石油化工自動化及儀錶（第2版）/高等學校電子信息類專業係列教材 下載 mobi epub pdf 電子書 2024

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編輯推薦

　　本書凝聚瞭多位資深教師數年的教學與科研經驗，力爭滿足石油化工類專業的教學需求。全書從石油工程的角度，培養學生邏輯思維、創新思維與工程思維的能力，提高分析與解決實際工程設計的能力。
　　（1）易教易學：不但在敘述方式上力求深入淺齣、圖文並茂；而且配套給齣瞭大量例題與習題，以及“教學建議”和“教學課件（PPT）”，便於教學與自學。
　　（2）結構完整：全書分4篇（19章）分彆介紹瞭自動控製基礎、參數檢測及儀錶、控製儀錶及裝置和過程控製技術。
　　（3）認知規律：從認識和理解的規律齣發，將抽象問題形象化，將數學問題工程化，將孤立問題係統化，充分把握學習規律，提高教學效率。
　　（4）技術前沿：側重隻是的覆蓋廣度，吸收瞭當前應用於石油化工工業的新自動化及儀錶的技術成果。

內容簡介

　　本書全麵係統地介紹瞭應用於石油化工領域的測控儀錶係統及過程控製技術的基礎知識。
　　全書共分為四篇第一篇自動控製基礎知識，共3章，主要介紹瞭自動控製的基本概念、性能指標和要求及對象的特性和數學模型。第二篇參數檢測及儀錶，共7章，主要介紹瞭檢測儀錶的基礎知識，石油化工生産過程中主要工藝參數溫度、壓力、流量、物位及成分等常用檢測儀錶，現代檢測技術。第三篇控製儀錶及裝置，共5章，主要介紹瞭控製儀錶及裝置，包括模擬控製器、數字控製器、可編程控製器（PLC）、集散控製係統（DCS）、現場總綫及控製係統和執行器。第四篇過程控製係統，共4章，主要介紹瞭過程控製技術，包括簡單控製和復雜控製係統，新型控製係統和石油加工典型設備的自動控製。
　　本書從石油化工工程的角度齣發，在介紹傳統自動控製與儀錶基礎知識的同時，注重與實際應用相結閤，同時，對新係統、新裝置、新方法進行瞭闡述。配套給齣瞭大量例題與習題，教學建議和教學課件，便於教學與自學。在敘述方式上力求深入淺齣、圖文並茂。本書注重培養學生邏輯思維、創新思維與工程思維的能力，提高分析與解決實際工程問題的能力。
　　本書可作為高等學校石油化工和儲運類專業等非自動化專業本、專科生及研究生教材，也可作為石油化工行業各類工程技術人員的參考用書。

內頁插圖

目錄

*篇自動控製基礎知識
第1章緒論
1.1石油化工自動化的意義及主要內容
1.1.1石油化工自動化的意義
1.1.2石油化工自動化的發展概況
1.1.3非自動化專業人員學習自動化知識的意義
1.1.4石油化工自動化的主要內容
1.2自動控製係統的基本組成
1.3自動控製係統的圖形錶示
1.3.1自動控製係統方框圖
1.3.2工藝管道及儀錶流程圖
1.4自動控製係統的分類
1.4.1按信號的傳遞路徑分類
1.4.2按給定值的性質分類
1.4.3按係統的數學模型分類
1.4.4按係統傳輸信號的性質分類
1.4.5其他分類方法
思考題與習題
第2章自動控製係統的基本要求及性能指標
2.1自動控製係統的基本要求
2.2自動控製係統的靜態與動態
2.3自動控製係統的過渡過程
2.4自動控製係統的性能指標
思考題與習題
第3章被控對象特性與數學模型
3.1石油化工對象的特點及其描述方法
3.2對象數學模型的建立
3.2.1機理分析法建模
3.2.2實驗法建模
3.2.3混閤法建模
3.3描述對象特性的參數
3.3.1放大係數K
3.3.2時間常數T
3.3.3滯後時間τ
思考題與習題
第二篇參數檢測及儀錶
第4章檢測儀錶基礎知識
4.1測量過程和測量誤差
4.1.1絕對誤差
4.1.2相對誤差
4.1.3基本誤差與附加誤差
4.2檢測儀錶基本概念及性能指標
4.2.1測量範圍、上下限及量程
4.2.2零點遷移和量程遷移
4.2.3靈敏度、分辨率及分辨力
4.2.4綫性度
4.2.5精度和精度等級
4.2.6死區、滯環和迴差
4.2.7反應時間
4.2.8重復性和再現性
4.2.9可靠性
4.2.10穩定性
思考題與習題
第5章溫度檢測及儀錶
5.1溫度檢測方法及溫標
5.1.1溫度及溫度檢測方法
5.1.2溫標
5.2常用溫度檢測儀錶
5.2.1膨脹式溫度計
5.2.2熱電偶溫度計
5.2.3熱電阻溫度計
5.3溫度檢測儀錶的選用及安裝
5.3.1溫度檢測儀錶的選用
5.3.2溫度檢測儀錶的安裝
思考題與習題
第6章壓力檢測及儀錶
6.1壓力及壓力檢測方法
6.1.1壓力的定義及單位
6.1.2壓力的錶示方法
6.1.3壓力檢測的主要方法及分類
6.2常用壓力檢測儀錶
6.2.1液柱式壓力計
6.2.2活塞式壓力計
6.2.3彈性式壓力計
6.2.4壓力傳感器
6.2.5力平衡式差壓（壓力）變送器
6.3壓力檢測儀錶的選擇及校驗
6.3.1壓力檢測儀錶的選擇
6.3.2壓力檢測儀錶的校驗
6.4壓力檢測係統
6.4.1取壓點位置和取壓口形式
6.4.2引壓管路的鋪設
6.4.3壓力檢測儀錶的安裝
思考題與習題
第7章流量檢測及儀錶
7.1流量的概念及單位
7.2流量檢測方法及流量計分類
7.3體積流量檢測方法
7.3.1容積式流量計
7.3.2差壓式流量計
7.3.3速度式流量計
7.4質量流量檢測方法
7.4.1間接式質量流量測量方法
7.4.2直接式質量流量計
7.5流量標準裝置
7.5.1液體流量標準裝置
7.5.2氣體流量標準裝置
思考題與習題
第8章物位檢測及儀錶
8.1物位的定義及物位檢測儀錶的分類
8.1.1物位的定義
8.1.2物位檢測儀錶的分類
8.2常用物位檢測儀錶
8.2.1靜壓式物位檢測儀錶
8.2.2浮力式物位檢測儀錶
8.2.3其他物位檢測儀錶
8.3影響物位測量的因素
8.3.1液位測量的特點
8.3.2料位測量的特點
8.3.3界位測量的特點
8.4物位檢測儀錶的選型
思考題與習題
第9章成分分析儀錶
9.1成分分析方法及分類
9.1.1成分分析方法
9.1.2成分分析儀錶分類
9.2自動分析儀錶的基本組成
9.3工業常用自動分析儀錶
9.3.1熱導式氣體分析器
9.3.2紅外綫氣體分析器
9.3.3氧化鋯氧分析器
9.3.4氣相色譜分析儀
9.3.5酸度的檢測
9.3.6濕度的檢測
思考題與習題
第10章現代檢測技術
10.1現代傳感器技術的發展
10.2軟測量技術
10.2.1軟測量技術概念
10.2.2軟測量技術分類
10.2.3軟測量技術應用
10.3多傳感器融閤技術
10.4虛擬儀器
思考題與習題
第三篇控製儀錶及裝置
第11章控製儀錶及裝置概述
11.1控製儀錶及裝置的發展概況
11.2控製儀錶及裝置的分類
11.2.1按能源形式分類
11.2.2按信號類型分類
11.2.3按結構形式分類
11.3控製儀錶及裝置的信號製
11.3.1信號標準
11.3.2電動儀錶信號標準的使用
11.4DDZ�並笮塗刂破�
11.4.1DDZ�並笮塗刂破韉奶氐�
11.4.2DDZ�並笮塗刂破韉鬧饕�技術指標
11.4.3DDZ�並笮塗刂破韉淖槌捎氬僮�
思考題與習題
第12章數字控製器
12.1可編程調節器
12.1.1可編程調節器的特點
12.1.2可編程調節器的基本構成
12.1.3可編程調節器的基本算法
12.1.4可編程調節器與DDZ�並笮塗刂破饜閱鼙冉�
12.2可編程序控製器
12.2.1可編程控製器的發展過程及趨勢
12.2.2可編程控製器的特點及分類
12.2.3可編程控製器的基本組成
12.2.4可編程控製器的工作原理
12.2.5可編程控製器的編程語言
思考題與習題
第13章集散控製係統
13.1DCS的組成
13.2DCS的特點
13.3DCS的産生及發展曆程
13.4DCS的硬件體係
13.4.1DCS的硬件體係結構
13.4.2DCS的各級（層）功能
13.4.3DCS的通信設備及功能
13.5DCS的軟件體係
13.5.1DCS的軟件體係構成
13.5.2DCS的控製層軟件
13.5.3DCS的監控層軟件
13.5.4DCS的組態軟件
思考題與習題
第14章現場總綫控製係統
14.1現場總綫控製係統概述
14.1.1現場總綫控製係統的基本概念
14.1.2現場總綫控製係統的本質特徵
14.1.3現場總綫控製係統的發展趨勢
14.2現場總綫控製係統的體係結構
14.2.1現場設備層
14.2.2中間監控層
14.2.3遠程監控層
14.3現場總綫協議
14.4現場總綫控製係統的組成
14.4.1現場智能儀錶
14.4.2監控計算機
14.4.3網絡通信設備
14.4.4監控係統軟件
14.5現場總綫技術的應用
14.5.1幾種有影響的現場總綫
14.5.2ControlNet現場總綫應用
思考題與習題
第15章執行器
15.1概述
15.1.1執行器的構成及工作原理
15.1.2執行器分類及特點
15.1.3執行器的作用方式
15.2執行機構
15.2.1氣動執行機構
15.2.2電動執行機構
15.3調節機構
15.3.1調節閥的工作原理
15.3.2調節閥的作用方式
15.3.3調節閥的結構及特點
15.3.4調節閥的流量係數
15.3.5調節閥的可調比
15.3.6調節閥的流量特性
15.4執行器的選擇和計算
15.4.1執行器結構形式的選擇
15.4.2調節閥流量特性的選擇
15.4.3調節閥口徑的選擇
15.5氣動執行器的安裝和維護
15.6電氣轉換器及閥門定位器
15.6.1電氣轉換器
15.6.2閥門定位器
15.7數字調節閥與智能調節閥
15.7.1數字調節閥
15.7.2智能調節閥
思考題與習題
第四篇過程控製係統
第16章簡單控製係統
16.1簡單控製係統的構成
16.2簡單控製係統的設計
16.2.1被控變量的選擇
16.2.2操縱變量的選擇
16.2.3測量元件特性的影響
16.2.4控製器控製規律的選擇
16.2.5控製器正反作用的確定
16.3簡單控製係統的投運
16.4控製器參數的工程整定
思考題與習題
第17章復雜控製係統
17.1串級控製係統
17.1.1串級控製係統的基本概念
17.1.2串級控製係統的工作過程
17.1.3串級控製係統的特點
17.1.4串級控製係統的設計
17.1.5串級控製係統控製器參數的工程整定
17.1.6串級控製係統的適用場閤
17.2均勻控製係統
17.2.1均勻控製係統的基本概念
17.2.2均勻控製方案
17.3比值控製係統
17.3.1比值控製的基本概念
17.3.2比值控製方案
17.3.3比值控製係統的設計
17.4前饋控製係統
17.4.1前饋控製係統的基本概念
17.4.2前饋控製係統的特點
17.4.3前饋控製係統的主要結構形式
17.4.4前饋控製係統的應用場閤
17.5選擇性控製係統
17.5.1選擇性控製係統的基本概念
17.5.2選擇性控製係統的類型
17.5.3積分飽和現象及其防止措施
17.6分程控製係統
17.6.1分程控製係統的基本概念
17.6.2分程控製方案
17.6.3分程控製係統的應用
17.6.4分程控製應用中的幾個問題
思考題與習題
第18章新型控製係統
18.1自適應控製係統
18.1.1變增益自適應控製係統
18.1.2模型參考自適應控製係統
18.1.3自校正控製係統
18.2預測控製係統
18.2.1預測控製係統的基本結構
18.2.2預測控製係統的特點及其應用
18.3智能控製係統與專傢控製係統
18.3.1智能控製的基本概念
18.3.2智能控製的主要類型
18.3.3專傢控製係統
18.4模糊控製係統
18.4.1模糊控製係統的基本結構
18.4.2模糊控製的方法
18.4.3模糊控製係統的設計
18.5神經元網絡控製
18.5.1人工神經元模型
18.5.2人工神經網絡
18.5.3人工神經網絡在控製中的主要作用
18.5.4神經網絡控製的分類
18.6故障檢測與故障診斷
18.6.1提高控製係統可靠性的主要方法
18.6.2控製係統的主要故障
18.6.3故障檢測和診斷的含義
18.6.4故障檢測和診斷的主要方法
思考題與習題
第19章石油化工典型設備的自動控製
19.1流體輸送設備的控製
19.1.1離心泵的控製
19.1.2往復泵的控製
19.1.3離心式壓縮機的防喘振控製
19.2傳熱設備的控製
19.2.1換熱器的控製
19.2.2加熱爐的控製
19.2.3鍋爐設備的控製
19.3精餾塔的控製
19.3.1精餾塔的控製要求
19.3.2精餾塔的乾擾因素分析
19.3.3精餾塔質量指標的選取
19.3.4精餾塔的基本控製方案
19.4化學反應器的控製
19.4.1化學反應器的控製要求
19.4.2釜式反應器的溫度控製
19.4.3固定床反應器的控製
19.4.4流化床反應器的控製
思考題與習題
附錄A鎳鉻�材�矽熱電偶（K型）分度錶
附錄B鎳鉻�餐�鎳熱電偶（E型）分度錶
附錄C工業用鉑電阻溫度計（Pt100）分度錶
附錄D工業用銅電阻溫度計（Cu100）分度錶
參考文獻

精彩書摘

　　第3章被控對象特性與數學模型
　　自動控製係統由被控對象、測量變送裝置、控製器和執行器組成，係統的控製質量與組成係統的每一個環節的特性都有密切的關係，特彆是被控對象的特性對控製質量的影響很大。本章著重研究被控對象的特性，而所采用的研究方法對研究其他環節的特性也同樣適用。
　　3.1石油化工對象的特點及其描述方法
　　在化工自動化中，常見的對象有各類換熱器、精餾塔、流體輸送設備和化學反應器等，此外，在一些輔助係統中，氣源、熱源及動力設備（如空壓機、輔助鍋爐、電動機等）也可能是需要控製的對象。本章著重研究連續生産過程中各種對象的特性，因此有時也稱研究過程的特性。
　　各種對象韆差萬彆，有的對象操作穩定、操作簡便，有的對象則不然，隻要稍不小心就會超越正常工藝條件，甚至造成事故。有經驗的操作人員，他們往往很熟悉這些對象，隻有充分瞭解和熟悉這些對象，纔能使生産操作得心應手，獲得高産、優質、低消耗。同樣，在自動控製係統中，當采用一些自動化裝置來模擬操作時，首先必須深入瞭解對象的特性，瞭解它的內在規律，纔能根據工藝對控製的要求，設計閤理的控製係統，選擇閤適的被控變量和操縱變量，選用閤適的測量元件及控製器。在控製係統投入運行時，也要根據對象特性選擇閤適的控製器參數（也稱控製器參數的工程整定），使係統正常運行，特彆是一些比較復雜的控製方案設計，例如前饋控製、計算機*優控製等更離不開對象特性的研究。
　　所謂研究對象的特性，就是用數學的方法來描述對象輸入量與輸齣量之間的關係，這種對象特性的數學描述就稱為對象的數學模型。
　　在建立對象數學模型（建模）時，一般將被控變量看作對象的輸齣量，也叫輸齣變量，而將乾擾作用和控製作用看作對象的輸入量，
　　圖3��1對象的輸入輸齣量示意圖
　　也叫輸入變量。乾擾作用和控製作用都是引起被控變量變化的因素，從控製的角度看，
　　輸入變量就是操縱變量（控製變量）和擾動變量，輸齣變量就是被控變量，如圖3��1所示。由對象的輸入變量至輸齣變量的信號聯係稱為通道，控製作用至被控變量的信號聯係稱為控製通道； 乾擾作用至被控變量的信號聯係稱為乾擾通道。在研究對象特性時，應預先指明對象的輸入量是什麼，輸齣量是什麼，因為對於同一個對象，不同通道的特性可能是不同的。
　　要深入瞭解被控對象的性質、特點以及動態特性就離不開數學模型。工業過程的數學模型可分為動態數學模型和靜態數學模型。動態數學模型是錶示輸齣變量與輸入變量之間隨時間而變化的動態關係的數學描述。動態數學模型在對動態過程的分析和控製中起著舉足輕重的作用，可用於各類自動控製係統的設計和分析，以及工藝設計和操作條件的分析和確定。靜態數學模型是描述輸齣變量與輸入變量之間不隨時間而變化的數學關係。可用於工藝設計和*優化等，同時也是考慮控製方案的基礎。靜態與動態是事物特性的兩個側麵，可以這樣說，動態數學模型是在靜態數學模型基礎上的發展，靜態數學模型是對象在達到平衡時的動態數學模型的一個特例。
　　必須指齣，這裏要研究的主要是用於控製的數學模型，它與用於工藝設計與分析的數學模型是不完全相同的，盡管在建立數學模型時，用於控製的和用於工藝設計的可能都是基於同樣的物理和化學規律，它們的原始方程可能都是相同的，但兩者還是有差彆的。
　　用於控製的數學模型一般是在工藝流程的設備尺寸等都已確定的情況下，研究的是對象的輸入變量是如何影響輸齣變量的，即對象的某些工藝變量（如溫度、壓力、流量等）變化以後是如何影響另一些工藝變量的（一般是指被控製變量），研究的目的是為瞭使所設計的控製係統達到更好的控製效果。用於工藝設計的數學模型（一般是靜態的）是在産品規格和産量已經確定的情況下，通過模型的計算，來確定設備的結構、尺寸、工藝流程和某些工藝條件，以期達到*好的經濟效益。
　　數學模型的錶達形式主要有兩大類： 一類是非參量形式，稱為非參量模型； 另一類是參量形式，稱為參量模型。
　　1. 非參量模型
　　當數學模型是采用麯綫或數據錶格等來錶示時，稱為非參量模型。
　　非參量模型可以通過記錄實驗結果來得到，有時也可以通過計算來得到，它的特點是形象、清晰，比較容易看齣其定性的特徵。但是，由於它們缺乏數學方程的解析性質，要直接利用它們來進行係統的分析和設計往往比較睏難，必要時，可以對它們進行一定的數學處理來得到參量模型的形式。
　　由於對象的數學模型描述的是對象在受到控製作用或乾擾作用後被控變量的變化規律，因此對象的非參量模型可以用對象在一定形式的輸入作用下的輸齣麯綫或數據來錶示。根據輸入形式的不同，主要有階躍響應麯綫、脈衝響應麯綫、矩形脈衝響應麯綫、頻率特性麯綫等。這些麯綫一般都可以通過實驗直接得到。
　　2. 參量模型
　　當數學模型是采用數學方程式來描述時，稱為參量模型。
　　對象的參量模型可以用描述對象輸入、輸齣關係的微分方程式、偏微分方程式、狀態方程、差分方程等形式來錶示。
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