过程检测与控制技术应用(全国高等职业教育示范专业规划教材)

本书以实际控制系统为例讲述过程控制中温度、流量、压力、物位等传感器和调节阀门等执行器的工作原理及选用原则。

前言 项目一学习过程检测与控制技术基本 知识1 任务一学习仪表基础知识1 111仪表分类1 112检测仪表概述2 任务二学习过程控制的基本概念7 121工业自动化的主要内容7 122自动控制系统的组成和分类8 123自动控制系统框图12 124工艺管道及控制流程图14 125自动控制系统的过渡过程和品质 指标16 126自动控制系统基本控制规律21 任务三学习简单控制系统的基本知识30 131简单控制系统的结构与组成30 132简单控制系统的设计31 133简单控制系统的故障与处理43 思考与练习一46 项目二恒温控制系统的集成与安装 调试51 任务一控制系统的组成与工作原理51 任务二调功器的工作原理与选择52 任务三温度传感器的选择53 231膨胀式温度计56 232压力式温度计57 233辐射式高温计58 234热电偶温度计59 235金属热电阻温度计69 236一体化温度变送器71 237温度测量仪表的选型原则72 任务四温度控制系统的安装与调试72 241温度仪表的安装72 242热电阻的安装74 243热电偶的安装75 244热电偶的误差分析和故障处理76 245热电阻的误差分析和故障处理78 246控制参数的整定78 思考与练习二84 项目三流量控制系统的集成与安装 调试87 任务一 了解流量控制系统的组成与工作 原理87 任务二学习流量传感器的原理与选择88 321流量测量仪表的分类88 322典型的流量传感器90 任务三调节阀门的工作原理与选择103 331阀的基本知识103 332阀的结构形式104 333流量特性108 334调节阀的可调比111 335气动执行器112 336电动执行器120 任务四流量控制系统的安装与调试121 341流量计的安装121 342容积式流量计的安装122 343浮子流量计的安装124 344涡轮流量计的安装125 345电磁流量计的安装127 346差压流量计的安装130 347执行器的安装131 思考与练习三136 项目四恒压供水控制系统的集成与 安装调试137 任务一了解恒压供水控制系统的组成与 工作原理137 411变频恒压供水控制系统的组成137 412恒压供水的实例139 任务二学习变频器的工作原理与选择 方法140 421变频器的工作原理140 422变频器的分类142 423变频器的应用领域144 424变频器的选择方法145 任务三学习压力仪表和压力传感器147 431压力的概念及单位147 432压力测量仪表的分类148 433液柱式压力计149 434弹性式压力表150 435负荷式压力计152 436压力传感器154 任务四压力控制系统的安装与调试172 441压力仪表的主要技术指标172 442仪表种类和型号的选择172 443压力仪表的校验174 444压力仪表的安装175 思考与练习四177 目录过程检测与控制技术应用项目五物位控制系统的集成与安装 调试179 任务一了解物位控制系统的组成与 工作原理179 任务二物位测量传感器的选择180 521物位检测概论180 522浮力式液位测量仪表181 523压力式液位测量仪表186 524电容式物位测量仪表190 525超声式物位测量仪表195 526射线式物位测量仪表200 527雷达式物位测量仪表202 528磁致伸缩物位测量仪表206 529光纤式液位计209 5210称重式液罐计量仪212 5211物位开关213 5212物位测量仪表的选型216 任务三液位控制系统的安装与调试217 531浮力式液位计的安装217 532差压式液位计的安装219 533电容式物位测量仪表的安装219 534超声波物位测量仪表的安装219 535控制器参数的工程整定方法221 思考与练习五221 项目六温度串级控制系统的集成与 安装调试224 任务一了解串级控制系统的组成与工作 原理224 611串级控制系统的概念224 612框图及常用名词227 613串级控制系统的控制过程228 任务二掌握串级控制系统副回路、 副变量的选择原则234 621串级控制系统中副回路的选择 原则234 622串级控制系统中副变量的选择 原则236 任务三掌握主、副控制器的控制规律及正、 反作用的选择238 631主、副控制器控制规律的选择238 632控制器正、反作用的选择239 任务四温度串级控制系统的实施与 投运240 641串级控制系统的实施240 642串级控制系统的投运241 思考与练习六243 项目七锅炉三冲量控制系统的设计247 任务一锅筒水位控制方案的选择248 711锅筒水位的动态特性248 712锅筒水位的控制方案249 任务二锅炉燃烧系统控制方案的确定261 721蒸汽压力控制和燃料与空气 比值控制系统261 722燃烧过程的烟气氧含量闭环 控制262 723炉膛负压控制与有关安全保护 系统262 任务三蒸汽过热系统控制方案的确定264 思考与练习七264 项目八学习其他控制系统266 任务一学习均匀控制系统266 811均匀控制系统的基本原理266 812均匀控制方案268 813均匀控制系统控制规律的选择及 参数的整定270 任务二学习选择性控制系统271 821选择性控制系统的基本原理271 822选择性控制系统的类型272 823选择性控制系统设计和工程 应用中的问题277 任务三学习分程控制系统278 831分程控制系统的组成及工作 原理278 832分程控制的应用场合279 833分程控制系统的实施281 思考与练习八283 项目九学习安全检测与控制285 任务一了解功能安全技术285 911安全的定义285 912风险的定义286 913安全完整性等级的定义286 914风险降低同安全完整性的关系287 915安全生命周期的定义288 916安全仪表系统的设计290 917安全仪表系统的结构设计290 任务二掌握防爆安全技术292 921防爆知识基础概要292 922爆炸性物质的分类与危险场所的 区域划分295 923仪表防爆技术基础297 924防爆电气设备的选型298 925本质安全基本知识299 926现场总线本安防爆技术302 思考与练习九303 参考文献304

本教材与浙江中控联合开发，是国家精品课程及国家精品资源共享课配套教材。教材按照高职学生的认知规律对课程教学内容进行了构建，并进行了课程教学内容项目化设计，按照精选的通用性强的工程项目展开，保证了教材的普适性。本书既可作为高职高专自动化类、医药、化工等专业教材，也可以作为相关技术人员的参考用书。 教学内容具体设计如下：  项目一学习过程检测与控制技术基本知识 项目二恒温控制系统的集成与安装调试 项目三流量控制系统的集成与安装调试 项目四恒压供水控制系统的集成与安装调试 项目五物位控制系统的集成与安装调试 项目六温度串级控制系统的集成与安装调试 项目七锅炉三冲量控制系统的设计 项目八学习其他控制系统 项目九学习安全检测与控制本教材适合采用传统教学法、学练一体、课程项目化教学等方法授课。更适合采用课程项目化教学方法授课，实现专业核心能力与职业核心能力培养并举。职业核心能力主要包括与人交流、信息处理、与人合作、解决问题、自我学习、创新革新及解决问题等能力。本课程的项目化教学建议实施步骤为： 1）按照传统方法学习过程检测与控制的基本知识。 2）在项目二至项目八教学时，首先给学生一个与教学内容相应的控制系统小项目，让学生在课前预习相关内容（培养自我学习能力）。学生按每小组3～5人（培养与人合作的能力）在课余查找资料合作完成这个实际项目的设计、元器件选型、安装调试方案设计、控制规律选择及工程整定方法等（培养信息处理、解决问题的能力），并制作PPT汇报（培养与人交流沟通表达的能力），讲清楚设计思路：为什么要这样设计？还有其他方法吗？各种方法有些什么优缺点？（培养创新革新能力）。 3）上课时学生分组汇报各自设计方案（培养与人交流沟通表达的能力），其他同学提问，并给提问者加分。被提问者答不出来或答错了，给提问的人加3分；被提问者答不完整，给提问的人加2分；被提问者答对了，给提问的人加1分（培养学生创新意识和创新思维）。从而实现以学生为主体，教师为主导的目的。 4）老师根据学生汇报的情况，对各组的方案进行点评，学生修改完善设计方案（培养学生创新革新能力）。 5）学生分组到实验室安装调试（培养学生的合作能力和实践动手能力）。 由于编者水平所限，书中存在的不足和缺点恳请读者批评指正。 编者