化工仪表及自动化

绪论1

一、化工自动化的意义1

二、化工仪表及自动化的发展过程1

三、化工仪表及自动化系统的分类2

四、本课程的内容及要求3

习题3

第一章化工测量仪表4

第一节测量仪表的基础知识4

一、测量及测量过程4

二、测量误差4

三、测量仪表的品质指标6

四、测量仪表的构成和分类7

第二节压力测量7

一、压力测量的基本知识7

二、弹性式压力计9

三、电接点信号压力表11

技能训练1：弹簧管压力表的校验12

第三节流量测量14

一、流量测量的基本知识14

二、差压式流量计15

三、转子流量计21

四、其他流量计测量原理简介23

技能训练2：压力/差压变送器现场调研30

技能训练3：差压变送器的校验31

第四节液位测量33

一、物位测量的基本知识33

二、差压式液位计34

三、其他液位计简介36

第五节温度测量43

一、温度测量的基本知识43

二、简单测温仪表45

三、测温元件47

四、非接触式测温53

五、温度变送器56

六、测温仪表的选用及安装58

第六节显示仪表58

一、概述58

二、数字式显示仪表59

三、常规数显表61

四、无纸记录仪表63

技能训练4：智能数显表的使用65

习题68

第二章自动成分分析仪表72

第一节概述72

第二节热导式气体分析器73

一、基本知识73

二、热导式气体分析器的测量原理74

三、RD004型热导式H2分析器75

第三节氧化锆分析仪77

一、氧化锆探头77

二、温度调节器与显示仪表78

三、氧化锆安装注意事项79

第四节原子吸收分光光度计79

一、原子吸收光谱法79

二、原子吸收分光光度计的结构及原理79

三、单色器81

四、检测器及放大器读数装置82

第五节傅里叶变换红外光谱仪82

一、基本知识82

二、傅里叶变换红外光谱仪82

第六节气相色谱分析仪84

一、基本知识84

二、气相色谱仪的组成及工艺流程85

第七节工业pH值酸度计87

一、pH计的测量原理87

二、电极的结构88

三、pHG2026B型工业pH计89

第八节微量水分析仪90

一、基本知识90

二、微量水分析仪92

三、特点与注意事项92

第九节有害气体报警器92

一、有害气体检测报警器的分类93

二、有害气体报警器的结构93

三、常用检测器94

四、有害气体报警器特点95

五、有害气体检测报警器选用原则96

习题96

第三章自动控制仪表98

第一节控制器原理及面板功能介绍98

一、基型控制器的原理99

二、DDZⅢ型控制器的外形结构图99

三、DDZⅢ型控制器的操作101

技能训练5：DDZ-Ⅲ型基型控制器的使用102

第二节控制规律105

一、双位控制106

二、比例控制107

三、积分控制109

四、微分控制110

第三节单元组合仪表的基本知识112

一、单元组合仪表与自动控制系统112

二、单元组合仪表的分类112

三、DDZ-Ⅲ型仪表的特点113

四、DDZ-Ⅲ型仪表的命名法115

第四节数字控制器概述116

一、数字控制器常见类型116

二、智能化测控仪表的基本构成117

第五节数字调节器118

第六节可编程控制器119

一、PLC的特点120

二、PLC的应用领域121

三、PLC的硬件构成122

四、PLC软件系统及常用编程语言126

五、PLC的工作过程126

六、S7系列可编程控制器简介127

习题128

第四章执行器130

第一节气动薄膜调节阀130

一、气动薄膜调节阀的结构及工作原理130

二、调节阀的种类133

第二节阀门定位器134

一、 配薄膜执行机构的气动阀门定位器135

二、 配薄膜执行机构的电气阀门定位器135

第三节电动执行器136

第四节其他执行器简介137

一、液动执行器137

二、疏水阀137

三、保位阀138

四、限流阀138

五、止回阀138

六、呼吸阀139

七、排泥阀140

八、圆顶阀140

九、自力阀141

技能训练6：带阀门定位器的调节阀现场校验141

习题144

第五章化工自动化基础146

第一节化工自动化的基础知识146

一、人工调节和自动控制146

二、自动控制系统的组成及分类147

三、自动控制系统的过渡过程及品质指标148

四、影响控制系统的过渡过程的主要因素150

第二节简单控制系统156

一、简单控制系统的组成156

二、简单控制系统的投运156

三、控制系统中常见问题及处理方法158

技能训练7：简单控制系统的投运和参数整定159

第三节复杂控制系统161

一、串级控制系统161

二、均匀控制系统163

三、比值控制系统164

四、多冲量控制系统166

第四节典型控制系统方案介绍167

一、流体传送设备的自动控制方案167

二、 传热设备的自动控制方案168

三、 精馏设备的自动控制方案170

四、 反应器的自动控制方案171

技能训练8：差压变送器校验与串级控制回路联校173

习题176

第六章集散型控制系统177

第一节集散型控制系统概述177

一、 集散型控制系统的基本概念177

二、 集散型控制系统的特点179

三、 集散型控制系统的发展概况180

第二节集散型控制系统的体系结构181

一、 集散型控制系统的体系结构181

二、 集散型控制系统体系结构中各层的功能182

三、 集散型控制系统体系结构示例183

第三节集散型控制系统的构成184

一、 DCS系统的构成185

二、 人-机接口的构成185

第四节集散型控制系统的组态192

一、DCS控制系统组态的概念192

二、DCS控制系统组态的过程192

第五节中控集散型控制系统的组态案例分析193

一、【工艺分析】193

二、【DCS硬件组成】194

三、【组态】194

第六节和利时集散型控制系统的组态案例分析208

一、【工艺分析】208

二、【硬件组成】208

三、【组态】209

第七节集散型控制系统的投运操作216

一、DCS控制系统的投运操作216

二、投运操作记录表格217

第八节现场总线控制系统219

一、现场总线的概念219

二、现场总线的实质和优点219

三、现场总线控制系统的结构220

四、主流现场总线简介222

五、Profibus的应用案例224

习题224

附录226

附录一常用弹簧管压力表规格226

附录二标准化热电偶电势温度对照简表226

一、 铂铑10-铂热电偶分度表226

二、 镍铬-镍硅热电偶分度表227

附录三热电阻欧姆-温度对照简表227

一、 铂热电阻(Pt50)分度表227

二、 铂热电阻(Pt100)分度表228

三、 铜热电阻(Cu100)分度表228

四、 铜热电阻(Cu50)分度表228

附录四常用图形符号229

参考文献230

《化工仪表及自动化》共分六章。章介绍过程变量的测量方法，通过典型仪表结构和工作原理的分析，培养学生分析认识仪表的能力。第二章介绍几种典型的分析仪表的分析方法和特点。第三章重点介绍自动控制仪表的基本概念及其控制规律，重点介绍了数字控制器产品。第四章以气动薄膜调节阀为例介绍控制系统中执行器的功能，以及各种功能的执行器介绍。第五章以简单控制系统的操作系统为核心，介绍控制系统的相关知识，其他方案仅作为了解 ，以拓宽学生的知识视野。第六章考虑到计算机应用技术的迅猛发展，以目前较为流行的我国的集散型控制系统的体系结构为重点，介绍了计算机控制的一般知识 ，在现场总线的内容中增添了案例介绍。