化工儀表及自動(dòng)化第1章1

化工儀表及自動(dòng)化緒論范江洋27406472fjytju@1261我的辦公室2內(nèi)容提要化工自動(dòng)化的含義化工消費(fèi)過程自動(dòng)化的目的化工自動(dòng)化的開展情況本學(xué)科的作用3化工自動(dòng)化的含義是化工、煉油、食品、輕工等化工類型消費(fèi)過程自動(dòng)化的簡稱。在化工設(shè)備上，配備上一些自動(dòng)化安裝，替代操作人員的部分直接勞動(dòng)，使消費(fèi)在不同程度上自動(dòng)地進(jìn)展，這種用自動(dòng)化安裝來管理化工消費(fèi)過程的方法，稱為化工自動(dòng)化。4化工消費(fèi)過程自動(dòng)化的目的加快消費(fèi)速度，降低消費(fèi)本錢，提高產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量。減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，改善勞動(dòng)條件?？梢员ＷC消費(fèi)平安，防止事故發(fā)生或擴(kuò)展，到達(dá)延伸設(shè)備運(yùn)用壽命，提高設(shè)備利用才干的目的。消費(fèi)過程自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)，能根本改動(dòng)勞動(dòng)方式，提高工人文化技術(shù)程度，為逐漸地消滅膂力勞動(dòng)和腦力勞動(dòng)之間的差別發(fā)明條件。5化工自動(dòng)化的開展情況20世紀(jì)40年代以前絕大多數(shù)化工消費(fèi)處于手工操作情況，操作工人根據(jù)反映主要參數(shù)的儀表指示情況，用人工來改動(dòng)操作條件，消費(fèi)過程單憑閱歷進(jìn)展。低效率，破費(fèi)龐大。20世紀(jì)50年代到60年代人們對(duì)化工消費(fèi)各種單元操作進(jìn)展了大量的開發(fā)任務(wù)，使得化工消費(fèi)過程朝著大規(guī)模、高效率、延續(xù)消費(fèi)、綜合利用方向迅速開展。6化工自動(dòng)化的開展情況20世紀(jì)70年代以來，化工自動(dòng)化技術(shù)又有了新的開展已開展為綜合自動(dòng)化，運(yùn)用的領(lǐng)域和規(guī)模越來越大；顯示了知識(shí)密集化、高技術(shù)集成化的特點(diǎn)；智能化程度日益添加。20世紀(jì)末，計(jì)算機(jī)、信息技術(shù)的飛速開展，引發(fā)了自動(dòng)化系統(tǒng)構(gòu)造的變革7本學(xué)科的作用化工消費(fèi)過程自動(dòng)化是一門綜合性的技術(shù)學(xué)科。它運(yùn)用自動(dòng)控制學(xué)科、儀器儀表學(xué)科及計(jì)算機(jī)學(xué)科的實(shí)際與技術(shù)效力于化學(xué)工程學(xué)科。對(duì)于熟習(xí)化學(xué)工程學(xué)科的人員，如能再學(xué)習(xí)和掌握一些檢測技術(shù)和控制系統(tǒng)方面的知識(shí)，必能在推進(jìn)中國的化工自動(dòng)化事業(yè)中，起到事半功倍的作用。8化工儀表及自動(dòng)化第一章自動(dòng)控制系統(tǒng)根本概念9內(nèi)容提要化工自動(dòng)化的主要內(nèi)容自動(dòng)控制系統(tǒng)的根本組成及方塊圖自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類自動(dòng)控制系統(tǒng)的過渡過程和質(zhì)量目的控制系統(tǒng)的靜態(tài)與動(dòng)態(tài)控制系統(tǒng)的過渡過程控制系統(tǒng)的質(zhì)量目的影響控制系統(tǒng)過渡過程質(zhì)量的主要要素10內(nèi)容提要工藝管道及控制流程圖圖形符號(hào)字母代號(hào)儀表位號(hào)11第一節(jié)化工自動(dòng)化的主要內(nèi)容1.自動(dòng)檢測系統(tǒng)2.自動(dòng)信號(hào)和聯(lián)鎖維護(hù)系統(tǒng)3.自動(dòng)支配及自動(dòng)開停車系統(tǒng)4.自動(dòng)控制系統(tǒng)圖1-1熱交換器自動(dòng)檢測系統(tǒng)表示圖當(dāng)工藝參數(shù)超越了允許范圍，在事故即將發(fā)生以前，信號(hào)系統(tǒng)就自動(dòng)地發(fā)出聲光信號(hào)，告誡操作人員留意，并及時(shí)采取措施。如工況已到達(dá)危險(xiǎn)形狀時(shí)，聯(lián)鎖系統(tǒng)立刻自動(dòng)采取緊急措施，翻開平安閥或切斷某些通路，必要時(shí)緊急停車，以防止事故的發(fā)生和擴(kuò)展。它是消費(fèi)過程中的一種平安安裝。自動(dòng)支配系統(tǒng)可以根據(jù)預(yù)先規(guī)定的步驟自動(dòng)地對(duì)消費(fèi)設(shè)備進(jìn)展某種周期性操作。自動(dòng)開停車系統(tǒng)可以按照預(yù)先規(guī)定好的步驟，將消費(fèi)過程自動(dòng)地投入運(yùn)轉(zhuǎn)或自動(dòng)停車。在遭到外界干擾〔擾動(dòng)〕的影響而偏離正常形狀時(shí)，自動(dòng)控制系統(tǒng)能自動(dòng)地控制而回到規(guī)定的數(shù)值范圍內(nèi)。利用各種檢測儀表對(duì)主要工藝參數(shù)進(jìn)展丈量、指示或記錄的，稱為自動(dòng)檢測系統(tǒng)。它替代了操作人員對(duì)工藝參數(shù)的不斷察看與記錄，起到人的眼睛的作用。12第二節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的根本組成及方塊圖圖1-2人工操作圖圖1-3液位自動(dòng)控制系統(tǒng)圖人工操作與自動(dòng)控制比較圖控制速度和精度不能滿足大型現(xiàn)代化消費(fèi)的需求13自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成組成自動(dòng)化安裝被控對(duì)象丈量元件與變送器自動(dòng)控制器執(zhí)行器第二節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的根本組成及方塊圖14一、自動(dòng)控制系統(tǒng)組成

★丈量與變送安裝：直接丈量被控參數(shù)，并將信號(hào)

轉(zhuǎn)換成規(guī)范信號(hào)。

★控制器：它接受變送器送來的信號(hào)，并與工藝規(guī)

定值進(jìn)展比較得出偏向，按某種規(guī)律算出結(jié)果，

將此結(jié)果按特定的信號(hào)發(fā)送出去。

★執(zhí)行器：能根據(jù)控制器送來的信號(hào)值來改動(dòng)閥門

的開度大小。

★被控對(duì)象(簡稱對(duì)象)：與控制有關(guān)的化工設(shè)備的

相應(yīng)部分，如貯液罐、精餾塔、換熱器等。第二節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的根本組成及方塊圖15自動(dòng)控制系統(tǒng)中幾個(gè)常用術(shù)語★被控變量：被控對(duì)象內(nèi)要求堅(jiān)持設(shè)定數(shù)值的工藝參數(shù)，y★支配變量：受控制器支配的，用以抑制干擾的影響，使被控變量堅(jiān)持設(shè)定值的物料量或能量；q★擾動(dòng)〔干擾〕：除支配變量外，作用于被控對(duì)象引起被控變量變化的要素；f★設(shè)定值：被控變量的預(yù)定值，按工藝要求需堅(jiān)持規(guī)定的數(shù)值；x★偏向：被控變量的給定值與丈量值之差。e=x-z第二節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的根本組成及方塊圖16液位自動(dòng)控制的方塊圖在研討自動(dòng)控制系統(tǒng)時(shí)，為了便于對(duì)系統(tǒng)分析研討，普通都用方塊圖來表示控制系統(tǒng)的組成。下頁圖為液位自動(dòng)控制系統(tǒng)的方塊圖每個(gè)方塊表示組成系統(tǒng)的一個(gè)部分，稱為“環(huán)節(jié)〞。兩個(gè)方塊之間用一條帶有單向箭頭的線條表示其信號(hào)的相互關(guān)系，箭頭指向方塊表示為這個(gè)環(huán)節(jié)的輸入，箭頭分開方塊表示為這個(gè)環(huán)節(jié)的輸出。線旁的字母表示相互間的作用信號(hào)。第二節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的根本組成及方塊圖17液位自動(dòng)控制的方塊圖圖1-4液位自動(dòng)控制系統(tǒng)方塊圖第二節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的根本組成及方塊圖方塊圖中，x指設(shè)定值；z指輸出信號(hào)；e指偏向信號(hào)；p指發(fā)出信號(hào)；q指出料流量信號(hào)；y指被控變量；f指擾動(dòng)作用。當(dāng)x取正值，z取負(fù)值，e=x-z，負(fù)反響；x取正值，z取正值，e=x+z，正反響。18其他控制系統(tǒng)用同一種方式的方塊圖可以代表不同的控制系統(tǒng)圖1-5蒸汽加熱器溫度控制系統(tǒng)當(dāng)進(jìn)料流量或溫度變化等要素引起出口物料溫度變化時(shí)，可以將該溫度變化丈量后送至溫度控制器TC。溫度控制器的輸出送至控制閥，以改動(dòng)加熱蒸汽量來維持出口物料的溫度不變。這個(gè)控制系統(tǒng)同樣可以用上頁中的方塊圖表示第二節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的根本組成及方塊圖19留意！方塊圖中的每一個(gè)方塊都代表一個(gè)詳細(xì)的安裝。方塊與方塊之間的銜接線，只是代表方塊之間的信號(hào)聯(lián)絡(luò)，并不代表方塊之間的物料聯(lián)絡(luò)。方塊之間銜接線的箭頭也只是代表信號(hào)作用的方向，與工藝流程圖上的物料線是不同的。工藝流程圖上的物料線是代表物料從一個(gè)設(shè)備進(jìn)入另一個(gè)設(shè)備，而方塊圖上的線條及箭頭方向有時(shí)并不與流體流向相一致。第二節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的根本組成及方塊圖20方塊圖中需求留意的幾個(gè)問題★自動(dòng)控制系統(tǒng)是一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)，也是一個(gè)反響系統(tǒng)；★在自動(dòng)控制系統(tǒng)中都采用負(fù)反響；e=x-z★自動(dòng)控制系統(tǒng)與自動(dòng)檢測、自動(dòng)支配等系統(tǒng)的本質(zhì)區(qū)別:自動(dòng)控制系統(tǒng)是有負(fù)反響的閉環(huán)系統(tǒng):有針對(duì)性地根據(jù)被控變量的變化情況而改動(dòng)控制造用的大小和方向，從而使系統(tǒng)的任務(wù)形狀一直等于或接近于所希望的形狀。自動(dòng)檢測、自動(dòng)支配系統(tǒng)為開環(huán)系統(tǒng):這些系統(tǒng)按照預(yù)先規(guī)定好的程序周而復(fù)始地運(yùn)轉(zhuǎn)。這時(shí)被控變量假設(shè)發(fā)生了變化，該系統(tǒng)不會(huì)自動(dòng)地根據(jù)被控變量的實(shí)踐工況來改動(dòng)本人的操作。第二節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的根本組成及方塊圖21小結(jié)開環(huán)系統(tǒng)：自動(dòng)機(jī)在操作時(shí)，一旦開機(jī)，就只能是按照預(yù)先規(guī)定好的程序周而復(fù)始地運(yùn)轉(zhuǎn)。這時(shí)被控變量假設(shè)發(fā)生了變化，自動(dòng)機(jī)不會(huì)自動(dòng)地根據(jù)被控變量的實(shí)踐工況來改動(dòng)本人的操作。比較閉環(huán)系統(tǒng)：有針對(duì)性地根據(jù)被控變量的變化情況而改動(dòng)控制造用的大小和方向，從而使系統(tǒng)的任務(wù)形狀一直等于或接近于所希望的形狀。第二節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的根本組成及方塊圖22第三節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類幾種分類方法按被控變量來分類，如溫度、壓力等控制系統(tǒng)；按控制器具有的控制規(guī)律來分類，如比例、比例積分、比例微分、比例積分微分等控制系統(tǒng)；將控制系統(tǒng)按照工藝過程需求控制的被控變量的給定值能否變化和如何變化來分類，這樣可將自動(dòng)控制系統(tǒng)分為三類，即定值控制系統(tǒng)、隨動(dòng)控制系統(tǒng)和程序控制系統(tǒng)。其中第三種分類方法最普遍23第三節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類“定值〞是恒定給定值的簡稱。工藝消費(fèi)中，假設(shè)要求控制系統(tǒng)的作用是使被控制的工藝參數(shù)堅(jiān)持在一個(gè)消費(fèi)目的上不變，或者說要求被控變量的給定值不變，就需求采用定值控制系統(tǒng)。1.定值控制方法2.隨動(dòng)控制系統(tǒng)〔自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)〕給定值隨機(jī)變化，要求被控參數(shù)以一定精度跟隨給定值變化的控制系統(tǒng)，也叫自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)，伺服系統(tǒng)。該系統(tǒng)的目的就是使所控制的工藝參數(shù)準(zhǔn)確而快速地跟隨給定值的變化而變化。如導(dǎo)航雷達(dá)系統(tǒng)，比值控制系統(tǒng)。24第三節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類3.程序控制系統(tǒng)〔順序控制系統(tǒng)〕給定值變化，但它是一個(gè)知的時(shí)間函數(shù)，即消費(fèi)技術(shù)目的需按一定的時(shí)間程序變化。這類系統(tǒng)在間歇消費(fèi)過程中運(yùn)用比較普通。那么這種系統(tǒng)又稱為順序控制系統(tǒng)。如纖維錦綸消費(fèi)中熟化罐溫度控制系統(tǒng)、金屬的熱處置等。25第四節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的過渡過程和質(zhì)量目的一、控制系統(tǒng)的靜態(tài)與動(dòng)態(tài)自動(dòng)控制目的：希望將被控變量堅(jiān)持在一個(gè)不變的給定值上，這只需當(dāng)進(jìn)入被控對(duì)象的物料量〔或能量〕和流出對(duì)象的物料量〔或能量〕相等時(shí)才有能夠。靜態(tài)——被控變量不隨時(shí)間而變化的平衡形狀〔變化率為0，不是靜止〕。26當(dāng)一個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)的輸入〔給定和干擾〕和輸出均恒定不變時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)就處于一種相對(duì)穩(wěn)定的平衡形狀，系統(tǒng)的各個(gè)組成環(huán)節(jié)如變送器、控制器、控制閥都不改動(dòng)其原先的形狀，它們的輸出信號(hào)也都處于相對(duì)靜止形狀，這種形狀就是靜態(tài)?！裣到y(tǒng)各環(huán)節(jié)不改動(dòng)原先的形狀，各信號(hào)變化率為零;●消費(fèi)還在進(jìn)展，仍有物料和能量平穩(wěn)進(jìn)出。第四節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的過渡過程和質(zhì)量目的27動(dòng)態(tài)——被控變量隨時(shí)間變化的不平衡形狀。從干擾作用破壞靜態(tài)平衡，經(jīng)過控制，直到系統(tǒng)重新建立平衡，在這一段時(shí)間中，整個(gè)系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)和信號(hào)都處于變動(dòng)形狀之中，這種形狀叫做動(dòng)態(tài)。結(jié)論：在自動(dòng)化任務(wù)中，了解系統(tǒng)的靜態(tài)是必要的，但是了解系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)更為重要。由于在消費(fèi)過程中，干擾是客觀存在的，是不可防止的，就需求經(jīng)過自動(dòng)化安裝不斷地施加控制造用去對(duì)抗或抵消干擾作用的影響，從而使被控變量堅(jiān)持在工藝消費(fèi)所要求控制的技術(shù)目的上。第四節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的過渡過程和質(zhì)量目的●干擾引起平衡形狀破壞，控制器、控制閥改動(dòng)原來形狀，產(chǎn)生一定控制造用來抑制干擾，使系統(tǒng)逐漸重新建立平衡；28二、控制系統(tǒng)的過渡過程系統(tǒng)由一個(gè)平衡形狀過渡到另一個(gè)平衡形狀的過程?！捕x〕當(dāng)干擾作用于對(duì)象，系統(tǒng)輸出y發(fā)生變化，在系統(tǒng)負(fù)反響作用下，經(jīng)過一段時(shí)間，系統(tǒng)重新恢復(fù)平衡。舉例圖1-7控制系統(tǒng)方塊圖第四節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的過渡過程和質(zhì)量目的29系統(tǒng)在過渡過程中，被控變量是隨時(shí)間變化的。被控變量隨時(shí)間的變化規(guī)律首先取決于作用于系統(tǒng)的干擾方式。在消費(fèi)中，出現(xiàn)的干擾是沒有固定方式的，且多半屬于隨機(jī)性質(zhì)。在分析和設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)時(shí)，為了平安和方便，常選擇一些定型的干擾方式，其中常用的是階躍干擾。第四節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的過渡過程和質(zhì)量目的30采用階躍干擾的優(yōu)點(diǎn)：這種方式的干擾比較忽然、危險(xiǎn)，且對(duì)被控變量的影響也最大。假設(shè)一個(gè)控制系統(tǒng)可以有效地抑制這種類型的干擾，那么一定能很好地抑制比較緩和的干擾。這種干擾的方式簡單，容易實(shí)現(xiàn)，便于分析、實(shí)驗(yàn)和計(jì)算。圖1-8階躍干擾作用第四節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的過渡過程和質(zhì)量目的31非周期衰減過程衰減震蕩過程等幅震蕩過程發(fā)散震蕩過程X√√？對(duì)于控制質(zhì)量要求不高的場所，假設(shè)被控變量允許在工藝答應(yīng)的范圍內(nèi)振蕩〔主要指在位式控制時(shí)〕，才可采用。第四節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的過渡過程和質(zhì)量目的自動(dòng)控制系統(tǒng)在階躍干擾作用下過渡過程的四種方式32三、控制系統(tǒng)的質(zhì)量目的控制系統(tǒng)的過渡過程是衡量質(zhì)量的根據(jù)。圖1-10過渡過程質(zhì)量目的表示圖假定自動(dòng)控制系統(tǒng)在階躍輸入作用下，被控變量的變化曲線如上圖所示，這是屬于衰減振蕩的過渡過程多數(shù)情況下，希望得到衰減振蕩過程，在此取這種過程方式討論控制系統(tǒng)的質(zhì)量目的。第四節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的過渡過程和質(zhì)量目的33五種重要質(zhì)量目的之一1.最大偏向A或超調(diào)量B最大偏向是指在過渡過程中，被控變量偏離給定值的最大數(shù)值。在衰減振蕩過程中，最大偏向就是第一個(gè)波的峰值。特別是對(duì)于一些有約束條件的系統(tǒng)，如化學(xué)反響器的化合物爆炸極限、觸媒燒結(jié)溫度極限等，都會(huì)對(duì)最大偏向的允許值有所限制。超調(diào)量B也可以用來表征被控變量偏離給定值的程度。B=A-C第四節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的過渡過程和質(zhì)量目的342.衰減比n=B/B`衰減比是衰減程度的目的，它是前后相鄰兩個(gè)峰值的比。習(xí)慣表示為n:1，普通n取為4～10之間為宜。五種重要質(zhì)量目的之二第四節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的過渡過程和質(zhì)量目的35五種重要質(zhì)量目的之三3.余差C當(dāng)過渡過程終了時(shí)，被控變量所到達(dá)的新的穩(wěn)態(tài)值與給定值之間的偏向叫做余差，或者說余差就是過渡過程終了時(shí)的剩余偏向。有余差的控制過程稱為有差調(diào)理，相應(yīng)的系統(tǒng)稱為有差系統(tǒng)。反之就為無差調(diào)理和無差系統(tǒng)。第四節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的過渡過程和質(zhì)量目的36五種重要質(zhì)量目的之四4.過渡時(shí)間從干擾作用發(fā)生的時(shí)辰起，直到系統(tǒng)重新建立新的平衡時(shí)止，過渡過程所閱歷的時(shí)間叫過渡時(shí)間。普通在穩(wěn)態(tài)值的上下規(guī)定一個(gè)小范圍，當(dāng)被控變量進(jìn)入該范圍并不再越出時(shí)，就以為被控變量曾經(jīng)到達(dá)新的穩(wěn)態(tài)值，或者說過渡過程曾經(jīng)終了這個(gè)范圍普通定為穩(wěn)態(tài)值的±5％〔也有的規(guī)定為±2％〕。第四節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的過渡過程和質(zhì)量目的37五種重要質(zhì)量目的之五5.振蕩周期或頻率過渡過程同向兩波峰〔或波谷〕之間的間隔時(shí)間叫振蕩周期或任務(wù)周期，其倒數(shù)稱為振蕩頻率。在衰減比一樣的情況下，周期與過渡時(shí)間成正比，普通希望振蕩周期短一些為好。第四節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的過渡過程和質(zhì)量目的38某換熱器的溫度控制系統(tǒng)在單位階躍干擾作用下的過渡過程曲線如以下圖所示。試分別求出最大偏向、余差、衰減比、振蕩周期和過渡時(shí)間〔給定值為200℃〕。舉例圖1-11溫度控制系統(tǒng)過渡過程曲線第四節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的過渡過程和質(zhì)量目的39解最大偏向A＝230-200＝30℃余差C＝205-200＝5℃由圖上可以看出，第一個(gè)波峰值B＝230-205＝25℃，第二個(gè)波峰值B’＝210－205＝5℃，故衰減比應(yīng)為B:B’＝25:5＝5:1。振蕩周期為同向兩波峰之間的時(shí)間間隔，故周期T＝20-5＝15〔min〕第四節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的過渡過程和質(zhì)量目的40分析過渡時(shí)間與規(guī)定的被控變量限制范圍大小有關(guān)，假定被控變量進(jìn)入額定值的±2％，就可以以為過渡過程曾經(jīng)終了，那么限制范圍為205×〔±2％〕≈±4℃，這時(shí)，可在新穩(wěn)態(tài)值〔205℃〕兩側(cè)以寬度為±4℃畫一區(qū)域，上圖中以畫有陰影線的區(qū)域表示，只需被控變量進(jìn)入這一區(qū)域且不再越出，過濾過程就可以以為曾經(jīng)終了。因此，從圖上可以看出，過渡時(shí)間為22min。第四節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的過渡過程和質(zhì)量目的41某發(fā)酵過程工藝規(guī)定操作溫度為〔40±2〕℃。思索到發(fā)酵效果，控制過程中溫度偏離給定值最大不能超越6℃?，F(xiàn)設(shè)計(jì)一定值控制系統(tǒng)，在階躍擾動(dòng)作用下的過渡過程曲線如以下圖所示。試確定該系統(tǒng)的最大偏向、衰減比、余差、過渡時(shí)間〔按被控變量進(jìn)入±2%新穩(wěn)態(tài)值即到達(dá)穩(wěn)定來確定〕和振蕩周期等過渡過程目的，并回答該系統(tǒng)能否滿足工藝要求？舉例42工藝設(shè)定值為40℃,新穩(wěn)定值為41℃衰減比第一個(gè)波峰值B=45-41=4℃；第二個(gè)波峰值B’=42-41=1℃；B:B’=4：1過渡時(shí)間Ts：被控變量進(jìn)入新穩(wěn)態(tài)值的±2%，就可以以為過渡過程曾經(jīng)終了，那么限制范圍應(yīng)是41×〔±2%〕=±0.82℃。過渡時(shí)間Ts=23min最大偏向A=45-40=5℃；超調(diào)量B=45-41=4℃余差C=41-40=1℃；振蕩周期T=18-5=13min43四、影響控制系統(tǒng)過渡過程質(zhì)量的主要要素一個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)可以概括成兩大部分，即工藝過程部分〔被控對(duì)象〕和自動(dòng)化安裝部分。前者指與該自動(dòng)控制系統(tǒng)有關(guān)的部分。后者指為實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制所必需的自動(dòng)化儀表設(shè)備，通常包括丈量與變送安裝、控制器和執(zhí)行器等三部分。第四節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的過渡過程和質(zhì)量目的44對(duì)于一個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)，過渡過程質(zhì)量的好壞，在很大程度上決議于對(duì)象的性質(zhì)。例如在前所述的溫度控制系統(tǒng)中，屬于對(duì)象性質(zhì)的主要要素有：換熱器的負(fù)荷大小，換熱器的構(gòu)造、尺寸、材質(zhì)等，換熱器內(nèi)的換熱情況、散熱情況及結(jié)垢程度等。不同自動(dòng)化系統(tǒng)要詳細(xì)分析。第四節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的過渡過程和質(zhì)量目的自動(dòng)化安裝的選擇和調(diào)整不當(dāng)，也會(huì)直接影響控制質(zhì)量

如丈量能否失真，閥門能否失效，控制器的參數(shù)選擇能否適宜等45第五節(jié)工藝管道及控制流程圖工藝流程和控制方案確實(shí)定后，根據(jù)工藝設(shè)計(jì)給出的流程圖，按其流程順序標(biāo)注出相應(yīng)的丈量點(diǎn)、控制點(diǎn)、控制系統(tǒng)及自動(dòng)信號(hào)與聯(lián)鎖維護(hù)系統(tǒng)等，便成了工藝管道及控制流程圖〔PID圖〕(PipingandInstrumentationDiagram)。控制方案由工藝人員和自控設(shè)計(jì)人員共同研討確定；包括流程中各丈量點(diǎn)的選擇、控制系統(tǒng)確實(shí)定及有關(guān)自動(dòng)信號(hào)、聯(lián)鎖維護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)等。46第五節(jié)工藝管道及控制流程圖圖1-12脫乙烷塔的工藝管道及控制流程圖舉例右圖是乙烯消費(fèi)過程中脫乙烷塔的工藝管道及控制流程圖舉例47一、圖形符號(hào)1.丈量點(diǎn)〔包括檢出元件、取樣點(diǎn)〕丈量點(diǎn)是由工藝設(shè)備輪廓線或工藝管線引到儀表圓圈的銜接線的起點(diǎn)，普通無特定的圖形符號(hào)，如以下圖所示。必要時(shí)，檢測元件也可以用象形或圖形符號(hào)表示。圖1-13丈量點(diǎn)的普通表示方法第五節(jié)工藝管道及控制流程圖482.銜接線通用的儀表信號(hào)線均以細(xì)實(shí)線表示。銜接線表示交叉及相接時(shí)，采用以下圖的方式。必要時(shí)也可用加箭頭的方式表示信號(hào)的方向。在需求時(shí)，信號(hào)線也可按氣信號(hào)、電信號(hào)、導(dǎo)壓毛細(xì)管等采用不同的表示方式以示區(qū)別。圖1-14銜接線的表示法第五節(jié)工藝管道及控制流程圖493.儀表〔包括檢測、顯示、控制〕的圖形符號(hào)

儀表的圖形符號(hào)是一個(gè)細(xì)實(shí)線圓圈，直徑約10mm，對(duì)于不同的儀表安裝位置的圖形符號(hào)如下頁表所示。第五節(jié)工藝管道及控制流程圖50就地儀表盤面安裝儀表3就地儀表盤后安裝儀表5集中儀表盤面安裝儀表2集中儀表盤后安裝儀表4嵌在管道中就地安裝儀表1備注圖形符號(hào)安裝位置序號(hào)備注圖形符號(hào)安裝位置序號(hào)表1-1儀表安裝位置的圖形符號(hào)表示第五節(jié)工藝管道及控制流程圖51對(duì)于處置兩個(gè)或兩個(gè)以上被測變量，具有一樣或不同功能的復(fù)式儀表時(shí)，可用兩個(gè)相切的圓或分別用細(xì)實(shí)線圓與細(xì)虛線圓相切表示〔丈量點(diǎn)在圖紙上間隔較遠(yuǎn)或不在同一圖紙上〕，如以下圖所示。圖1-15復(fù)式儀表的表示法第五節(jié)工藝管道及控制流程圖52二、字母代號(hào)在控制流程圖中，用來表示儀表的小圓圈的上半圓內(nèi)，普通寫有兩位〔或兩位以上〕字母，第一位字母表示被測變量，后繼字母表示儀表的功能，常用字母代號(hào)見下表。第五節(jié)工藝管道及控制流程圖53第一位字母表示被測變量，后續(xù)字母表示儀表的功能。字母第一位字母后續(xù)字母功能被測變量修飾詞A分析報(bào)警BC燃燒電導(dǎo)率控制D密度差E電壓檢測元件F流量比（分?jǐn)?shù)）HIJ手動(dòng)電流功率跨度指示54二、字母代號(hào)〔續(xù)〕字母第一位字母后續(xù)字母功能被測變量修飾詞K時(shí)間自動(dòng)-手動(dòng)操作器L物位PQ

真空或壓力數(shù)量積分、累積RS放射性速度、頻率安全記錄或打印開關(guān)、聯(lián)鎖TVWYZ溫度黏度力、重量事件、狀態(tài)位置、維度傳送閥、擋板、百葉窗套管繼動(dòng)器、計(jì)算器、轉(zhuǎn)換器其它終端執(zhí)行機(jī)構(gòu)55舉例以脫乙烷塔控制流程圖，來闡明如何以字母代號(hào)的組合來表示被測變量和儀表功能。塔頂?shù)膲毫刂葡到y(tǒng)中的PIC-207，其中第一位字母P表示被測變量為壓力，第二位字母I表示具有指示功能，第三位字母C表示具有控制功能，因此，PIC的組合就表示一臺(tái)具有指示功能的壓力控制器。該控制系統(tǒng)是經(jīng)過改動(dòng)氣相采出量來維持塔壓穩(wěn)定的。第五節(jié)工藝管道及控制流程圖56回流罐液位控制系統(tǒng)中的LIC-201是一臺(tái)具有指示功能的液位控制器，它是經(jīng)過改動(dòng)進(jìn)入冷凝器的冷劑量來維持回流罐中液位穩(wěn)定的。塔下部的溫度控制系統(tǒng)中的TRC-210表示一臺(tái)具有記錄功能的溫度控制器，它是經(jīng)過改動(dòng)進(jìn)入再沸器的加熱蒸汽量來維持塔底溫度恒