过程装备与控制工程 ppt课件
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过程装备与控制工程专业介绍-PPT精选文档
三 传 一 反
能量传递 动量传递 化学反应
化学过程及设备
专业内涵
学科交叉性
混合工程、反应工程、分离工程及设备——学科独有
d
学 过程机器（压缩机、风机、泵）——流体机械与工程学科 科 Evaluation only. 主 压力容器设计计算——工程力学学科 with 要Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 过程装备选材与腐蚀防护——材料科学与工程学科 内 Copyright 2019-2019 Aspose Pty Ltd. 容 过程装备检验——检测技术与自动化学科
过程控制技术的创新 理论基础
流程性产品制造：化学、固体力学、流体力学、热力学、机械学、
化学工程与工艺学、电工电子学和信息技术科学 硬件产品制造：侧重于固体力学、材料与加工学、机械机构学、 电工电子学和信息技术科学
专业内涵
过程装备——组成过程工业的工作母机群 由一系列过程机器和过程设备，按一定的流程方式用管 道、阀门等连接起来的一个独立的密闭连续系统，再配以必 要的控制仪表和设备。
Evaluation only. 流体动力过程及设备 d with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5 过 Copyright 2019-2019 Aspose Pty Ltd. 传热过程及设备 热量传递
程 装 备 分 类
传质过程及设备 热力过程及设备 机械过程及设备
d
5
Copyright 2019-2019 Aspose Pty Ltd.
1954年苏联专家杜马什涅夫来华讲学，重新修订专业教学 计划 —— 化工系统自己的机械师 2019年专业调整，更名为“过程装备与控制工程”专业， 归入机械学科教学指导委员会。 （目前有85所高校开设）
过程装备与控制工程进展课件
10 24
1. 概述 1.3化工机械专业的培养目标
专业课程大膨胀，如：压缩机从原来18 学 时增加到80 学时。学生的负担越来越重。后来 课程稍微削去了一些。为了保住这个专业，加了 自动控制及仪表。80 年代以来，化机专业学生 的出路一直很好。但是招生的生源，在不同地区 有很大差别。大城市的生源不好，而地方高校的 生源很好。
这样就在最大规模的专业调整中，保留了化 机专业的地位。把它拓宽为“过程装备与控制工 程”，为化工机械专业开辟了更加美好的前程。 化机专业为新中国的化工、石油化工和相 关流程工业的发展壮大建立了不可磨灭的功绩， 今后国家更需要大量过程装备方面的高级人才。
10 33
1. 概述 1.4 过程装备与控制工程的专业内涵
10 16
1. 概述 1.3化工机械专业的培养目标
容器、塔器、换热器、反应器等属于设备， 机器有干燥机、离心机、破碎机、过滤机等。后 来把破碎机去除了，把它们归到了矿山机械中去。 学生的毕业设计主要做蒸馏塔、吸收塔等的设计。 杜马认为这是符合中国实际的。
10 17
1. 概述 1.3化工机械专业的培养目标
11
8
1. 概述 1.2 化工机械专业的发展历史
1954 年，请来了苏联专家杜马什涅夫，在大连 工学院讲学。杜马什涅夫(ДОЦЕНТ)是莫斯 科化工机械学院副教授。全国各校选派了12 位 教师和10 位研究生去进修，重新修订教学计划。 进修班人员认为不能盲目照抄苏联课程。他们考 察了大连、吉林等地的苏联援建项目。由大连工 学院出面，召集了天津大学、浙江大学、华东化 工学院等校教师与杜马一起制定我国第一份化工 8 12 机械的教学计划。
10 27
1. 概述 1.3化工机械专业的培养目标
1. 概述 1.3化工机械专业的培养目标
专业课程大膨胀，如：压缩机从原来18 学 时增加到80 学时。学生的负担越来越重。后来 课程稍微削去了一些。为了保住这个专业，加了 自动控制及仪表。80 年代以来，化机专业学生 的出路一直很好。但是招生的生源，在不同地区 有很大差别。大城市的生源不好，而地方高校的 生源很好。
这样就在最大规模的专业调整中，保留了化 机专业的地位。把它拓宽为“过程装备与控制工 程”，为化工机械专业开辟了更加美好的前程。 化机专业为新中国的化工、石油化工和相 关流程工业的发展壮大建立了不可磨灭的功绩， 今后国家更需要大量过程装备方面的高级人才。
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1. 概述 1.4 过程装备与控制工程的专业内涵
10 16
1. 概述 1.3化工机械专业的培养目标
容器、塔器、换热器、反应器等属于设备， 机器有干燥机、离心机、破碎机、过滤机等。后 来把破碎机去除了，把它们归到了矿山机械中去。 学生的毕业设计主要做蒸馏塔、吸收塔等的设计。 杜马认为这是符合中国实际的。
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1. 概述 1.3化工机械专业的培养目标
11
8
1. 概述 1.2 化工机械专业的发展历史
1954 年，请来了苏联专家杜马什涅夫，在大连 工学院讲学。杜马什涅夫(ДОЦЕНТ)是莫斯 科化工机械学院副教授。全国各校选派了12 位 教师和10 位研究生去进修，重新修订教学计划。 进修班人员认为不能盲目照抄苏联课程。他们考 察了大连、吉林等地的苏联援建项目。由大连工 学院出面，召集了天津大学、浙江大学、华东化 工学院等校教师与杜马一起制定我国第一份化工 8 12 机械的教学计划。
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1. 概述 1.3化工机械专业的培养目标
过程装备与控制工程第1章ppt课件
有自衡特性的单容对象
30
过程装备控制技术与应用 有自衡特性的单容对象
设水槽的横截面积为A，而A是个常数，则因为
V（A2-H 2）
所以
dV AdH dt （2-3）dt
调节阀的特性：在其它条件不变的情况下，通过调节阀 的流体流量与阀的开度以及阀前后的流体压降有关。
31
过程装备控制技术与应用
36
过程装备控制技术与应用
37
过程装备控制技术与应用
（2）双容液位对象（图2-5）
它有两个串联在一起的水槽，它们之间的连通管具有阻力， 因此两者的液位是不同的，来水qv1（系统输入）先进入水槽 1，然后再通过水槽2流出。水流入量qv1由阀1控制，流出量 qv2决定于阀2的开度（根据用户的需要改变），被控变量是 水槽2的液位h2 （系统输出） 。分析h2在阀1开度扰动下的动 态特性。根据物料平衡方程有：
回顾:《机械控制工程基础》§3.5 控制系统的动 态响应指标
20
过程装备控制技术与应用
偏差积分性能指标
误差： e(t)r(t)y(t) e(t)y( )y(t)
平方误差积分性能指标(ISE) 时间平方误差积分性能指标(ITSE) 绝对误差积分性能指标(IAE) 时间绝对误差积分性能指标(ITAE)
5
过程装备控制技术与应用
§1.1.2 过程装备控制的任务和要求
过程装备控制是针对过程装备的主要参数,即温度、 压力、流量、液位、成分和物性参数进行控制。 过程装备控制要求：安全性、经济性和 稳定性。 自动控制系统的要求：稳、准、快。
控制的任务：在了解、掌握工艺流程和生产过程的 静态和动态特性的基础上，根据上述三项要求，应 用理论对控制系统进行分析和综合，最后采用合适 的技术手段加以实现
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过程装备控制技术与应用 有自衡特性的单容对象
设水槽的横截面积为A，而A是个常数，则因为
V（A2-H 2）
所以
dV AdH dt （2-3）dt
调节阀的特性：在其它条件不变的情况下，通过调节阀 的流体流量与阀的开度以及阀前后的流体压降有关。
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过程装备控制技术与应用
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过程装备控制技术与应用
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过程装备控制技术与应用
（2）双容液位对象（图2-5）
它有两个串联在一起的水槽，它们之间的连通管具有阻力， 因此两者的液位是不同的，来水qv1（系统输入）先进入水槽 1，然后再通过水槽2流出。水流入量qv1由阀1控制，流出量 qv2决定于阀2的开度（根据用户的需要改变），被控变量是 水槽2的液位h2 （系统输出） 。分析h2在阀1开度扰动下的动 态特性。根据物料平衡方程有：
回顾:《机械控制工程基础》§3.5 控制系统的动 态响应指标
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过程装备控制技术与应用
偏差积分性能指标
误差： e(t)r(t)y(t) e(t)y( )y(t)
平方误差积分性能指标(ISE) 时间平方误差积分性能指标(ITSE) 绝对误差积分性能指标(IAE) 时间绝对误差积分性能指标(ITAE)
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过程装备控制技术与应用
§1.1.2 过程装备控制的任务和要求
过程装备控制是针对过程装备的主要参数,即温度、 压力、流量、液位、成分和物性参数进行控制。 过程装备控制要求：安全性、经济性和 稳定性。 自动控制系统的要求：稳、准、快。
控制的任务：在了解、掌握工艺流程和生产过程的 静态和动态特性的基础上，根据上述三项要求，应 用理论对控制系统进行分析和综合，最后采用合适 的技术手段加以实现
陕西科技大学 过程装备与控制工程 课件 1机械设计(王宁侠)第1章
第1章 绪论 3. 可靠性设计 可靠性设计是以概率论和数理统计为理论基础，以失效分 析、失效预测及各种可靠性试验为依据，以保证产品的可靠性 为目标的一种现代设计方法。其主要特点是将传统设计中视为 单值而实际上具有多值性的设计变量(如载荷、材料性能和应
章)。
第1章 绪论 (2) 通用机械零部件设计(第5～18章)。 ① 传动零件：带传动、链传动、齿轮传动、蜗杆传动及 螺旋传动。 ② 轴系零部件：滑动轴承、滚动轴承、轴及联轴器、离 合器、制动器。
③ 联接零件：螺纹联接、铆接、焊接、粘接及轴毂联接。
④ 其他零部件：弹簧、机座与箱体。 (3) 总体构思与设计(结合课程设计进行)。
即可寻优求解。常用的优化算法有0.618法、Powell法、变尺度
法、惩罚函数法、基因算法等。采用优化设计方法可以在多变 量、多目标的条件下，获得高效率、高精度的设计结果，极大
地提高设计质量。
第1章 绪论
2. 计算机辅助设计 计算机辅助设计(CAD)是利用计算机运算快、计算准确、存储 量大、逻辑判断功能强等特点进行设计信息处理，并通过人机交互 作用完成设计工作的一种设计方法。它包括分析计算、自动绘图系 统和数据库三个方面。一个完整的机械产品CAD系统，应首先能够 确定机械结构的最佳参数和几何尺寸，这就要求具有进行机构运动 分析及综合、有限元分析和优化设计、可靠性设计等功能，然后能 够由分析计算结果自动显示和绘制机械的装配图和零件图，并可进 行动态修改。完善的数据库系统，可与计算机辅助制造、计算机辅 助监测、计算机管理自动化结合形成计算机集成制造系统 (CIMS)， 综合进行市场预测、产品设计、生产计划、制造和销售等一系列工 作，实现人力、物力和时间等各种资源的有效利用，有效地促进现 代企业生产组织、管理和实现自动化，使企业总效益得到提高。
过程装备与控制工程专业PPT课件
• 0803机械类，共17种专业，它们是：
• 080301机械制造工艺与设备；080302热加工工艺 及设备；080303铸造；080304塑性成形工艺及设备； 080305焊接工艺及设备；080306机械设计及制造； 080307化工设备与机械；080308船舶工程；080309汽 车与拖拉机；080310机车车辆工程；080311热力发动 机；080312流体传动及控制；080313流体机械及流体 工程；080314真空技术及设备；080315机械电子工程； 080316工业设计(注：可授工学或文学学士学位)； 080317设备工程与管理
• 这样就在最大规模的专业调整中，保留了化机 专业的地位。把它拓宽为“过程装备与控制工 程”，为化工机械专业开辟了更加美好的前程。
• 化机专业为新中国的化工、石油化工和相关流 程工业的发展壮大建立了不可磨灭的功绩，今后 国家更需要大量过程装备方面的高级人才。
• 1993.7，国家教委高教司《普通高等学校本科专 业目录》。目录分设哲学、经济学、法学、教育学、 文学、历史学、理学、工学、农学、医学十大门类， 下设二级类71个，504种专业，比修订前的专业数减 少309种。工学门类下设二级类22个，181种专业；
• 本专业培养的质量总体来说比较好，能够满足过 程工业对人才的要求，成为企业的技术骨干。本专 业培养的学生，对于设计方面的能力较强，对于维 修、故障诊断方面的能力较弱；对于设备方面的能 力较强，对于控制方面的能力较弱；
“过程装备与控制工程”专业
人才培养规格
• 技术型人才：对以教学为主的院校，熟悉过程装 备及其控制的原理、操作、维修、管理，成为企业 设备动力部门的管理人才。
• 结构上本专业的学生要加强基础，加强“过 程原理与装备”、和“过程装备控制技术”课 程教育，突出“过程”，加强“控制”，丰富 “装备技术”。
• 080301机械制造工艺与设备；080302热加工工艺 及设备；080303铸造；080304塑性成形工艺及设备； 080305焊接工艺及设备；080306机械设计及制造； 080307化工设备与机械；080308船舶工程；080309汽 车与拖拉机；080310机车车辆工程；080311热力发动 机；080312流体传动及控制；080313流体机械及流体 工程；080314真空技术及设备；080315机械电子工程； 080316工业设计(注：可授工学或文学学士学位)； 080317设备工程与管理
• 这样就在最大规模的专业调整中，保留了化机 专业的地位。把它拓宽为“过程装备与控制工 程”，为化工机械专业开辟了更加美好的前程。
• 化机专业为新中国的化工、石油化工和相关流 程工业的发展壮大建立了不可磨灭的功绩，今后 国家更需要大量过程装备方面的高级人才。
• 1993.7，国家教委高教司《普通高等学校本科专 业目录》。目录分设哲学、经济学、法学、教育学、 文学、历史学、理学、工学、农学、医学十大门类， 下设二级类71个，504种专业，比修订前的专业数减 少309种。工学门类下设二级类22个，181种专业；
• 本专业培养的质量总体来说比较好，能够满足过 程工业对人才的要求，成为企业的技术骨干。本专 业培养的学生，对于设计方面的能力较强，对于维 修、故障诊断方面的能力较弱；对于设备方面的能 力较强，对于控制方面的能力较弱；
“过程装备与控制工程”专业
人才培养规格
• 技术型人才：对以教学为主的院校，熟悉过程装 备及其控制的原理、操作、维修、管理，成为企业 设备动力部门的管理人才。
• 结构上本专业的学生要加强基础，加强“过 程原理与装备”、和“过程装备控制技术”课 程教育，突出“过程”，加强“控制”，丰富 “装备技术”。
过程装备控制技术及应用PPT课件
●根据物料平衡原理，保证锅炉的给水量和 蒸汽排出量相等。
6
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人工控制
阀门
7
第7页/共39页
自动控制
执行器
8
第8页/共39页
人工控制与自动控制的比较
9
第9页/共39页
控制系统的组成
执行器
1.被控对象
工艺变量需要控制的生产设备或机器。
2.测量元件及变送器
测量需要控制的工艺参数并将其转化为一种 特定信号（电流信号或气压信号）的仪器。
不将控制的结果反馈回来影响当前控 制的系统 。
举例：打开灯的开关——按下开关后 的一瞬间，控制活动已经结束，灯是否亮 起已对按开关的这个活动没有影响 。
两者的判断区别：开环控制一般是在瞬间就完成的控制活动，闭环控制一定会持 续一定的时间。
16
第16页/共39页
3.按系统的复杂程度划分
简单控制系统 复杂控制系统
差保持在规定范围内。这种系统在军事上应用最为普遍.如雷达天线控制 系统等。
③程序控制系统
程序控制系统的给定值也是不断变化的信号，但是这种 变化是一个已知的函数，即给定值按一定的时间程序变化。
如程序控制机床的程序控制系统的输出量应与给定量的变化规律相同。
14
第14页/共39页
闭环控制
2.按系统输出信号对操纵变量影响划分
4.时间乘平方误差偏积分指标（ITSE）
ITSE指标兼有ISE治标和ITAE指标的特点，用它来 调整控制器参数，可以得到比较理想的结果。
37
第37页/共39页
作业 1
课本 Page13： 2、6 Page14： 7、9
第38页/共39页
感谢您的观看。
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人工控制
阀门
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自动控制
执行器
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人工控制与自动控制的比较
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控制系统的组成
执行器
1.被控对象
工艺变量需要控制的生产设备或机器。
2.测量元件及变送器
测量需要控制的工艺参数并将其转化为一种 特定信号（电流信号或气压信号）的仪器。
不将控制的结果反馈回来影响当前控 制的系统 。
举例：打开灯的开关——按下开关后 的一瞬间，控制活动已经结束，灯是否亮 起已对按开关的这个活动没有影响 。
两者的判断区别：开环控制一般是在瞬间就完成的控制活动，闭环控制一定会持 续一定的时间。
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3.按系统的复杂程度划分
简单控制系统 复杂控制系统
差保持在规定范围内。这种系统在军事上应用最为普遍.如雷达天线控制 系统等。
③程序控制系统
程序控制系统的给定值也是不断变化的信号，但是这种 变化是一个已知的函数，即给定值按一定的时间程序变化。
如程序控制机床的程序控制系统的输出量应与给定量的变化规律相同。
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闭环控制
2.按系统输出信号对操纵变量影响划分
4.时间乘平方误差偏积分指标（ITSE）
ITSE指标兼有ISE治标和ITAE指标的特点，用它来 调整控制器参数，可以得到比较理想的结果。
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作业 1
课本 Page13： 2、6 Page14： 7、9
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感谢您的观看。
过程装备与控制工程课件
流和成果转。
过程装备与控制工程前沿 技术
智能制造技 术
智能制造概述
智能制造发展趋势
智能制造是一种深度融合先进制造技 术、信息物理系统以及互联网、大数 据、人工智能等新一代信息技术的制 造模式。
随着技术的不断发展，智能制造将进 一步向数字化、网络化、智能化、服 务化方向发展，为制造业转型升级提 供有力支撑。
创新设计与研究
创新设计
鼓励学生发挥创新思维，进行 过程装备与控制工程相关的设计。
研究内容
开展针对过程装备与控制工程 领域的研究，探索新的理论、 技术和方法。
研究方法
采用理论分析、实验研究、数 值模拟等多种研究方法，确保 研究的科学性和可靠性。
研究成果
将研究成果以学术论文、专利 等形式进行发表，促进学术交
其他领域
除了上述领域，过程装备与控制工程还广泛应用于轻工、 食品、冶金、环境工程等领域，为工业生产的稳定、高效 运行提供保障。
过程装备基础知识
过程装备的分类与组成
总结词
了解过程装备的分类和组成是学习过程装备与控制工程的基础。
详细描述
过程装备是指用于实现工业生产过程的设备和装置，包括各种反应器、热交换器、塔器、泵、压缩机等。根据用 途和结构特点，过程装备可以分为压力容器、常压容器、工业炉窑、工业管道等类型。这些设备和装置通常由壳 体、封头、法兰、支座、接管等部件组成。
学科应用领域
石油化工
涉及石油、天然气、化学品的生产、加工和输送等过程， 需要过程装备与控制工程的知识进行工艺流程设计、装备 选型与控制方案优化。
能源领域
火力发电、核能发电、风能、太阳能等新能源的开发利用 过程中，需要过程装备与控制工程技术实现高效、安全、 环保的能源生产。
过程装备与控制工程前沿 技术
智能制造技 术
智能制造概述
智能制造发展趋势
智能制造是一种深度融合先进制造技 术、信息物理系统以及互联网、大数 据、人工智能等新一代信息技术的制 造模式。
随着技术的不断发展，智能制造将进 一步向数字化、网络化、智能化、服 务化方向发展，为制造业转型升级提 供有力支撑。
创新设计与研究
创新设计
鼓励学生发挥创新思维，进行 过程装备与控制工程相关的设计。
研究内容
开展针对过程装备与控制工程 领域的研究，探索新的理论、 技术和方法。
研究方法
采用理论分析、实验研究、数 值模拟等多种研究方法，确保 研究的科学性和可靠性。
研究成果
将研究成果以学术论文、专利 等形式进行发表，促进学术交
其他领域
除了上述领域，过程装备与控制工程还广泛应用于轻工、 食品、冶金、环境工程等领域，为工业生产的稳定、高效 运行提供保障。
过程装备基础知识
过程装备的分类与组成
总结词
了解过程装备的分类和组成是学习过程装备与控制工程的基础。
详细描述
过程装备是指用于实现工业生产过程的设备和装置，包括各种反应器、热交换器、塔器、泵、压缩机等。根据用 途和结构特点，过程装备可以分为压力容器、常压容器、工业炉窑、工业管道等类型。这些设备和装置通常由壳 体、封头、法兰、支座、接管等部件组成。
学科应用领域
石油化工
涉及石油、天然气、化学品的生产、加工和输送等过程， 需要过程装备与控制工程的知识进行工艺流程设计、装备 选型与控制方案优化。
能源领域
火力发电、核能发电、风能、太阳能等新能源的开发利用 过程中，需要过程装备与控制工程技术实现高效、安全、 环保的能源生产。
过程装备与控制工程课件
过程装备控制系统的设计与实现
设计原则
确保控制系统的稳定性、可靠性和经济性。
控制方案确定
根据工艺要求和设备特性，选择合适的控制 方案。
控制算法选择
根据控制要求，选择合适的控制算法，如 PID控制、模糊控制等。
控制界面设计
设计操作简便、直观的控制界面。
过程装备控制系统的调试与优化
01
系统调试
对控制系统进行调试，确保系统正 常运行。
紧急处理措施
在故障发生时，采取紧急处理措施，防止事故扩大。
故障预防与改进
对故障进行总结和归纳，采取预防措施，改进设备设计、制造和运行管理。
06
案例分析与实践操作
典型过程装备的控制案例分析
案例一
反应釜控制系统的案例分析
案例二
离心机控制系统的案例分析
案例四
压缩机控制系统的案例分析
案例三
换热器控制系统的案例分析
过程装备的控制算法
控制算法的基本概念
指用于实现控制策略的数学模型或计算方法。
控制算法的分类
包括线性控制算法和非线性控制算法。
控制算法的选择与实现
需要根据被控对象的特性和控制要求进行选择和调整。
05
过程装备的安全与维护
过程装备的安全管理
安全管理原则
制定和执行安全规章制度，确保过程装备的 安全运行。
过程装备与控制工程 课件
目 录
• 过程装备与控制工程概述 • 过程装备基础知识 • 过程控制基础知识 • 过程装备的控制技术 • 过程装备的安全与维护 • 案例分析与实践操作
01
过程装备与控制工程概 述
定义与特点
定义
过程装备与控制工程是一门涉及化学、机械、材料、计算机等多个学科领域的 综合性工程学科，主要研究工业生产过程中的装备设计、制造、运行控制以及 生产过程优化等方面的理论和实践问题。
过程装备与控制技术课件
，
仪表的性能指标
2 变差（迟滞误差）： 指在外界条件不变的情况下，用同一仪表对被测量在仪表全部 测量范围内进行正反行程测量时，被测量值正行和反行所得到 的两条特性曲线之间的最大偏差。
仪 表 的 指 示 值
反行程 最大绝对误差 正行程 被测变量
H max h 100% 满量程Ymax
稳定性 经济性 耐腐蚀 灵敏性 低能耗
准确性
测量及误差理论
(2)中间件(变送器或变换器)
★作用——
将传感器的输出信号进行变换，实现放大、远传、线性 化处理或转变成规定的统一信号，供给显示器等。
★要求——
能准确稳定地传输、放大和转换信号，且受外界其 他因素的干扰影响小，变换信号的误差小。
测量及误差理论
max 允 100% k % x上 x下
去掉%和±并与国家精度等级相比，取相等或高档的精度
仪表的性能指标
例:某反应器内的最高温度500℃。根据工艺要求，允许的最大绝 对误差不超过+7℃，试问应如何选择仪表的精度等级才能满足以 上要求？ 解：根据工艺要求： 仪表的量程上限：X上=2 X
Max=
1000℃
仪表的允许引用误差为：
允
max 7 100% 100% 0.7% x上 x下 1000 0
去掉±、%，0.5＜0.7＜1.0，所以选精度等级0.5的仪表才能满 足工艺要求。精度等级1.0的仪表，其允许引用误差为±1.0%， 超过了工艺上允许的数值.
仪表的性能指标
仪表技术指标
仪表使用指标
仪表的性能指标
1.精确度: 是衡量仪表准确程度的一个品质指标。数值上等于在规 定的正常情况下，仪表所允许的引用误差。
过程装备与控制工程之工程材料课件
断裂是金属材料在应力的作用下分为互不相连的两个或两 个以上部分的现象。
断裂－金属材料在变形超过其塑性极限—完全分开. 原子间结合力遭受破坏。
断裂过程一般都经历三个阶段，即裂纹的萌生、裂纹的亚稳 扩展及失稳扩展，最后是断裂。 所有材料断裂后，在断裂部位都有匹配的两个断裂表面，称 为断口，断口及其周围留下与断裂过程有密切相关的信息。
(2) 韧性断裂
在断裂之前产生显著的宏观塑性变形的断裂叫做 韧性断裂。 a．韧性断裂的特征 韧性断裂是一个缓慢的断裂 过程，塑性变形与裂纹成长同时进行。裂纹萌生及
亚稳扩展阻力大、速度慢，材料在断裂过程中需要
不断消耗相当多的能量。随着塑性变形的不断增加，
承载面积减小，至材料承受的载荷超过了强度极限
韧脆转变温度 在一系列不同温度的冲击试验中， 冲击吸收功AK急剧变化或断口韧性转变的温度区域 (GB／ T 229—1994《金属夏比缺口冲击试验方 法》)。 断口形貌转变温度FATT 无塑性转变温度NDT
③尺寸效应。钢板与锻件的厚度对脆性断裂有较大的影响， 当钢的洁净度不够高，同一钢号随厚度的增加，其韧性有显 著的变化。
过程装备失效存在着各种不同的情况： a. 完全失去原有功能的现象是失效； b. 装备性能劣化，不能完成指定的任务是失效；
c. 失去安全工作能力的情况也属于失效。
金属构件的失效按材料失效的性质分类，常见的
失效形式分为三大类：变形失效、断裂失效及表
面损伤。
各种失效形式均有其产生的条件、特征及判断的 依据，但实际的失效往往是多种因素共同作用的 结果，是多种特征的掺合，分析时要注意。
b．韧性断裂的断口形态
断裂－金属材料在变形超过其塑性极限—完全分开. 原子间结合力遭受破坏。
断裂过程一般都经历三个阶段，即裂纹的萌生、裂纹的亚稳 扩展及失稳扩展，最后是断裂。 所有材料断裂后，在断裂部位都有匹配的两个断裂表面，称 为断口，断口及其周围留下与断裂过程有密切相关的信息。
(2) 韧性断裂
在断裂之前产生显著的宏观塑性变形的断裂叫做 韧性断裂。 a．韧性断裂的特征 韧性断裂是一个缓慢的断裂 过程，塑性变形与裂纹成长同时进行。裂纹萌生及
亚稳扩展阻力大、速度慢，材料在断裂过程中需要
不断消耗相当多的能量。随着塑性变形的不断增加，
承载面积减小，至材料承受的载荷超过了强度极限
韧脆转变温度 在一系列不同温度的冲击试验中， 冲击吸收功AK急剧变化或断口韧性转变的温度区域 (GB／ T 229—1994《金属夏比缺口冲击试验方 法》)。 断口形貌转变温度FATT 无塑性转变温度NDT
③尺寸效应。钢板与锻件的厚度对脆性断裂有较大的影响， 当钢的洁净度不够高，同一钢号随厚度的增加，其韧性有显 著的变化。
过程装备失效存在着各种不同的情况： a. 完全失去原有功能的现象是失效； b. 装备性能劣化，不能完成指定的任务是失效；
c. 失去安全工作能力的情况也属于失效。
金属构件的失效按材料失效的性质分类，常见的
失效形式分为三大类：变形失效、断裂失效及表
面损伤。
各种失效形式均有其产生的条件、特征及判断的 依据，但实际的失效往往是多种因素共同作用的 结果，是多种特征的掺合，分析时要注意。
b．韧性断裂的断口形态
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1959年美国谢夫隆公司开发出了Isocrosking加氢裂化技术，其后不久环
球油品公司开发出了Lomax加氢裂化技术，联合油公司开发出了Uicraking加
氢裂化技术。加氢裂化技术在世界范围内得到了迅速发展。
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早在20世纪50年代，中国就已经对加氢技术进行了研究和开发，早期主
要进行页岩油的加氢技术开发，60年代以后，随着大庆、胜利油田的相继发
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重点部位
▲ 1．加热炉及反应器区
▲
加氢装置的加热炉及反应器区布置有加氢反应加热炉、分馏部分
加热炉、加氢反应加热器、高压换热器等设备，其中大部分设备为高
压设备，介质温度比较高，而且加热炉又有明火，因此，该区域潜在
的危险性比较大，主要危险为火灾、爆炸是安全上重点防范的区域。
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补充
▲ 英文名称：hydrocracker
▲
说明：加氢是指石油馏分在化学反应的加工过程，加氢过程可分
为加氢精制、加氢裂化、临氢降凝、加氢异构化等，下面重点介绍加
氢裂化加工过程。
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发展历程
▲ 加氢技术最早起源于20世纪20年代德国的煤和煤焦油加氢技术，第二次世界 大战以后，随着对轻质油数量及质量的要求增加和提高，重质馏分油的加氢 裂化技术得到了迅速发展。
加氢装置最重要的设备之一。
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主要设备
▲2
．
高
压
换
热
器
▲
反应器出料温度较高，具有很高热焓，应尽可能回收这部分热量，
因此加氢装置都设有高压换热器，用于反应器出料与原料油及循环氢
换热。现在的高压换热器多为U型管式双壳程换热器，该种换热器可
以实现纯逆流换热，提高换热效率，减小高压换热器的面积。管箱多
过程装备与控制工程
高压加P氢PT课裂件化装置
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概述
▲ 加氢裂化的工业装置有多种类型按反应器的作用又分为一段法和两段 法。两段法包括两级反应器，第一级作为加氢精制段，除掉原料油中 的氮、硫化物。第二级是加氢裂化反应段。一段法的反应器只有一个 或数个并联使用。一段法固定床加氢裂化装置的工艺流程是原料油、 循环油及氢气混合后经加热导入反应器。反应器内装有粒状催化剂， 反应产物经高压和低压分离器，把液体产品与气体分开，然后液体产 品在分馏塔蒸馏获得产品石油馏分。一段法裂化深度较低，一般以减 压蜡油为原料，生产中间馏分油为主。二段法裂化深度较深，一般以 生产汽油为主。
故，分馏塔区内有大量的燃料气、液态烃及油品，如发生事故，后果
将十分严重，此外，脱丁烷塔及其干气、液化气中H2S浓度高，有中
毒危险，因此该区域也是安全上重点防范的区域。
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主要设备
▲ ⒈加氢反应器
▲
加氢反应器多为固定床反应器，加氢反应属于气—液—固三相涓
流床反应，加氢反应器分冷壁反应器和热壁反应器两种：冷壁反应器
临氢环境，氢气的压力较高，而且压缩机为动设备，出现故障的机率
较大，因此，该区域潜在的危险性比较大，主要危险为火灾、爆炸中
毒，是安全上重点防范的区域。
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重点保护
▲ 4．分馏塔区
▲
分馏塔区的设备数量较多，介质多为易燃、易爆物料，高温热油
泵是应重点防范的设备，高温热油一旦发生泄漏，就可能引起火灾事
一定限制。
▲ 二段加氢裂化流程是指有两个加氢反应器，第一个加氢反应器装加氢精制催化剂， 第二个加氢反应器装加氢裂化催化剂，两段加氢形成两个独立的加氢体系，该流程的 特点是：对原料的适应性强，操作灵活性较大，产品分布可调节性较大，但是，该工 艺的流程复杂，投资及操作费用较高。
▲ 串联加氢裂化流程也是分为加氢精制和加氢裂化两个反应器，但两个反应器串联连 接，为一套加氢系统。串联加氢裂化流程既具有二段加氢裂化流程比较灵活的特点， 又具有一段加氢裂化流程比较简单的特点，该流程具有明显优势，如今新建的加氢裂 化装置多为此种流程，本节所述的流程即为此种流程。
装置被迫停工处理，因此，高压空冷的设计、制造及使用也应引起重
视。
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主要设备
▲ 4．高压分离器
▲ 高压分离器的工艺作用是进行气—油—水三相分离，高压分离器的操 作条件为高压、临氢，操作温度不高，在水和硫化氢存在的条件下， 物料的腐蚀性增强，在使用时应引起足够重视。另外，加氢装置高压 分离器的液位非常重要，如控制不好将产生严重后果，液位过高，液 体易带进循环氢压缩机，损坏压缩机，液位过低，易发生高压窜低压 事故，大量循环氢迅速进入低压分离器，此时，如果低压分离器的安 全阀打不开或泄放量不够，将发生严重事故。因此，从安全角度讲高 压分离器是很重要的设备。
防范区域
▲ ⒉高压分离器及高压空冷区
▲
高压分离器及高压空冷区内有高压分离器及高压空冷器，若高压
分离器的液位控制不好，就会出现严重问题。主要危险为火灾、爆炸
和H2S中毒，因此该区域是安全上重点防范的区域。
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安全保障
▲ 3．加氢压缩机厂房
▲
加氢压缩机厂房内布置有循环氢压缩机、氢气增压机，该区域为
内有隔热衬里，反应器材质等级较低；热壁反应器没有隔热衬里，而
是采用双层堆焊衬里，材质多为2×1/4Cr—1M0。加氢反应器内的催
化剂需分层装填，中间使用急冷氢，因此加氢反应器的结构复杂，反
应器人口设有扩散器，内有进料分配盘、集垢篮筐、催化剂支承盘、
冷氢管、冷氢箱、再分配盘、出口集油器等内构件。
▲
加氢反应器的操作条件为高温、高压、临氢，操作条件苛刻，是
压加氢裂化分离器的操作压力一般为16MPa左右，中压加氢裂化分离
器的操作压力一般为9．OMPa左右。
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再分类
▲ 加氢裂化按工艺流程可分为：一段加氢裂化流程、二段加氢裂化流程、串联加氢裂化 流程。
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一段加氢裂化流程是指只有一个加氢反应器，原料的加氢精制和加氢裂化在一个
反应器内进行。该流程的特点是：工艺流程简单，但对原料的适应性及产品的分布有
现 ， 石 油 馏 分 油 的 加 氢 技 术 得 到 了 迅 速 发 展 ， 1966 年 中 国 建 成 了 第 一 套
4000kt/a的加氢裂化装置。
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分类
▲ 加氢装置按加工目的可分为：加氢精制、加氢裂化、渣油加氢处理等 类型，这里主要介绍加氢裂化装置。
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加氢裂化按操作压力可分为：高压加氢裂化和中压加氢裂化，高
用螺纹锁紧式端盖，其优点是结构紧凑、密封性好、便于拆装。
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高压换热器的操作条件为高温、高压、临氢，静密封点较多，易出现 泄漏，是加氢装置的重要设备。
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主要设备
▲ 3．高压空冷
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高压空冷的操作条件为高压、临氢，是加氢装置的重要设备，中
国华北地区某炼油厂中压加氢裂化装置，高压空冷两次出现泄漏，使