211第三节 智能控制系统212第四节 神经元网络控制213第五节 模糊控制系统214第六节 最优控制系统215第七节 控制管理一体化217习题与思考题218第十五章 计算机控制系统219第一节 计算机控制概述219一、过程计算机控制系统的组成219二、过程计算机控制系统的分类220第二节 集散控制系统概述223一、集散控制系统的基本构成223二、集散控制系统的特点224第三节 CENTUMCS集散控制系统225一、CENTUMCS系统的构成225二、ICS的组成及功能226三、CRT显示画面的显示格式228四、CENTUMCS系统中的字母代号229五、基本操作方法229六、显示画面及操作231第四节 现场总线控制系统235一、现场总线系统的产生和特征235二、现场总线国际标准化237三、几种有影响的现场总线技术237四、以现场总线为基础的控制系统239例题分析241习题与思考题241第十六章 可编程控制器242第一节 可编程控制器概述242一、可编程控制器（PLC）的发展过程242二、可编程控制器的功能与特点242第二节 可编程控制器的基本构成及工作原理243一、可编程控制器的基本组成243二、可编程控制器的软件系统245三、可编程控制器的分类247第三节 OMRONC系列PLC248一、简介248二、OMRONPLC指令249第四节 应用示例252一、水箱液位控制252二、变量越限报警控制252三、自动包装机控制254习题与思考题256第十七章 典型化工单元的控制方案257第一节 流体输送设备的自动控制257一、离心泵的自动控制方案257二、往复泵的自动控制方案258三、压气机的自动控制方案259第二节 传热设备的自动控制260一、两侧均无相变化的换热器控制方案261二、载热体进行冷凝的加热器自动控制263三、冷却剂进行汽化的冷却器自动控制264第三节 精馏塔的自动控制265一、精馏塔的干扰因素及对自动控制的要求265二、精馏塔的控制方案267第四节 化学反应器的自动控制269一、化学反应器的控制要求269二、釜式反应器的温度自动控制270三、固定床反应器的自动控制271四、流化床反应器的自动控制272例题分析273习题与思考题274参考文献276

章节摘录

插图：一、化工自动化的意义及目的化工生产过程自动化，就是在化工设备、装置及管道上，配置一些自动化装置，替代操作工人的部分直接劳动，使生产在不同程度上自动地进行。这种部分地或全部地用自动化装置来管理化工生产过程的办法，就称为化工生产过程自动化，简称为化工自动化。自动化是提高社会生产力的有力工具之一。实现化工生产过程自动化的主要目的如下。①加快生产速度、降低生产成本、提高产品产量和质量。在人工操作的生产过程中，由于人的五官、手、脚，对外界的观察与控制的精确度和速度是有一定限度的。而且由于体力关系，人直接操纵设备的力量也是有限的。如果用自动化装置代替人的操作，.则以上情况可以得到避免和改善，并且通过自动控制系统，使生产过程中最佳条件下进行，从而可以大大加快生产速度、降低能耗、实现优质高产。②减轻劳动强度、改善劳动条件。多数化工生产过程是在高温、高压或低温低压下进行，还有的是易燃、易爆或有毒、有腐蚀性、有刺激性气味。实现了化工自动化，工人只要对自动化装置的运转进行监控，而不需要再直接从事大量而又危险的现场操作。③能够保证生产安全，防止事故发生或扩大，达到延长设备使用寿命、提高设备利用率、保障人身安全的目的。④生产过程自动化的实现，能根本改变劳动方式，提高工人文化技术水平，以适应当代信息技术革命和信息产业革命的需要。二、化工自动化的发展概况在化工生产过程自动化的发展初级阶段，首先是应用一些自动检测仪表来监视生产。在20世纪40年代以前，绝大多数化工生产处于手工操作状况，操作工人根据反映主要工艺参数的仪表指示情况，用人工来改变操作条件，生产过程单凭经验进行。对于那些连续生产的化工厂，在进出物料彼此联系中装设了大的贮槽，起着克服干扰（扰动）影响及稳定生产的作用，显然生产的效率很低，花在设备上的投资很大。20世纪50年代至60年代，人们对化工生产的各种单元操作进行了大量的开发工作，使得化工生产过程朝着大规模、高效率、连续生产、综合利用方向迅速发展。因此，要使这类工厂生产运行正常，如果没有先进的自动检测仪表和控制系统，几乎是不可能的事。此时，在实际生产中应用的自动控制系统主要是压力、流量、液位和温度四大参数的简单控制。同时，串级、比值、多冲量等复杂控制系统也得到了一定程度的发展。所应用的自动化技术工具主要是基地式电动、气动仪表及膜片式的单元组合仪表。此时期由手对化工对象的动态特性了解不够深入，因此，半经验、半理论的设计准则和整定公式，在自动控制系统设计和参数整定中起了相当重要的作用，解决了许多实际问题。20世纪70年代以来，化工自动化技术水平得到了很大的提高。在自动化技术工具方面，新产品像雨后春笋，气动Ⅱ型和电动Ⅱ型单元组合式仪表刚投人生产不久，气动Ⅲ型和电动Ⅲ型单元组合式仪表就相继问世，并已进一步发展到具有多功能的组装仪表、智能式仪表，为实现各种特殊控制规律提供了条件。新型智能传感器和控制仪表的问世使仪表与计算机之间的直接联系极为方便。

编辑推荐

《化工仪表及自动化(化工类专业适用)(第4版)》第三版荣获第八届中中石油和化学工业优秀教材奖一等奖。

用户评论 (总计1条)

•   是专科的教材，和本科使用的那本差不太多