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上篇 控制系统的分析与设计 1

第一章 简单控制系统 1

第一节 控制系统被控变量与操纵变量的选择 2

一、被控变量的选择 2

二、操纵变量的选择 4

第二节 对象特性对控制质量的影响 5

一、对象静态特性分析 5

二、对象动态特性分析 6

三、负荷变化对控制质量的影响 9

四、消除时滞的一般方法 10

第三节 测量变送对控制质量的影响 10

一、时滞 10

二、测量滞后 11

三、信号传送滞后 13

四、脉动信号的测量与变送 13

第四节 控制阀的选择 14

一、控制阀流量特性及其选择 14

二、控制阀的口径计算 19

三、控制阀的结构型式选择 24

四、阀门定位器的使用 27

五、控制阀的安装使用 28

第五节 常规控制器的控制规律及其选择 28

一、P控制器 28

二、PI控制器 28

五、控制器正、反作用的确定 29

三、PD控制器 29

四、PID控制器 29

第六节 系统间关联及减少关联途径 30

一、合理选择操纵变量 30

二、关联系统的控制器参数整定 31

三、合理匹配控制通道增益 31

四、串级控制法 31

五、设置解耦器 32

第七节 简单控制系统的整定及投运 32

一、系统投运前的准备 32

二、控制系统的投运 32

三、控制器的参数整定 34

一、概述 39

四、整定中应注意的问题 39

第八节 在线控制系统的故障分析 39

二、分析故障要做到“两了解” 40

三、一般性故障判断 40

四、四大参数系统的故障判断 40

五、故障分析举例 42

第二章 复杂控制系统 43

第一节 串级控制系统 43

一、基本原理及结构 43

二、串级控制系统的特点 44

三、串级控制系统的应用场合 47

四、串级控制系统的设计原则 51

五、串级控制系统的实施方案 57

六、串级控制系统的运行 58

七、串级控制系统的参数整定 59

第二节 均匀控制系统 62

一、均匀控制的概念 62

二、均匀控制系统的特点 63

三、均匀控制系统的结构形式 63

四、均匀控制系统控制器参数整定 64

第三节 比值控制系统 66

一、基本原理及结构 66

二、两种实施方案的比较 69

三、比值系数的设置 71

四、方案实施的若干问题 72

五、比值控制系统的几种变型 73

六、比值控制系统应用示例 74

第四节 前馈控制系统 75

一、基本原理及结构 75

二、系统设计 78

三、工程实施中的一些问题 81

第五节 分程控制系统 83

一、基本原理及结构 83

二、实施时的几个问题 85

第六节 选择性控制系统 86

一、基本原理及结构 86

二、工程设计和实施时的几个问题 89

三、应用举例 90

第七节 预估补偿控制系统 92

第八节 其它复杂控制系统 96

一、采用阀位控制器(VPC)的双重控制系统 96

二、采用非线性控制规律的系统 97

三、采用计算指标的控制系统 101

下篇 控制系统在过程控制中的应用 104

第三章 流体输送设备的控制 104

第一节 概述 104

第二节 泵及压缩机的控制方案 105

一、泵和管路系统的静态特性及泵的控制方案 105

二、风机和真空泵的控制方案 108

三、压缩机的控制方案 109

第三节 离心式压缩机的防喘振控制 110

一、离心式压缩机的特性曲线与喘振 110

二、防喘振控制系统 111

第四节 压缩机的串、并联运行 117

一、串联运行压缩机的防喘振方案 117

二、并联运行压缩机的防喘振方案 117

第四章 传热设备的控制 119

第一节 概述 119

一、传热的目的 119

二、传热设备的类型 119

第二节 热交换器的控制 120

一、影响传热过程的因素 120

二、热交换器的控制方案 121

一、概述 125

第三节 加热炉的控制 125

二、加热炉的控制方案 126

第四节 锅炉设备的控制 132

一、概述 132

二、汽包水位的自动控制 134

三、蒸汽过热系统的自动控制 138

四、燃烧系统的自动控制 139

五、锅炉控制系统示例 141

第五章 精馏塔的控制 144

第一节 概述 144

一、总物料平衡和组分平衡 146

第二节 精馏塔的整体控制方案设计 146

二、循流向物料平衡与质量控制方案 147

三、逆流向物料平衡与质量控制方案 148

第三节 精馏塔被控变量的选择 149

一、塔顶(或塔底)的温度控制 149

二、灵敏板的温度控制 150

三、中温控制 150

四、温差控制 150

五、温差差值(双温差)控制 151

第四节 精馏塔的基本控制方案 152

一、产品质量开环的控制方案 152

二、按精馏段指标的控制方案 153

三、按提馏段指标的控制方案 155

四、精馏塔的压力控制 156

第五节 精馏塔的新型控制方案 159

一、内回流控制 159

二、热焓控制 160

三、解耦控制 161

四、前馈控制 163

第六节 精馏塔的节能控制方案 163

一、浮动塔压控制 164

二、回流量与馏出液相结合的控制 164

三、能量的综合利用控制方案 166

一、精馏塔的常规控制系统 167

第七节 精馏塔的计算机控制 167

二、精馏塔的复合控制方案 168

第八节 选择性控制的应用 171

一、防止液泛和漏液 172

二、精馏塔的自动开停车 172

第六章 化学反应器的控制 174

第一节 化学反应和化学反应器 174

一、化学反应和它的特点 174

二、反应器的类型 174

第二节 化学反应的基本规律 177

一、化学反应速度及其影响因素 177

二、化学平衡 179

三、反应器性能指标 180

一、化学反应器的基本方程式 181

第三节 化学反应器的动态数学模型 181

二、非绝热反应釜的动态模型 183

第四节 反应器的基本控制方案 184

一、概述 184

二、温度被控变量的选择 186

三、以温度作为控制指标的控制系统 187

第五节 反应器的热稳定性及闭环稳定条件 190

一、反应器的热稳定性分析 190

二、开环不稳定，闭环稳定的条件 191

第六节 典型反应器的控制方案 193

一、聚合反应釜的控制 193

二、一个连续反应器控制方案的考虑原则 196

二、基本任务与设计宗旨 198

三、设计步骤 198

第七章 自控工程设计 198

一、设计准备 198

第一节 工程设计概述 198

第二节 初步设计内容及深度要求 199

一、主要设计内容与说明 199

二、带控制点工艺流程图设计要求 200

三、仪表设备及主要材料表 201

四、自控设计概算 202

第三节 施工图设计的内容及深度要求 202

一、设计内容 202

二、设计深度要求 203

二、各类仪表的选型 216

第四节 工程设计的基本内容与要求 216

一、工艺控制流程图的制定 216

三、仪表盘内配线与配管 229

第五节 安保联锁报警系统的设计 232

一、设计概述 232

二、设计原则 233

三、设计注意事项 234

四、基本联锁环节设计 235

五、系统元件选型 237

六、系统设计 237

第六节 顺序控制系统设计 243

一、设计概速 245

三、应用场合 246

二、顺序控制系统的基本组成 246

四、设计中的注意问题 253

五、顺序控制、程序控制的关系 253

附录一 自控系统常用图例符号统一规定 254

一、说明 254

二、图形符号 254

三、文字代号 259

四、仪表位号 260

附录二 炼油、化工常用设计资料 266

附录三 被测变量及仪表功能字母组合示例 268

附录四 自控设计中常用英文缩写词 270

参考文献 273