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第1章 自动控制设计项目的管理1

1.1需要编制的文件1

1.1.1工艺流程图1

1.1.2配管及仪表流程图4

1.1.3仪表索引表4

1.1.4仪表规格表5

1.1.5回路接线图5

1.1.6仪表盘图和规格表12

1.1.7仪表平面图12

1.1.8安装详图13

1.1.9专用图纸13

1.1.10订货申请单16

1.1.11其它文件17

1.2需要的资料17

1.2.1工艺资料17

1.2.2仪表规范和标准17

1.2.3配管说明18

1.2.4电气说明18

1.2.5报价文件18

1.2.6设计程序19

1.2.7设计计划19

1.2.8设备资料20

1.2.9供货厂家图纸20

1.3工作协调20

1.3.1项目经理20

1.3.2工艺工程师21

1.3.3设备工程师23

1.3.4配管设计负责人23

1.3.5结构、建筑和土木专业23

1.3.6电气专业23

1.3.7采购和催货部门29

1.3.8其他方面29

1.4工作实施30

1.4.1设计须知30

1.4.2编制进度表32

1.4.3编制仪表规格表32

1.4.4厂家选择33

1.4.5仪表发货、收货和保管33

1.4.6安装和调试33

1.5工程检验表34

1.5.1设计要考虑的问题34

1.5.2其它问题34

1.5.3设备交货35

1.6结论35

第2章 工程设计准则36

2.1气动仪表和电动仪表的对比36

2.1.1价格36

2.1.2可靠性36

2.1.3安全37

2.1.4维修37

2.1.5过程控制要求37

2.1.6小结37

2.2中央控制室38

2.2.1位置38

2.2.2布置38

2.2.3电气防爆分类39

2.2.4公用工程39

2.3将来的发展余地和备用容量39

2.4各种测量和控制系统的说明40

2.4.1一般考虑40

2.4.2流量测量40

2.4.3压力测量41

2.4.4液位测量42

2.4.5温度测量43

2.4.6调节阀44

2.4.7仪表盘45

2.4.8分析仪表46

2.4.9其它自控设备47

2.5传送系统47

2.5.1气动系统47

2.5.2电动系统53

2.5.3标记55

2.6与工艺管道设备连接55

2.6.1检测点位置56

2.6.2仪表与工艺介质的隔离56

2.6.3阀组与表阀57

2.7其它设计准则60

2.7.1仪表安装60

2.7.2单位、记录纸和量程的选择60

2.7.3仪表的标识60

2.7.4防冻61

2.7.5结构材料61

2.7.6随机成套设备系统62

2.8电气安全62

2.8.1美国国家电气法规64

2.8.2吹气和充压外壳64

2.8.3本质安全65

第3章 测量方法的选择68

3.1流量测量68

3.1.1差压式流量计68

3.1.2转子流量计70

3.1.3电磁流量计70

3.1.4探极式（Probe—Type）磁性流量计71

3.1.5涡轮流量计72

3.1.6靶式流量计73

3.1.7旋涡流量计74

3.1.8容积式流量计75

3.1.9差压式流量计的一次元件78

3.2液位测量81

3.2.1浮筒式82

3.2.2差压式82

3.2.3电容式84

3.2.4超声波式86

3.2.5放射性式87

3.2.6其它类型88

3.3压力测量91

3.3.1液柱式压力计91

3.3.2波登管元件91

3.3.3波纹管元件94

3.3.4膜片元件94

3.3.5应变式仪表95

3.3.6化学隔离96

3.4温度测量96

3.4.1压力式测温系统96

3.4.2热电偶98

3.4.3热电阻98

3.4.4热敏电阻99

3.4.5辐射高温计99

3.4.6光学高温计99

3.4.7双金属温度计102

3.4.8其它型式102

3.4.9温度开关选择102

第4章 调节阀的选择104

4.1调节阀在控制系统中的功能104

4.2良好控制对调节阀压降的要求105

4.3流通能力的要求105

4.3.1设计流量106

4.3.2最大流量106

4.3.3最小流量106

4.4调节阀的可调范围106

4.5流量特性的选择107

4.5.1根据应用107

4.5.2根据流量特性108

4.6阀体型式的选择111

4.6.1滑动闸阀115

4.6.2双座球芯式阀体115

4.6.3单座球芯式阀体116

4.6.4三通球芯式阀体116

4.6.5分离式阀体117

4.6.6文丘里角形阀体117

4.6.7隔膜式阀体117

4.6.8蝶阀阀体118

4.6.9钳挟式阀体119

4.6.10V形切口球阀体119

4.6.11各种型式阀体的Cv值比较119

4.6.12阀体材料119

4.6.13阀体两端与相邻管线的连接120

4.7单座、双座调节阀结构的对比121

4.8降低流通能力的阀内件124

4.9执行机构的选择125

4.9.1弹簧薄膜式125

4.9.2活塞式或气缸式126

4.9.3电动液压式126

4.9.4电动式127

4.10阀门定位器的使用127

4.11其它机械特性的选择128

4.11.1硬化处理的阀内件128

4.11.2密封128

4.11.3延伸阀盖129

4.11.4填料和润滑129

4.11.5导向装置130

4.11.6软阀座131

4.11.7功率继动器131

4.11.8手轮132

4.12调节阀的旁路歧管132

4.13分程控制用的调节阀132

4.14调节阀的噪声问题133

4.14.1机械振动引起的噪声133

4.14.2空化引起的噪声133

4.14.3空气动力学产生的噪声134

4.15安全方面的考虑135

4.16特殊用途调节阀136

4.16.1小流量调节阀136

4.16.2高压降调节阀138

第5章 调节阀计算140

5.1 Cv的定义140

5.2公式140

5.2.1基本公式140

5.2.2 ISA公式141

5.2.3 FCI（流体控制学会）公式141

5.3特殊条件142

5.3.1液体142

5.3.2气体和蒸气143

5.4压力降146

5.4.1恒压系统146

5.4.2变压系统146

5.5阀的选择原则148

5.6结论148

5.7 FCI公式推荐表148

5.8 FCI公式的符号意义149

5.9 ISA公式表150

5.10 ISA公式的符号意义155

第6章 分析系统的应用导则158

6.1成功应用的因素158

6.1.1工艺问题的确定158

6.1.2工艺和样品调查158

6.1.3可行性研究158

6.1.4分析器的试验159

6.1.5最终设计159

6.1.6安装前的检验159

6.1.7安装和检验159

6.1.8项目回访159

6.2取样系统159

6.2.1基本原则159

6.2.2取样点位置160

6.2.3过滤器160

6.2.4取样滞后时间161

6.2.5样品处理162

6.2.6样品排放166

6.2.7典型取样系统167

6.3对分析器组件的评价169

6.3.1色谱仪169

6.3.2红外分析器173

6.4电导测量174

6.5 pH测量175

6.6分析器小屋175

6.6.1目的175

6.6.2结构176

6.6.3公用设施的要求177

第7章 仪表盘179

7.1控制室布置180

7.2电源系统181

7.2.1仪表电源的要求181

7.2.2仪表配电184

7.2.3控制室照明184

7.2.4通讯系统184

7.2.5电气的分类186

7.3仪表盘类型186

7.3.1平板式仪表盘186

7.3.2附接操纵台的仪表盘188

7.3.3控制台188

7.3.4各种型式仪表盘的比较189

7.4仪表盘布置191

7.4.1盘面布置191

7.4.2盘后布置191

7.4.3辅助架和辅助箱192

7.5仪表盘配管193

7.5.1空气总管193

7.5.2管道敷设193

7.6仪表盘配线194

7.7铭牌和标签195

7.8涂漆195

7.9模拟显示196

7.10仪表盘投标的技术说明书198

7.10.1范围198

7.10.2投标198

7.10.3图纸198

7.10.4规范和标准199

7.10.5盘结构199

7.10.6涂漆199

7.10.7模拟盘（如需要时）199

7.10.8铭牌与标签199

7.10.9配管199

7.10.10电气系统199

7.10.11仪表设备199

7.10.12试验和检验199

7.10.13交货200

7.10.14运输200

7.10.15保证200

7.11仪表盘检验203

第8章 仪表空气系统205

8.1供气能力计算准则205

8.2压力等级206

8.3气源206

8.4压缩机系统209

8.4.1容积式压缩机209

8.4.2动力压缩机211

8.4.3无油润滑压缩机212

8.4.4压缩机冷却212

8.4.5压缩机控制213

8.4.6除油213

8.4.7一般的设计原则214

8.5干燥器214

8.5.1干燥剂型干燥器215

8.5.2冷冻式干燥器217

8.5.3采用干燥器的必要性218

8.5.4设计准则218

8.6分配系统219

8.6.1一般配置219

8.6.2总管和支管的尺寸219

8.6.3材料219

8.6.4接管和阀门安装220

8.6.5控制室供气221

8.6.6仪表空气的其它用户222

8.6.7为降低电气防爆等级的吹气222

第9章 浆料的检测224

9.1流量测量224

9.1.1电磁流量计224

9.1.2靶式流量计225

9.1.3差压流量计方法226

9.1.4转子流量计228

9.1.5旋涡流量计228

9.2.液位测量229

9.2.1差压式229

9.2.2电容式233

9.2.3超声波型236

9.2.4核辐射型237

9.2.5其它液位开关237

9.2.6液位计238

9.3压力测量240

9.4温度测量241

9.5调节阀243

9.5.1球阀243

9.5.2隔膜阀（Saunders）244

9.5.3阀体分离阀244

9.5.4钳挟阀245

9.5.5蝶阀245

9.5.6角阀246

9.6其它测量246

9.6.1密度246

9.6.2粘度247

第10章 精确度和误差251

10.1规定术语的定义251

10.2仪表精确度和测量方法253

10.3误差源253

10.3.1对工艺参数和设计条件的认识不足253

10.3.2不良的设计254

10.3.3工艺变化、不规则、扰动255

10.3.4不良的维护255

10.3.5其它256

第11章 施工和开车259

11.1组织259

11.1.1需要的文件259

11.1.2拟订进度计划265

11.1.3费用控制265

11.2设备和材料的订货和到货266

11.2.1订货单266

11.2.2材料状况267

11.2.3设备和材料的贮存267

11.3仪表系统的安装267

11.3.1典型的安装程序268

11.3.2各工种之间的工作协调269

11.3.3良好安装实施的检查表269

11.4校验270

11.5试验271

11.5.1工艺连接272

11.5.2气动管线272

11.5.3电气272

11.6回路检查273

11.6.1典型的流量变送器校验程序273

11.6.2典型的温度变送器校验程序275

11.6.3典型的调节阀校验程序275

11.6.4其它校验277

11.7开车278

11.7.1仪表的投运278

11.7.2调节系统的整定278

11.7.3工艺扰动的估计279

11.7.4有缺陷设备的修理或更换279

11.7.5特殊设备279

11.7.6附加控制280

11.8结论280

第12章 数字和计算机控制系统281

12.1系统分类282

12.1.1直接数字控制（DDC）282

12.1.2监督控制283

12.1.3分级计算机系统284

12.1.4分布式控制285

12.1.5数据采集和多路切换287

12.1.6逻辑和顺序控制288

12.2规划计算机系统工程项目288

12.2.1人力要求289

12.2.2确定计算机系统的范围289

12.2.3工程项目的执行步骤290

12.3计算机系统的选择和采购291

12.3.1编制系统技术说明书291

12.3.2准备询价书291

12.3.3评议报价292

12.3.4订货前的谈判292

12.3.5订货292

12.3.6项目开工会议293

12.4系统工程和设计293

12.4.1联机控制点数目293

12.4.2机架布置293

12.4.3现场端子的分配293

12.4.4控制盘接口294

12.4.5接地和屏蔽294

12.4.6现场接线界面295

12.4.7信号电源和共用线要求296

12.4.8数据高速公路通信296

12.4.9操作控制台设计297

12.4.10后援系统297

12.4.11逻辑和顺序的要求298

12.4.12特殊控制系统299

12.4.13与其它计算机通讯299

12.5与其它设计专业的相互联系300

12.5.1电气设计组300

12.5.2采暖、通风和空调设计组300

12.5.3建筑设计组300

12.6设计审查、变更及费用控制301

12.6.1供货厂商的图纸301

12.6.2设计审查302

12.6.3检查302

12.6.4设计变更302

12.6.5价格表302

12.6.6与供贷厂商谈判303

12.6.7变更订货单304

12.7软件组态304

12.7.1数据库生成304

12.7.2显示305

12.7.3报表307

12.7.4用户软件307

12.8维修及备件308

12.9用户验收考核308

12.9.1设备检验308

12.9.2软件组态309

12.9.3系统功能试验309

12.9.4改正缺陷310

12.9.5装运安排310

12.9.6安装及试车考核310

12.10结论311

索引312