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出版者:化学工业出版社

作者:厉玉鸣，孙自强，

出品人:

页数:151

译者:

出版时间:2006-7

价格:18.00元

装帧:

isbn号码:9787502587574

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化工仪表与自动化：原理、实践与前沿 内容简介： 本书深入探讨了化工仪表与自动化的核心概念、关键技术及其在现代化工生产中的广泛应用。内容涵盖了从基础理论到实际操作的多个层面，旨在为化工领域的工程师、技术人员以及相关专业的学生提供一本全面、实用的参考手册。 第一部分：化工仪表基础 本部分着重于化工过程中各种测量仪表的原理、结构、选型、安装与维护。 第一章：流体测量仪表 流量测量： 详细介绍了差压式流量计（如孔板、文丘里管、喷嘴）、转子流量计、涡轮流量计、电磁流量计、超声波流量计、质量流量计（如科氏力质量流量计）等主流流量测量技术的原理、优缺点、适用范围以及安装注意事项。重点分析了不同流量计在处理不同介质（如粘稠、腐蚀性、易结晶液体）时的性能差异和选型依据。 压力测量： 阐述了压力测量的基本概念（表压、绝压、差压），并详细介绍了各类压力仪表，包括弹性式压力计（如弹簧管压力表、膜盒压力计）、电容式压力传感器、压阻式压力传感器、应变片式压力传感器等。分析了它们的工作原理、精度等级、量程范围以及在高温、高压、腐蚀性环境下的应用。 液位测量： 涵盖了浮球式、连秆浮子式、静压式、超声波式、雷达式、电容式、放射性等多种液位测量方法。深入剖析了各种技术的适用性，特别是在高温、高压、易挥发、有泡沫或结晶的介质中，如何选择最合适的液位计。 第二章：温度测量仪表 热电偶： 详细介绍了不同类型热电偶（B、S、R、K、J、T、E、N）的特性、测温范围、精度等级、连接方式（如冷端补偿）及其在化工高温过程中的应用。 热电阻： 讲解了铂电阻（Pt100、Pt1000）等热电阻的工作原理、精度、响应速度以及在常温至中温范围内的应用。 红外测温仪： 介绍了非接触式红外测温的原理、发射率的影响、选型考虑因素以及在难以接触或高温物体的测量中的优势。 其他温度测量技术： 简要介绍了双金属温度计、气体膨胀温度计、光纤温度传感器等。 第三章：物位与密度测量仪表 物位测量： 除了第一章提及的液位测量，本章进一步探讨了固体物位的测量，如限位开关、音叉式、雷达式、超声波式等。 密度测量： 介绍了浮球式密度计、辐射式密度计、超声波密度计等原理及应用，特别是在液体混合物成分分析中的作用。 第四章：分析仪表 气体分析： 详细讲解了用于测量气体成分的仪表，如气体色谱仪、红外气体分析仪、氧化锆氧量分析仪、激光气体分析仪等，并分析了它们在过程控制、环保监测中的重要性。 液体分析： 涵盖了pH计、电导率仪、溶解氧仪、浊度计等，阐述了它们在水处理、生化反应、化学品生产中的应用。 其他分析仪表： 简要介绍了粘度计、折光仪等。 第五章：变送器与执行器 信号变送： 介绍了各类传感器将物理量转换为标准电信号（如4-20mA、HART协议）的变送器原理，包括智能变送器的功能和配置。 执行器： 详细讲解了调节阀（如截止阀、球阀、蝶阀）的结构、工作原理、流量特性，以及气动、电动、液动执行器的选择和使用。 第二部分：化工自动化控制系统 本部分深入介绍化工自动化控制系统的构成、设计、实现与应用。 第六章：控制理论基础 反馈控制原理： 详细阐述了PID（比例-积分-微分）控制算法的原理、参数整定方法（如Ziegler-Nichols法、临界比例法）及其在化工过程中的应用。 开环与闭环控制： 区分了开环和闭环控制的特点，并分析了在何种情况下适合采用哪种控制方式。 系统稳定性分析： 简要介绍了控制系统的稳定性概念及其重要性。 第七章：自动化控制系统架构 分布式控制系统（DCS）： 详细介绍了DCS系统的基本构成、系统层次、网络结构、功能模块（如操作员站、工程师站、控制器、I/O模块）以及其在高可靠性、大规模化工生产中的优势。 可编程逻辑控制器（PLC）： 讲解了PLC在离散控制、顺序控制以及中小型化工过程中的应用，包括其编程方式（梯形图、指令表）、硬件结构和通讯方式。 高级过程控制（APC）： 介绍了模型预测控制（MPC）、模糊逻辑控制、神经网络控制等先进控制技术及其在优化化工生产、提高产品质量、降低能耗方面的应用。 第八章：安全仪表系统（SIS） 安全完整性等级（SIL）： 详细阐述了SIL的定义、评估方法（如危险与可操作性分析HAZOP、功能安全评估）以及SIS在保障化工生产安全中的核心作用。 SIS的构成与原理： 介绍了SIS的典型架构，包括传感器、逻辑控制器、执行器，以及其与基本过程控制系统（BPCS）的区别和联系。 失效模式与安全措施： 分析了潜在的失效模式，以及如何通过冗余、故障检测和诊断等技术提高SIS的可靠性。 第九章：工业通信与网络 现场总线技术： 详细介绍了HART、Foundation Fieldbus、Profibus等现场总线技术的原理、优势以及在简化布线、提高系统集成度方面的作用。 工业以太网： 讲解了EtherNet/IP、Profinet等工业以太网在高速数据传输、互联互通方面的应用。 OPC（OLE for Process Control）： 介绍了OPC在实现不同厂商设备之间互操作性方面的作用。 第三部分：化工自动化系统设计与实施 本部分侧重于化工自动化系统的实际设计、工程实施以及系统集成。 第十章：自动化系统设计流程 需求分析与方案设计： 强调了在自动化系统设计初期进行详细需求分析的重要性，以及如何基于工艺流程和控制要求制定系统方案。 仪表选型与组态： 详细讲解了根据介质特性、工况条件、精度要求以及成本效益进行仪表选型的具体步骤。 控制回路设计： 阐述了如何根据控制目标设计和实现各类控制回路（如单回路控制、串级控制、前馈控制）。 系统集成与调试： 介绍了自动化系统集成过程中需要注意的关键问题，以及详细的调试步骤和方法。 第十一章：项目管理与实施 项目生命周期管理： 概述了自动化项目从概念设计到最终交付的各个阶段，以及各阶段的关键任务。 供应商管理与合同执行： 强调了与仪表供应商、系统集成商有效合作的重要性。 现场安装与施工： 讲解了仪表安装、管线敷设、电缆连接、接地等现场施工的关键技术要求。 第十二章：系统维护与优化 预防性维护与故障排除： 提供了针对常见仪表故障的诊断方法和维护策略。 系统升级与改造： 探讨了如何根据生产需求变化对现有自动化系统进行升级和改造。 性能监控与优化： 介绍了如何通过数据分析和性能评估来持续优化自动化系统的运行。 第四部分：化工自动化前沿技术与应用案例 本部分将目光投向化工自动化领域的新发展和实际应用。 第十三章：数字化工厂与工业互联网 物联网（IoT）在化工中的应用： 探讨了传感器网络、数据采集、远程监控等在提升生产效率、降低运营成本方面的潜力。 大数据与人工智能（AI）： 介绍了如何利用大数据分析和机器学习算法进行设备预测性维护、工艺参数优化、产品质量预测等。 数字孪生技术： 阐述了数字孪生在模拟、优化和预测化工过程中的应用。 第十四章：绿色化工与可持续发展 能源管理与优化： 介绍了自动化系统如何通过精确控制和数据分析来降低能源消耗。 环境保护与排放监测： 探讨了自动化技术在环境监测、污染物排放控制和资源回收方面的作用。 第十五章：典型化工过程自动化案例 精馏塔控制系统： 以精馏塔为例，详细分析其温度、压力、液位、流量和成分控制策略。 反应器控制系统： 讲解了温度、压力、进料速率、催化剂添加等关键参数的控制。 储罐液位与安全连锁系统： 介绍了大型储罐的液位监测、报警以及紧急停车联锁的设计。 总结： 本书力求理论与实践相结合，系统性地梳理了化工仪表与自动化的发展脉络，深入剖析了各项关键技术，并结合丰富的应用案例，为读者提供了一个全面深入的认知框架。通过对本书的学习，读者将能够更好地理解和掌握化工仪表与自动化技术，从而在实际工作中提高生产效率、保障生产安全、降低生产成本，并为化工行业的智能化转型贡献力量。

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翻开这本书的实体，一股油墨的清香混合着纸张的质感，立刻让人感到踏实。现在的电子资料固然方便，但在面对需要反复推敲、圈点批注的专业书籍时，纸质书的优势是无可替代的。这本书的排版设计也十分考究，字体大小适中，图表清晰明了，即便是那些涉及复杂电气接线图和P&ID符号的章节，也能做到一目了然。我特别喜欢它对“误差分析”那一块的处理方式。在化工过程中，误差控制是重中之重，这本书没有避讳这些“棘手”的问题，反而将其作为重点来突破。它不仅罗列了系统误差、随机误差，还详细讲解了如何利用统计学方法对大量测量数据进行有效处理，并给出了多个不同精度的传感器在同一工况下的对比计算。这种对比性的习题设计，让读者能够直观地感受到不同测量设备之间的性能差异，从而在实际采购和维护中做出更明智的决策。在我看来，一本好的技术习题集，应该能激发读者的批判性思维，而不是被动接受既定结论。这本书在这方面做得非常出色，它设置了一些“开放式”的习题，要求我们自己根据情景假设边界条件，这无疑是在锻炼我们独立解决问题的能力，这比死记硬背公式要重要得多。

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这本《化工仪表及自动化例题习题集》简直是为我们这些在化工领域摸爬滚打的工程师和学生量身定制的宝典。光是翻开目录，就能感受到那种扑面而来的实战气息。我尤其欣赏它在基础理论与实际应用之间找到的那个绝妙平衡点。很多参考书，要么理论堆砌得让人望而生畏，要么就是纯粹的习题罗列，缺乏必要的理论支撑。但这本书不同，它在每章开始或关键知识点之后，都会穿插一些精炼的例题解析，清晰地展示了如何将抽象的公式转化为解决实际问题的步骤。比如，在讲解流量计的选型和安装时，它不仅仅给出了欧姆定律或伯努利方程的应用，还深入剖析了由于流体粘度、管道粗细变化对测量精度的影响，并且提供了针对性的校准方法。对于我来说，这种由浅入深、环环相扣的讲解方式，极大地提高了我的学习效率和对知识的掌握深度。特别是对于那些我们经常在现场遇到的模糊地带，比如 DCS 组态的逻辑判断，书中的习题设计就显得尤为巧妙，它不是直接告诉你答案，而是引导你去思考不同工况下的系统响应，培养那种工程师的“直觉”和严谨的逻辑思维。这本书的价值，绝非仅仅是用来应付考试那么简单，它更像是一位经验丰富的老专家，手把手地教你如何“看懂”并“驾驭”那些复杂的自动化系统。

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这本书在“故障诊断与安全联锁”这部分内容的深度和广度，着实让我眼前一亮。在现代化的化工生产中，仪表的可靠性和系统的安全性是高于一切的红线。很多习题集往往草草带过，认为这部分内容偏向于操作规程，不属于核心的理论范畴。但这本书却将其提升到了一个相当高的战略地位。它不仅包含了大量的关于传感器失效、变送器漂移的模拟案例，更重要的是，它深入探讨了如何设计冗余系统和实现自动切换的逻辑。我尤其对其中关于“安全仪表系统（SIS）”的案例分析印象深刻。书中的例题要求我们计算不同等级安全完整性水平（SIL）所需的仪表配置和测试周期，这要求读者不仅要懂仪表原理，还得具备风险评估的思维。这已经远远超出了一个普通习题集的范畴，它实际上是在培养我们具备对工艺安全负责的态度和能力。对于一个身处高危行业的从业者而言，这种对“万无一失”的执着追求，正是我们最需要的专业素养，这本书无疑在这方面起到了极佳的导向作用。

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我用过好几本自动化习题集，但坦率地说，很多书的习题设计往往停留在“套公式”的层面，计算过程冗长而枯燥，缺乏对实际工程背景的考虑。而《化工仪表及自动化例题习题集》的题目设置，明显融入了大量的真实化工场景和约束条件。例如，在关于压力变送器量程选择的习题中，它不仅给出了正常操作压力，还考虑了最大瞬时波动压力、安装位置的气压差异，甚至连环境温度对膜片的影响都纳入了考量范围。这种全方位的、带有“环境噪音”的习题设计，极大地挑战了我们对理论的灵活运用能力。它迫使我们跳出书本上的理想化模型，去思考现实世界中各种不确定性因素对测量结果的干扰。做完一章的习题，我感觉自己不仅仅是掌握了知识点，更像是参与了几次小型但逼真的工程模拟。这种沉浸式的学习体验，让知识点不再是孤立的符号，而是与具体的设备、流体、温度和压力紧密地联系在一起，形成了牢固的知识网络，这对于提升工程实践能力是具有里程碑意义的。

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作为一名刚接触过程控制的新手，我必须坦诚地说，一开始面对这些专业的自动化术语和复杂的控制回路时，我感到有些力不从心。市面上很多教材过于学术化，术语解释得晦涩难懂，让人觉得高不可攀。然而，这本《化工仪表及自动化例题习题集》却展现出了一种罕见的“亲和力”。它的语言风格非常接地气，没有过多华丽的辞藻，而是用最朴实的工程语言去阐述原理。比如，在讲解PID控制器的参数整定这一经典难题时，它没有一上来就抛出Ziegler-Nichols方法，而是先用一个简单的水箱液位控制实例，形象地解释了比例、积分、微分项分别对应着“当前偏差”、“历史累积”和“未来变化趋势”的作用，这种直观的类比，瞬间打通了我的认知壁垒。后续的习题也紧密围绕这些基础概念展开，确保我们在掌握了核心思想之后，再去挑战更复杂的串级控制、前馈控制等高级课题。这种循序渐进的教学设计，极大地增强了我的学习信心。它仿佛在告诉我：“别怕，这个领域没那么神秘，只要你一步一个脚印，就能掌握它。”这种陪伴感和引导性，是许多纯理论书籍所欠缺的。

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