石油化工仪表及自动化

第1章 概论

1.1 石油化工过程控制基本概念

1.1.1 自动控制系统的基本组成及方块图

1.1.2 工艺管道及控制流程图

1.1.3 控制系统的分类

1.2 石油化工过程控制对象的特性

1.2.1 有自平衡能力对象

1.2.2 无自平衡能力对象

1.3 石油化工控制系统的过渡过程和品质指标

1.3.1 控制系统的静态与动态

1.3.2 控制系统的过渡过程

1.3.3 控制系统的品质指标

习题与思考题

第2章 石油化工过程测量仪表

2.1 概述

2.1.1 检测过程与测量误差

2.1.2 测量仪表的性能指标

2.1.3 测量仪表的基本组成及变送器

2.1.4 测量仪表的分类

2.2 温度检测及仪表

2.2.1 温度检测方法及基本概念

2.2.2 膨胀式温度计

2.2.3 热电偶温度计

2.2.4 热电阻温度计

2.2.5 高温检测仪表

2.2.6 温度显示仪表

2.2.7 温度检测仪表的选用和安装

2.3 流量检测及仪表

2.3.1 流量测量方法及基本概念

2.3.2 差压式流量计

2.3.3 转子流量计

2.3.4 容积式流量计

2.3.5 其他流量计

2.4 压力检测及仪表

2.4.1 压力单位及测压仪表

2.4.2 弹性式压力计

2.4.3 电气式压力计

2.4.4 智能型压力变送器

2.4.5 压力计的选用及安装

2.5 物位检测及仪表

2.5.1 浮力式液位计

2.5.2 其他物位计

2.6 成分检测

2.6.1 成分分析方法

2.6.2 工业用成分分析仪表

2.6.3 湿度传感器

习题与思考题

第3章 控制器与执行器

3.1 基本控制规律

3.1.1 位式控制

3.1.2 比例控制

3.1.3 积分控制

3.1.4 微分控制

3.2 智能控制器

3.2.1 控制器的发展历史

3.2.2 智能控制器的构成和工作原理

3.3 可编程控制器

3.3.1 可编程控制器概述

3.3.2 可编程控制器的硬件结构

3.3.3 可编程控制器的工作原理

3.3.4 PLC程序设计基础

3.3.5 西门子s7-200系列可编程控制器

3.4 执行器和防爆栅

3.4.1 气动执行器

3.4.2 电一气转换器

3.4.3 阀门定位器

3.4.4 电动执行器

3.4.5 防爆栅

习题与思考题

第4章 简单控制系统

4.1 简单控制系统组成及分析

4.2 简单控制系统的设计

4.2.1 被控变量的选择

4.2.2 操纵变量的选择

4.2.3 检测仪表对系统的影响

4.2.4 控制阀的选择

4.2.5 控制器控制规律的选择及正反作用的确定

4.3 控制器参数的工程整定

4.3.1 经验凑试法

4.3.2 临界比例度法

4.3.3 衰减曲线法

习题与思考题

第5章 复杂控制系统

5.1 串级控制系统

5.1.1 组成原理

5.1.2 控制过程

5.1.3 系统特点

5.1.4 控制系统设计

5.1.5 串级控制系统的工程整定方法

5.2 均匀控制系统

5.2.1 均匀控制系统原理

5.2.2 均匀控制系统方案

5.3 比值控制系统

5.3.1 比值控制系统的类型

5.3.2 比值控制系统的实施

5.4 前馈控制系统

5.4.1 前馈控制系统结构形式

5.4.2 前馈控制系统应用场合

5.5 分程控制系统

5.5.1 分程控制系统的原理

5.5.2 分程控制系统的应用

5.6 选择性控制系统

5.6.1 选择性控制系统分类

5.6.2 选择性控制系统设计

习题与思考题

……

《石油化工仪表及自动化》可作为工科院校的石油化工、能源、轻工等专业的教材或教学参考书；也可作为应用型本科院校自动化等相关专业的教材或教学参考书。另外，亦可作为工艺操作人员及自动化从业人员的培训教材。全书以工业过程控制系统为主线，介绍了过程参数检测仪表及控制装置、简单控制系统、复杂控制系统、DCS以及典型单元过程控制应用实例。

全书共分7章，力求以理论联系实际为原则，简明扼要，通俗易懂，努力使技术先进性与工程实用性相融合。

绪论1

一、化工自动化的意义1

二、化工仪表及自动化的发展过程1

三、化工仪表及自动化系统的分类2

四、本课程的内容及要求3

习题3

第一章化工测量仪表4

第一节测量仪表的基础知识4

一、测量及测量过程4

二、测量误差4

三、测量仪表的品质指标6

四、测量仪表的构成和分类7

第二节压力测量7

一、压力测量的基本知识7

二、弹性式压力计9

三、电接点信号压力表11

技能训练：弹簧管压力表的校验12

第三节流量测量14

一、流量测量的基本知识14

二、差压式流量计15

三、转子流量计21

四、其他流量计测量原理简介23

第四节液位测量25

一、物位测量的基本知识25

二、差压式液位计25

三、其他液位计简介28

第五节温度测量32

一、温度测量的基本知识32

二、简单测温仪表33

三、测温元件34

四、温度变送器39

五、测温仪表的选用及安装40

第六节显示仪表40

一、概述40

二、平衡式显示仪表41

技能训练:电子自动电位差计的示值校验46

三、数字式显示仪表48

四、无纸记录仪表49

习题52

第二章自动成分分析仪表54

第一节概述54

第二节热导式气体分析器55

一、基本知识55

二、热导式气体分析器的测量原理56

三、RD004型热导式H2分析器57

第三节氧化锆分析仪59

一、氧化锆探头59

二、温度调节器与显示仪表60

三、氧化锆安装注意事项61

第四节原子吸收分光光度计61

一、原子吸收光谱法61

二、原子吸收分光光度计的结构及原理61

三、单色器63

四、检测器及放大器读数装置64

第五节傅里叶变换红外光谱仪64

一、基本知识64

二、傅里叶变换红外光谱仪64

第六节气相色谱分析仪66

一、基本知识66

二、气相色谱仪的组成及工艺流程67

第七节工业pH值酸度计69

一、pH计的测量原理69

二、电极的结构70

三、pHG2026B型工业pH计71

第八节微量水分析仪72

一、基本知识72

二、微量水分析仪74

三、特点与注意事项74

第九节有害气体报警器74

一、有害气体检测报警器的分类75

二、有害气体报警器的结构75

三、常用检测器76

四、有害气体报警器特点77

五、有害气体检测报警器选用原则78

习题78

第三章自动控制仪表80

第一节控制器原理及面板功能介绍80

一、基型控制器的原理81

二、DDZⅢ型控制器的外形结构图81

三、DDZⅢ型控制器的操作83

技能训练：DDZⅢ型基型控制器的使用84

第二节控制规律87

一、双位控制88

二、比例控制89

三、积分控制91

四、微分控制92

第三节单元组合仪表的基本知识94

一、单元组合仪表与自动控制系统94

二、单元组合仪表的分类94

三、DDZⅢ型仪表的特点95

四、DDZⅢ型仪表的命名法97

习题98

第四章执行器99

第一节气动薄膜调节阀99

一、气动薄膜调节阀的结构及工作原理99

二、 调节阀的种类102

第二节阀门定位器103

一、 配薄膜执行机构的气动阀门定位器104

二、 配薄膜执行机构的电气阀门定位器104

习题105

第五章化工自动化基础106

第一节化工自动化的基础知识106

一、人工调节和自动控制106

二、自动控制系统的组成及分类107

三、自动控制系统的过渡过程及品质指标108

四、影响控制系统的过渡过程的主要因素110

第二节简单控制系统116

一、简单控制系统的组成116

二、简单控制系统的投运116

三、控制系统中常见问题及处理方法118

技能训练：简单控制系统的投运和参数整定119

第三节复杂控制系统121

一、串级控制系统121

二、均匀控制系统123

三、比值控制系统124

四、多冲量控制系统126

第四节典型控制系统方案介绍127

一、流体传送设备的自动控制方案127

二、 传热设备的自动控制方案128

三、 精馏设备的自动控制方案130

四、 反应器的自动控制方案131

习题133

第六章集散型控制系统与智能仪表134

第一节集散型控制系统概述134

一、 集散型控制系统的基本概念134

二、 集散型控制系统的特点136

三、 集散型控制系统的发展概况137

第二节集散型控制系统的体系结构138

一、 集散型控制系统的体系结构138

二、 集散型控制系统体系结构中各层的功能139

三、 集散型控制系统体系结构示例140

第三节集散型控制系统的构成141

一、 DCS系统的构成142

二、 人机接口的构成142

第四节集散型控制系统的组态149

一、DCS控制系统组态的概念149

二、DCS控制系统组态的过程149

第五节集散型控制系统的组态案例分析150

一、【工艺分析】150

二、【DCS硬件组成】151

三、【组态】151

第六节集散型控制系统的投运操作165

一、DCS控制系统的投运操作165

二、投运操作记录表格166

技能训练：集散型控制系统的组态及仿真运行168

第七节智能仪表170

一、 智能化测量控制仪表170

二、 智能压力变送器171

三、 智能控制仪表172

第八节可编程控制器175

一、PLC的特点175

二、PLC的应用领域176

三、PLC的硬件构成177

四、PLC软件系统及常用编程语言181

五、PLC的工作过程181

六、S7系列可编程控制器简介182

第九节现场总线控制系统183

一、现场总线的概念183

二、现场总线的实质和优点184

三、现场总线控制系统的结构184

四、主流现场总线简介186

习题188

附录189

附录一常用弹簧管压力表规格189

附录二标准化热电偶电势温度对照简表189

一、 铂铑10铂热电偶分度表189

二、 镍铬镍硅热电偶分度表190

附录三热电阻欧姆温度对照简表190

一、 铂热电阻(Pt50)分度表190

二、 铂热电阻(Pt100)分度表191

三、 铜热电阻(Cu100)分度表191

四、 铜热电阻(Cu50)分度表191

附录四常用图形符号192

参考文献193 2100433B