化工自动化及仪表第二章教材

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化工仪表及自动化 ppt课件

特点及适用场合：
反应较快，测量范围较广、精度可达0.2％，便于远距离传送。所以在生产过程中可以实现压力自动检测、自动控制和报警，适用于测量压力变化快、脉动压力、高真空和超高压的场合。
第四节：智能型压力变送器
高可靠性的微控制器及高精度温度补偿；将被测介质的压力信号转换成4~20mADC标准
第二节：弹性式压力计
测压原理：各种弹性元件在被测介质压力作用下会产生弹
性变形。特点及适用场合：
结构简单，价格便宜、测压范围宽，测量精度也比较高，在生产过程中获得了最广泛的应用。
压力表图片
普通压力表
耐震压力表
电接点压力表
双刻度压力表
隔膜压力表
第三节：电气式压力计
测压原理：
把压力转换为电阻、电容、电感或电势等电量，从而实现压力的间接测量。
1975年出现了以微处理器为基础的过程控制仪表：集中分散型控制系统,把自动化技术推到了一个更高的水平。电子技术、计算机技术的发展,也促进了常规仪表的发展,新型的数字仪表,自动化仪表,程序控制器,自动化仪表的分类
化工自动化仪表的分类方法很多,根据不同原则可以进行相应的分类。
综合控制装置:
按仪表安装形式:可以分为现场仪表、盘装仪表和架装仪表(架装仪表是针对常规仪表的盘装表而言，不需要操作的仪表就装成架装仪表，需要操作的安
装成盘装仪表)。
根据仪表信号的形式：可分为模拟仪表和数字（开关量）仪表等等。
第三节：化工自动化控制仪表优势功能
化工自动化控制仪表，主要特点是采用先进的微电脑芯片及技术,减小了体积,并提高了可靠性及抗干扰性能。实现劳动强度逐渐降低、生产效率逐步提高、人为干预越来越少、产品产出率越来越高。

化工自动化及仪表电子教案过程参数的检测与仪表

第二章过程参数的检测与仪表教学要求：掌握检测仪表的基本性能指标（精度等级、变差、灵敏度等）掌握压力的检测方法（液柱测压法、弹性变形法、电测压法）学会正确选用压力计掌握应用静压原理测量液位和差压变送器测量液位时的零点迁移差压式流量计测量原理，常用节流元件，转子流量计结构、测量原理掌握容积式流量计（腰轮流量计）结构、工作原理、使用场合掌握应用热电效应测温原理掌握补偿导线的选用掌握冷端温度补偿的四种方法；了解热电偶结构，分类重点：弹性变形法、电测压法压力计选用应用差压变送器测量液位的零点迁移问题补偿导线的选用和冷端温度补偿难点：确定精度等级，压电式测量原理应用差压变送器测量液位的零点迁移问题第三导体定理电桥补偿法§2.1 概述一、检测过程及误差1．检测过程检测过程的实质在于被测参数都要经过能量形式的一次或多次转换，最后得到便于测量的信号形式，然后与相应的测量单位进行比较，由指针位移或数字形式显示出来。

检测误差误差-------测量值和真实值之间的差值误差产生的原因：选用的仪表精确度有限，实验手段不够完善、环境中存在各种干扰因素，以及检测技术水平的限制等原因，根据误差的性质及产生的原因，误差分为三类。

（1）系统误差------------在同一测量条件下，对同一被测参数进行多次重复测量时，误差的大小和符号保持不变或按一定规律变化特点：有一定规律的，一般可通过实验或分析的方法找出其规律和影响因素，引入相应的校正补偿措施，便可以消除或大大减小。

误差产生的原因：系统误差主要是由于检测仪表本身的不完善、检测中使用仪表的方法不正确以及测量者固有的不良习惯等引起的。

（2）疏忽误差------------明显地歪曲测量结果的误差，又称粗差，特点：无任何规律可循。

误差产生的原因：引起的原因主要是由于操作者的粗心（如读错、算错数据等）、不正确操作、实验条件的突变或实验状况尚未达到预想的要求而匆忙测试等原因所造成的。

化工自动化及仪表课程简介

《化工自动化及仪表》课程简介课程编号：1533014 课程性质：专业基础课（必修）学时/学分：48/3适用专业：轻化工程（制浆造纸工艺、制浆造纸装备与控制）在工业生产中，为了正确地指导生产操作，保证生产安全，保证产品质量和实现生产过程自动化，一项必不可少的工作是准确而及时地检测出生产过程中各有关参数。

本课程主要讲解以下三个方面的内容：自动控制系统的基本概念、参数的测量和显示、简单控制系统的组成、参数整定和投运。

学习的重点在于掌握参数测量的原理和方法，学会常用测量仪表的使用，对化工生产过程自动化技术学科有一个初步的认识。

《制浆造纸过程系统控制》课程简介课程编号：1533019 课程性质：专业特色课 (选修)学时/学分：32/2 适用专业：轻化工程（制浆造纸工艺方向）在现代化的进程中，生产操作和管理的自动化，是重要的内容之一。

近年来，新建和改进的项目，仪表与自动化的应用越来越广泛，计算机在造纸工业中的应用也取得了可喜的成效。

利用自动化来提高企业的效益，促进生产力发展，已普遍受到人们的重视。

在这种形势下，我国制浆造纸工业中不仅形成了一支仪表自动化的专门技术队伍，而且有关的管理人员和工程技术人员，也越来越关心并且需要仪表与自动化的知识，以适应工作的需要。

本书全面地阐述了制浆造纸工业中各主要生产过程和辅助工段的自动化仪表的应用和控制方案，并介绍了计算机在过程控制中的应用。

其重要特点是紧密地联系制浆造纸的生产实际，分析和说明生产中各变量的检测、控制的依据、特点和注意事项。

它可以帮助了解所要控制的过程，掌握调节对象的特点，更好地设计合理的控制方案；也可以帮助有关的工程技术人员了解生产过程中应采取哪些合理的控制，以保证生产过程的最佳化。

《制浆造纸过程系统控制》课程简介课程编号：1533019 课程性质：专业基础课(必修)学时/学分：32/2 适用专业：轻化工程（制浆造纸装备与控制方向）在现代化的进程中，生产操作和管理的自动化，是重要的内容之一。

化工自动化及仪表内容辅导课件

汽包
LT Fd C
省煤器给水
图1-2 开环液位控制系统
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3、自动控制系统组成及方框图
研究控制系统时，为了更清楚地表示控制系统各环节的组成、特性和相互间的信号联系，一般都采用方框图。每个方框表示组成系统的一个环节，两个方框间用带箭头的线段表示信号联系，进入方框表示信号为输入，离开表示信号为输出，输入引起输出变化，而输出不会引起输入变化，即环节具有单向特性。
1、自动控制系统
图1-1 加热炉温度自动控制系统
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➢目标：控制加热炉火的出口温度 ➢实现方式（过程）：（1）测量该温度（2）将该温度与期望值（设定值）比较（3）根据偏差调节燃料流量，目的是使得偏
差为0 ➢ 特点：
负反馈系统（设定值与测量值相减）根据偏差调节闭环控制
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过程特性：指当被控过程的输入变量（操纵变量或扰动）发生变化时，其输出变量（被控变量）随时间变化规律。控制通道：操纵变量q(t)对被控变量c(t)的作用途径，干扰通道：扰动f(t)对被控变量得作用途径研究过程特性时，两个通道都要考虑
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h(t)
h(t)
h(0) t
自衡的非振荡过程
q(t) 执行机构
扰动
f (t)
被控变量 c(t) 过程
y(t) 测量值
检测元件变送器
图1-3 控制系统方框图
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4、分析控制系统时重要概念
➢信息概念图1－3中的各个符号变量都是实际的物
理量，然而他们是作为信息来转换和使用的。每个环节都有信息流入和流出。信息的流入和流出与实际对象中物料的流入和流出不同。从整个系统看，设定值和扰动是系统输入，而被控变量和其他测量值是输出。

化工仪表与自动化基础教材

化工仪表与自动化基础教材第一章绪论第二章化工自动化的基本概念第一节化工自动化的主要内容第二节自动控制系统的基本组成第三节识读管道仪表流程图（P&ID）第三章检测仪表第一节检测仪表的基本性能和分类第二节压力检测仪表第三节温度检测仪表第四节流量检测仪表第五节物为检测仪表第六节分析仪表（红外分析仪表,CEMS,COD）第七节传动设备检测仪第四章显示仪表第一节数字显示仪表第二节无纸记录仪第五章执行器第一节概述第二节气动薄膜调节阀第六章集散控制系统第一节集散控制系统的组成第二节集散控制系统的功能第三节集散控制系统的操作方法第七章联锁保护系统第一章绪论伴随着科学技术的迅猛发展，自动化技术已成为当代举世瞩目的高技术之一。

由于生产过程连续化、大型化、复杂化，使得广大工艺、维修、管理人员需要学习和掌握必要的监测技术和自动化知识，这是现代化工业生产实现高效、优质、安全、低耗的基本条件和重要保证，也是提高企业综合竞争实力、提升企业管理水平的前提。

本章的重点：对自动化、化工自动化的概念；实现化工自动化的目的；化工自动化发展的过程。

自动化技术的进步推动了工业生产的飞速发展，在促进产业革命中起着十分重要的作用。

特别是在石油、化工、冶金、轻工等部门，由于采用了自动化仪表和集中控制装置，促进了连续生产过程自动化的发展，大大地提高了劳动生产率，获得了巨大的社会效益和经济效益。

化工自动化是化工、炼油、食品、轻工等化工类生产过程自动化的简称。

在化工设备上，配置上一些自动化装置，代替操作人员的部分或全部直接劳动，是生产在不同程度上自动地进行，这种用自动化装置来管理化工生产过程的办法，称为化工自动化。

自动化是提高社会生产力的有力工具之一，实现化工生产自动化的目的如下。

1）加快生产速度，降低生产成本，提高产品产量和质量。

在生产过程由于人的五官对事物量的测量精度较差，而且许多量值无法用感官进行测量，所以产品质量难以有效控制；同时由于人的手和脚的速度和力量有限，无法长时间，高效率、大规模生产。

化工仪表及自动化第二章调节对象的特性

由体积守恒可得：
(Q1-Q2)dt =Adh
其中：Q2 h/Rs
RS——局部阻力项
Q
由此可得：
2
RS Q1=h+A Rs (dh/dt)
或:
K Q1 =h+T(dh/dt)
（一阶常系数微分方程式）
示例二：积分对象QFra bibliotek1h
由体积守恒可得：
(Q1-Q2)dt=Adh 其中：Q2=C
C——常数
Q
由此可得：
1. 实验应在其它条件相对相对稳定时进行； 2. 条件变化与结果记录应同时进行，以便分析滞后时
间； 3. 实验结果的记录应持续到输出量达到稳定态为止； 4. 尽可能增加实验点数，必要时可进行重复实验，以
提高精度； 5. 对实验数据中的奇异点，要认真分析，尽量排除。 6. 注意实验中的异常变化，必要时做好预防措施，以
优点：结果比较准确。缺点：时间长，代价大。
• 阶跃反应曲线法 – 通过调节量的一个阶跃变化寻找对象的动态特性。
优点：简单易行。缺点：精度低。
• 周期脉冲法通过调节量的周期变化（矩形波或正弦变化），获取对象的动、静态特性。
优点：能反应条件波动时的结果。缺点：不能用于大滞后系统。
对象特性实验注意事项
策安全。
三、滞后时间
滞后时间 —— 在输入参数变化后，有的输出
参数不能立即发生变化，而需要等待一段时间
才开始产生明显变化，这个时间间隔称为。
根据滞后性质的不同，可分为两类：
1.传递滞后0：滞后期内无变化——新参数的作用
结果还没有传递到输出点；
2.容量滞后h：滞后期内逐步产生微弱变化——新
参数的作用结果受到容积量的缓冲。

化工仪表与自动化基础教材

化工仪表与自动化基础教材化工仪表与自动化基础教材第一章绪论第二章化工自动化地基本概念第一节化工自动化地主要内容第二节自动控制系统地基本组成第三节识读管道仪表流程图<P&ID）第三章检测仪表第一节检测仪表地基本性能和分类第二节压力检测仪表第三节温度检测仪表第四节流量检测仪表第五节物为检测仪表第六节分析仪表<红外分析仪表,CEMS,COD）第七节传动设备检测仪第四章显示仪表第一节数字显示仪表第二节无纸记录仪第五章执行器第一节概述第二节气动薄膜调节阀第六章集散控制系统第一节集散控制系统地组成第二节集散控制系统地功能第三节集散控制系统地操作方法第七章联锁保护系统第一章绪论伴随着科学技术地迅猛发展,自动化技术已成为当代举世瞩目地高技术之一.由于生产过程连续化、大型化、复杂化,使得广大工艺、维修、管理人员需要学习和掌握必要地监测技术和自动化知识,这是现代化工业生产实现高效、优质、安全、低耗地基本条件和重要保证,也是提高企业综合竞争实力、提升企业管理水平地前提.本章地重点：对自动化、化工自动化地概念；实现化工自动化地目地；化工自动化发展地过程.自动化技术地进步推动了工业生产地飞速发展,在促进产业革命中起着十分重要地作用.特别是在石油、化工、冶金、轻工等部门,由于采用了自动化仪表和集中控制装置,促进了连续生产过程自动化地发展,大大地提高了劳动生产率,获得了巨大地社会效益和经济效益.化工自动化是化工、炼油、食品、轻工等化工类生产过程自动化地简称.在化工设备上,配置上一些自动化装置,代替操作人员地部分或全部直接劳动,是生产在不同程度上自动地进行,这种用自动化装置来管理化工生产过程地办法,称为化工自动化.自动化是提高社会生产力地有力工具之一,实现化工生产自动化地目地如下.加快生产速度,降低生产成本,提高产品产量和质量.在生产过程由于人地五官对事物量地测量精度较差,而且许多量值无法用感官进行测量,所以产品质量难以有效控制；同时由于人地手和脚地速度和力量有限,无法长时间,高效率、大规模生产.所以只有利用利用自动化装置,才能使生产过程在最佳条件下进行,从而大大加快生产地速度,降低能耗,实现优质高产.减轻劳动强度,改善劳动条件.作为化肥企业,我公司地生产过程大部分高温高压状态,生产系统中地产品和半产品大多具有易燃、易爆、易中毒、有腐蚀性等特点,只有实现自动化控制,才能减少操作人员对生产过程地直接控制,远离危险环境,改善劳动条件.能够保证工艺生产和设备运行地安全,防止事故地发生或扩大.生产过程中经常出现各种不正常地因素如各种压缩机,由于设备问题引起地轴承温度升高；程控系统中地阀门动作不到位；压力容器由于操作调整不当过引起设备超压等现象,如果能够实现有效地连锁保护,就可以防止或减少事故地发生.4）生产过程自动化地实现,能够改变劳动方式,提高工人地文化和技术水平.化工自动化地发展大致经历了五个阶段：20世纪30、40年代,主要采用是基地式仪表和部分气动单元组合仪表,被控量主要集中在温度、压力、流量等过程参数.20世纪40、50年代,采用仪表仍以基地式为主,气动单元仪表开始大量应用,控制方案主要单回路地定值控制和随动控制.20世纪50、60年代,气动和电动单元仪表成为当时控制仪表地主流,控制方案主要是常用地复杂控制系统如：串级、均匀、前馈等.20世纪70年代开始,直接数字控制<DDC）实现集中控制,并在后期出现集散控制系统<DCS）,控制方案仍以PID 控制为主,再加上一些复杂控制算法,并没有充分发挥计算机地功能和控制水平.20世纪80以后,在DCS系统上实现了先进控制和优化控制.同时随着计算机及网络技术地发展,现场总线开始出现,以此为标准,实现以微处理器为基础地现场仪表与控制系统之间进行全数字、双向和多站通讯地现场总线网络控制系统<FCS）.它将对控制系统结构带来革命性变革,开辟自动控制系统地新纪元.要有结束语第二章化工自动化地基本概念第一节化工自动化地主要内容本节地重点：自动检测系统、联锁保护系统、自动操作系统、自动控制系统地基本功能.为了实现化工生产过程自动化,一般要包括自动检测、联锁保护、自动操作和自动控制等内容,现分别给予介绍.1，自动检测系统自动检测系统就是利用各种检测仪表和电器设备实现对生产过程中地主要参数进行测量、指示、记录等功能总和.它代替了操作人员对工艺参数地不断观察与记录,起到了人地眼睛地作用.对于我公司地自动检测系统主要对温度、压力、液位、流量、气体成份、水质等参数进行自动测量.2，联锁保护系统生产过程中,有时由于一些偶然性因素地影响,可能导致工艺参数超出允许地变化范围而出现不正常情况,使生产处于危险和事故状态.如果不立即采取紧急措施,就有可能造成生产和设备事故,此时由联锁系统立即自动采取紧急措施,如关闭或打开阀门、停机、停电等.公司内地水煤气压缩机、N/H气压缩机、汽轮机等都有相应地联锁保护系统.ESD(emergency shutdown system >紧急停车系统、ETS汽机跳闸保护功能等都属于联锁保护系统地范围.3，自动操纵及自动开停车系统自动操纵系统可以根据预先设计地时序自动地对生产设备进行周期性地操作.如变压吸附脱碳工艺<PSA-CO2）,固定床间歇式造气工艺、热电地浓相气力自动输灰系统等生产环节利用控制系统地强大功能,使生产自动进行,大大地减轻了操作工人地劳动强度,有些系统已经达到无人值守.自动开停车系统可以按照预先设定好地步骤,自动将生产过程自动地投入运行,减少人为失误,如汽轮机在不同状态下地自动升温开车过程、如冷态、温态、热态、极热态地自动暖机过程,以及过临界升速率自动控制过程.4，自动控制过程生产过程中地各种工艺条件不可能是一成不变地.尤其像我们这样工艺复杂、干扰因素多地化工企业,在连续生产地过程中各项参数都或多或少会偏离正常地工艺条件,为此,就需要利用一些自动控制装置,对生产中某些关键性参数进行自动控制,使他们在受到外界干扰地影响而偏离正常状态时,能自动地控制而回到规定地范围内,为此目地而设置地系统就是自动控制系统.综上所述,自动检测系统只能完成了解生产过程所处地状态；联锁保护系统只能在工艺条件进入某种极限状态时,采取安全措施,以避免生产事故地发生；自动操作系统只能按照预先规定地步骤进行周期性操作；只有拥有了自动控制系统才能自动地排除各种干扰因素地影响,使工艺参数始终保持在预先设定地数值上.第二节自动控制系统地组成自动控制系统是在人工控制地基础上产生和发展起来地.所以,在开始介绍自动控制地时候,先分析人工操作,并与自动控制加以比较,这种分析方法对了解自动控制系统是有裨益地.图1-2所示是一个液体储槽,在生产中常用来作为一般地中间容器.从前一个工序来地物料连续不断地流入槽中,而槽中地液体又送至下一个工序进行加工或储存.当流入量Qi(或流出量Qo>波动时就会引起槽内液位地波动,严重时会溢出或抽空,解决这个问题地最简单办法是以储槽液位为操作指标,以改变出口阀门开度为控制手段,如图1-2a所示.当液位上升时,将出口阀门开大,液位上升越多,阀门开地越大；反之,当液位下降时,则关小出口阀门,液位下降越多,阀门关地越小.为了使液位上升和下降都有足够地余地,选择玻璃管液位计指示中间地某一点为正常工作时地液位高度,通过改变出口阀门开度而使液位保持在这一高度上,这样就不会出现储槽内液位过高而溢出槽外,或使储槽内液体抽空而发生事故地现象.归纳起来,操作人员所进行地工作有三个方面,如图1-2b所示.（1）检测：用眼睛观察玻璃管液位计中地液位高低,并通过神经系统告诉大脑.运算<思考）、命令：大脑根据眼睛看到地液位高度,加以思考并与要求地液位值进行比较,得出偏差地大小和正负,然后根据经验,经思考、决策后发出命令.（3）执行：根据大脑发出地命令,通过手去改变阀门开度,以改变出口流量Qo,从而使液位保持在所需高度上.眼、脑、手三个器官,分别担负了监测、运算和执行三个作用,来完成测量、求偏差、操纵阀门以纠正偏差地全过程.由于人工控制受到人地生理上地限制,因此在控制速度和精度上都满足不了大型现代化生产地需要.为了提高控制精度和减轻劳动强度,可以用一套自动化装置来代替上述人工操作,这样就由人工控制变为自动控制了.液体储槽和自动化装置一起构成了一个自动化控制系统,如图1-3所示.为了完成人地眼、脑、手三个器官地任务,自动化装置一般至少包括三个部分,分别来模拟人地眼、脑和手地功能.如图1-3所示,自动化装置地三个部分分别是：测量元件与变送器它地功能是测量液位并将液位地高低转化为一种特定地、统一地输出信号<如电压、电流信号等）；自动控制器它接受变送器送来地信号,与工艺需要保持地液位高度相比较得出偏差,并按某种运算规律算出结果,然后将此结果用特定信号值来改变阀门地开启度.执行器通常指控制阀,它与普通阀门地功能一样,只不过它能自动地根据控制器送来地信号值来改变阀门地开启度.由上可知,自动化装置具有人工控制中操作人员地眼睛、大脑、手脚地部分功能,因此它自动地完成储槽液位地控制.图<）第三节识读管道仪表流程图任何一个产品地工业生产,都经历了将原材料逐次加工到半产品乃至成品地过程.整个生产过程地表述方法是多样地,但管道仪表流程图<P&ID：Piping and Instrument Diagram）在表达部分或整个生产工艺无疑是最为直观和简捷地途径.管道仪表流程图是工艺、设备、管理人员学习掌握生产过程地首选教材,也是其设计施工地重要依据.管道仪表流程图就是过去所说地带控点地工艺流程图,是借助统一规定地图形符号和文字代号,用图示地方法把建立化工工艺装置所需地全部设备、仪表、管道、阀门及主要管件,按其各自功能以及工艺要求组合起来,以起到描述工艺装置地结构和功能地作用.因此,管道仪表流程图不仅表达了部分或整个生产过程地工艺、设备、仪表等地设置状况,更重要地是体现了对该工艺过程相互联系、及所实施地控制方案,是编制试压、吹除、联动试车等操作方案地基础.一、仪表位号仪表位号由仪表功能标志和仪表回路编号两部分组成,如TIR-1106,PT-1203等,常用地仪表功能字母代号如下表：字母代号被测变量后继字母A分析<Analytical）报警(Alarm>C控制<Control）D差<Differential）F流量(Flow>L物位(Level>灯<Light）I指示(Indicating>P压力、真空(PressVacuum>Q累计<Totalize）R记录(Recorder>T温度(Temperature>传送(Trans mit>V阀、风门(ValveDamper>例：ＦＩＲＱ－１１０６　表示具有记录和累计功能地流量仪表,编号为１１０６；ＰＩ－１２０３　表示压力指示仪表,编号为１２０３ＬＶ－１００１　表示用于液位控制地调节阀,编号为１００１二、工艺流程图设备及管件代号常用设备字母代号如下表：序号设备符号设备名称序号设备符号设备名称１Ｃ压缩机６Ｔ塔２Ｅ换热器７Ｖ容器３Ｆ加热器８Ｚ其他设备４Ｐ泵９Ｓ分离器５Ｒ反应１０Ｍ计量罐器管道编号一般由１原料代号,２主项编号,３管道顺序好,４管道公称通径,５管道压力等级,６隔热－隔音代号；ＸＸ　ＸＸ　ＸＸ－ＸＸ　ＸＸＸＸ－Ｘ　１２３４５６管道等级ＸＸＸＸ　分别由管道Ａ材质类别,Ｂ管道工程压力,Ｃ管道主要地密封形式,Ｄ管道垫片形式1,材质类别分别用英文字母代表如下：Ａ－铸铁和硅铁管；Ｂ－碳钢管；Ｃ－普通低合金管；Ｄ－合金钢管；Ｅ－不锈钢管；Ｆ－有色金属管2,管道压力用阿拉伯数字表示公称压力0.005MPa0.6MPa1.0MPa1.6Mpa2.5MPa4.0MPa6.3Mpa10MPa压力代号000123456 3,用英文字母表示该管道主要地一种密封形式Ｆ－光滑面　Ｒ－梯形槽　Ｍ－凸凹面　Ｔ－管螺纹连接　Ｇ－榫槽面　Ｓ－承插连接4,用阿拉伯表示管道垫片形式１－钢制法兰用石棉橡胶板垫片２－钢制法兰用柔性石墨复合垫片３－钢制法兰用聚四氟乙烯包覆垫片４－钢制法兰用缠绕式垫片５－钢制法兰用齿形组合垫片５,隔热及隔音代号用英文字母Ｈ－保温　Ｃ－保冷　Ｐ－人身防护　Ｎ－隔音例如：ＬＳ１０１－２５　Ｂ３Ｆ１－Ｈ　碳钢蒸汽管线,公称直径２５ｍｍ,公称压力2.5MPa,主要采用平面法兰,垫片用石棉橡胶板垫片,做保温处理.三、管道仪表流程图读图步骤１，从左到右依次识读各类设备,分清东设备和静设备,理解各设备地功能,如换热器、分离器、泵、压缩机等.２，在熟悉工艺设备地基础上,根据管道中所标注地介质名称、特性、流向等分析工工艺流程.３，了解各工艺介质间地能量转换关系,各介质所处地相态.４，根据仪表设置情况了解控制方案和调节过程.第三章检测仪表在化工生产过程中,为了正确地指导生产操作、保证生产安全、提高产品质量和实现生产过程地自动化,一项不可少地工作是准确而及时地检测出生产过程中地各个有关参数,例如压力、流量、液位、温度等.用来监测这些参数地技术工具称为检测仪表.本章将对这些仪表地基本特性进行简要介绍.第一节　检测仪表地基本性能和分类一、仪表地性能指标　我们通常所说地仪表“准”与“不准”,反映“灵敏”与“滞后”等都是仪表性能指标地一个通俗说法,但不够准确也不全面,下面我们具体说明仪表一些基本性能.１，精确度<简称精度）任何测量过程都存在一定地误差,因此“准”与“不准”都是相对地,要正确地估计测量结果与真实值地差距,就必须知道仪表地精确程度.某种仪表地最大绝对误差　△max＝测量值－真实值其允许地最大相对误差为　δ＝△max／<测量范围上限值－测量范围下限值）×100%根据仪表地使用要求,规定在一个正常情况下允许地最大误差,这个允许地最大误差就就叫允许误差.允许误差一般用相对百分比误差来表示,即一台仪表地允许误差是指在规定地正常情况下允许地相对百分比误差地最大值,即δ允＝±△max／<测量范围上限值－测量范围下限值）×100%仪表地δ允越大,表示它地精确度越低；反之,仪表地δ允越小,表示仪表地精确度越高.将仪表地允许地最大相对百分误差去掉“±”及“％”号,便是仪表地精确等级.国家规定地仪表等级有0.005,0.5,0.2,0.5,1.0,1.6,2.5,4.0等,我们现场使用地仪表一般为0.2级到2.5级之间.例　某台测温仪表地测温范围为０－２５０℃,其精度等级为2.5级,其允许误差为多少？解：由δ允＝±△max／<测量范围上限值－测量范围下限值）×100%得Δmax＝±250×2.5%=±6.25℃另外还有一些指标如变差、分辨力、线性度、反应时间等指标,因为这些指标现场使用不多,这里就不做介绍了.二、仪表地分类工业仪表种类繁多,结构形式各异,根据不同地原则,可以进行相应地分类.１，按仪器使用地能源分类可分为气动仪表、电动仪表和液动仪表.按信息地获得、传递、反映、处理地过程可分为：检测仪表、显示仪表、集中控制装置、控制仪表、执行器等.<1）,检测仪表地主要作用是获取信息,并进行适当地转换.在生产过程中,检测仪表主要主要用来测量某些工艺参数,如温度、压力、流量、物位以及物料地成分、物性等,并将被测参数地大小成比例地转换成电地信号<电压、电流、频率等）或气压信号.<2）,显示仪表地作用是将由检测仪表获得地信息显示出来,包括各种模拟量、数字量地指示仪、记录仪和计算器,以及工业电视、图像显示器等.<3）,集中控制装置如可编程控制器、集散控制器等,它能够完成除检测仪表、执行仪表以外所有功能.<4）控制仪表可以根据需要对输入信号进行各种运算和转换,例如放大、积分、微分等运算,电气转换、电液转换.控制仪表包括各种电动、气动地控制器以及用来代替模拟控制仪表地微处理器等.<5）执行器执行器可以接受控制仪表地输出信号或直接来自操作人员地指令,对生产过程进行操作或控制.执行器包括各种气动、电动、液动执行器和控制阀.他们之间地关系可用下图来表示：集中控显示生产检测执行控制第三章检测仪表第一节压力检测仪表压力检测是化工生产过程中监控地最为重要地参数之一.合成氨生产过程中要将只有24Kpa地版半水煤气逐步加压升高到20MPa以上,压力相差1000倍,如果不进行对压力进行准确测量将无法组织生产,也无法保证产品质量,同时准确地压力生产还是保证设备安全地前提.此外,压力测量地意义还不局限于它自身,有许多种类地流量、液位、密度等测量仪表也是通过对压力地直接测量来间接地反应其参数地大小.所以掌握压力测量仪表地运行原理非常重要.一、压力地单位工业中常用地压力国际单位有Pa、Mpa、Kpa等,另外还有一些非标准单位如大气压、公斤/厘M2等,各单位之间地换算关系如下表：另外在压力测量中,常有表压、绝对压力、负压或真空度之分,其关系可以见下图工程上所用地压力指示值,大多数为表压.表压是绝对压力和大气压力之差,即P表压=P绝对压力-P大气压力当被测压力低于大气压力时,一般采用负压或真空度来表示,它是大气压与绝对压力之差,即P真空度=P大气压力-P绝对压力因为各种工艺设备和测量仪表通常是处于大气之中,本来就承受着大气压力,所以除特别说明外,提到地压力均指表压或真空度.。

化工自动化-基本控制规律

在t = T时,整个微分控制器的输出为
pT A 0.368AK D 1
(9-25)
29
2.4微分控制
三、比例微分控制系统的过渡过程
当比例作用和微分作用结合时,构成比例微分控制规律
de p pP pD K C e TD dt
（9-ห้องสมุดไป่ตู้7）
20
2.3积分控制
图9-13 液位控制系统
图9-14 积分控制过程
21
2.3积分控制
二、比例积分控制规律与积分时间
比例积分控制规律可用下式表示
p K C e K I edt

（9-15）
图9-15 比例积分控制规律
22
2.3积分控制
由于
则
T 1 KI
（9-16）
1 p K C e edt T I
（a）
（b）
（c）
34
（d）
控制规律位式
输入e与输阶跃作用下优缺点出p(或Δp) 的响应（阶的关系式跃幅值为A） P=pmax(e>0) P=pmin(e<0) 结构简单 ;价格便宜 ;控制质量不高 ;被控变量会振荡 (a)图结构简单 ;控制及时 ;参数整定方便 ;控制结果有余差
微分控制具有“超前”控制作用。
图9-19 微分时间对过渡过程的影响
31
2.4微分控制
四、比例积分微分控制
同时具有比例、积分、微分三种控制作用的控制器称为比例积分微分控制器。
1 de e edt TD p pP pI pD K C dt TI
（9-28）

化工仪表及自动化教案

化工仪表及自动化教案第一章：化工仪表概述1.1 仪表的定义和分类1.2 仪表的作用和重要性1.3 仪表的性能指标1.4 仪表的选用和安装第二章：压力仪表2.1 压力仪表的分类和原理2.2 压力仪表的选用和安装2.3 压力仪表的校验和维护2.4 压力仪表在化工中的应用案例第三章：流量仪表3.1 流量仪表的分类和原理3.2 流量仪表的选用和安装3.3 流量仪表的校验和维护3.4 流量仪表在化工中的应用案例第四章：温度仪表4.1 温度仪表的分类和原理4.2 温度仪表的选用和安装4.3 温度仪表的校验和维护4.4 温度仪表在化工中的应用案例第五章：液位仪表5.1 液位仪表的分类和原理5.2 液位仪表的选用和安装5.3 液位仪表的校验和维护5.4 液位仪表在化工中的应用案例第六章：自动化控制系统基础6.1 自动化控制系统的概念6.2 自动化控制系统的基本组成部分6.3 控制器的分类和原理6.4 控制系统的性能指标和评价第七章：模拟式控制器7.1 模拟式控制器的原理和结构7.2 模拟式控制器的参数设置和调整7.3 模拟式控制器在化工中的应用案例7.4 模拟式控制器的故障诊断和维修第八章：数字式控制器8.1 数字式控制器的原理和结构8.2 数字式控制器的编程和操作8.3 数字式控制器在化工中的应用案例8.4 数字式控制器的故障诊断和维修第九章：执行器9.1 执行器的分类和原理9.2 执行器的选用和安装9.3 执行器在化工中的应用案例9.4 执行器的故障诊断和维修第十章：自动化仪表系统的安全性和可靠性10.1 自动化仪表系统的安全防护措施10.2 自动化仪表系统的可靠性设计10.3 故障检测与诊断技术10.4 系统维护和保养的注意事项第十一章：DCS（分布式控制系统）11.1 DCS的基本概念和组成11.2 DCS的架构和工作原理11.3 DCS在化工企业中的应用案例11.4 DCS的维护与管理第十二章：现场总线与工业以太网12.1 现场总线的概念与分类12.2 工业以太网的技术特点与应用12.3 现场总线与工业以太网在化工仪表中的应用12.4 现场总线与工业以太网的故障诊断与维护第十三章：过程控制仪表与系统13.1 过程控制仪表的分类与原理13.2 过程控制系统的组成与作用13.3 常见过程控制系统在化工中的应用案例13.4 过程控制仪表与系统的故障诊断与维修第十四章：化工过程优化与先进控制14.1 化工过程优化的基本方法14.2 先进控制策略及其在化工中的应用14.3 化工过程模拟与仿真14.4 化工过程优化与先进控制在实际生产中的应用案例第十五章：仪表与自动化在化工安全生产中的应用15.1 仪表与自动化在危险化学品生产中的应用15.2 仪表与自动化在化工环境保护中的应用15.3 仪表与自动化在化工安全生产中的重要作用15.4 安全生产中仪表与自动化的案例分析与总结重点和难点解析本文教案主要涵盖了化工仪表及自动化的基础知识、各类仪表的工作原理和应用、自动化控制系统的组成和性能、执行器的选用和安装、以及仪表系统的安全性和可靠性等内容。

化工仪表与自动化2-1

8《化工仪表及自动化》教案教学内容第一章压力检测与压力表教学步骤教师活动学生活动时间分配压力测量实训教学活动一观摩压力表一、观摩压力表类型弹簧压力表电接点弹簧压力表压力变送器二、认识弹簧压力表的结构三、差压变送器测量压力1．演示差压变送器测量压力过程2．学生操作理论教学（讲解）教具：气球（理解表压力与真空度概念）教具：各式压力表教学活动二压力检测与压力表第一节压力单位及测量压力仪表1．压力概念压力是指均匀垂直作用在单位面积上的力。

P=F/S P：压力；F：垂直作用力；S：面积比较力和压力概念的不同2.压力单位压力国际单位：帕斯卡（Pa）KPa、MPa1Pa=1N/m2 .1KPa=1000Pa，1MPa=1000KPa。

2．表压概念压力测量中，常有表压力、绝对压力、负压力（真空度）之分。

工程上所用压力指示为大多为表压力。

当绝对压力大于大气压力时，P表压=P绝对压力-P大气压力当绝对压力小于大气压力时，P真空度= P大气压力- P绝对压力学生操作。

20分钟注：除特别说明之外，工程压力是指表压力或真空度。

表压力与绝对压力、负压力（真空度）关系3．测量压力的仪表液柱压力计、活塞式压力表、弹性式压力表、电气式压力表第二节液柱压力计液柱压力计有U形管压力计、单管压力计、斜管压力计。

它们工作原理如图：第三节活塞式压力计活塞式压力计是一种最基础的压力标准器。

主要由手摇压力发生器、标准活塞测量头、标准砝码组、液压系统以及各种操控阀门组成。

本页向您提供这种活塞式压力计原理图。

如下图所示：第三节弹簧式压力表一、弹性元件弹性元件是一种简易可靠的测压敏感元件。

当测压范围不同时，所用的弹性元件也不一样。

弹簧管式弹性元件如图(a)和(b)、薄膜式弹性元件如图(c)和(d)、波纹管式弹性元件如图(e)。

二、弹簧管压力表1．弹簧管压力表结构及原理1—弹簧管2 —拉杆3 —扇形齿轮4 —中心齿轮5 —指针6 —面板7 —游丝8 —调整螺丝；9 —接头基本测量原理：单圈弹簧管是一根弯成270°圆弧的椭圆截面的空心金属管子。

化工仪表及自动化第2章

当被测压力低于大气压力时，一般用负压或真空度来表示。
p真空度 p大气压力 p绝对压力
7
7
第一节压力单位及测压仪表
测量压力或真空度的仪表按照其转换原理的不同，分为四类。 1.液柱式压力计它根据流体静力学原理，将被测压力转换成液柱高度进行测量。按其结构形式的不同有U形管压力计、单管压力计等优点这类压力计结构简单、使用方便其精度受工作液的毛细管作用、密度及视差等因素的影响，测量范围较窄，一般用来测量较低压力、真空度或压力差。
取一根长度为L，截面积为S，电阻率为的金属丝，未受力时其电阻R为
R
.L
S
（3 -1）
27
当电阻丝受到拉力F作用时, 将伸长ΔL, 横截面积相应减小ΔS, 电阻率将因晶格发生变形等因素而改变Δρ, 故引起电阻值相对变化量为 R L S （3 -2） R L S 式中ΔL/L是长度相对变化量, 用应变ε表示 L （3 -3） L ΔS/S为圆形电阻丝的截面积相对变化量, 即

智能式变送器

弹性元件弹簧管压力表应变片式压力传感器压阻式压力传感器电容式压力传感器
智能变送器的特点智能变送器的结构原理压力计的选用压力计的安装

压力计的选用及安装

电气式压力计

1
3
第一节压力单位及测压仪表
压力是指均匀垂直地作用在单位面积上的力。
F p S 式中，p表示压力；F表示垂直作用力；表示受力面积。 S
8
8
缺点
液柱式压力计
测量原理：P=hg 所以 h=P/ g
单管压力计
U型管压力计
斜管压力计
9

《化工过程自动化及仪表》教学大纲

课程代码： 080642022课程英文名称： Process automation and instrumentation课程总学时： 56 讲课： 48 实验： 8 上机： 0合用专业：安全工程专业大纲编写(修订)时间： 2022 年 7 月一、大纲使用说明(一)课程地位及教学目标本课程为安全工程专业的一门专业基础课，是安全工程师在生产的组织、管理、技术改造和技术革新中提供与电气工程师、自动化专业技术人员进行技术交流、技术协作的必要知识。

本课程注重学生实践能力的培养，注重学生工程思维能力的培养，使学生形成思维有序、有据，能够针对实际问题提出解决问题的合理、有效的方法。

(二)知识、能力及技能方面的基本要求针对教学的基本任务，该课程的知识体系应该环绕化工类专业实际工程需要所涉及的技术要求和技术难点为出发点。

本课程的知识体系应该由课堂教学、习题、实验环节组成。

在技能方面，通过本课程的学习，应具有分析基本电路的能力；会使用化工生产中的常用仪表；具有基本实际操作能力。

(三)实施说明教学过程中，即注重基本理论知识的传授，更应该注重学生能力的培养，因此，在理论教学时应该深入浅出，使学生充分、深入的理解理论知识，并以此为基础，结合化工专业的具体特点，加强理论知识的应用能力的培养。

本课程主要为加强学生的理论知识、提高学生的工程实践能力，因此，在教学过程中注意理论联系实际，通过理论—实践—理论—实践这样的过程，使学生充分理解本课程的主要理论，并能学以致用。

在具体的教学方法上，采用以讲授为主，讨论为辅的教学方法，注意培养学生的学习兴趣，使学生主动的去学习。

(四)对习题课、实验环节的要求本大纲以提高工程实践能力为教育目标而制定，所以对于化工专业而言，教师应该根据专业的具体要求掌握。

实验根据课程的教学进度不同而安排，具有系统性，能使学生逐渐加深对本课程的认识。

(五)对先修课的要求无。

(六)课程考核方式1.考核方式：考查2.考核目标：考核学生对化工过程中经典“四大控制”的控制原理、控制方式、控制品质等以及仪表的种类、性能指标、作用原理等内容的掌握与理解程度。

化工仪表及自动化(第二章)

3.二阶对象
（1）串联水槽对象
假定输入、输出量变化很小的情况下，贮槽的液位与输出流量具有线性关Fra bibliotek。Q12
h1 R2
Q2
h2 R2
假定每只贮槽的截面积都为A，则
图2-5 串联水槽对象
Q1 Q12 dt Adh1 Q12 Q2 dt Adh2
16
转到2H6ua页qiao University
第二节对象数学模型的建立
？
Huaqiao University
第一节化工过程的特点及其描述方法
对象的数学模型分为静态数学模型和动态数学模型
基础
静态数学模型
动态数学模型
特例
3
Huaqiao University
第一节化工过程的特点及其描述方法
用于控制的数学模型（a、b）与用于工艺设计与分析的数学模型（c）不完全相同。
第二节对象数学模型的建立
举例 1.一阶对象（1）水槽对象
依据对象物料蓄存量的变化率＝单位时间流入对象的物料－单位时间流出对象的物料
12
Huaqiao University
第二节对象数学模型的建立
Q1 Q2 dt Adh
（2-4）
图2-2 水槽对象
若变化量很微小，可以近似认为Q2与h 成正比
❖ 三、实验建模
实验方法
研究对象特性
对象特性的实验测取法，就是在所要研究的对象上，加上一个人为的输入作用（输入量），然后，用仪表测取并记录表征对象特性的物理量（输出量）随时间变化的规律，得到一系列实验数据（或曲线）。这些数据或曲线就可以用来表示对象的特性。
19
Huaqiao University

化工仪表及自动化第二章

化工仪表及自动化第二章教学内容：本节课的教学内容来自于化工仪表及自动化教材的第二章。

该章节主要介绍了化工仪表的基本原理、结构和应用。

具体内容包括：化工仪表的分类、测量原理、显示方式、信号传输、执行机构等。

还介绍了常见仪表的维护保养和故障处理方法。

教学目标：1. 使学生掌握化工仪表的基本原理和结构，了解不同类型仪表的测量原理和应用。

2. 培养学生正确使用和维护仪表的能力，提高学生在实际操作中的动手能力。

3. 培养学生分析问题和解决问题的能力，使学生能够运用所学知识解决实际工程问题。

教学难点与重点：重点：化工仪表的基本原理、结构和应用。

难点：仪表的维护保养和故障处理方法。

教具与学具准备：教具：多媒体教学设备、化工仪表实物模型、演示仪表。

学具：教材、笔记本、文具。

教学过程：1. 实践情景引入：通过展示化工生产过程中仪表的应用场景，引导学生了解仪表在化工行业中的重要性。

2. 知识讲解：讲解化工仪表的分类、测量原理、显示方式、信号传输、执行机构等基本概念。

3. 案例分析：分析实际工程中的仪表应用案例，使学生更好地理解所学知识。

4. 仪表演示：展示实物模型和演示仪表，让学生直观地了解仪表的结构和原理。

5. 随堂练习：布置练习题，让学生巩固所学知识，提高动手能力。

6. 故障分析与处理：讲解仪表的常见故障和处理方法，培养学生分析问题和解决问题的能力。

板书设计：第二章化工仪表及自动化一、仪表的分类1. 压力仪表2. 流量仪表3. 温度仪表4. 液位仪表二、仪表的测量原理1. 压力测量原理2. 流量测量原理3. 温度测量原理4. 液位测量原理三、仪表的结构与显示方式1. 结构组成2. 显示方式四、信号传输与执行机构1. 信号传输2. 执行机构五、仪表的维护保养与故障处理1. 维护保养2. 故障处理作业设计：1. 简述化工仪表的分类及各自的特点。

2. 列举三种常见的仪表故障，并说明其处理方法。

3. 根据实际情况，分析一个化工生产过程中的仪表应用案例。

《化工仪表及自动化》教学大纲

(送审稿)《化工仪表及自动化》是中央广播电视大学开放教育应用化工技术专业 (专科) 的一门统设必修课程，3 学分，54 学时，其中实训16 学时，开设一学期。

课程的任务是使学员初步掌握化工自动化及仪表方面的基础知识和技能。

通过学习常见过程检测仪表的结构、特点和使用方法，能根据工艺参数进行常用仪表的选型；掌握控制器的基本控制规律及PID 参数对过程控制系统品质指标的影响；并以工艺操作为出发点，重点介绍简单、复杂、集散型控制系统特点，了解化工生产中典型设备的控制方案。

通过仪表和控制系统实训培养学员的实际动手能力和综合运用能力。

本大纲的编写立足于高素质人材的培养，在理论上以够用为度，加强实践能力培养，突出应用性和实用性，将本课程与应用化工职业的发展密切结合，开辟思维和知识面，增强本专业对各化工岗位的适应性，为学员今后的职业发展打下基础。

本课程是《化工单元操作技术》课程的后续课程，学员在掌握了一定的工艺类知识后再进行仪表和过程控制系统方面的学习。

《化工仪表及自动化》是一门理论与工程实践密切相关的课程，教学内容以化工仪表及自动化的基本知识和基本技能为主，注重学生分析问题、解决实际问题的能力培养，通过本课程的学习，应达到以下知识和能力要求：(1)理解仪表自动化系统的组成及品质指标；(2)掌握常用检测仪表的结构、功能、特点，能根据工艺要求选型；(3)掌握控制器的基本控制规律及PID 参数对系统品质指标的影响；(4)理解简单控制系统构成及特点；(5)了解复杂控制系统构成及特点；(6)掌握典型化工单元的控制方案；(7)理解集散控制的组成、功能和特点。

本课程具有较强的综合性和实践性的特点，结合学员的实际情况，我们在重点和难点处配置相关的IP 课件，在实训部份配置演示录相，在控制系统部份配置CAI 课件等资源指导学员自主学习，使学员在掌握专业基础知识的同时，练就较强的基本技能，形成基本职业能力，如果条件允许的地方可实施“教、学、做”一体化的教学模式，教学效果会更理想。