0 認識化工儀表與自動控制

O.1認識化工儀表及自動控制

O.1.1化工生產過程及特點

0.1.2化工自動化的概述

0.1.3化工儀表和自動化技術的發展概況

0.1.4化工自動化儀表的分類

0.1.5自動化繫統的組成和分類

0.2認識本門課程的性質和地位

技能訓練與思考題

1 工藝參數的測量和信號轉換

1.1化工工藝參數測量的基礎知識

1.1.1測量的基本概念

1.1.2測量誤差

1.1.3檢測儀表概述

1.1.4檢測儀表的基本技術指標

1.2認識顯示儀表

1.2.1顯示儀表的概述

1.2.2模擬式顯示儀表

1.2.3數字顯示儀表

1.2.4新型顯示儀表

1.3自動檢測過程及變送器

1.4 檢測繫統中信號轉換

1.4.1檢測繫統的常見信號類型

1.4.2檢測繫統中信號的傳遞形式 -

1.4.3信號制式及信號傳輸方式

1.5安全防爆基本知識

1.5.1防爆儀表和安全防爆繫統

1.5.2安全柵

技能訓練與思考題

2 溫度檢測

2.1概述

2.1.1溫度

2.1.2溫度測量

2.2常用測溫儀表

2.2.1膨脹式溫度計

2.2.2壓力式溫度計

2.2.3熱電偶溫度傳感器

2.2.4熱電阻溫度計

2.2.5輻射式高溫計

2.3溫度測量儀表的使用

2.3.1溫度測量儀表的選用

2.3.2溫度測量儀表的安裝

2.3.3溫度測量儀表的故障判斷

2.4工業應用案例--離子膜燒堿生產一次鹽水制備中配水罐溫度的檢測

2.4.1離子膜燒堿生產工藝流程簡介

2.4.2一次鹽水配水罐的溫度操作指標要求

2.4.3一次鹽水配水罐溫度檢測繫統的構成

2.5簡單控制繫統

2.5.1自動控制繫統的組成

2.5.2自動控制繫統的分類

2.5.3自動控制繫統的過渡過程和品質指標

2.6識讀儀表工程圖

2.6.1管道與儀表流程圖概述

2.6.2工藝管道及控制流程圖

2.6.3技能訓練--帶控制點的工藝流程圖識讀

2.6.4儀表盤布置圖識讀

技能訓練與思考題

3 壓力控制

3.1概述

3.1.1壓力

3.1.2壓力檢測的方法

3.2常用壓力檢測儀表

3.2.1彈性式壓力計

3.2.2電氣式壓力計

3.2.3智能型壓力變送器

3.2.4活塞式壓力計

3.3壓力表的選用、安裝及故障判斷

3.3.1壓力計的選用

3.3.2技能訓練--壓力表的選擇

3.3.3壓力表的安裝

3.3.4實踐應用--壓力檢測故障判斷

3.4工業應用案例--脫氯塔的壓力控制

3.4.1離子膜燒堿生產中真空脫氯工藝介紹

3.4.2脫氯塔的工藝條件控制要求

3.4.3脫氯塔壓力控制方案

3.5認識執行器

3.5.1執行器的概念解讀

3.5.2氣動薄膜控制閥

3.5.3電動執行器

3.5.4電一氣轉換器及電一氣閥門定位器

3.5.5控制閥的選擇

3.5.6氣動執行器的安裝和維護

技能訓練與思考題

4 液位控制

4.1物位檢測

4.1.1概述

4.1.2物位檢測的方法

4.2常用物位檢測儀表

4.2.1差壓式液位變送器

4.2.2浮力式液位計

4.2.3電容式物位計

4.2.4核輻射式物位檢測儀表

4.2.5超聲波式物位儀表

4.2.6雷達物位計

4.2.7重錘物位計

4.3物位儀表的使用

4.3.1物位儀表的選用

4.3.2實踐應用--物位檢測故障處理

4.4工業應用案例--精制鹽水罐液位控制

4.4.1二次鹽水精制的工藝流程簡介

4.4.2精制鹽水的工藝控制要求

4.4.3精制鹽水的液位控制繫統的構成

4.5控制規律

4.5.1概述

4.5.2位式控制

4.5.3比例控制（P）

4.5.4積分控制（I）

4.5.5微分控制（D）

4.6自動控制儀表

4.6.1概述

4.6.2模擬式控制儀表

4.6.3數字式控制器

4.7可編程序控制器（PLC）

4.7.1可編程序控制器概述

4.7.2可編程控制器的基本工作原理

4.7.3PLC的編程語言

技能訓練與思考題

5 流量控制

5.1概述

5.2常用流量檢測儀表

5.2.1差壓式流量計

5.2.2轉子流量計

5.2.3渦輪流量計

5.2.4漩渦流量計

5.2.5靶式流量計

5.2.6電磁流量計

5.2.7橢圓齒輪流量計

5.2.8超聲波流量計

5.2.9質量流量計

5.3流量檢測儀表的選用

5.4工業應用案例--電解槽鹽水流量的控制

5.4.1電解工序工藝簡述

5.4.2流量控制要求

5.4.3進電解槽鹽水流量控制繫統的構成

5.5簡單控制繫統的設計和投運

5.5.1簡單控制繫統的設計

5.5.2控制器參數的工程整定

5.5.3控制繫統的投運

技能訓練與思考題

6 復雜控制

6.1復雜控制繫統

6.1.1串級控制繫統

6.1.2均勻控制繫統

6.1.3比值控制繫統

6.1.4前饋控制繫統

6.1.5分程控制繫統

6.1.6選擇性控制繫統

6.1.7多衝量控制繫統一

6.2工業應用案例--大中型工業鍋爐汽包液位的檢測與控制繫統

6.2.1大中型工業鍋爐的工藝過程

6.2.2鍋爐汽包水位的檢測與控制

技能訓練題與思考題

7 計算機控制繫統

7.1計算機控制繫統簡述

7.1.1計算機控制繫統的工作原理

7.1.2計算機控制的主要特點

7.1.3計算機控制繫統的組成

7.2計算機控制繫統的典型應用分類

7.3集散控制繫統（DCS）

7.3.1集散控制繫統的概述

7.3.2集散控制繫統的發展

7.3.3集散控制繫統的組成

7.3.4典型的DCS體繫結構

7.3.5典型產品介紹--浙大中控webField Jx一300XP繫統

7.4現場總線控制繫統（FCS）

7.4.1現場總線概述

7.4.2現場總線控制繫統的結構

7.4.3現場總線控制繫統的組成

7.4.4典型產品介紹--幾種有影響的現場總線技術

技能訓練與思考題

附錄

附表1 鉑銠10-鉑熱電偶分度表

附表2 鎳鉻一鎳硅熱電偶分度表

附表3 鎳鉻一銅鎳合金（康銅）熱電偶分度表

附表4 鐵一銅鎳合金（康銅）熱電偶分度表

附表5 工業用鉑熱電阻分度表

附表6 工業用銅熱電阻分度表

附表7 工業用銅熱電阻分度表

參考文獻

隨著化學工業生產過程中科學技術的迅猛發展,先進的化工儀表及自動控制技術在化工生產運行裝置中的應用就顯得尤為重要，離開先進的化工工藝運行控制技術的運用，工藝介質與工藝裝置中的運行參數如流量、溫度、壓力、液位、轉速等參數繫統，就無法實現自動檢測、顯示、自動控制和聯鎖保護。通過各種檢測儀表、控制儀表及計算機等自動化設備的合理搭配使用，可以對整個化工生產過程進行自動檢測、自動控制，提高生產控制的精度，改善生產操作條件，優化環境保護措施，實現現代化學工業生產達到高效、優質、安全、低耗的目的。同時儀表與自動控制技術還廣泛地應用在食品、制藥、石油煉制、電力等諸多工業生產領域。
本書以完成化工生產崗位上的典型工作任務所需要的化工儀表基本理論、基本操作技能與運行管理方法為出發點與立足點，在完成離子膜燒堿生產、硝酸生產、乙烯生產、苯與甲苯溶液的精餾等典型化工工作任務的生產過程中，學習化工生產崗位上完成生產控制任務所需要的化工儀表方面的知識與技能。在內容選擇上，以“必需”和“夠用”為基本原則，按照高職學生與化工生產一線崗位上員工對知識與技能掌握的認知規律——由簡單到復雜，由易到難，組織整個教材的學習內容，充分體現現代化工生產崗位需要理論與實操相結合的課程設計理念。在課程內容的深度把握上，依據國家中級以上化工總控工職業標準中所要求的理論與技能水平，在課程內容設計上有意涵蓋了職業能力與職業素質的培養，使化工技術類專業的學生與企業生產一線的員工在完成本門課程學習後，能掌握化工總控工中級工以上所要求化工儀表與控制核心技能，也為化工專業類的學生與企業員工順利完成後續課程的學習打下堅實的基礎。
本書以化工生產中的實際過程——“離子膜燒堿生產運行過程”中的工藝參數溫度、壓力、液位、流量等的檢測和控制任務的學習為目標，內容包括化工生產過程中四大參數的檢測控制、儀表選型、讀圖識圖、繫統構成、參數整定、繫統投運，完整地介紹了化工儀表和自動控制繫統在化工生產中的應用。本書選取了離子膜燒堿生產工藝生產過程的幾個典型工作任務作為教學內容組織的載體，按照“教、學、做”一體化教學方式進行了課程設計，確保在校化工類高職學生與企業生產一線員工能通過該課程的繫統化的學習，掌握化工生產中常用的儀表名稱，能看懂工藝流程圖，熟悉典型化工生產工藝過程中儀表與控制的運行規律；學會使用工業檢測儀表對工藝參數進行檢測，學會利用自動控制儀表對化工生產運行進行控制；掌握工業過程控制儀表的安裝、使用、調校、維護等技術，能掌握工業自動控制繫統的投運、運行、維護、管理等知識。本書注重培養高職學生的實際動手能力和解決工程實際問題的能力，突出高職教育的特色，培養了學生的就業競爭力和發展潛力，同時能豐富化工生產一線崗位員工從事化工生產崗位操作的理論知識與技能的提升。
本書是一本典型的工學結合、校企合作的特色教材。編寫本書的是從事化工儀表與自動控制教學實踐的教師和化工生產崗位一線工程技術人員。本書由淄博職業學院的高娟、王世榮主持編寫，參加本書編寫的有淄博康斯達自動控制技術有限公司的王建珍，山東科技職業學院的楊海慶以及淄博職業學院化學工程繫的桑瀟等老師。其中“認識化工儀表與自動控制”由王世榮編寫，任務1由桑瀟編寫，任務2、3、4、5、6中工業案例由王世榮、王建珍編寫，任務7由楊海慶編寫，其他的內容由高娟編寫。高娟還進行了全書的審定。
本書在編寫過程中，得到同類專業高校老師和企業工程技術人員的大力支持與幫助，在此一並表示衷心的感謝！
由於編者水平有限，書中難免有疏漏和不當之處，敬請讀者批評指正，並懇請大家對本書提出寶貴意見。 編者 2012年12月