高等学校电子信息类专业系列教材 石油化工自动化及仪表 第2版2025|PDF|Epub|mobi|kindle电子书版本百度云盘下载

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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4

1.1.3 非自动化专业人员学习自动化知识的意义5

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15

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19

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K33

3.3.2 时间常数T33

3.3.3 滞后时间τ35

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40

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47

4.2.10 稳定性48

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54

5.2.2 热电偶温度计56

5.2.3 热电阻温度计69

5.3 温度检测仪表的选用及安装77

5.3.1 温度检测仪表的选用77

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82

6.1 压力及压力检测方法82

6.1.1 压力的定义及单位82

6.1.2 压力的表示方法83

6.1.3 压力检测的主要方法及分类84

6.2 常用压力检测仪表84

6.2.1 液柱式压力计85

6.2.2 活塞式压力计87

6.2.3 弹性式压力计87

6.2.4 压力传感器92

6.2.5 力平衡式差压（压力）变送器97

6.3 压力检测仪表的选择及校验100

6.3.1 压力检测仪表的选择100

6.3.2 压力检测仪表的校验101

6.4 压力检测系统102

6.4.1 取压点位置和取压口形式102

6.4.2 引压管路的铺设103

6.4.3 压力检测仪表的安装104

思考题与习题105

第7章 流量检测及仪表107

7.1 流量的概念及单位107

7.2 流量检测方法及流量计分类108

7.3 体积流量检测方法108

7.3.1 容积式流量计108

7.3.2 差压式流量计111

7.3.3 速度式流量计123

7.4 质量流量检测方法129

7.4.1 间接式质量流量测量方法129

7.4.2 直接式质量流量计130

7.5 流量标准装置134

7.5.1 液体流量标准装置134

7.5.2 气体流量标准装置135

思考题与习题136

第8章 物位检测及仪表138

8.1 物位的定义及物位检测仪表的分类138

8.1.1 物位的定义138

8.1.2 物位检测仪表的分类138

8.2 常用物位检测仪表140

8.2.1 静压式物位检测仪表140

8.2.2 浮力式物位检测仪表142

8.2.3 其他物位检测仪表145

8.3 影响物位测量的因素151

8.3.1 液位测量的特点151

8.3.2 料位测量的特点151

8.3.3 界位测量的特点151

8.4 物位检测仪表的选型151

思考题与习题152

第9章 成分分析仪表154

9.1 成分分析方法及分类154

9.1.1 成分分析方法154

9.1.2 成分分析仪表分类154

9.2 自动分析仪表的基本组成155

9.3 工业常用自动分析仪表155

9.3.1 热导式气体分析器155

9.3.2 红外线气体分析器157

9.3.3 氧化锆氧分析器159

9.3.4 气相色谱分析仪161

9.3.5 酸度的检测164

9.3.6 湿度的检测165

思考题与习题169

第10章 现代检测技术171

10.1 现代传感器技术的发展171

10.2 软测量技术173

10.2.1 软测量技术概念173

10.2.2 软测量技术分类174

10.2.3 软测量技术应用176

10.3 多传感器融合技术176

10.4 虚拟仪器178

思考题与习题178

第三篇 控制仪表及装置181

第11章 控制仪表及装置概述181

11.1 控制仪表及装置的发展概况181

11.2 控制仪表及装置的分类183

11.2.1 按能源形式分类183

11.2.2 按信号类型分类183

11.2.3 按结构形式分类183

11.3 控制仪表及装置的信号制184

11.3.1 信号标准184

11.3.2 电动仪表信号标准的使用185

11.4 DDZ-Ⅲ型控制器186

11.4.1 DDZ-Ⅲ型控制器的特点187

11.4.2 DDZ-Ⅲ型控制器的主要技术指标188

11.4.3 DDZ-Ⅲ型控制器的组成与操作188

思考题与习题190

第12章 数字控制器191

12.1 可编程调节器191

12.1.1 可编程调节器的特点191

12.1.2 可编程调节器的基本构成192

12.1.3 可编程调节器的基本算法195

12.1.4 可编程调节器与DDZ-Ⅲ型控制器性能比较197

12.2 可编程序控制器198

12.2.1 可编程控制器的发展过程及趋势198

12.2.2 可编程控制器的特点及分类199

12.2.3 可编程控制器的基本组成201

12.2.4 可编程控制器的工作原理203

12.2.5 可编程控制器的编程语言204

思考题与习题205

第13章 集散控制系统206

13.1 DCS的组成206

13.2 DCS的特点208

13.3 DCS的产生及发展历程209

13.4 DCS的硬件体系210

13.4.1 DCS的硬件体系结构211

13.4.2 DCS的各级（层）功能212

13.4.3 DCS的通信设备及功能214

13.5 DCS的软件体系214

13.5.1 DCS的软件体系构成215

13.5.2 DCS的控制层软件216

13.5.3 DCS的监控层软件217

13.5.4 DCS的组态软件219

思考题与习题222

第14章 现场总线控制系统223

14.1 现场总线控制系统概述223

14.1.1 现场总线控制系统的基本概念223

14.1.2 现场总线控制系统的本质特征224

14.1.3 现场总线控制系统的发展趋势225

14.2 现场总线控制系统的体系结构226

14.2.1 现场设备层226

14.2.2 中间监控层227

14.2.3 远程监控层227

14.3 现场总线协议228

14.4 现场总线控制系统的组成229

14.4.1 现场智能仪表230

14.4.2 监控计算机231

14.4.3 网络通信设备231

14.4.4 监控系统软件231

14.5 现场总线技术的应用232

14.5.1 几种有影响的现场总线232

14.5.2 ControlNet现场总线应用233

思考题与习题236

第15章 执行器237

15.1 概述237

15.1.1 执行器的构成及工作原理237

15.1.2 执行器分类及特点238

15.1.3 执行器的作用方式239

15.2 执行机构239

15.2.1 气动执行机构239

15.2.2 电动执行机构241

15.3 调节机构242

15.3.1 调节阀的工作原理242

15.3.2 调节阀的作用方式243

15.3.3 调节阀的结构及特点243

15.3.4 调节阀的流量系数246

15.3.5 调节阀的可调比246

15.3.6 调节阀的流量特性247

15.4 执行器的选择和计算249

15.4.1 执行器结构形式的选择249

15.4.2 调节阀流量特性的选择250

15.4.3 调节阀口径的选择251

15.5 气动执行器的安装和维护252

15.6 电气转换器及阀门定位器252

15.6.1 电气转换器252

15.6.2 阀门定位器253

15.7 数字调节阀与智能调节阀256

15.7.1 数字调节阀256

15.7.2 智能调节阀257

思考题与习题257

第四篇 过程控制系统261

第16章 简单控制系统261

16.1 简单控制系统的构成261

16.2 简单控制系统的设计262

16.2.1 被控变量的选择262

16.2.2 操纵变量的选择265

16.2.3 测量元件特性的影响267

16.2.4 控制器控制规律的选择269

16.2.5 控制器正反作用的确定275

16.3 简单控制系统的投运276

16.4 控制器参数的工程整定277

思考题与习题280

第17章 复杂控制系统282

17.1 串级控制系统282

17.1.1 串级控制系统的基本概念282

17.1.2 串级控制系统的工作过程285

17.1.3 串级控制系统的特点286

17.1.4 串级控制系统的设计287

17.1.5 串级控制系统控制器参数的工程整定290

17.1.6 串级控制系统的适用场合291

17.2 均匀控制系统292

17.2.1 均匀控制系统的基本概念292

17.2.2 均匀控制方案293

17.3 比值控制系统294

17.3.1 比值控制的基本概念294

17.3.2 比值控制方案295

17.3.3 比值控制系统的设计297

17.4 前馈控制系统299

17.4.1 前馈控制系统的基本概念299

17.4.2 前馈控制系统的特点300

17.4.3 前馈控制系统的主要结构形式300

17.4.4 前馈控制系统的应用场合303

17.5 选择性控制系统303

17.5.1 选择性控制系统的基本概念303

17.5.2 选择性控制系统的类型303

17.5.3 积分饱和现象及其防止措施306

17.6 分程控制系统307

17.6.1 分程控制系统的基本概念307

17.6.2 分程控制方案307

17.6.3 分程控制系统的应用308

17.6.4 分程控制应用中的几个问题310

思考题与习题311

第18章 新型控制系统314

18.1 自适应控制系统314

18.1.1 变增益自适应控制系统314

18.1.2 模型参考自适应控制系统315

18.1.3 自校正控制系统315

18.2 预测控制系统315

18.2.1 预测控制系统的基本结构315

18.2.2 预测控制系统的特点及其应用316

18.3 智能控制系统与专家控制系统317

18.3.1 智能控制的基本概念317

18.3.2 智能控制的主要类型318

18.3.3 专家控制系统319

18.4 模糊控制系统320

18.4.1 模糊控制系统的基本结构320

18.4.2 模糊控制的方法321

18.4.3 模糊控制系统的设计321

18.5 神经元网络控制322

18.5.1 人工神经元模型322

18.5.2 人工神经网络323

18.5.3 人工神经网络在控制中的主要作用323

18.5.4 神经网络控制的分类323

18.6 故障检测与故障诊断324

18.6.1 提高控制系统可靠性的主要方法324

18.6.2 控制系统的主要故障324

18.6.3 故障检测和诊断的含义325

18.6.4 故障检测和诊断的主要方法325

思考题与习题326

第19章 石油化工典型设备的自动控制327

19.1 流体输送设备的控制327

19.1.1 离心泵的控制327

19.1.2 往复泵的控制329

19.1.3 离心式压缩机的防喘振控制330

19.2 传热设备的控制333

19.2.1 换热器的控制333

19.2.2 加热炉的控制337

19.2.3 锅炉设备的控制341

19.3 精馏塔的控制348

19.3.1 精馏塔的控制要求349

19.3.2 精馏塔的干扰因素分析350

19.3.3 精馏塔质量指标的选取351

19.3.4 精馏塔的基本控制方案353

19.4 化学反应器的控制356

19.4.1 化学反应器的控制要求356

19.4.2 釜式反应器的温度控制356

19.4.3 固定床反应器的控制357

19.4.4 流化床反应器的控制358

思考题与习题359

附录A 镍铬-镍硅热电偶（K型）分度表361

附录B 镍铬-铜镍热电偶（E型）分度表365

附录C 工业用铂电阻温度计（Pt100）分度表368

附录D 工业用铜电阻温度计（Cu100）分度表371

参考文献372