石油化工自动化及仪表PDF电子书下载

第一篇 自动控制基础知识 3

第1章 绪论 3

1.1石油化工自动化的意义及主要内容 3

1.1.1石油化工自动化的意义 3

1.1.2石油化工自动化的发展概况 3

1.1.3非自动化专业人员学习自动化知识的意义 4

1.1.4石油化工自动化的主要内容 5

1.2自动控制系统的基本组成 6

1.3自动控制系统的图形表示 8

1.3.1自动控制系统方框图 8

1.3.2工艺管道及仪表流程图 9

1.4自动控制系统的分类 13

1.4.1按信号的传递路径分类 13

1.4.2按给定值的性质分类 14

1.4.3按系统的数学模型分类 14

1.4.4按系统传输信号的性质分类 15

1.4.5其他分类方法 15

思考题与习题 15

第2章 自动控制系统的基本要求及性能指标 17

2.1自动控制系统的基本要求 17

2.2自动控制系统的静态与动态 18

2.3自动控制系统的过渡过程 18

2.4自动控制系统的性能指标 20

思考题与习题 24

第3章 被控对象特性与数学模型 25

3.1石油化工对象的特点及其描述方法 25

3.2对象数学模型的建立 27

3.2.1机理分析法建模 27

3.2.2实验法建模 30

3.2.3混合法建模 32

3.3描述对象特性的参数 32

3.3.1放大系数K 32

3.3.2时间常数T 33

3.3.3滞后时间τ 34

思考题与习题 36

第二篇 参数检测及仪表 39

第4章 检测仪表基础知识 39

4.1测量过程和测量误差 39

4.1.1绝对误差 39

4.1.2相对误差 39

4.1.3基本误差与附加误差 40

4.2检测仪表基本概念及性能指标 40

4.2.1测量范围、上下限及量程 40

4.2.2零点迁移和量程迁移 41

4.2.3灵敏度、分辨率及分辨力 41

4.2.4线性度 42

4.2.5精度和精度等级 42

4.2.6死区、滞环和回差 44

4.2.7反应时间 45

4.2.8重复性和再现性 46

4.2.9可靠性 46

4.2.10稳定性 47

思考题与习题 48

第5章 温度检测及仪表 50

5.1温度检测方法及温标 50

5.1.1温度及温度检测方法 50

5.1.2温标 52

5.2常用温度检测仪表 53

5.2.1膨胀式温度计 53

5.2.2热电偶温度计 55

5.2.3热电阻温度计 69

5.3温度检测仪表的选用及安装 76

5.3.1温度检测仪表的选用 76

5.3.2温度检测仪表的安装 78

思考题与习题 80

第6章 压力检测及仪表 81

6.1压力及压力检测方法 81

6.1.1压力的定义及单位 81

6.1.2压力的表示方法 82

6.1.3压力检测的主要方法及分类 82

6.2常用压力检测仪表 83

6.2.1液柱式压力计 83

6.2.2活塞式压力计 85

6.2.3弹性式压力计 86

6.2.4压力传感器 90

6.2.5力平衡式差压（压力）变送器 95

6.3压力检测仪表的选择及校验 98

6.3.1压力检测仪表的选择 98

6.3.2压力检测仪表的校验 100

6.4压力检测系统 100

6.4.1取压点位置和取压口形式 101

6.4.2引压管路的铺设 102

6.4.3压力检测仪表的安装 103

思考题与习题 103

第7章 流量检测及仪表 105

7.1流量的概念及单位 105

7.2流量检测方法及流量计分类 106

7.3体积流量检测方法 106

7.3.1容积式流量计 106

7.3.2差压式流量计 109

7.3.3速度式流量计 121

7.4质量流量检测方法 127

7.4.1间接式质量流量测量方法 127

7.4.2直接式质量流量计 128

7.5流量标准装置 132

7.5.1液体流量标准装置 132

7.5.2气体流量标准装置 133

思考题与习题 134

第8章 物位检测及仪表 135

8.1物位的定义及物位检测仪表的分类 135

8.1.1物位的定义 135

8.1.2物位检测仪表的分类 135

8.2常用物位检测仪表 136

8.2.1静压式物位检测仪表 136

8.2.2浮力式物位检测仪表 139

8.2.3其他物位检测仪表 142

8.3影响物位测量的因素 147

8.3.1液位测量的特点 148

8.3.2料位测量的特点 148

8.3.3界位测量的特点 148

8.4物位检测仪表的选型 148

思考题与习题 148

第9章 成分分析仪表 150

9.1成分分析方法及分类 150

9.1.1成分分析方法 150

9.1.2成分分析仪表分类 150

9.2自动分析仪表的基本组成 151

9.3工业常用自动分析仪表 151

9.3.1热导式气体分析器 151

9.3.2红外线气体分析器 153

9.3.3氧化锆氧分析器 154

9.3.4气相色谱分析仪 157

9.3.5酸度的检测 159

9.3.6湿度的检测 161

思考题与习题 165

第10章 现代检测技术 166

10.1现代传感器技术的发展 166

10.2软测量技术 168

10.2.1软测量技术概念 168

10.2.2软测量技术分类 168

10.2.3软测量技术应用 170

10.3多传感器融合技术 171

10.4虚拟仪器 172

思考题与习题 173

第三篇 控制仪表及装置 177

第11章 控制仪表及装置概述 177

11.1控制仪表及装置的发展概况 177

11.2控制仪表及装置的分类 178

11.2.1按能源形式分类 179

11.2.2按信号类型分类 179

11.2.3按结构形式分类 179

11.3控制仪表及装置的信号制 180

11.3.1信号标准 180

11.3.2电动仪表信号标准的使用 181

11.4 DDZ- Ⅲ型控制器 182

11.4.1 DDZ-Ⅲ型控制器的特点 183

11.4.2 DDZ-Ⅲ型控制器的主要技术指标 184

11.4.3 DDZ-Ⅲ型控制器的组成与操作 184

思考题与习题 186

第12章 数字控制器 187

12.1可编程调节器 187

12.1.1可编程调节器的特点 187

12.1.2可编程调节器的基本构成 188

12.1.3可编程调节器的基本算法 191

12.1.4可编程调节器与DDZ-Ⅲ型控制器性能比较 194

12.2可编程序控制器 194

12.2.1可编程控制器的发展过程及趋势 194

12.2.2可编程控制器的特点及分类 195

12.2.3可编程控制器的基本组成 198

12.2.4可编程控制器的工作原理 199

12.2.5可编程控制器的编程语言 200

思考题与习题 201

第13章 集散控制系统 202

13.1 DCS的组成 202

13.2 DCS的特点 204

13.3 DCS的产生及发展历程 205

13.4 DCS的硬件体系 207

13.4.1 DCS的硬件体系结构 207

13.4.2 DCS的各级（层）功能 208

13.4.3 DCS的通信设备及功能 210

13.5.DCS的软件体系 211

13.5.1 DCS的软件体系构成 211

13.5.2 DCS的控制层软件 212

13.5.3 DCS的监控层软件 213

13.5.4 DCS的组态软件 215

思考题与习题 218

第14章 现场总线控制系统 219

14.1现场总线控制系统概述 219

14.1.1现场总线控制系统的基本概念 219

14.1.2现场总线控制系统的本质特征 220

14.1.3现场总线控制系统的发展趋势 221

14.2现场总线控制系统的体系结构 222

14.2.1现场设备层 222

14.2.2中间监控层 223

14.2.3远程监控层 223

14.3现场总线协议 223

14.4现场总线控制系统的组成 225

14.4.1现场智能仪表 226

14.4.2监控计算机 227

14.4.3网络通信设备 227

14.4.4监控系统软件 227

14.5现场总线技术的应用 228

14.5.1几种有影响的现场总线 228

14.5.2 ControlNet现场总线应用 229

思考题与习题 232

第15章 执行器 234

15.1概述 234

15.1.1执行器的构成及工作原理 234

15.1.2执行器分类及特点 235

15.1.3执行器的作用方式 236

15.2执行机构 236

15.2.1气动执行机构 236

15.2.2电动执行机构 237

15.3调节机构 239

15.3.1调节阀的工作原理 239

15.3.2调节阀的作用方式 239

15.3.3调节阀的结构及特点 240

15.3.4调节阀的流量系数 243

15.3.5调节阀的可调比 243

15.3.6调节阀的流量特性 244

15.4执行器的选择和计算 245

15.4.1执行器结构形式的选择 246

15.4.2调节阀流量特性的选择 247

15.4.3调节阀口径的选择 248

15.5气动执行器的安装和维护 248

15.6电气转换器及阀门定位器 249

15.6.1电气转换器 249

15.6.2阀门定位器 250

15.7数字调节阀与智能调节阀 253

15.7.1数字调节阀 253

15.7.2智能调节阀 254

思考题与习题 254

第四篇 过程控制系统 257

第16章 简单控制系统 257

16.1简单控制系统的构成 257

16.2简单控制系统的设计 258

16.2.1被控变量的选择 258

16.2.2操纵变量的选择 260

16.2.3测量元件特性的影响 263

16.2.4控制器控制规律的选择 265

16.2.5控制器正反作用的确定 270

16.3简单控制系统的投运 271

16.4控制器参数的工程整定 272

思考题与习题 275

第17章 复杂控制系统 277

17.1串级控制系统 277

17.1.1串级控制系统的基本概念 277

17.1.2串级控制系统的工作过程 279

17.1.3串级控制系统的特点 281

17.1.4串级控制系统的设计 281

17.1.5串级控制系统控制器参数的工程整定 284

17.1.6串级控制系统的适用场合 285

17.2均匀控制系统 286

17.2.1均匀控制系统的基本概念 286

17.2.2均匀控制方案 287

17.3比值控制系统 288

17.3.1比值控制的基本概念 288

17.3.2比值控制方案 289

17.3.3比值控制系统的设计 291

17.4前馈控制系统 293

17.4.1前馈控制系统的基本概念 293

17.4.2前馈控制系统的特点 294

17.4.3前馈控制系统的主要结构形式 294

17.4.4前馈控制系统的应用场合 297

17.5选择性控制系统 297

17.5.1选择性控制系统的基本概念 297

17.5.2选择性控制系统的类型 297

17.5.3积分饱和现象及其防止措施 300

17.6分程控制系统 301

17.6.1分程控制系统的基本概念 301

17.6.2分程控制方案 301

17.6.3分程控制系统的应用 302

17.6.4分程控制应用中的几个问题 304

思考题与习题 305

第18章 新型控制系统 308

18.1自适应控制系统 308

18.1.1变增益自适应控制系统 308

18.1.2模型参考自适应控制系统 308

18.1.3自校正控制系统 309

18.2预测控制系统 309

18.2.1预测控制系统的基本结构 309

18.2.2预测控制系统的特点及其应用 310

18.3智能控制系统与专家控制系统 311

18.3.1智能控制的基本概念 311

18.3.2智能控制的主要类型 312

18.3.3专家控制系统 313

18.4模糊控制系统 314

18.4.1模糊控制系统的基本结构 314

18.4.2模糊控制的方法 315

18.4.3模糊控制系统的设计 315

18.5神经元网络控制 315

18.5.1人工神经元模型 316

18.5.2人工神经网络 316

18.5.3人工神经网络在控制中的主要作用 317

18.5.4神经网络控制的分类 317

18.6故障检测与故障诊断 317

18.6.1提高控制系统可靠性的主要方法 317

18.6.2控制系统的主要故障 318

18.6.3故障检测和诊断的含义 318

18.6.4故障检测和诊断的主要方法 318

思考题与习题 319

第19章 石油化工典型设备的自动控制 321

19.1流体输送设备的控制 321

19.1.1离心泵的控制 321

19.1.2往复泵的控制 323

19.1.3离心式压缩机的防喘振控制 324

19.2传热设备的控制 327

19.2.1换热器的控制 327

19.2.2加热炉的控制 330

19.2.3锅炉设备的控制 335

19.3精馏塔的控制 341

19.3.1精馏塔的控制要求 342

19.3.2精馏塔的干扰因素分析 343

19.3.3精馏塔质量指标的选取 344

19.3.4精馏塔的基本控制方案 345

19.4化学反应器的控制 349

19.4.1化学反应器的控制要求 349

19.4.2釜式反应器的温度控制 349

19.4.3固定床反应器的控制 350

19.4.4流化床反应器的控制 351

思考题与习题 352

附录A镍铬-镍硅热电偶（K型）分度表 354

附录B镍铬-铜镍热电偶（E型）分度表 358

附录C工业用铂电阻温度计（Pt100）分度表 361

附录D工业用铜电阻温度计（Cu100）分度表 364

参考文献 365