现代化工仪表及自动化概述

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,化 工 仪 表 及 自 动 化,绪 论,1,人工,控,控制,与,与自,动,动控,制,制：,水,水箱,水,水位,控,控制,问,问题,水位测量与变送,执行器,控制器,给定,眼,手,脑,举个,小,小例,子,子,人工,控,控制,的,的步,骤,骤：,1.看（,眼,眼）,测,测量,2.,判,判,断,断、,思,思考,（,（脑,）,）,控,制,制器,3.执行,（,（手,）,）,调,调节,阀,阀,以上,的,的动,作,作用,仪,仪器,仪,仪表,来,来完,成,成,自动,化,化,2,一、,化,化工,自,自动,化,化意,义,义及,目,目的,1.,意,意义,仪表,：,：指用,于,于对,生,生产,过,过程,进,进行,自,自动,控,控制,的,的自,动,动化,装,装置,。,。,化工,生,生产,过,过程,自,自动,化,化：在化,工,工设,备,备、,装,装置,及,及管,道,道上,，,，配,置,置一,些,些自,动,动化,装,装置,，,，替,代,代操,作,作工,人,人的,部,部分,或,或全,部,部的,确,确直,接,接劳,动,动，,使,使生,产,产在,不,不同,程,程度,上,上自,动,动地,进,进行,。,。这,种,种部,分,分地,或,或全,部,部地,用,用自,动,动化,装,装置,来,来管,理,理化,工,工生,产,产过,程,程的,办,办法,，,，称,为,为化,工,工生,产,产过,程,程自,动,动化,，,，简,称,称为,化,化工,自,自动,化,化。,3,2.,目,目的,（1,）,）加,快,快生,产,产速,度,度、,降,降低,生,生产,成,成本,、,、提,高,高产,品,品产,量,量和,质,质量,。,。,（2,）,）减,轻,轻劳,动,动强,度,度、,改,改善,劳,劳动,条,条件,。,。,（3,）,）保,证,证生,产,产、,人,人生,安,安全,，,，防,止,止事,故,故发,生,生或,扩,扩大,，,，延,长,长设,备,备使,用,用寿,命,命、,提,提高,设,设备,利,利用,率,率。,（4,）,）改,变,变劳,动,动方,式,式，,提,提高,工,工人,文,文化,技,技术,水,水平,，,，适,应,应当,代,代信,息,息技,术,术革,命,命和,信,信息,产,产业,革,革命,需,需要,。,。,4,1.初级阶段：,应用一些自,动,动检测仪表,监,监视生产，,利,利用,手工操作,，工人根据,反,反映主要工,艺,艺参数的仪,表,表指示情况,人,人工地改变,操,操作条件，,生,生产过程单,凭,凭经验进行,。,。对于连续,生,生产的化工,厂,厂，在进出,物,物料彼此联,系,系中装设了,大,大的贮槽，,可,可以克服干,扰,扰影响及稳,定,定生产，但,是,是生产效率,低,低，设备投,资,资大。,二、化工自,动,动化的发展,概,概况,5,2.5060,年,年代：,开发化工生,产,产各个操作,单,单元，向着,大,大规模、高,效,效率、连续,生,生产、综合,利,利用方向发,展,展。实际生,产,产中应用的,自,自动控制系,统,统主要是压,力,力、流量、,液,液位和温度,四,四大参数的,简,简单控制。,串,串级、比值,、,、多冲量等,复,复杂控制系,统,统也得到一,定,定程度发展,。,。自动化技,术,术工具主要,是,是基地式电,动,动、气动仪,表,表及膜片式,的,的单元组合,仪,仪表。此时,期,期由于对化,工,工对象动态,特,特性了解不,够,够深入，因,此,此，半经验,、,、半理论的,设,设计准则和,整,整定公式，,在,在自动控制,系,系统设计和,参,参数整定中,起,起相当重要,作,作用。,6,自动化技术,工,工具方面，,气,气动2型和,电,电动2型单,元,元组合式仪,表,表刚投入生,产,产不久，气,动,动3型和电,动,动3型单元,组,组合式仪表,相,相继问世，,进,进一步发展,到,到具有多功,能,能的组装仪,表,表、智能式,仪,仪表，为实,现,现各种特殊,控,控制规律提,供,供了条件。,新,新型智能传,感,感器和控制,仪,仪表的问世,使,使仪表与计,算,算机之间的,直,直接联系极,为,为方便。而,且,且，电子计,算,算机的作用,也,也越来越大,。,。,3.70年代：,7,化工生产过,程,程自动化是,一,一门综合性,技,技术学科，,利,利用自动控,制,制学科、仪,器,器仪表学科,几,几计算机学,科,科的理论与,技,技术服务于,化,化学工程学,科,科。随着现,代,代科学技术,的,的进步，本,学,学科将不断,发,发展并日益,被,被人们所重,视,视。在化工,生,生产过程中,，,，由于实现,了,了自动化，,人,人们通过自,动,动化装置来,管,管理生产，,自,自动化装置,与,与工艺及设,备,备已结合成,为,为有机的整,体,体。因此，,越,越来越多的,工,工艺技术人,员,员认识到：,学,学习仪表及,自,自动化方面,的,的知识，对,于,于管理与开,发,发现代化化,工,工生产过程,是,是十分必要,的,的,8,化工生产过,程,程中需要测,量,量和控制的,参,参数是多种,多,多样的，主,要,要的有,热工量（压,力,力、流量、,液,液位、温度,等,等）和成分,（,（或物性）,量,量。,所以化工自,动,动化仪表按,功,功能不同，,大,大致分为,四类,：,检测仪表,（各种参数,的,的测量和变,送,送）；,显示仪表,（模拟量显,示,示和数字量,显,显示）；,控制仪表,（气动、电,动,动控制仪表,及,及数字式控,制,制器）；,执行器,（气动、电,动,动、液动等,执,执行器）。,利用上述各,类,类仪表，可,以,以构成,自动检测,、,自动操纵、,自,自动保护和,自,自动控制,这样四种自,动,动化系统，,他,他们的作用,如,如下：,三、自动化,系,系统及仪表,的,的分类,9,1.自动检,测,测系统,利用各种仪,表,表对生产过,程,程中主要工,艺,艺参数进行,测,测量、指示,或,或记录的，,称,称为自动检,测,测系统。,它代替了操,作,作人员对工,艺,艺参数的不,断,断观察与记,录,录，因此起,到,到对过程信,息,息的获取与,记,记录作用。,这,这在生产过,程,程自动化中,是,是最基本的,也,也是十分重,要,要的内容。,自动检测系,统,统中主要的,自,自动化装置,是,是,敏感元件、,传,传感器和显,示,示仪表,。,敏感元件,也称检测元,件,件，作用是,对,对被测变量,作,作出响应，,把,把它转换成,适,适合测量的,物,物理量。,传感器,可以对检测,元,元件输出的,物,物理量信号,作,作进一步信,号,号转换，当,转,转换后的信,号,号为标准的,统,统一信号（,如,如010mA、420mA、0.020.1Mpa等）时，,此,此时的传感,器,器一般成为,变,变送器。,显示仪表,的,作用是将检,测,测结果以指,针,针位移、数,字,字、图象等,形,形式准确地,指,指示、记录,或,或储存，使,操,操作人员能,正,正确了解工,艺,艺操作情况,和,和状态。,10,2.自动信,号,号和联锁保,护,护系统,生产过程中,有,有时由于一,些,些偶然因素,的,的影响导致,工,工艺参数超,出,出允许的变,化,化范围而出,现,现不正常情,况,况时就有可,能,能引起事故,。,。为此，长,对,对某些关键,性,性参数设有,自,自动信号联,锁,锁保护装置,。,。当工艺参,数,数超过了允,许,许范围，在,事,事故即将发,生,生以前，信,号,号系统就自,动,动地发出声,光,光信号警报,，,，告戒操作,人,人员注意，,并,并及时采取,措,措施。,自动信号联,锁,锁保护电路,按,按其主要构,成,成元件的不,同,同，可分为,有触点式和,无,无触点式,两类（有时,可,可采用混合,式,式）。,有触点式电,路,路,是由各种继,电,电器、按钮,、,、开关等电,器,器组成的继,电,电线路，依,靠,靠各种电器,的,的触点开合,完,完成电路的,通,通断和切换,。,。,无触点式电,路,路,利用由二极,管,管、晶体管,及,及集成电路,等,等电子器件,构,构成具有一,定,定功能的电,子,子线路，利,用,用电子器件,的,的导通或阻,断,断特性来实,现,现自动信号,的,的报警和联,锁,锁保护作用,。,。,11,3.自动操纵及,自,自动开停车系统,自动操纵系统,可以根据预先规,定,定的步骤自动地,对,对生产设备进行,某,某种周期性操作,。,。,自动开停车系统,可以按照预先规,定,定好的步骤，将,生,生产过程自动地,投,投入运行或自动,停,停车。,4.自动控制系统,生产过程中各种,工,工艺条件不可能,一,一成不变，特别,是,是化工生产，大,多,多数是连续生产,，,，各设备相互关,联,联，当其中某一,设,设备工艺条件发,生,生变化时，都可,能,能引起其他设备,中,中某些参数的波,动,动，偏离正常工,艺,艺条件。为此，,需,需要,用自动控制装置,对,对生产中某些关,键,键性参数进行自,动,动控制，使它们,在,在受到外界干扰,的,的影响而偏离正,常,常状态时，能自,动,动地调回到规定,的,的数值范围内,。,12,13,之间的关系,自动检测系统只能完成“了解,”,”生产过程进行,情,情况的任务；,自动信号联锁保,护,护系统只能在工艺条件,进,进入某种极限状,态,态时采取安全措,施,施以免发生生产,事,事故；,自动操纵系统只能按照预先规,定,定好的步骤进行,某,某种周期性操作,；,；,只有自动控制系统才能自动地排除,各,各种干扰因素对,工,工艺参数的影响,，,，使它们始终保,持,持在预先规定的,数,数值上，保证生,产,产维持在正常或,最,最佳的工艺操作,状,状态。,所以，,自动控制系统是,自,自动化生产中的,核,核心部分。,14,