化工过程参数的监测与控制

第1章化工参数测量的基本知识

1.1化工参数的监测过程与测量误差

1.1.1测量的概念

1.1.2测量方法

1.1.3测量误差的特点及规律

1.2检测仪表的组成与分类

1.2.1检测仪表的基本组成

1.2.2检测仪表的分类

1.3检测仪表的性能指标

1.3.1静态指标

1.3.2动态指标

思考与练习题

第2章化工过程压力的监测

2.1压力的测量方法

2.1.1连通液柱法

2.1.2弹性元件变形法

2.1.3电量转换法

2.2压力监测仪表及变送器

2.2.1弹性式压力计

2.2.2电气式压力计

2.2.3智能型压力变送器

2.3压力仪表的选择、安装与校验

2.3.1检测仪表安装的一般原则

2.3.2各类测压仪表的特点与应用

2.3.3压力表的选择

2.3.4压力表的检定与校验

2.3.5压力检测系统的安装

思考与练习题

第3章化工过程流量的监测

3.1流量的测量方法

3.1.1基于流体静压力变化测流量

3.1.2基于流体流通面积的改变测流量

3.1.3应用电磁感应原理测流量

3.1.4基于流过的流体容积测流量

3.1.5基于流过流体的质量测流量

3.1.6基于流体的动量或动量矩测流量

3.1.7应用超声波测流量

3.2流量监测仪表及变送器

3.2.1差压式流量计

3.2.2转子流量计

3.2.3电磁流量计

3.2.4容积式流量计

3.3流量仪表的选择、安装与校验

3.3.1各类流量仪表的特点及比较

3.3.2差压式流量计的选择、安装与校验

3.3.3转子流量计的选择、安装与校验

3.3.4电磁流量计的选择、安装与校验

3.3.5容积式流量计的选择、安装与校验

思考与练习题

第4章化工过程中物位的监测

4.1物位的测量方法

4.1.1借助连通器原理测量液位

4.1.2浮力原理测量液位

4.1.3应用液压传递原理测量液位

4.1.4电容式测量液位

4.1.5非接触式测量物位

4.2物位监测仪表及变送器

4.2.1浮力式液位计

4.2.2差压式液位变送器

4.2.3电容式物位计

4.2.4超声波液位计

4.2.5雷达物位计

4.3物位仪表的选择、安装与校验

4.3.1物位仪表的选择

4.3.2物位仪表的安装

4.3.3物位仪表的使用与检定

思考与练习题

第5章化工过程温度的监测

5.1温度的测量方法

5.1.1温度与温标

5.1.2热膨胀原理测温

5.1.3应用热电效应原理测温

5.1.4应用热电阻测温

5.1.5应用热辐射测温

5.2温度监测仪表及变送器

5.2.1玻璃管温度计

5.2.2双金属温度计

5.2.3压力式温度计

5.2.4热电偶温度计

5.2.5热电阻温度计

5.2.6一体化温度传感器

5.2.7红外线温度计

5.3温度仪表的选择、安装与校验

5.3.1常用测温仪表的测量范围及特点

5.3.2各种测温仪表的选择

5.3.3测温仪表的安装

5.3.4测温仪表的校验

思考与练习题

第6章化工参数控制的基本知识

6.1自动控制系统概述

6.1.1自动控制系统的组成

6.1.2自动控制系统的分类

6.1.3自动控制系统的过渡过程和品质指标

6.1.4工艺管道及控制流程图

6.2描述对象的特性参数

6.2.1化工过程对象的特性

6.2.2描述对象特性的参数

思考与练习题

第7章自动控制系统及仪表

7.1常用控制规律

7.1.1位式控制

7.1.2比例控制

7.1.3积分控制

7.1.4微分控制

7.1.5组合控制

7.2控制器

7.2.1控制器构成原理

7.2.2气动控制器

7.2.3电动控制器

7.2.4智能控制器

7.2.5可编程控制器

7.3执行器

7.3.1气动执行器18

7.3.2电—气转换器

7.3.3阀门定位器

7.3.4电动执行器

思考与练习题

第8章基本控制系统

8.1简单控制系统及其控制方案

8.1.1简单控制系统的结构与组成

8.1.2简单控制系统的设计

8.2控制器参数的工程整定

8.2.1经验凑试法

8.2.2临界比例度法

8.2.3衰减曲线法

8.3复杂控制系统

8.3.1串级控制系统

8.3.2比值控制系统

8.3.3均匀控制系统

8.3.4前馈控制系统

思考与练习题

第9章集散控制及现场总线系统

9.1计算机过程控制技术

9.1.1计算机过程控制系统的基本概念及组成

9.1.2计算机过程控制的基本类型及其特点

9.1.3计算机过程控制的发展状况228

9.2集散控制系统（DCS）

9.2.1DCS的基本概念、结构组成及特点

9.2.2DCS的网络通信与存取控制技术

9.2.3DCS的组态与可靠性

9.2.4DCS的常用控制算法

9.2.5集散控制系统的设计与选型

9.2.6集散控制系统的安装、调试与验收

9.2.7全数字化智能型集散控制系统――SUPCONJX.300X简介

9.2.8大型集散控制系统――TDC.3000简介

9.2.9DCS的设计及其在大型炼油厂的应用

9.3现场总线控制系统

9.3.1现场总线的基本概念、体系结构和特点

9.3.2现场总线网络协议模式与常见的现场总线系统

9.3.3现场总线控制系统的集成

9.3.4基于现场总线的测量仪表和智能传感变送器

9.3.5Smar现场总线系统在乙腈精制装置上的应用

思考与练习题

第10章典型化工单元设备的控制

10.1流体输送设备的控制

10.1.1泵的控制

10.1.2气体输送设备的控制

10.1.3离心式压缩机的防喘振

10.2换热设备的控制

10.2.1热量传递的方式与传热设备的结构类型

10.2.2换热器的控制

10.3精馏塔的控制

10.3.1精馏塔的控制目标

10.3.2精馏塔的干扰因素

10.3.3精馏塔的控制方案

10.4化学反应器的温度控制

10.4.1化学反应器的控制要求和被控变量的选择

10.4.2釜式反应器温度的自动控制

10.4.3固定床反应器温度的控制

10.4.4流化床反应器温度的自动控制

10.4.5管式热裂解反应器的控制

10.4.6鼓泡床反应器的控制

思考与练习题

附录1热电偶分度表（冷端温度：0℃）

附录2热电阻分度表

参考文献

《"卓越工程师教育培养计划"规划教材化工过程参数监测与自动化》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，适用于高等学校化学工程与工艺专业的教学要求，也适宜于其他一些类型（例如石油、医药、轻工、食品、林业、冶金、煤矿、生物、环境）相关专业，还可供从事连续化工生产过程的工艺技术人员参考。《"卓越工程师教育培养计划"规划教材化工过程参数监测与自动化》内容包括11章：1.化工参数测量概述；2.压力的监测与自动化控制；3.流量的监测与自动化控制；4.液位的监测与自动化控制；5.温度的监测与自动化控制；6.化工参数的显示和传送；7.自动控制系统；8.自动控制仪表；9.自动控制执行器；10.简单控制系统；11.集散控制系统。【作者简介】熊远钦，湖南大学化学化工学院，教授，湖南大学有机化学工程专业77级（81届）毕业。先后在原机械部第三砂轮厂及湖南省轻工业研究院从事有机胶粘剂、表面活性剂、日用化工、纺织印染助剂等精细化学品的研究开发，先后主持和承担完成20多项国家、部（省）及企业的科研课题的研究工作，以第一作者身份发表科研论文30余篇。主持完成的“棉染渗透剂XQ-998的研究”获得国家轻工部科技进步三等奖（排名第一，1996年），为主完成的“有机硅聚硅氧烷季铵盐的合成与应用”成果获得湖南省科技进步三等奖（排名第二，2002年）。担任产品开发项目经理期间，全面负责日化、电镀、纺织印染助剂新产品的生产、技术和经营，年内实现新产品销售从零到60万元，盈利20万元。2002年调入湖南大学从事化学工程与工艺的专业课教学，主讲《化工仪表及自动化》、《催化原理》、《化工分离工程》、《高分子化学》、《化工产品市场营销》、《大学化学概论—化学与材料》、《精细化学品配方设计》、《分子模拟的理论及应用》等课程，所讲授的《化工仪表及自动化》课程2008年下学期以95.32的得分位列湖南大学学生评教第50名，《精细化学品配方设计》课程2009年上学期以96.04的得分位列湖南大学学生评教第23名，每年均指导本科生专业实验、毕业实习和毕业设计（论文），2006年获得湖南大学“本科毕业设计（论文）优秀指导教师”，湖南大学优秀实习指导教师（2007年），湖南省优秀硕士毕业论文指导教师（2009年）奖励。