石油化工自动控制设计手册 第2版pdf电子书版本下载

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目 录 1

第一篇工业自动化仪表及选用 1

第一章绪论 1

一、单元组合仪表的选择 1

二、信号报警系统和安全联锁系统 3

三、防爆及防火场合仪表及自控设计 3

第二章温度测量仪表的技术特性和选用 6

一、概述 6

（一）分类与特点 6

（二）测量范围 6

（三）国际实用温标简介 7

（四）分度号与分度表 8

（五）允差 9

二、接触式温度测量仪表的主要技术性能和用途 9

（一）双金属温度计 9

（二）工业用玻璃温度计 10

（三）压力式温度计 12

（四）热电阻 12

（五）热电偶 18

（六）温度控制器 25

（七）基地式温度仪表 26

（八）引进装置中温度测量仪表简介 26

三、温度测量附件及选用 26

（一）补偿导线 26

（二）冷湍补偿器 30

四、非接触式温度测量仪表 31

五、温度变送器 32

（一）温度变送器的主要技术性能 32

（二）温度变送器的选用 33

六、温度测量仪表的选用 34

（一）概述 34

（三）就地温度测量仪表的选用 35

（四）特殊场合温度测量仪表的选用 36

（三）集中控制的温度仪表选用 36

第三章压力测量仪表的技术特性和选用 37

一、概述 37

二、压力测量仪表的主要技术性能 37

（一）压力测量仪表的分类、主耍技术性能和应用场合 37

（二）压力变送器用基地式仪表的主要技术性能能 40

三、压力测量仪表的选用 41

（一）刻度选择 41

（二）就地测量仪表的选用 41

四、压力变送器、传感器的选用 43

第四章流量测量仪表的技术特性和选用 44

一、概述 44

（一）节流装置标准 44

（二）节流装置的特点 45

（四）取压方式 46

（三）目前国内生产的定型节流装置 46

二、各类流量测量仪表的技术特性 47

（一）常用的各类流量计技术性能比较 47

（二）差压流量计及差压变送器 47

（三）内藏孔板差压变送器、毕托管及限流孔板 49

（四）国内新发展起来的流量仪表性能简介 50

（五）随着引进装置而来的淅的流量测量仪表简介 59

（六）专用流量计 62

三、流量测量仪表的选用 62

（一）概述 62

（二）选型 63

四、特殊流量测量仪表的选用 68

（一）大管道中流量的测量 68

（二）小管道中流量的测量 69

（三）流量测量的防腐 69

（三）平衡三阀组 70

（二）脏物过滤器 70

五、流量测量附件 70

（一）冷凝器 70

（四）消气器 71

六、流量测量与节能 71

（一）小合成氨厂生产中的氢氮比 71

（二）小合成氨厂造气入炉蒸汽量控制 71

（三）不可恢复的压力损失与节能 72

第五章物位测量仪表的技术特性和选用 73

一、概述 73

二、各类物位测量仪表的主要技术性能 73

（一）液位测量仪表 73

（二）料位测量仪表 81

三、物位测量仪表的选用 84

（一）概述 84

第九章调节阀 85

（三）料位测量仪表的选用 88

（二）液位测量仪表的选用 88

（四）液-液和界面的测量 89

（五）特殊物位的测量 90

四、液位测量附件 93

（一）吹气装置 93

（二）平衡容器 94

第六章过程分析仪表的技术特征和选用 95

一、过程分析仪表的种类 95

三、各类分析器的特点与应用 95

二、过程分析仪表的选型原则 95

四、试样预处理系统 122

五、过程分析器选用简表 130

附录 131

第七章显示调节仪表 133

一、显示仪表 133

二、气动单元组合式显示调节仪表 135

三、电动单元组合式显示调节仪表 140

（一）DDZ-Ⅱ型电动单元组合仪表 142

（二）DDZ-Ⅲ型电动单元组合仪表 147

（三）西安仪表厂向日本横河－北辰公司引进的？系列电子仪表 155

（四）北京电表石向日本横河－北辰公司引进的EK系列电子仪表 169

四、组合式电子综合控制装置 180

（一）概述 180

（二）系统组成及应用实例 182

（三）SPEC200仪表的主要技术性能、特点及用途 185

（四）SPEC200组件篇的配置及系统布线 194

（五）本质安全系统中的SPEC200仪表 195

（六）SPEC200与数字系统的接口 196

第八章微处理器化的过程控制仪表 198

一、微处理器化的过程控制仪表的发展背景 198

二、微处理器化的过程控制仪表的特点 199

（一）系统的构成 201

三、微处理器化的集中分散型控制系统 201

（二）几个基本概念 205

（三）基本控制器 207

（四）多功能控制器 212

（五）无瞬断自动控制系统（UAC）系统） 221

（六）数据高速通道通讯系统 228

（七）过程接口单元（PIU） 233

（八）模拟单元（AU） 240

（九）操作站（OPS） 241

（十）监督控制计算机 245

（十一）应用举例 255

四、微处理器化的单回路控制器 275

（一）YEWSERIES 80单回路控制的特点 275

（二）YEWSERIES 80系统构成 276

（三）SLCD指示调节器 277

（四）SLPC带程控的调节器 279

一、调节阀分类 285

二、阀（或称阀体组件） 285

（一）普通单、双座阀 286

（二）角阀 287

（三）三通阀 291

（四）蝶阀 292

（五）偏心旋转阀 293

（六）球阀 294

（七）低噪声阀 294

（八）分离型阀 295

（九）隔膜阀 295

（十）其它阀型 296

三、阀的材料选择 297

四、上阀盖及填料的选择 303

（一）上阀盖 303

（二）填料 304

五、阀泄漏量等级分类 305

六、选择阀型的几个原则 306

（一）一般选择阀体组件的原则 306

（二）防止调节阀噪声的几个问题 307

七、执行机构 309

（一）气动执行机构 310

（二）电动执行机构 316

八、自力式调节阀 317

九、调节阀选型的几个原则 318

十、调节阀的辅助装置 318

（一）阀门定位器 318

（二）保位阀 319

（三）三通电磁阀 320

（四）二位四通阀 320

（六）其它 321

（五）手轮机构 321

一、各类仪表盘的特点及应用 323

二、仪表盘的组合 323

第十章仪表盘、箱、台 323

三、供电箱和保温箱 324

四、操作台和半模拟盘 325

五、颜色 326

参考资料 326

第二篇 自动控制系统的设计 328

第一章绪论 328

一、化工过程的概要 328

（一）化工过程的构成 328

（二）化工过程工艺生产的特点 328

（三）重视化工单元操作的特性 329

（五）以定性的概念分析为主并辅之理论计算 329

（四）注意化工过程的复杂性 329

（二）建立整体控制的观念 329

（一）着重化工过程内在机理的分析研究 329

二、如何做好化工过程控制方案的设计 329

三、化工自控工程设计简介 330

（一）化工自控工程设计概况 330

（二）化工自控工程设计的基本程序 330

（三）提倡工艺与自控密切结合进行“闭环”设计 331

四、化工过程控制的展望 331

（一）新型控制方法和控制规律的开发研究 331

（二）自动化技术工具的发展为化工过程控制提供了有效的手段 332

第二章简单控制系统 333

一、对象特性及过渡过程品质指标 333

（一）对象特性 333

（二）过渡过程品质指标 335

三、滞后对控制系统的影响 336

（二）操纵变量的选择 336

二、被控变量及操纵变量的选择 336

（一）被控变量的选择 336

四、调节器特性及它对调节过程品质的影响 337

（一）位式调节器 337

（二）比例调节器 338

（三）比例积分调节器 339

（四）比例微分调节器 341

（五）比例积分微分调节器 341

（六）其它特种调节器 342

五、调节阀流量特性及开关方式、定位器的选用 342

（一）调节阀的可调比 342

（二）调节阀的理想流量特性 344

（三）调节阀的工作流量特性 346

（四）调节阀流量特性的选择 350

（五）调节阀气开、气关方式的选择 351

（一）单回路控制系统中调节器正反作用的选择 352

（六）阀门定位器的选用 352

六、调节器正反作用的选择 352

（二）串级控制系统中调节器正反作用的选择 353

七、一些常见控制系统的分析 354

（一）流量控制系统 354

（二）液位控制系统 355

（三）压力控制系统 355

（四）温度控制系统 356

（五）成分控制系统 356

第三章复杂控制系统 357

一、串级控制系统 358

（一）串级控制系统的基本概念及工作过程 358

（二）串级控制系统的特点 359

（三）串级控制系统的设计原则 360

（二）几种常见的比值控制方案 362

（一）概述 362

二、比值控制系统 362

（三）比值控制方案的实施 365

（四）仪表比值系数的求取 366

（五）比值控制系统的几个问题 368

（六）数字比值控制系统 368

三、均匀控制系统 370

（一）均匀控制的目的和任务 370

（二）均匀控制方案的实施 370

（三）有关均匀控制的几个问题 372

四、分程控制系统 373

（一）分程控制系统的基本概念和应用场合 373

（二）分程控制方案的实施 374

（三）设计分程控制系统时应注意的问题 375

五、采用模拟计算单元的控制系统 378

（一）带温度和压力校正的气体、蒸汽流量控制系统 378

（二）精馏塔内回流控制系统 388

（三）允许最大散热损失的计算 389

（三）精馏塔进料热焓控制系统 391

六、自动选择性控制系统 393

（一）概述 393

（二）选择性控制系统的类型 393

（三）积分饱和及防止措施 398

七、前馈控制系统 401

（一）概述 401

（二）前馈控制模型 402

（三）前馈－反馈控制 405

（四）前馈控制的应用举例 405

八、非线性控制系统 407

（一）非线性控制问题的提出 407

（二）非线性控制在pH调节中的应用 408

（三）在液位调节中引入非线性控制 410

（二）采样控制的原理和工作过程 414

（一）采样控制的概念 414

九、采样控制系统 414

（三）采样调节器的结构 416

（五）采样控制系统的简化与改进 417

（四）采样控制系统应用举例 417

（一）概述 423

十、控制系统的相关及解耦 423

（二）相对增益 424

（三）控制系统的相关 429

（四）相关控制系统的解耦 433

第四章典型化工单元的控制方案 439

一、流体输送设备的控制 439

（一）概述 439

（二）泵和压缩机的控制 440

（三）离心压缩机的防喘振控制 448

（四）长输管线的控制 457

（五）调合作业的控制 459

二、传热设备的控制 464

（一）概述 464

（二）热交换器的控制 464

（三）蒸发和结晶过程的控制 474

（四）干燥过程的控制 479

（五）加热炉的控制 485

三、锅炉设备的控制 489

（一）锅炉设备的分类及控制要求 490

（二）锅炉给水自动控制 491

（三）蒸汽过热系统的自动控制 497

（四）锅炉燃烧系统和蒸汽压力的自动控制 499

（五）特殊锅炉的控制 509

（六）锅炉自动控制实况简介 512

四、化学反应器的控制 515

（一）概述 515

（二）化学反应器的种类 517

（三）化学反应器一般控制方案简介 520

（四）化学反应器控制实例简介 526

（二）精馏塔控制要求与外扰影响因素的分析 554

五、精馏塔的控制 554

（一）概述 554

（三）精馏塔整体控制方案的设计 556

（四）精馏塔被控变量的选择及控制方案 557

（五）具有侧线抽出产品的精馏塔的控制 570

（六）吸收塔和解吸塔的控制 574

（七）共沸精馏和萃取精馏的控制 577

（八）液一液抽提塔的控制 579

六、空气调节的控制系统 580

（一）基本控制系统 580

（二）整体空调控制系统实例介绍 588

第五章顺序控制系统 592

一、顺序控制系统的组成 592

（一）基本概念 592

（二）顺序控制系统的组成 593

（一）顺序控制装置的分类 594

二、顺序控制装置的分类与选用 594

（二）顺序控制装置的选用 595

三、顺序控制系统的设计 596

（一）设计原则 596

（二）程序编制方法 598

四、各类顺序控制装置应用介绍 605

（一）由继电器组成的顺序控制装置 605

（二）矩阵式顺序控制器 607

（三）功能插卡式顺序控制装置 612

（四）可编程序式顺序控制器 615

（五）微机顺序控制器 621

参考资料 628

第一章控制室的设计 630

二、位置选择 630

一、概述 630

第三篇自控设计资料 630

三、控制室内平面布置 634

（一）布置形式 634

（二）控制室的面积 635

四、建筑要求 636

（二）地面 637

（三）门和门斗 637

（一）吊顶和封顶 637

（四）窗 638

（五）色彩处理 638

五、采光与照明 638

（一）天然采光 638

（二）人工照明 639

（三）事故照明 639

（四）灯具的选择 639

六、采暖通风 640

七、进线方式和安全防护 640

第二章仪表盘的设计 643

一、盘面布置 643

（一）排表顺序 643

（二）排表高度 644

二、？的接线、配管 645

（一）接线 645

（二）接管 646

三、盘内配置 649

四、半模拟盘 649

五、仪表盘的安装 651

第三章仪表洪电供气设计 653

一、供电设计 653

（一）负荷分类 653

（二）电源质量 654

（三）配电设计 656

二、供气设计 666

（四）电器选择 666

（一）仪表气源装置 667

（二）供气要求及其质量测试 670

（三）供气配管 678

（四）管径计算及材料选择 681

第四章信号报警及联锁系统设计 685

一、信号报警、联锁系统设计要点 685

二、信号报警系统设计 686

（一）信号报警系统的功能和动作 686

（二）信号报警系统的故障检出元件 689

（三）信号报警系统的选用、安装和布置 692

（四）继电信号报警系统实用线路 693

（五）信号报警继电器箱 705

（六）无触点信号报警系统 707

三、联锁系统设计 717

（一）联锁系统的功能和动作 717

（二）联锁系统的故障检出元件 720

（三）联锁系统的布置、安装和试验 723

（四）继电联锁系统的设计 724

（五）无触点联馈系统的设计 728

第五章调节阀计算 731

一、调节阀流量系数计算和口径选定 731

（一）流量系数的定义及其物理意义 731

（二）流量系数计算公式的使用条件 732

（三）主要计算参数的确定 733

（四）阻塞流及其对流量系数计算的影响 734

（五）液体介质时的流量系数计算 737

（六）气体介质时的流量系数计算 739

（七）蒸汽介质时的流量系数计算 742

（八）两相混合流体的流量系数计算 742

（九）管件形状修正 744

（十）Cmax值的求取和调节阀口径的选定 747

（十一）相对行程计算 749

（十二）可调比计算 753

（十三）三通调节阀流量系数计算和口径的选定 754

（十四）调节阀口径计算的程序和计算实例 756

（十五）符号说明 763

（十六）计算用辅助图表 764

二、调节阀噪声及其估算 788

（一）噪声的基本概念 788

（二）调节阀噪声的来源 789

（三）调节阀噪声的估算公式 790

（四）符号说明 791

三、调节阀不平衡力（力矩）与允许压差计算 793

（一）调节阀输出力（力矩）计算 793

（二）调中阀不平衡力（力矩）计算 794

（三）调节阀允许压差计算 795

第六章非标准节流装置及流量仪表的计算 801

一、非标准节流装置计算 801

（一）工作原理和取压方式 801

（二）计算有关参数及其确定方法 803

（三）文丘里管计算 807

（四）偏心孔板的计算 813

（五）1/4圆嘴计算 815

（六）双重孔板计算 816

（七）圆缺孔板计算 818

（九）限流孔板的计算 823

（八）90°弯管流量计计算 826

二、均速管（Annuhar）流量计的计算 831

（一）基本原理 831

（二）等效流速和等效流速点位置的决定 833

（三）实用计算 834

三、旋涡流量计工作原理及计算 836

四、转子流量计测量流量的计算 837

（一）转子流量计的作用原理及流量计算 837

（二）液体流量换算 838

（三）气体流量换算 838

（四）蒸汽流量换算 840

五、电磁流量计流量计算 840

六、涡轮流量计流量计算 841

七、靶式流量计流量计算 842

八、非标准节流装置计算用图表 844

第七章仪表及管线保温设计 858

一、概述 858

（一）保温结构 859

二、保温结构和保温材料 859

（二）仪表保温的对象 859

（一）仪表保温的特点 859

（二）保温层材料的选择 860

（三）几种常用的保温材料 861

（四）保护层材料及选择 863

三、保温计算 865

（一）伴热结构 865

（二）保温层厚度的计算 865

四、蒸汽管线 891

（一）蒸汽管线的设计原则 891

（二）蒸汽管线材质的选择 891

（三）蒸汽压力的选择 892

（四）蒸汽管线管径的确定 892

（五）蒸汽伴管管径的确定 895

（一）冷凝回水管线的设计原则 896

五、冷凝回水管线 896

（六）蒸汽管红最多伴热点数 896

（二）冷凝回水管线的设计内容与疏水器 897

（三）疏水器的选择 898

（四）疏水器的安装形式 899

（五）冷凝回水管管径的选择 900

（六）蒸汽伴管及冷凝回水管线上阀门 902

（一）保温箱 905

六、仪表保温施工 906

（一）蒸汽伴管的安装 906

（二）管道涂漆 906

（三）管道的绝热施工 906

二、干扰的产生 908

（一）电阻耦合引入的干扰 908

第八章信号传输中防干扰措施和接地设计 908

一、概述 908

（二）电容耦合引入的干扰 909

（三）电感耦合引入的干扰 909

（四）仪表供电线路引入干扰 909

三、干扰的抑制 910

（一）隔离 910

（二）屏敝 910

（五）雷击保护 911

（三）绞线 911

（四）对电源引入干扰的抑制 911

四、接地 912

（一）接地的作用 912

（二）接地系统的设计 915

（二）阀门及管件 923

（一）测量管线的管径和材质的选择 923

（二）配管配线设计中应考虑的几个主要因素 923

二、测量管线 923

（一）范围 923

一、概述 923

第九章仪表配管配线设计 923

（三）测量管线的安装 924

三、电线电缆的选用 925

（一）电线、电缆线芯截面积的选用 925

（二）电线、电缆型号的选用 928

四、配线设计 931

（一）配线设计应考虑的因素 931

（二）本安型仪表配线设计的考虑因素 932

五、气动信号管线的选用及配管的要求 933

（一）管径和材质 933

（二）选用原则 933

（三）配管的要求 934

六、电线、电缆及管线、管缆的敷设方式 934

（一）架空敷设 935

（二）直埋敷设 937

（三）电缆、管缆沟敷设 937

第十章隔离和吹洗 939

一、隔离 939

（一）概述 939

（二）隔离方式 939

（三）隔离器、隔离液 941

（四）在生产装置中的应用例 943

二、吹洗 944

（一）概述 944

（二）吹洗流体 944

（三）吹洗流速 946

（四）吹洗用控制、指示装置 946

（五）在生产装置中的应用例 947

常用物理量单位与SI制换算表 950

参考资料 952