化工仪表及自动化练习绪论l

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1、化工仪表及自动化绪论图书信息n 化工仪表及自动化（第四版）厉玉鸣主编 n 教育部高职高专规划教材 n 化工类专业适用 n 化学工业出版社教材出版中心1内容提要n 化工自动化的意义及目的n 化工自动化的发展概况n 化工仪表及自动化系统的分类2何为(化工)自动化?何为(化工)自动化所谓自动化是在工艺设备上，配备一些自动化装置，用它们 来代替操作人员的（部分）直接劳动，使生产在不同程度上 按照规定的要求自动地进行，也即：用自动化装置来管理设备（生产过程），使之正常运行用自动化装置来管理设备（生产过程），使之正常运行。从工艺的眼光来看从工艺的眼光来看所谓自动化是使工艺参数保持在需要的值或者状态上，或者

2、使生产过程按照一定的程序或者步骤运行保证生产过程运行在最佳状态最高目标最高目标 从控制的眼光来看从控制的眼光来看所谓“自动控制”是指应用自动化仪器仪表或自动控制装置代替人自动地对仪器设备或工业生产过程进行控制，使 之有目的地修正被控对象的动力学行为，以达到预期的状 态或满足预期的性能要求。随着现代科学技术的蓬勃发展，炼油、化工、冶金、电力 、生物、制药等工业过程的生产规模越来越大型化、复杂 化，各种类型的自动控制技术已经成了现代工业生产实现 安全、高效、优质、低耗的基本条件和重要保证 一、日常生活中的自动控制模式 1.洗衣机的控制：如标准漂洗过程45分钟 ：开始注水洗涤（20min）排水脱水（

3、4min） 漂洗1（6min）排水脱水（4min）漂洗2（6min）排水脱水（5min） 结束n漂洗过程说明：启动后按照预设先定好的步骤和时间，逐项自动进行（通常时间也是厂家设好的）。n系统特点：开环控制系统工作和生活中常有自动化一说，何为自动化？2. 普通空调的控制n 制冷过程说明：开机后，按照预设先定好的温度值，对环境温度进行循环温度检测，比较检测结果和设定温度值，根据比较后的差值进行空调压缩机的开停调节，由此保证环境温度和设定温度的一致。n 系统特点：位式调节 闭环控制系统3. 变频空调的控制n 制冷过程说明：开机后，按照预设先定好的温度值，对环境温度进行循环温度检测，比较检测结果和设定

4、温度值，根据比较后的差值进行控制空调压缩机的运转方向和速度，由此保证环境温度和设定温度的一致。n 系统特点：连续调节 闭环控制系统4. 工业过程的控制 n 控制过程说明：人工控制时通过眼、脑、手完成液位控制；采用了自动化仪表后，由自动化装置自动 完成液位参数的自动检测、自动比较分析、自动调节等作用，自动的将液位控制在设工艺定值上。 n 系统特点：连续调节 闭环控制系统 5. 控制方式的比较 手动与自动自动化与生产工艺的关系了解生产对象的基本特性及其对控制的影响；根据工艺要求选择合 理的自控方案；综合考虑工艺与自控双方面的因素，掌握准确的工艺条件和数据；了解基本测控参数的测量原理、要求，便于确定

5、合适的测控参数、 选择合适的测控点等。典型的工业生产过程生产工艺生产设备自动控制。典型的工业生产过程生产工艺生产设备自动控制。自控与工艺的关系：自控与工艺的关系：自控为工艺服务自控为工艺服务。自控专业人员必须深入了解和熟悉生产工艺和设备自控专业人员必须深入了解和熟悉生产工艺和设备 工艺专业人员也必须掌握自动控制的本质工艺专业人员也必须掌握自动控制的本质化工自动化的概念化工生产过 程的自动化通常 是指在石油、化 工等工业生产中 连续地或按一定 程序进行的，以 生产过程中的温 度、压力、流量 、物位及成份等 参数作为被控变 量，用各种技术 、工具与方法完 成检测、分析、 判断和控制工作 。化工自动

6、化的发展概况工业生产过程控制室检测与控制装置现场n 仪表自动化阶段1940s1970s 以基地式仪表为典型 的局部自动化，大都是针对温度、压力、 流量和液位等参数的简单控制，主要控制 目的是保证控制变量的稳定和生产安全， 以保证产品的产量和质量的稳定。 n 计算机控制阶段1970s1990s 计算机在自动化中发 挥越来越巨大的作用，出现了集散控制系 统（DCS）和现场总线控制系统（FCS） 。 n 综合自动化阶段1990s现在 综合自动化系统也成管 控一体化系统，靠计算机及其网络来实现 的，因此也成计算机集成过程系统（CIPS ）化工自动化的发展阶段弹 簧 管 压 力 表速 度 式 流 量 计

7、法兰式液位变送器化工自动化的意义及目的 n 加快生产速度、降低生产成本、提高产品产量和质量。 n 减轻劳动强度、改善劳动条件。 n 能够保证生产安全，防止事故发生或扩大，达到延长设备 使用寿命，提高设备利用率、保障人身安全的目的。 n 生产过程自动化的实现，能根本改变劳动方式，提高工人 文化技术水平，以适应当代信息技术革命和信息产业革命 的需要。 3化工自动化的发展情况n 20世纪40年代以前绝大多 数化工生产处于手工操作状况， 操作工人根据反映主要参数的仪 表指示情况，用人工来改变操作 条件，生产过程单凭经验进行。 低效率，花费庞大。 n 20世纪50年代到60年代人们对 化工生产各种单元操

8、作进行了大 量的开发工作，使得化工生产过 程朝着大规模、高效率、连续生 产、综合利用方向迅速发展。4化工自动化的发展概况n 20世纪70年代以来，化工自动化技术水平得到 了很大的提高 n 20世纪70年代，计算机开始用于控制生产过程 ，出现了计算机控制系统 n 20世纪80年代末至90年代，现场总线和现场总 线控制系统得到了迅速的发展5化工仪表及自动化系统的分类按功能不同，分四类：检测仪表 (包括各种参数 的测量和变送)显示仪表 (包括模拟量显 示和数字量显示)控制仪表 (包括气动、电 动控制仪表及数字式控制器)执行器(包括气动、电动 、液动等执行器) 图0-1 各类仪表之间的关系6化工仪表及

9、自动化系统的分类1.1.自动检测系统自动检测系统利用各种仪表对生产过程中主要工艺参数进行测量 、指示或记录的部分。 作用作用对过程信息的获取与记录作用。 图0-2 热交换器自动检测系统示意图7化工仪表及自动化系统的分类自动检测系统中主要的自动化装置敏感元件传感器显示仪表对被测变量 作出响应,把它 转换为适合测量 的物理量。 对检测元件 输出的物理量信 号作进一步信号 转换(变送器)将检测结果 以指针位移、数 字、图像等形式, 准确地指示、记 录或储存。 8化工仪表及自动化系统的分类2.2.自动信号和联锁保护系统自动信号和联锁保护系统对某些关键性参数设有自动信号联锁保护装置，是 生产过程中的一种

10、安全装置。 自动信号联锁保护电路按主要构成元件不同分类：有触点式无触点式两类 9化工仪表及自动化系统的分类3.3.自动操纵及自动开停车系统自动操纵及自动开停车系统自动操纵系统可以根据预先规定的步骤自动地对生 产设备进行某种周期性操作。 自动开停车系统可以按照预先规定好的步骤,将生产 过程自动地投入运行或自动停车。 10化工仪表及自动化系统的分类4.4.自动控制系统自动控制系统对生产中某些关键性参数进行自动控制,使它们在受 到外界干扰的影响而偏离正常状态时,能自动地调回到规 定的数值范围内。 11本学科的作用通过本门课程的学习,应能了解主要工艺参数 (温度 、压力、流量及物位)的检测方法及其仪表

11、的工作原理及 特点;能根据工艺要求,正确地选用和使用常见的检测仪表 及控制仪表;能了解化工自动化的初步知识,理解基本控制规律, 懂得控制器参数是如何影响控制质量的;12本学科的作用能根据工艺的需要,和自控设计人员共同讨论和提 出合理的自动控制方案;能为自控设计提供正确的工艺条件和数据;能在生产开停车过程中,初步掌握自动控制系统的 投运及控制器的参数整定;能了解检测技术和控制技术的发展趋势和最新发 展动态。13应用于交通管理上的检测技术 1.紫金矿业的福建上杭铜矿渗漏2.大连储油库燃爆3.吉林永吉县两家化工企业七千多个化学 原料桶被洪水冲入松花江4.南京塑料四厂拆迁导致丙烯泄漏引发爆1.紫金矿业

12、的福建上杭铜矿渗漏n 事故基本情况n 7月3日下午15:50左右，紫金山铜矿湿法厂岗位人员发现 污水池待中和处理的污水水位异常下降，且有废水自废水 池下方的排洪涵洞流入汀江。 n 据专家初步判断，是由于废水池防渗膜垫层异常扰动，导 致防渗膜局部破损，废水渗漏到废水池下方的排洪涵洞， 流入汀江。经检测，渗漏废水主要为含铜酸性废水，没有 剧毒物质。2.大连储油库燃爆n 2010年7月16日晚间18时左 右，大连新港附近中石油一条 输油管道起火爆炸。经过2000 多名消防官兵彻夜奋斗，截至 17日上午，火势已基本扑灭。 事故未造成人员伤亡，但大连 附近海域至少50平方公里的海 面被原油污染。事故起因

13、：货 轮在卸油的过程当中，发生操 作不当引发的爆炸。 n 事故原因是，在油轮已暂停 卸油的情况下，辉盛达公司和 祥诚公司继续向输油管道中注 入含有强氧化剂的原油脱硫剂 ，造成输油管道内发生化学爆 炸。事故具体原因正在进一步 调查分析中。3.化工企业七千多个化学原料桶被洪水冲入松花 江n 事故基本情况n 7月28日上午10时许，吉林省永吉县因特大暴雨 造成山洪暴发，致使该县一化工厂的部分化学原料 桶被洪水冲入松花江， 4.南京塑料四厂拆迁导致丙烯泄漏引 发爆n 事故基本情况 n 7月28日上午9时56分，南京栖霞区万寿村15号， 途经南京塑料四厂拆迁工地丙烯管道被施工人员挖 断，泄漏后发生爆炸。目前，火已基本扑灭。