化工仪表及自动化课件-绪论

化工仪表及自动化授课教师：肖新敏化工原理

Principlesof

ChemicalEngineering

绪论本课程为化工专业的一门必修课，主要内容包括化工仪表和化工自动化两部分。

测量值z控制器执行器对象测量变送装置 e被控变量 -给定值干扰作用学习本课程是为了让同学们掌握化工自动化仪表的工作原理和使用方法，并了解化工生产过程中工艺过程的检测和控制原理，为其适应现代化工厂中生产过程操作和管理奠定基础。化工自动化在化工等连续性生产设备上，配备一些自动化装置，代替操作人员的部分直接劳动，使生产在不同程度上自动地进行，称为化工自动化。液位控制系统温度控制系统化工自动化一般包括自动检测、自动保护、自动操纵和自动控制等方面的内容。对象化工自动化的目的目的●

加快生产速度，降低生产成本，提高产品数量和质量。●

降低劳动强度，改善劳动条件。●确保生产安全意义扩大知识面，适应生产适应生产现代化需要；扩大就业途径。在人工操作的过程中，由于人的五官、手、脚，对外界的观察和控制的精度和速度有一定的局限和限度。而且由于体力的限制，人直接操纵设备功率也是有限的。如果用自动化装置代替人的操作，就可突破人类体能上的局限，通过自动控制系统，可以使生产过程在最佳条件下进行，从而可以大大加快生产速度，降低能耗，实现优质高产。1、加快生产速度，降低生产成本，提高产品数量和质量。大多数的化工生产过程是在高温、高压或低温、低压下进行，有的生产过程的介质是易燃、易爆或有毒、有腐蚀性、有刺激性气味的介质，实现了化工自动化，工人只要对自动化装置的运转进行监视，而不需要直接从事大量而危险的操作。2、降低劳动强度，改善劳动条件。如果实现了化工自动化，就会对一些重要参数设有自动信号连锁装置。当工艺参数超过了允许的变化范围，在事故即将发生之前，信号系统就会自动发生光信号，告诫操作人员注意，并及时采取措施。如果工况已到达危险状态时，连锁系统立即采取紧急措施，打开安全法或切断某些通路，必要时紧急停车。3、确保生产安全沈阳凌空污水处理厂自控系统操作室梅兰集团热电公司第二热电厂中控室三峡水力发电厂中控室大屏幕上显示的上下游水位兴发集团五硫化二磷中控室

在工业生产中，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的各个有关参数，用来检测这些参数的技术工具称为检测仪表。检测仪表压力检测仪表电传远式转子流量计

SF14转子流量计流量检测仪表智能电磁式流量计涡街流量计在线式热式质量流量计物位检测仪表浮球式液位计浮筒液位计下一页翻版式液位计静压液位计差压液位计玻璃棒温度计温度检测仪表双金属温度计压力式温度计携带式红外辐射温度计IR-TAFluke60系列手持式红外温度计手柄式铠装热电偶圆接插式铠装热电偶SWK-2表面温度计MXM1310表面温度计普通型铂热电阻薄膜型铂热电阻小型铂热电阻防爆型铂热电阻自动化系统在化工领域的应用很普遍，比如：炼油厂、化肥厂、纯碱生产过程在涤纶短纤维生产过程、制浆、造纸过程、制药等等。技术人员应该充分了解所用的自动化系统，以及控制系统的特性。这样才能设计出合理、高效的生产工艺。学习这门课程的重要性化工仪表及自动化的发展历程自动化技术在工业、农业、国防和科学技术现代化中起着十分重要的作用，自动化水平的高低也是衡量一个国家科学技术先进与否的重要标志之一。随着国民经济和国防建设的发展，自动化技术的应用日益广泛，其重要作用也越来越显著。在发展过程一般经历以下几个过程。20世纪40年代手工操作状态，只有少量的检测仪表用于生产过程。20世纪40年代末～50年代

自动控制系统：多为单输入、单输出简单控制系统

自动化仪表：采用的是基地式仪表和部分单元组合仪表（气动Ⅰ型和电动Ⅰ型）；

控制理论：以反馈为中心的经典控制理论20世纪60年代自动控制系统：串级、比值、均匀、前馈和选择性等多种复杂控制系统。自动化仪表：单元组合仪表（气动Ⅱ型和电动Ⅱ型）成为主流产品。60年代后期，出现了专门用于过程控制的小型计算机，直接数字控制系统和监督计算机控制系统开始应用于过程控制领域。控制理论：出现了以状态空间方法为基础，以极小值原理和动态规划等最优控制理论为基本特征的现代控制理论,传统的单输入单输出系统发展到多输入多输出系统领域。20世纪70～80年代自动控制系统：最优控制、非线性分布式参数控制、解耦控制、模糊控制。自动化仪表：气动Ⅲ型和电动Ⅲ型，以微处理器为主要构成单元的智能控制装置。集散控制系统（DCS）、可编程逻辑控制器(PLC)、工业PC机、和数字控制器等，已成为控制装置的主流。控制理论：形成了大系统理论和智能控制理论。模糊控制、专家系统控制、模式识别技术20世纪90年代至今：信息技术飞速发展自动控制系统：管控一体化现场，综合自动化是当今生产过程控制的发展方向。自动化仪表：总线控制系统的出现，引起过程控制系统体系结构和功能结构上的重大变革。现场仪表的数字化和智能化，形成了真正意义上的全数字过程控制系统。各种智能仪表、变送器、无纸纪录仪。控制理论：人工智能、神经网络控制本课程的主要内容检测仪表及传感器显示仪表自动控制系统基本概念自动控制仪表执行器简单控制系统复杂控制系统第一章检测仪表及传感器重点：仪表等级的确定及鉴定和选择；转子流量计的指示值修订，转子流量计与差压流量计的工作原理的异同；差压式液位变送器的工作原理及零点迁移问题；热电偶温度计。第二章显示仪表重点：XCZ-101型动圈式显示仪表及XCZ-102型动圈式显示仪表，自动电子平衡电桥与自动电子电位差计的异同。第三章自动控制系统基本概念重点：工艺管道及控制流程图；自动控制系统方框图；自动控制系统的品质指标。第四章自动控制仪表重点：基本控制规律及其对过渡过程的影响。第五章执行器重点：气动执行器。第六章简单控制系统重点：被控变量的选择；控制器控制规律的选择；控制器参数的整定方法。第七章复杂控制系统重点：串级控制系统的特点，副回路的确定原则，主、副控制器控制规律及正、反作用的选择。主要参考书目●北京化工学院合编，化工仪表及自动化。北京:化学工业出版社,19