《21世纪高职高专化学化工类规划教材 化工仪表与自动控制技术》董相军编|(epub+azw3+mobi+pdf)电子书下载

图书名称：《21世纪高职高专化学化工类规划教材 化工仪表与自动控制技术》

【作　者】董相军编

【丛书名】21世纪高职高专化学化工类规划教材

【页 数】 150

【出版社】 青岛：中国海洋大学出版社 , 2021.03

【ISBN号】978-7-5670-2740-4

【价 格】38.00

【分 类】化工仪表-高等职业教育-教材-化工过程-自动控制系统-高等职业教育-教材

【参考文献】 董相军编. 21世纪高职高专化学化工类规划教材 化工仪表与自动控制技术. 青岛：中国海洋大学出版社, 2021.03.

图书封面：

图书目录：

《21世纪高职高专化学化工类规划教材 化工仪表与自动控制技术》内容提要：

本书根据中、高职院校学生的特点，以工作过程为导向，以能力为本位编写而成，共包括7个项目，分别为分析化工自动控制系统、分析压力自动控制系统、分析液位自动控制系统、设计流量自动控制系统、设计温度自动控制系统、分析复杂控制系统和设计精馏塔控制系统。本书以学生为中心，尊重学生的个人发展潜力，以使他们踏上工作岗位后成为技术的适应者和技术设计的参与者。

《21世纪高职高专化学化工类规划教材 化工仪表与自动控制技术》内容试读

项日1分析化工自动控制系统

[顶目内容]

·化工自动化的主要内容；

·自动控制系统的组成及方块图；

·自动控制系统的分类；

·自动控制系统的过渡过程和品质指标；

·工艺管道及控制流程图。

[项目知识目标]

·了解自动控制系统的概念、分类，自动化仪表的分类；明确实现自动控制系统的意义，了解自动控制系统的发展概况和发展趋势；

·理解自动控制系统的组成，明确其工作过程；

·理解带控制点的流程图，掌握系统框图的画法；

·理解控制系统的静态和动态的概念，掌握过渡过程基本形式及其物理意义。[项目能力目标]

·能识别带控制点的流程图；

·会分析简单控制系统的控制过程。

任务1.1认识化工自动化

[任务描述]

石油、化工等工业生产过程由于条件复杂、规模庞大，很多参数必须满足工艺的要求，所以在生产中要使用自动化控制取代手动控制。本次任务是认识自动检测系统、自动信号与连锁保护系统、自动操纵系统和自动控制系统等常见化工自动化系统。

[任务目标]

了解自动检测系统、自动信号与连锁保护系统、自动操纵系统和自动控制系统在生产中的作用和应用场合。

。1…

化工仪表与自动控制技术

[相关知识]

一、化工自动化的发展情况

自爸

20世纪40年代以前绝大多数化工生产处于手工操作状况，操作工人根据反映主要参数的仪表的指示情况，用人工来改变操作条件，生产过程单凭经验进行。这种生产方式，效率低，花费庞大。

20世纪50年代到60年代，人们对化工生产各种单元操作进行了大量的开发工作，使得化工生产过程朝着大规模、高效率、连续生产、综合利用的方向迅速发展。

20世纪70年代以来，化工自动化技术水平得到了很大的提高，计算机开始用于生产过程，出现了计算机控制系统。

20世纪80年代末至90年代，现场总线和现场总线控制系统得到了迅速发展。目前，现场总线控制系统已经在世界范围内应用于工业控制的各个领域。日好日过

二、化工生产过程自动化的主要内容

为了实现化工生产过程自动化，一般要具备自动检测系统、自动信号和连锁保护系统、自动操纵及自动开停车系统和自动控制系统。

(一)自动检测系统

利用各种仪表对生产过程中主要工艺参数进行测量、指示或记录的系统称为自动检测系统。它取代了操作人员，可以对工艺参数不断进行观察与记录。日

图1-1所示的热交换器是利用蒸汽来加热冷液的。冷液经加热后的温度是否达到要求，可用测温元件配上平衡电桥来测量、指示和记录。冷液的流量可用孔板流量计检测，蒸汽压力用压力表指示，配上平衡电桥的测温元件、孔板流量计、压力表即组成自动检测系统。

际白工只

平衡电桥

压力表

蒸汽

备强数

)孔板流量计

册他日，领西冷液

热液

测温元件

冷凝水

福目民

图11热交换器自动检测系统示意图户因a

(二)自动信号和连锁保护系统

生产过程中，由于一些偶然因素的影响而导致工艺参数超出允许的变化范围而出现不正常情况时，事故就有可能发生。为此，人们常对某些关键性参数设置自动信号和连锁保护装置。当工艺参数超过了允许范围，在事故即将发生时，信号系统就自动发出声、光

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项目1分析化工自动控制系统

等信号报警，提醒操作人员注意并及时采取措施。当工艺参数超出允许的极限值时，连锁保护装置就会采取紧急措施，打开安全阀或切断某些通路，必要时紧急停车，以防止事故的发生或扩大。自动信号连锁保护系统是生产过程中的一种安全装置。例如，某反应器的反应温度超过了允许极限值，自动信号系统就会发出声、光信号，报警给工艺操作人员以及时处理生产事故。对生产过程的强化，使得仅靠操作人员直接控制生产过程已不可能，因为在一个强化了的生产过程中，事故常常会在几秒钟内发生，操作人员根本来不及处理。自动信号和连锁保护系统可以圆满地解决这类问题。当反应器的温度到达危险值时，自动信号和连锁保护系统会立即采取措施，加大冷却剂的量或关闭进料阀门，减缓或停止反应，从而避免爆炸等生产事故的发生。

(三)自动操纵及自动开停车系统

自动操纵系统可以根据预先设定的程序自动地对生产设备进行某种周期性操作。如预先设置好自动洗衣机的浸泡时间、洗涤次数、脱水时间后，洗衣机就会按照既定程序进行工作。

自动开停车系统可以按照预先规定好的程序，让生产过程自动运行或自动停车。(四)自动控制系统

生产过程中，各种工艺条件不可能是一成不变的，这就需要对其中某些关键性参数进行自动控制，使它们在受到外界干扰（扰动）的影响而偏离正常状态时，能自动回到规定的数值范围内，为此目的而设置的系统就是自动控制系统。

由以上可以看出，自动检测系统只能“了解”生产过程的进行情况，自动信号和连锁保护系统只能在工艺条件进入某种极限状态时才能采取安全措施以避免生产事故的发生，自动操纵及自动开停车系统只能按照预先规定好的程序对生产过程进行某种周期性操纵；只有自动控制系统，才能自动地排除各种干扰因素对工艺参数的影响，使其始终保持在预先规定的数值上，保证生产过程的自动化，满足生产工艺的要求。因此，自动控制系统是自动化生产中的核心部分

任务1.2分析自动控制系统的组成和方框图

[任务描述]

自动控制系统是在人工控制的基础上产生和发展起来的。本次任务以生产过程中最常见的液位控制为例来介绍自动控制系统的基本组成：为了便于对系统分析研究，用方框图来表示自动控制系统的组成。

[任务目标]

了解自动控制系统的组成，明确其工作过程；了解各个环节之间的联系信号；掌握方框图的画法。

。3

项目1分析化工自动控制系统

显然，这套自动化装置具有人工控制中操作人员的眼、脑、手的部分功能。因此，它能完成自动控制贮槽液位的任务。

Q

玻璃管液位计

Q。

图1-2液位人工控制

自动化装置

给定值

变送器

自动

控制器

液体贮槽

Q。

图1-3液位自动控制系统图

在自动控制系统的组成中，除了上述的自动化装置外，还必须具有控制装置所控制的生产设备。在自动控制系统中，将需要控制其工艺参数的生产设备或机器叫作被控对象。图1-3所示的液体贮槽就是这个液位控制系统的被控对象。化工生产中的各种塔器、反应器、换热器、泵和压缩机以及各种容器、贮槽都是常见的被控对象，甚至一段输气管道也可以是一个被控对象。在复杂的生产设备（如精馏塔、吸收塔等）中，一种设备上可能有好几个控制系统。这样，生产设备的整个装置就不一定都被确定为被控对象。比如说，一个精馏塔，往往塔顶需要控制温度、压力等而塔底需要控制温度、塔釜液位等，有时中部又需要控制进料流量。在这种情况下，就只有塔的某一个与控制有关的相应部分才是某一个控制系统的被控对象。例如，在讨论进料流量的控制系统时，被控对象指的仅是进料管及

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化工仪表与自动控制技术

阀门等而不是整个精馏塔本身。

二、自动控制系统方框图

自动控制系统方框图是控制系统或系统中每个环节的功能和信号流向的图解表示，是设计中对控制系统进行理论分析的一种常用方式。自动控制系统方框图由方框、信号线、比较点、引出点组成。其中，每一个方框表示系统中的一个组成部分（也称为环节），在方框内填入表示其自身特性的数学表达式或文字说明；信号线是带有箭头的线段，用来表示环节之间的相互关系和信号流向；比较点用于表示对两个或两个以上的信号进行加减运算，“十”号表示相加，“一”号表示相减：引出点用于表示信号引出，从同一位置引出的信号在数值上和性质上完全相同。作用于方框上的信号被称为该环节的输入信号，由方框送出的信号被称为该环节的输出信号。

图1-4为液位自动控制系统方框图，每个方框表示系统的一个组成部分，这个组成部分称为“环节”。两个方框之间用一条带有箭头的线条表示环节之间的相互关系和信号流向；箭头指向方框表示信号输入这个环节，箭头离开方框表示这个环节输出信号。方框图中线旁的字母表示相互之间的作用信号。

图1-3中的贮槽在图1-4中用一个“对象”方框来表示，其液位在生产过程中要保持恒定，这在自动控制系统中被称为被控变量，用y来表示。在方框图中，被控变量y就是“对象”的输出。被控变量y随进料流量的改变而变化，这种引起被控变量波动的外来因素，在自动控制系统中被称为干扰作用，用f表示。干扰作用是作用于对象的输入信号。控制阀的动作会引起出料流量的改变；如果用一方框表示控制阀，那么出料流量即为“控制阀”方框的输出信号。出料流量也是影响液位变化的因素，所以也是作用对象的输人信号。出料流量信号g在方框图中把控制阀和“对象”连接在一起。

贮槽液位信号是测量元件及变送器的输入信号，而变送器的输出信号z进入比较机构，与工艺上希望保持的被控变量数值即给定值（设定值）x进行比较，得出偏差信号e(=x一z),并将之送往控制器。比较机构实际上只是控制器的一个组成部分，不是一个独立的仪表，在图中把它单独画出来（一般用○表示），为的是能更清楚地说明其比较作用。控制器根据偏差信号的大小，按一定的规律运算后，发出信号p并将之送至控制阀，使控制阀的开度发生变化，从而改变出料流量以克服干扰对被控变量（液位）的影响。控制阀通过开度变化发挥控制作用。具体实现控制作用的变量是操纵变量，如图1-4中流过控制阀的出料流量就是操纵变量。

干扰作用

给定值。偏差

控制器输出

e

控制器

控制阀

操纵变量

对象

被控变量

测量值

测量元件

变送器

图1-4液位自动控制系统方框图

。6

···试读结束···