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0 认识化工仪表与自动控制1

0.1 认识化工仪表及自动控制1

0.1.1 化工生产过程及特点1

0.1.2 化工自动化的概述2

0.1.3 化工仪表和自动化技术的发展概况3

0.1.4 化工自动化仪表的分类4

0.1.5 自动化系统的组成和分类8

0.2 认识本门课程的性质和地位10

技能训练与思考题10

1 工艺参数的测量和信号转换11

1.1 化工工艺参数测量的基础知识11

1.1.1 测量的基本概念11

1.1.2 测量误差12

1.1.3 检测仪表概述14

1.1.4 检测仪表的基本技术指标15

1.2 认识显示仪表18

1.2.1 显示仪表的概述18

1.2.2 模拟式显示仪表18

1.2.3 数字显示仪表23

1.2.4 新型显示仪表26

1.3 自动检测过程及变送器27

1.4 检测系统中信号转换30

1.4.1 检测系统的常见信号类型30

1.4.2 检测系统中信号的传递形式31

1.4.3 信号制式及信号传输方式31

1.5 安全防爆基本知识34

1.5.1 防爆仪表和安全防爆系统34

1.5.2 安全栅35

技能训练与思考题37

2 温度检测39

2.1 概述39

2.1.1 温度39

2.1.2 温度测量39

2.2 常用测温仪表40

2.2.1 膨胀式温度计40

2.2.2 压力式温度计42

2.2.3 热电偶温度传感器42

2.2.4 热电阻温度计49

2.2.5 辐射式高温计50

2.3 温度测量仪表的使用50

2.3.1 温度测量仪表的选用50

2.3.2 温度测量仪表的安装51

2.3.3 温度测量仪表的故障判断52

2.4 工业应用案例——离子膜烧碱生产一次盐水制备中配水罐温度的检测53

2.4.1 离子膜烧碱生产工艺流程简介53

2.4.2 一次盐水配水罐的温度操作指标要求54

2.4.3 一次盐水配水罐温度检测系统的构成55

2.5 简单控制系统55

2.5.1 自动控制系统的组成55

2.5.2 自动控制系统的分类59

2.5.3 自动控制系统的过渡过程和品质指标60

2.6 识读仪表工程图66

2.6.1 管道与仪表流程图概述66

2.6.2 工艺管道及控制流程图66

2.6.3 技能训练——带控制点的工艺流程图识读72

2.6.4 仪表盘布置图识读73

技能训练与思考题75

3 压力控制78

3.1 概述78

3.1.1 压力78

3.1.2 压力检测的方法79

3.2 常用压力检测仪表80

3.2.1 弹性式压力计80

3.2.2 电气式压力计83

3.2.3 智能型压力变送器87

3.2.4 活塞式压力计89

3.3 压力表的选用、安装及故障判断90

3.3.1 压力计的选用90

3.3.2 技能训练——压力表的选择91

3.3.3 压力表的安装92

3.3.4 实践应用——压力检测故障判断93

3.4 工业应用案例——脱氯塔的压力控制93

3.4.1 离子膜烧碱生产中真空脱氯工艺介绍93

3.4.2 脱氯塔的工艺条件控制要求94

3.4.3 脱氯塔压力控制方案96

3.5 认识执行器97

3.5.1 执行器的概念解读97

3.5.2 气动薄膜控制阀98

3.5.3 电动执行器106

3.5.4 电-气转换器及电-气阀门定位器106

3.5.5 控制阀的选择109

3.5.6 气动执行器的安装和维护112

技能训练与思考题112

4 液位控制114

4.1 物位检测114

4.1.1 概述114

4.1.2 物位检测的方法115

4.2 常用物位检测仪表116

4.2.1 差压式液位变送器116

4.2.2 浮力式液位计119

4.2.3 电容式物位计120

4.2.4 核辐射式物位检测仪表122

4.2.5 超声波式物位仪表122

4.2.6 雷达物位计123

4.2.7 重锤物位计124

4.3 物位仪表的使用125

4.3.1 物位仪表的选用125

4.3.2 实践应用——物位检测故障处理126

4.4 工业应用案例——精制盐水罐液位控制126

4.4.1 二次盐水精制的工艺流程简介127

4.4.2 精制盐水的工艺控制要求127

4.4.3 精制盐水的液位控制系统的构成128

4.5 控制规律128

4.5.1 概述128

4.5.2 位式控制129

4.5.3 比例控制（P）131

4.5.4 积分控制（I）134

4.5.5 微分控制（D）136

4.6 自动控制仪表138

4.6.1 概述138

4.6.2 模拟式控制仪表138

4.6.3 数字式控制器142

4.7 可编程序控制器（PLC）147

4.7.1 可编程序控制器概述147

4.7.2 可编程控制器的基本工作原理150

4.7.3 PLC的编程语言153

技能训练与思考题153

5 流量控制155

5.1 概述155

5.2 常用流量检测仪表156

5.2.1 差压式流量计156

5.2.2 转子流量计160

5.2.3 涡轮流量计162

5.2.4 漩涡流量计163

5.2.5 靶式流量计164

5.2.6 电磁流量计166

5.2.7 椭圆齿轮流量计167

5.2.8 超声波流量计168

5.2.9 质量流量计170

5.3 流量检测仪表的选用173

5.4 工业应用案例——电解槽盐水流量的控制174

5.4.1 电解工序工艺简述174

5.4.2 流量控制要求174

5.4.3 进电解槽盐水流量控制系统的构成174

5.5 简单控制系统的设计和投运176

5.5.1 简单控制系统的设计176

5.5.2 控制器参数的工程整定185

5.5.3 控制系统的投运189

技能训练与思考题191

6 复杂控制193

6.1 复杂控制系统193

6.1.1 串级控制系统193

6.1.2 均匀控制系统203

6.1.3 比值控制系统206

6.1.4 前馈控制系统209

6.1.5 分程控制系统212

6.1.6 选择性控制系统216

6.1.7 多冲量控制系统222

6.2 工业应用案例——大中型工业锅炉汽包液位的检测与控制系统224

6.2.1 大中型工业锅炉的工艺过程224

6.2.2 锅炉汽包水位的检测与控制224

技能训练题与思考题227

7 计算机控制系统229

7.1 计算机控制系统简述229

7.1.1 计算机控制系统的工作原理229

7.1.2 计算机控制的主要特点230

7.1.3 计算机控制系统的组成230

7.2 计算机控制系统的典型应用分类232

7.3 集散控制系统（DCS）236

7.3.1 集散控制系统的概述236

7.3.2 集散控制系统的发展236

7.3.3 集散控制系统的组成237

7.3.4 典型的DCS体系结构238

7.3.5 典型产品介绍——浙大中控WebField JX-300XP系统242

7.4 现场总线控制系统（FCS）244

7.4.1 现场总线概述244

7.4.2 现场总线控制系统的结构247

7.4.3 现场总线控制系统的组成249

7.4.4 典型产品介绍——几种有影响的现场总线技术250

技能训练与思考题253

附录254

附表1 铂铑10-铂热电偶分度表254

附表2 镍铬-镍硅热电偶分度表255

附表3 镍铬-铜镍合金（康铜）热电偶分度表255

附表4 铁-铜镍合金（康铜）热电偶分度表256

附表5 工业用铂热电阻分度表256

附表6 工业用铜热电阻分度表257

附表7 工业用铜热电阻分度表257

参考文献258