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化工過程參數監測與自動化（簡體書）
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商品簡介
作者簡介
名人/編輯推薦
序
目次
書摘/試閱
商品簡介
內容包括11章1.化工參數測量概述；2.壓力的監測與自動化控制；3.流量的監測與自動化控制；4.液位的監測與自動化控制；5.溫度的監測與自動化控制；6.化工參數的顯示和傳送；7.自動控制系統；8.自動控制儀表；9.自動控制執行器；10.簡單控制系統；11.集散控制系統。
作者簡介
熊遠欽，湖南大學化學化工學院，教授，湖南大學有機化學工程專業77級（81屆）畢業。先后在原機械部第三砂輪廠及湖南省輕工業研究院從事有機膠粘劑、表面活性劑、日用化工、紡織印染助劑等精細化學品的研究開發，先后主持和承擔完成20多項國家、部（省）及企業的科研課題的研究工作，以第一作者身份發表科研論文30余篇。主持完成的“棉染滲透劑XQ-998的研究”獲得國家輕工部科技進步三等獎（排名第一，1996年），為主完成的“有機硅聚硅氧烷季銨鹽的合成與應用”成果獲得湖南省科技進步三等獎（排名第二，2002年）。擔任產品開發項目經理期間，全面負責日化、電鍍、紡織印染助劑新產品的生產、技術和經營，年內實現新產品銷售從零到60萬元，盈利20萬元。2002年調入湖南大學從事化學工程與工藝的專業課教學，主講《化工儀表及自動化》、《催化原理》、《化工分離工程》、《高分子化學》、《化工產品市場營銷》、《大學化學概論—化學與材料》、《精細化學品配方設計》、《分子模擬的理論及應用》等課程，所講授的《化工儀表及自動化》課程2008年下學期以95.32的得分位列湖南大學學生評教第50名，《精細化學品配方設計》課程2009年上學期以96.04的得分位列湖南大學學生評教第23名，每年均指導本科生專業實驗、畢業實習和畢業設計（論文），2006年獲得湖南大學“本科畢業設計（論文）優秀指導教師”，湖南大學優秀實習指導教師（2007年），湖南省優秀碩士畢業論文指導教師（2009年）獎勵。
名人/編輯推薦
《"卓越工程師教育培養計劃"規劃教材:化工過程參數監測與自動化》在內容編排和組織上注重實際應用，注意引用工程中的實例，培養學生的工程意識和工程應用能力，適用于高等學校化學工程與工藝專業的教學要求，也適宜于其他一些類型（例如石油、醫藥、輕工、食品、林業、冶金、煤礦、生物、環境）相關專業，還可供從事連續化工生產過程的工藝技術人員參考。
序
為適應國家教育部提出的“卓越工程師教育培養計劃”，培養和造就一大批創新能力強、適應經濟社會發展需要的高質量各類型工程技術人才教學過程的需要，突出工程教育改革發展的“四個更加重視”，我們依據教育部審定的高等學校化工類專業《化工儀表及自動化》教學大綱的要求，編寫了《化工過程參數監測與自動化》這本教材。
本書較系統地介紹了化工過程參數監測及其控制的基礎知識、過程控制系統的設計方法等基本理論，并以典型的化工單元控制方案實例予以詮釋。全書共分10章，前五章重點介紹有關監測儀表的知識，后五章講述化工過程自動化控制系統方面的知識。第1章為化工參數測量的基本知識，介紹化工過程中工藝參數檢測的基本概念、測量儀表的分類與性能指標等共通性知識；第2章為化工過程壓力的監測，主要介紹壓力以及壓差的檢測方法、壓力監測儀表及其變送器的工作原理、選用、安裝和校驗；第3章主要介紹化工過程流量的監測，包括流量的測量方法，各種流量儀表及變送器的工作原理、結構特點、儀表的選擇、安裝與校驗；第4章講述化工過程中物位的檢測方法，物位監測儀表及變送器的原理、選用、安裝與校驗；第5章是化工過程溫度的監測，主要介紹溫度的檢測方法，各種測溫儀表以及變送器的工作原理、選用、安裝與校驗；第6章介紹化工參數控制的基本知識，包括自動控制系統的構成、品質指標以及工程化圖示，描述被控對象的特性參數及其響應的動態曲線；第7章為自動控制系統及儀表，主要介紹各種常用控制規律，控制器、執行器、電氣轉換器、閥門定位器的結構、原理及應用；第8章介紹基本控制系統，包括簡單控制系統、控制器參數的工程整定，還介紹了串級、比值、均勻、前饋等常用復雜控制系統；第9章是集散控制及現場總線系統，本章不限于單一的化工裝置和參數，而是對工廠、車間整體的集散控制系統，以及現場總線控制系統的結構、特點、功能進行了討論，并介紹了相應的常見控制系統實例；第10章為典型化工單元設備的控制，分別對流體輸送設備、換熱設備、精餾塔、化學反應器的溫度控制進行了介紹。
限于各個學校在化工類專業教學計劃中分配給《化工儀表及自動化》課程的教學課時有限，故本書編者力求簡明扼要，講述理論時深入淺出，介紹分類儀表時原理與結構并重，并盡可能地引用圖片進行展示，使學生在課堂學習中對化工廠的各類儀表、裝置建立起感性認識，有助于后續的下廠實習、摸索工藝流程、理解工藝裝置的原理內涵，以促進培養21世紀卓越工程技術人才的進程。
本書由湖南大學化學化工學院熊遠欽老師策劃、組編，熊遠欽、陽衛軍、萬其中和梁志武共同編寫，各章分工如下：第1～5章由熊遠欽編寫，第6～8章由陽衛軍編寫，第9章由萬其中編寫，第10章由梁志武編寫，全書由熊遠欽進行統稿及審定。在本書的編寫過程中，同院的夏新年、李文生、王勤波老師等都提出了許多寶貴的意見，對他們的支持和幫助深表感謝。
湖南大學化學化工學院2009級化學工程與工藝專業本科生孫青、羅浩、熊振華同學，2010級王進同學，2011級碩士生屈曉娟，2012級碩士生楊忠奎、王釗、高濤、孫寶帥同學對本書寫作過程中在文字和圖表校對等方面付出了辛勤的勞動，在此也一并表示謝意。
鑒于編者的學識水平有限，成稿時間倉促，書中難免存在不當和瑕疵，在此懇請廣大師生和讀者不吝指正，提出寶貴的修改意見。我們先致以誠摯的感謝，并在后續的教學和再版中及時改進、完善。
編者2013年9月
本書較系統地介紹了化工過程參數監測及其控制的基礎知識、過程控制系統的設計方法等基本理論，并以典型的化工單元控制方案實例予以詮釋。全書共分10章，前五章重點介紹有關監測儀表的知識，后五章講述化工過程自動化控制系統方面的知識。第1章為化工參數測量的基本知識，介紹化工過程中工藝參數檢測的基本概念、測量儀表的分類與性能指標等共通性知識；第2章為化工過程壓力的監測，主要介紹壓力以及壓差的檢測方法、壓力監測儀表及其變送器的工作原理、選用、安裝和校驗；第3章主要介紹化工過程流量的監測，包括流量的測量方法，各種流量儀表及變送器的工作原理、結構特點、儀表的選擇、安裝與校驗；第4章講述化工過程中物位的檢測方法，物位監測儀表及變送器的原理、選用、安裝與校驗；第5章是化工過程溫度的監測，主要介紹溫度的檢測方法，各種測溫儀表以及變送器的工作原理、選用、安裝與校驗；第6章介紹化工參數控制的基本知識，包括自動控制系統的構成、品質指標以及工程化圖示，描述被控對象的特性參數及其響應的動態曲線；第7章為自動控制系統及儀表，主要介紹各種常用控制規律，控制器、執行器、電氣轉換器、閥門定位器的結構、原理及應用；第8章介紹基本控制系統，包括簡單控制系統、控制器參數的工程整定，還介紹了串級、比值、均勻、前饋等常用復雜控制系統；第9章是集散控制及現場總線系統，本章不限于單一的化工裝置和參數，而是對工廠、車間整體的集散控制系統，以及現場總線控制系統的結構、特點、功能進行了討論，并介紹了相應的常見控制系統實例；第10章為典型化工單元設備的控制，分別對流體輸送設備、換熱設備、精餾塔、化學反應器的溫度控制進行了介紹。
限于各個學校在化工類專業教學計劃中分配給《化工儀表及自動化》課程的教學課時有限，故本書編者力求簡明扼要，講述理論時深入淺出，介紹分類儀表時原理與結構并重，并盡可能地引用圖片進行展示，使學生在課堂學習中對化工廠的各類儀表、裝置建立起感性認識，有助于后續的下廠實習、摸索工藝流程、理解工藝裝置的原理內涵，以促進培養21世紀卓越工程技術人才的進程。
本書由湖南大學化學化工學院熊遠欽老師策劃、組編，熊遠欽、陽衛軍、萬其中和梁志武共同編寫，各章分工如下：第1～5章由熊遠欽編寫，第6～8章由陽衛軍編寫，第9章由萬其中編寫，第10章由梁志武編寫，全書由熊遠欽進行統稿及審定。在本書的編寫過程中，同院的夏新年、李文生、王勤波老師等都提出了許多寶貴的意見，對他們的支持和幫助深表感謝。
湖南大學化學化工學院2009級化學工程與工藝專業本科生孫青、羅浩、熊振華同學，2010級王進同學，2011級碩士生屈曉娟，2012級碩士生楊忠奎、王釗、高濤、孫寶帥同學對本書寫作過程中在文字和圖表校對等方面付出了辛勤的勞動，在此也一并表示謝意。
鑒于編者的學識水平有限，成稿時間倉促，書中難免存在不當和瑕疵，在此懇請廣大師生和讀者不吝指正，提出寶貴的修改意見。我們先致以誠摯的感謝，并在后續的教學和再版中及時改進、完善。
編者2013年9月
目次
第1章化工參數測量的基本知識
1．1 化工參數的監測過程與測量誤差
1．1．1 測量的概念
1．1．2 測量方法
1．1．3 測量誤差的特點及規律
1．2 檢測儀表的組成與分類
1．2．1 檢測儀表的基本組成
1．2．2 檢測儀表的分類
1．3 檢測儀表的性能指標
1．3．1 靜態指標
1．3．2 動態指標
思考與練習題
第2章化工過程壓力的監測
2．1 壓力的測量方法
2．1．1 連通液柱法
2．1．2 彈性元件變形法
2．1．3 電量轉換法
2．2 壓力監測儀表及變送器
2．2．1 彈性式壓力計
2．2．2 電氣式壓力計
2．2．3 智能型壓力變送器
2．3 壓力儀表的選擇、安裝與校驗
2．3．1 檢測儀表安裝的一般原則
2．3．2 各類測壓儀表的特點與應用
2．3．3 壓力表的選擇
2．3．4 壓力表的檢定與校驗
2．3．5 壓力檢測系統的安裝
思考與練習題
第3章化工過程流量的監測
3．1 流量的測量方法
3．1．1 基于流體靜壓力變化測流量
3．1．2 基于流體流通面積的改變測流量
3．1．3 應用電磁感應原理測流量
3．1．4 基于流過的流體容積測流量
3．1．5 基于流過流體的質量測流量
3．1．6 基于流體的動量或動量矩測流量
3．1．7 應用超聲波測流量
3．2 流量監測儀表及變送器
3．2．1 差壓式流量計
3．2．2 轉子流量計
3．2．3 電磁流量計
3．2．4 容積式流量計
3．3 流量儀表的選擇、安裝與校驗
3．3．1 各類流量儀表的特點及比較
3．3．2 差壓式流量計的選擇、安裝與校驗
3．3．3 轉子流量計的選擇、安裝與校驗
3．3．4 電磁流量計的選擇、安裝與校驗
3．3．5 容積式流量計的選擇、安裝與校驗
思考與練習題
第4章化工過程中物位的監測
4．1 物位的測量方法
4．1．1 借助連通器原理測量液位
4．1．2 浮力原理測量液位
4．1．3 應用液壓傳遞原理測量液位
4．1．4 電容式測量液位
4．1．5 非接觸式測量物位
4．2 物位監測儀表及變送器
4．2．1 浮力式液位計
4．2．2 差壓式液位變送器
4．2．3 電容式物位計
4．2．4 超聲波液位計
4．2．5 雷達物位計
4．3 物位儀表的選擇、安裝與校驗
4．3．1 物位儀表的選擇
4．3．2 物位儀表的安裝
4．3．3 物位儀表的使用與檢定
思考與練習題
第5章化工過程溫度的監測
5．1 溫度的測量方法
5．1．1 溫度與溫標
5．1．2 熱膨脹原理測溫
5．1．3 應用熱電效應原理測溫
5．1．4 應用熱電阻測溫
5．1．5 應用熱輻射測溫
5．2 溫度監測儀表及變送器
5．2．1 玻璃管溫度計
5．2．2 雙金屬溫度計
5．2．3 壓力式溫度計
5．2．4 熱電偶溫度計
5．2．5 熱電阻溫度計
5．2．6 一體化溫度傳感器
5．2．7 紅外線溫度計
5．3 溫度儀表的選擇、安裝與校驗1
5．3．1 常用測溫儀表的測量范圍及特點
5．3．2 各種測溫儀表的選擇
5．3．3 測溫儀表的安裝
5．3．4 測溫儀表的校驗
思考與練習題
第6章化工參數控制的基本知識
6．1 自動控制系統概述
6．1．1 自動控制系統的組成
6．1．2 自動控制系統的分類
6．1．3 自動控制系統的過渡過程和品質指標
6．1．4 工藝管道及控制流程圖
6．2 描述對象的特性參數
6．2．1 化工過程對象的特性
6．2．2 描述對象特性的參數
思考與練習題
第7章自動控制系統及儀表
7．1 常用控制規律
7．1．1 位式控制
7．1．2 比例控制
7．1．3 積分控制
7．1．4 微分控制
7．1．5 組合控制
7．2 控制器
7．2．1 控制器構成原理
7．2．2 氣動控制器
7．2．3 電動控制器
7．2．4 智能控制器
7．2．5 可編程控制器
7．3 執行器
7．3．1 氣動執行器
7．3．2 電氣轉換器
7．3．3 閥門定位器
7．3．4 電動執行器
思考與練習題
第8章基本控制系統
8．1 簡單控制系統及其控制方案
8．1．1 簡單控制系統的結構與組成
8．1．2 簡單控制系統的設計
8．2 控制器參數的工程整定
8．2．1 經驗湊試法
8．2．2 臨界比例度法
8．2．3 衰減曲線法
8．3 復雜控制系統
8．3．1 串級控制系統
8．3．2 比值控制系統
8．3．3 均勻控制系統
8．3．4 前饋控制系統
思考與練習題
第9章集散控制及現場總線系統
9．1 計算機過程控制技術
9．1．1 計算機過程控制系統的基本概念及組成
9．1．2 計算機過程控制的基本類型及其特點
9．1．3 計算機過程控制的發展狀況228
9．2 集散控制系統(DCS)
9．2．1 DCS的基本概念、結構組成及特點
9．2．2 DCS的網絡通信與存取控制技術
9．2．3 DCS的組態與可靠性
9．2．4 DCS的常用控制算法
9．2．5 集散控制系統的設計與選型
9．2．6 集散控制系統的安裝、調試與驗收
9．2．7 全數字化智能型集散控制系統――SUPCON JX．300X簡介
9．2．8 大型集散控制系統――TDC．3000簡介
9．2．9 DCS的設計及其在大型煉油廠的應用
9．3 現場總線控制系統
9．3．1 現場總線的基本概念、體系結構和特點
9．3．2 現場總線網絡協議模式與常見的現場總線系統
9．3．3 現場總線控制系統的集成
9．3．4 基于現場總線的測量儀表和智能傳感變送器
9．3．5 Smar現場總線系統在乙腈精制裝置上的應用
思考與練習題
第10章典型化工單元設備的控制
10．1 流體輸送設備的控制
10．1．1 泵的控制
10．1．2 氣體輸送設備的控制
10．1．3 離心式壓縮機的防喘振
10．2 換熱設備的控制
10．2．1 熱量傳遞的方式與傳熱設備的結構類型
10．2．2 換熱器的控制
10．3 精餾塔的控制
10．3．1 精餾塔的控制目標
10．3．2 精餾塔的干擾因素
10．3．3 精餾塔的控制方案
10．4 化學反應器的溫度控制
10．4．1 化學反應器的控制要求和被控變量的選擇
10．4．2 釜式反應器溫度的自動控制
10．4．3 固定床反應器溫度的控制
10．4．4 流化床反應器溫度的自動控制
10．4．5 管式熱裂解反應器的控制
10．4．6 鼓泡床反應器的控制
思考與練習題
附錄1 熱電偶分度表(冷端溫度：0℃)
附錄2 熱電阻分度表
參考文獻
書摘/試閱
a.由于增加了反饋控制回路，只需對主要的干擾進行前饋補償，其他干擾可由反饋控制器予以控制。
b.反饋回路的存在，降低了前饋控制器的準確度要求。
c.從反饋控制的角度，由于前饋控制的存在，對擾動做了及時的粗調作用，大大減小了反饋控制的負擔，提高了控制準確度。
③前饋一串級控制系統在過程控制中，有的生產過程常受到多個頻繁而又劇烈的擾動的影響，而生產過程對被控變量的控制準確度和穩定性要求又很高，前饋反饋控制系統達不到工藝要求，這時就要考慮采用前饋一串級控制系統。
圖8—33是一個換熱器的前饋一串級控制系統。它在原來的前饋一反饋控制系統的基礎上再增設一個蒸汽流量副回路，把前饋控制器的輸出與溫度控制器的輸出疊加后，作為蒸汽流量控制器的給定值，構成前饋一串級控制系統。
（2）前饋控制系統應用場合
原則上講，在下列情況下可考慮選用前饋控制系統。
①對象控制通道的滯后比較大，反饋控制難以滿足工藝要求時，可以采用前饋控制，把主要的干擾量引入前饋控制，構成前饋一反饋控制系統。
②系統中存在可測、不可控、變化頻繁、幅值大且對被控變量影響顯著的干擾，在這種情況下，采用前饋控制可大大提高控制品質。
當決定選用前饋控制方案以后，還需要考慮靜態前饋與動態前饋的選擇問題。因為動態前饋的設備投資高于靜態前饋，而且整定也較麻煩。因此，當靜態前饋能滿足工藝要求時，不必選用動態前饋。
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