化工儀表及自動化課件-緒論

化工儀表及自動化授課教師：肖新敏化工原理

Principlesof

ChemicalEngineering

緒論本課程為化工專業(yè)的一門必修課，主要內(nèi)容包括化工儀表和化工自動化兩部分。

測量值z控制器執(zhí)行器對象測量變送裝置 e被控變量 -給定值干擾作用學(xué)習(xí)本課程是為了讓同學(xué)們掌握化工自動化儀表的工作原理和使用方法，并了解化工生產(chǎn)過程中工藝過程的檢測和控制原理，為其適應(yīng)現(xiàn)代化工廠中生產(chǎn)過程操作和管理奠定基礎(chǔ)?；ぷ詣踊诨さ冗B續(xù)性生產(chǎn)設(shè)備上，配備一些自動化裝置，代替操作人員的部分直接勞動，使生產(chǎn)在不同程度上自動地進(jìn)行，稱為化工自動化。液位控制系統(tǒng)溫度控制系統(tǒng)化工自動化一般包括自動檢測、自動保護(hù)、自動操縱和自動控制等方面的內(nèi)容。對象化工自動化的目的目的●

加快生產(chǎn)速度，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品數(shù)量和質(zhì)量?！?/p>

降低勞動強(qiáng)度，改善勞動條件?！翊_保生產(chǎn)安全意義擴(kuò)大知識面，適應(yīng)生產(chǎn)適應(yīng)生產(chǎn)現(xiàn)代化需要；擴(kuò)大就業(yè)途徑。在人工操作的過程中，由于人的五官、手、腳，對外界的觀察和控制的精度和速度有一定的局限和限度。而且由于體力的限制，人直接操縱設(shè)備功率也是有限的。如果用自動化裝置代替人的操作，就可突破人類體能上的局限，通過自動控制系統(tǒng)，可以使生產(chǎn)過程在最佳條件下進(jìn)行，從而可以大大加快生產(chǎn)速度，降低能耗，實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)。1、加快生產(chǎn)速度，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品數(shù)量和質(zhì)量。大多數(shù)的化工生產(chǎn)過程是在高溫、高壓或低溫、低壓下進(jìn)行，有的生產(chǎn)過程的介質(zhì)是易燃、易爆或有毒、有腐蝕性、有刺激性氣味的介質(zhì)，實(shí)現(xiàn)了化工自動化，工人只要對自動化裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)進(jìn)行監(jiān)視，而不需要直接從事大量而危險(xiǎn)的操作。2、降低勞動強(qiáng)度，改善勞動條件。如果實(shí)現(xiàn)了化工自動化，就會對一些重要參數(shù)設(shè)有自動信號連鎖裝置。當(dāng)工藝參數(shù)超過了允許的變化范圍，在事故即將發(fā)生之前，信號系統(tǒng)就會自動發(fā)生光信號，告誡操作人員注意，并及時(shí)采取措施。如果工況已到達(dá)危險(xiǎn)狀態(tài)時(shí)，連鎖系統(tǒng)立即采取緊急措施，打開安全法或切斷某些通路，必要時(shí)緊急停車。3、確保生產(chǎn)安全沈陽凌空污水處理廠自控系統(tǒng)操作室梅蘭集團(tuán)熱電公司第二熱電廠中控室三峽水力發(fā)電廠中控室大屏幕上顯示的上下游水位興發(fā)集團(tuán)五硫化二磷中控室

在工業(yè)生產(chǎn)中，為了正確地指導(dǎo)生產(chǎn)操作、保證生產(chǎn)安全、提高產(chǎn)品質(zhì)量和實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化，一項(xiàng)必不可少的工作是準(zhǔn)確而及時(shí)地檢測出生產(chǎn)過程中的各個(gè)有關(guān)參數(shù)，用來檢測這些參數(shù)的技術(shù)工具稱為檢測儀表。檢測儀表壓力檢測儀表電傳遠(yuǎn)式轉(zhuǎn)子流量計(jì)

SF14轉(zhuǎn)子流量計(jì)流量檢測儀表智能電磁式流量計(jì)渦街流量計(jì)在線式熱式質(zhì)量流量計(jì)物位檢測儀表浮球式液位計(jì)浮筒液位計(jì)下一頁翻版式液位計(jì)靜壓液位計(jì)差壓液位計(jì)玻璃棒溫度計(jì)溫度檢測儀表雙金屬溫度計(jì)壓力式溫度計(jì)攜帶式紅外輻射溫度計(jì)IR-TAFluke60系列手持式紅外溫度計(jì)手柄式鎧裝熱電偶圓接插式鎧裝熱電偶SWK-2表面溫度計(jì)MXM1310表面溫度計(jì)普通型鉑熱電阻薄膜型鉑熱電阻小型鉑熱電阻防爆型鉑熱電阻自動化系統(tǒng)在化工領(lǐng)域的應(yīng)用很普遍，比如：煉油廠、化肥廠、純堿生產(chǎn)過程在滌綸短纖維生產(chǎn)過程、制漿、造紙過程、制藥等等。技術(shù)人員應(yīng)該充分了解所用的自動化系統(tǒng)，以及控制系統(tǒng)的特性。這樣才能設(shè)計(jì)出合理、高效的生產(chǎn)工藝。學(xué)習(xí)這門課程的重要性化工儀表及自動化的發(fā)展歷程自動化技術(shù)在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防和科學(xué)技術(shù)現(xiàn)代化中起著十分重要的作用，自動化水平的高低也是衡量一個(gè)國家科學(xué)技術(shù)先進(jìn)與否的重要標(biāo)志之一。隨著國民經(jīng)濟(jì)和國防建設(shè)的發(fā)展，自動化技術(shù)的應(yīng)用日益廣泛，其重要作用也越來越顯著。在發(fā)展過程一般經(jīng)歷以下幾個(gè)過程。20世紀(jì)40年代手工操作狀態(tài)，只有少量的檢測儀表用于生產(chǎn)過程。20世紀(jì)40年代末～50年代

自動控制系統(tǒng)：多為單輸入、單輸出簡單控制系統(tǒng)

自動化儀表：采用的是基地式儀表和部分單元組合儀表（氣動Ⅰ型和電動Ⅰ型）；

控制理論：以反饋為中心的經(jīng)典控制理論20世紀(jì)60年代自動控制系統(tǒng)：串級、比值、均勻、前饋和選擇性等多種復(fù)雜控制系統(tǒng)。自動化儀表：單元組合儀表（氣動Ⅱ型和電動Ⅱ型）成為主流產(chǎn)品。60年代后期，出現(xiàn)了專門用于過程控制的小型計(jì)算機(jī)，直接數(shù)字控制系統(tǒng)和監(jiān)督計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)開始應(yīng)用于過程控制領(lǐng)域?？刂评碚摚撼霈F(xiàn)了以狀態(tài)空間方法為基礎(chǔ)，以極小值原理和動態(tài)規(guī)劃等最優(yōu)控制理論為基本特征的現(xiàn)代控制理論,傳統(tǒng)的單輸入單輸出系統(tǒng)發(fā)展到多輸入多輸出系統(tǒng)領(lǐng)域。20世紀(jì)70～80年代自動控制系統(tǒng)：最優(yōu)控制、非線性分布式參數(shù)控制、解耦控制、模糊控制。自動化儀表：氣動Ⅲ型和電動Ⅲ型，以微處理器為主要構(gòu)成單元的智能控制裝置。集散控制系統(tǒng)（DCS）、可編程邏輯控制器(PLC)、工業(yè)PC機(jī)、和數(shù)字控制器等，已成為控制裝置的主流。控制理論：形成了大系統(tǒng)理論和智能控制理論。模糊控制、專家系統(tǒng)控制、模式識別技術(shù)20世紀(jì)90年代至今：信息技術(shù)飛速發(fā)展自動控制系統(tǒng)：管控一體化現(xiàn)場，綜合自動化是當(dāng)今生產(chǎn)過程控制的發(fā)展方向。自動化儀表：總線控制系統(tǒng)的出現(xiàn)，引起過程控制系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)和功能結(jié)構(gòu)上的重大變革?，F(xiàn)場儀表的數(shù)字化和智能化，形成了真正意義上的全數(shù)字過程控制系統(tǒng)。各種智能儀表、變送器、無紙紀(jì)錄儀?？刂评碚摚喝斯ぶ悄堋⑸窠?jīng)網(wǎng)絡(luò)控制本課程的主要內(nèi)容檢測儀表及傳感器顯示儀表自動控制系統(tǒng)基本概念自動控制儀表執(zhí)行器簡單控制系統(tǒng)復(fù)雜控制系統(tǒng)第一章檢測儀表及傳感器重點(diǎn)：儀表等級的確定及鑒定和選擇；轉(zhuǎn)子流量計(jì)的指示值修訂，轉(zhuǎn)子流量計(jì)與差壓流量計(jì)的工作原理的異同；差壓式液位變送器的工作原理及零點(diǎn)遷移問題；熱電偶溫度計(jì)。第二章顯示儀表重點(diǎn)：XCZ-101型動圈式顯示儀表及XCZ-102型動圈式顯示儀表，自動電子平衡電橋與自動電子電位差計(jì)的異同。第三章自動控制系統(tǒng)基本概念重點(diǎn)：工藝管道及控制流程圖；自動控制系統(tǒng)方框圖；自動控制系統(tǒng)的品質(zhì)指標(biāo)。第四章自動控制儀表重點(diǎn)：基本控制規(guī)律及其對過渡過程的影響。第五章執(zhí)行器重點(diǎn)：氣動執(zhí)行器。第六章簡單控制系統(tǒng)重點(diǎn)：被控變量的選擇；控制器控制規(guī)律的選擇；控制器參數(shù)的整定方法。第七章復(fù)雜控制系統(tǒng)重點(diǎn)：串級控制系統(tǒng)的特點(diǎn)，副回路的確定原則，主、副控制器控制規(guī)律及正、反作用的選擇。主要參考書目●北京化工學(xué)院合編，化工儀表及自動化。北京:化學(xué)工業(yè)出版社,19