工业过程控制技术 应用篇PDF电子书下载

第1章　工业生产过程基本物理量的控制 1

1.1 流量控制 1

1.2 液位控制 2

1.3 压力控制 3

1.4 温度控制 5

1.5 pH值控制 8

1.6 转速控制 10

1.6.1 异步电动机的变频调速原理 10

1.6.2 采用变频器的自动控制系统 12

参考文献 13

第2章　传热设备的控制 14

2.1 传热设备的数学模型 14

2.1.1 传热设备的静态数学模型 14

2.1.2　传热设备的动态特性 19

2.2 一般传热设备的控制 26

2.2.1　调节载热体流量 27

2.2.2　调节载热体的汽化温度 28

2.2.3　将工艺介质分路 28

2.2.4　调节传热面积 29

2.3　传热设备的复杂控制系统 30

2.3.1 前馈-反馈控制方案 30

2.3.2 热焓与热量控制方案 33

2.3.3　选择性控制 34

2.3.4 双重控制 35

2.4　蒸发器的控制 36

2.4.1 蒸发器的特性 36

2.4.2 蒸发器的主控制回路 36

2.4.3 蒸发器的辅助控制回路 38

2.5 管式加热炉的控制 39

2.5.1 加热炉的简单控制 39

2.5.2 加热炉的串级控制系统 40

2.5.3 安全联锁保护系统 41

2.5.4 加热炉的热效率控制 42

参考文献 44

第3章　工业窑炉的控制 45

3.1 陶瓷等工业窑炉控制系统 45

3.1.1 陶瓷窑炉对温度、压力及气氛的要求 45

3.1.2 烧煤明焰隧道窑的自动控制 46

3.1.3 烧油隧道窑温度的自动控制 48

3.1.4 辊道窑自动控制系统 48

3.1.5 倒焰窑电瓷焙烧过程自动控制 53

3.1.6 陶瓷窑炉温度的变结构控制 55

3.2 玻璃窑的自动控制系统 56

3.2.1 玻璃进料配比控制系统 56

3.2.2 玻璃窑炉控制系统 60

3.2.3 可编程数字控制器实现的马蹄焰玻璃窑炉自动控制 67

3.2.4 玻璃窑炉燃烧系统的优化控制 70

3.3 水泥窑的自动控制系统 72

3.3.1 机械立窑的闭门操作技术 72

3.3.2 回转窑自动控制系统 74

3.3.3 水泥回转窑操作的实时专家系统 76

3.3.4 新型DCS系统在水泥回转窑生产过程控制中的应用 79

3.4 加热炉自动控制系统 83

3.4.1 燃煤粉加热炉的计算机控制 83

3.4.2 燃油加热炉温度的自动控制 87

3.4.3 常压加热炉出口温度的动态矩阵控制 90

3.4.4 电阻加热炉的预测函数控制 92

3.4.5 电阻加热炉的自适应模糊神经网络控制 95

3.4.6 加热炉的优化控制策略 98

参考文献 102

4.1.1 工业锅炉的基本原理 104

4.1 概述 104

第4章　工业锅炉的控制 104

4.1.2 工业锅炉的基本要求和主要控制任务 105

4.1.3 工业锅炉控制系统的特点 105

4.2　基本控制系统 106

4.2.1 锅炉汽包水位控制 106

4.2.2　过热蒸汽温度控制系统 110

4.2.3 锅炉燃烧控制系统 112

4.3 工业锅炉的稳态优化分析与设计 120

4.3.1 概述 120

4.3.2 过剩空气量的优化 121

4.3.3 烟气温度的优化 125

4.3.4　蒸汽压力最优化 126

4.3.5　锅炉吹洗的最优操作 127

4.3.6　负荷最优分配 127

4.4.2 工业锅炉多变量约束控制的结构与功能 128

4.4 工业锅炉多变量约束控制的设计 128

4.4.1 工业锅炉多变量约束控制的目标 128

4.4.3　变量分析与设计 129

4.4.4 多变量约束控制器的结构设计 129

参考文献 130

第5章　塑料成型过程控制 131

5.1 塑料成型过程基础理论 131

5.1.1 塑料的分类及基本特性 131

5.1.2 塑料的流变特性 131

5.1.3 塑料加工成型方法概论 133

5.2 注射成型过程及控制 133

5.2.1 注射成型设备及成型过程 133

5.2.2　熔体温度控制 137

5.2.3　模腔压力控制 145

5.2.4　注射速度控制 160

5.2.5　保压段喷嘴压力控制 170

5.3 注射成型制品质量控制 176

参考文献 179

第6章　化学反应过程控制 181

6.1 化学反应过程概述 181

6.1.1 化学反应及其特点 181

6.1.2 化学反应器的性能指标 182

6.1.3 化学反应器的种类 183

6.2 化学反应的基本规律 185

6.2.1 化学反应速度 185

6.2.2 转化率与停留时间的关系 188

6.2.3　典型化学反应 188

6.2.4 化学反应的热稳定性 192

6.3 化学反应器的动态特性 193

6.3.1 化学反应器的基本方程 194

6.3.2 连续搅拌槽式反应器的动态特性 195

6.4 化学反应器的控制方案 199

6.4.1 取出料的成分或反应的转化率作为被控变量 200

6.4.2 取反应过程的工艺状态参数作为被控变量 201

6.4.3 稳定外围的控制方案 204

6.4.4 开环不稳定反应器的控制 205

6.5 先进控制技术在化学反应器控制中的应用 206

6.5.1 软测量技术在化学反应器中的应用 206

6.5.2 先进控制技术在连续化学反应器中的应用 211

6.5.3 先进控制技术在间歇化学反应器中的应用 214

参考文献 220

第7章 生化过程的检测与控制 221

7.1 概述 221

7.1.1 生物反应器 222

7.1.2 生化过程的检测与控制技术的特点 223

7.2.1 pH值的测量技术 224

7.2 生化过程的检测技术 224

7.2.2 溶解氧（DO）的测量技术 226

7.2.3 工业流程分析仪 228

7.2.4 间接变量的检测 229

7.3 生化过程的软测量技术 230

7.3.1 人工神经网络状态估计器 230

7.3.2 青霉素发酵过程生物质浓度在线估计 231

7.4 生化过程控制 233

7.4.1　温度控制 233

7.4.2　pH值控制 235

7.4.3　溶解氧控制 236

7.4.4 补料控制 237

7.4.5 生化过程的优化控制 238

7.4.6 生化过程的智能控制 242

7.5 典型生化过程的计算机控制 246

参考文献 250

第8章　聚合反应过程控制 252

8.1 聚合反应过程简述 252

8.1.1 聚合反应的分类 253

8.1.2　聚合物特性指标 254

8.1.3 聚合反应器基本类型 256

8.1.4　连续流动反应器的停留时间分布 257

8.1.5 流动模型 258

8.1.6 停留时间分布与混合对化学反应的影响 259

8.1.7　聚合反应机理 261

8.2 聚合反应过程模型化 263

8.2.1 动力学模型的一般建模方法 264

8.2.2 间歇过程——苯乙烯聚合反应过程动态模型 269

8.2.3 连续过程——聚酯酯化反应过程的终缩聚神经网络软测量模型 271

8.2.4 混合模型——丙烯腈聚合过程质量指标混合模型 281

8.3　聚合反应过程控制 292

8.3.1 间歇聚合过程的控制 293

8.3.2　连续聚合过程的控制 296

8.4　总结和展望 309

参考文献 310

第9章　工业生产环保装置的控制与优化 312

9.1 概述 312

9.1.1 环境保护和三废的危害 312

9.1.2 三废治理存在的问题 313

9.1.3 自动化技术在三废治理中的作用 313

9.2 废水处理装置的控制 314

9.2.1 工业废水与城市废水 314

9.2.2　废水排放指标及其测量 315

9.2.3 废水处理装置的控制 317

9.3.1 工业废气与大气污染 320

9.3 废气处理装置的控制 320

9.2.4 废水处理过程的优化 320

9.3.2 工业废气排放标准及其测量 322

9.3.3 工业废气处理装置的控制 324

9.3.4　废气处理过程的优化 327

9.4　废渣处理装置的控制 327

9.4.1 工业废弃物与城市垃圾 327

9.4.2 固体废弃物的基本处理方法 328

9.4.3 城市垃圾焚烧装置的控制 330

9.4.4 工业废弃物处理装置的控制 331

参考文献 332

第10章　合成氨装置的计算机控制与优化 333

10.1 合成氨厂控制回路 333

10.1.1 转化系统水碳比的控制 334

10.1.2 合成系统氢氮比的控制 335

10.1.3 蒸汽系统的控制 337

10.1.4 尿素系统典型控制回路 341

10.2　合成氨厂的优化控制 342

10.2.1 数学模型的建立 343

10.2.2　过程优化方法 346

10.2.3 大系统优化方法 346

10.3 应用示例 348

参考文献 357

第11章　常减压装置的先进控制与优化 359

11.1 概述 359

11.2 常减压装置的先进控制系统结构 361

11.3 常压塔的多变量预测控制 364

11.3.1 控制问题的提出 364

11.3.2 多变量过程的约束预测控制 364

11.3.3 常压塔的多变量约束控制 368

11.4 产品质量的“软测量”与闭环操作优化 370

11.4.1 石脑油干点的软测量估计问题 370

11.4.2 软测量估计模型的建立 371

11.4.3 石脑油干点软测量仪的工业应用 374

参考文献 375

第12章　催化裂化装置的计算机控制与优化 377

12.1 概述 377

12.1.1 催化裂化装置的重要性与任务 377

12.1.2　催化裂化装置简介 378

12.1.3 催化裂化装置控制的概况及先进控制 380

12.2　催化裂化过程的数学模型 383

12.2.1 反应器动力学模型 383

12.2.2　再生器动力学模型 385

12.2.3 FCCU反应再生系统多变量预测控制模型 386

12.3 重油催化裂化装置的生产总目标及产品方案 387

12.3.1 生产总目标 387

12.3.2 产品生产方案 388

12.4.1 催化裂化装置反应再生系统的控制要求 389

12.4 反应再生装置的基本控制 389

12.4.2 反应再生系统的工艺流程说明 390

12.4.3 反应再生系统的基础控制回路 390

12.5 催化裂化（FCCU）过程的模型预测控制实例仿真 390

12.5.1 催化裂化（FCCU）模型 390

12.5.2 一个CV、两个MV系统设定变化的仿真 391

12.5.3 二个CV、两个MV系统进料（干扰）由2000＋50的仿真 391

12.5.4 两个MV、三个CV系统对病态处理的仿真 393

12.6 反再系统多变量约束控制器（MCC01）的设计 394

12.6.1 FCCU反应再生系统多变量约束控制器的控制目标 394

12.6.2 反再系统多变量约束控制器（MCC01）的变量选择 394

12.6.3 反再系统多变量约束控制器（MCC01）的设计 396

12.6.4　MCC01控制系统结构及具体实现 396

12.6.5 反再系统动态阶跃模型的建立 397

12.6.6　MCC01控制效果和经济效益分析 398

参考文献 400

第13章 乙烯装置的计算机控制 401

13.1 概述 401

13.1.1 乙烯装置的工艺流程 401

13.1.2 乙烯装置计算机控制国内外发展概况 403

13.2　裂解炉的控制 404

13.2.1 裂解炉的数学模型 404

13.2.2 乙烯装置裂解炉的控制 408

13.2.3 裂解炉的优化操作 418

13.3　分离过程控制 422

13.3.1 脱乙烷塔的控制 422

13.3.2 乙烯精馏塔控制 424

13.3.3 丙烯精馏塔的控制 428

13.3.4 乙炔加氢反应器控制 432

参考文献 434