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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