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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