化工儀錶及自動化（簡體書）

《化工儀表及自動化》包括了13章內容，涵蓋化工生產四大基本物理量（壓力、流量、物位、溫度）的常用檢測儀表，顯示儀表，自動化基礎、控制器、執行器、各類控制系統，以及儀表的日常維護與保障處理等內容。各章配有知識鞏固習題，并根據需要安排技能訓練內容。此外，本書還以二維碼鏈接的形式配套了豐富的數字化資源，掃碼即可學習。《化工儀表及自動化》可作為高職高專院校應用化工技術、化學制藥技術、制藥設備應用技術、香料香精技術與工藝等專業的教材，也可作為其他化工類專業的教材獲教學參考書，還可作為化工企業的培訓教材及相關工程技術人員的學習參考資料。

劉亞娟，廣東食品藥品職業學院，專業負責人，主講課程：藥物制劑設備、制藥過程原理與設備、化工儀表及自動化等。承擔了省部級課題多項，發表了相關領域的論文多篇。獲獎情況：2012年，指導學生參加廣東省“節能減排”工業設計賽，獲得三等獎；2015年，指導學生參加廣東省技能競賽——化工設備維修賽項，獲得三等獎；2016年，廣東省高等院校微課比賽，獲得三等獎；多次獲得廣東食品藥品職業學院“優秀教師”“優秀實習指導老師”稱號。

《化工儀表及自動化》具有如下特色：（1）堅持職教精神，落實立德樹人，明確教材定位。堅持現代職教改革方向，體現高職教育特點，將家國情懷、工匠精神、創新精神、環保意識等思政元素融入教材內容，以就業為導向、以崗位需求為目標，以能力培養為核心，以培養滿足崗位需求、社會需求的高素質技術技能型人才為目標而編寫。（2）工學結合，強化技能培養，突出實用性。將“化工總控工”“儀表維修工”《國家職業資格標準》融入教材內容，以國家職業資格標準為依據，突出職業技能的培養，既滿足學歷教育的要求，又滿足職業資格標準的要求，實現專業理論與專業實踐的高度融合。（3）形式新穎，可讀性強。 遵循學生的學習和認知規律，語言通俗易懂,設置學習引導、即學即練、實例分析、知識鏈接、知識鞏固等欄目，增加教材的趣味性、互動性、實踐性。大部分章節設置有自動化儀表工作動畫、視頻等數字化資源，學生掃描二維碼即可學習。

《化工儀表及自動化》教材立足化工、制藥企業需求，以化工、制藥企業生產操作、儀表維護、安全生產管理等崗位所需的自動化理論知識和操作技能為主要內容，降低理論深度和難度，突出工程應用和實踐性教學內容。本教材有以下特色：
(1)思政育人與課程育人相結合。堅持現代職業教育改革方向，將家國情懷、工匠精神、創新精神、環保意識等思政元素融入教材內容，以培養滿足崗位需求、社會需求的高素質技術技能型人才為目標。
(2)工學結合，強化技能培養，突出實用性。將中、高級“化工總控工”“儀表維修工”等《國家職業資格標準》融入教材內容，以國家職業資格標準為依據，突出職業技能的培養，既滿足學歷教育的要求，又滿足職業資格標準的要求，實現專業理論與專業實踐的高度融合。
(3)形式新穎，可讀性強。遵循學生的學習和認知規律，語言通俗易懂，設置學習引導、即學即練、實例分析、知識鏈接、知識鞏固等欄目，增加教材的趣味性、互動性、實踐性。大部分章節設置有自動化儀表工作動畫、視頻等數字化資源，學生掃描二維碼即可學習，力求體現“簡潔、通俗、清晰、實用”的風格，可讀性強。
本教材共計十三章，涵蓋化工生產四大基本物理量(壓力、流量、物位、溫度)的常用檢測儀表，顯示儀表，自動化基礎、控制器、執行器、各類控制系統，以及儀表的日常維護與故障處理等內容。各章配有知識鞏固習題，并根據需要安排技能訓練內容。書中同時配套了豐富的數字化資源。本教材力求循序漸進、簡明扼要，使學生易于接受。
本教材由劉亞娟、張慧娟擔任主編。具體編寫分工如下：劉亞娟編寫緒論、第二章、第五章第一、二節及附錄；張慧娟編寫第一章、第四章；李震編寫第六章第一節，第七章第一、二節及第十二章第一、二節；李小玉編寫第八章、第十一章；田智慧編寫第三章、第九章及第十章；代海濤編寫第十三章；童春媚編寫第五章第三、四節及第六章第二節；譚倩倩編寫第七章第三節及第十二章第三、四節。全書共有七個技能訓練，第二章技能訓練一由劉亞娟編寫；第三、四、五、九、十、十二章技能訓練由田智慧編寫。第六、十二章數字化資源由李震提供，其他數字化資源由劉亞娟提供。本書中的部分實踐內容由羅清清編寫。全書由劉亞娟統稿。
本教材在編寫過程中得到了各編者單位及相關企業的大力支持，在此對所有給予本教材指導和支持的單位、文獻資料作者和專家表示誠摯的感謝。
由于編者水平和經驗所限，教材中難免有不足與疏漏之處，懇請廣大讀者、同行和專家批評指正。

編者
2023年8月

緒論 001
一、自動化的含義 001
二、化工生產的特點及化工自動化的意義 001
三、本課程的性質與任務 002
四、化工儀表及自動化系統的分類 002

第一章　檢測儀表基本知識及儀表防護 005
第一節檢測儀表基本知識 005
一、測量過程與測量誤差 005
二、檢測儀表的基本組成和分類 006
三、檢測儀表的品質指標 007
四、儀表的檢定 009
第二節儀表的防護 010
一、防爆問題 010
二、防腐蝕問題 011
三、防塵及防震問題 012
知識鞏固 012

第二章　壓力檢測儀表 014
第一節壓力檢測的基本知識 014
一、壓力的定義及單位 014
二、壓力的表示方法 015
三、壓力等級的劃分 015
第二節常用壓力檢測儀表 016
一、彈性式壓力表 016
二、電氣式壓力表 018
三、智能型壓力(差壓)變送器 021
第三節壓力檢測儀表的選用、安裝及維護 021
一、壓力檢測儀表的選擇 022
二、壓力檢測儀表的安裝使用要求 022
三、壓力檢測儀表的使用和維護 024
技能訓練一彈簧管壓力表的校驗 024
知識鞏固 026

第三章　流量檢測儀表 028
第一節概述 028
一、流量的基本概念 028
二、流量檢測儀表的類型 029
第二節差壓式流量計 030一、測量原理 030
二、標準節流裝置 032
三、差壓式流量計的安裝與使用 034
四、差壓式流量計的投運、維護 035
第三節轉子流量計 036
一、轉子流量計結構和工作原理 037
二、電遠傳轉子流量計 037
三、轉子流量計的安裝與使用 038
第四節其他流量計 038
一、橢圓齒輪流量計 038
二、渦街流量計 039
三、電磁流量計 040
四、質量流量計 041
技能訓練二差壓式流量計的認識及校驗 042
知識鞏固 044

第四章　物位檢測儀表 046
第一節概述 046
一、物位檢測的意義 046
二、物位檢測儀表的主要類型 047
第二節差壓式液位計 048
一、工作原理 048
二、零點遷移 049
三、用法蘭式差壓變送器測量液位 050
第三節其他物位計 051
一、電容式物位計 051
二、核輻射物位計 053
三、雷達式液位計 053
四、稱重式液罐計量儀 055
五、光纖式液位計 056
六、超聲波式物位儀表 058
技能訓練三液位變送器的認識與校驗 059
知識鞏固 061

第五章　溫度檢測儀表 063
第一節概述 063
一、溫度測量基礎 063
二、溫度檢測儀表的類型 064
第二節熱電偶溫度計 064
一、熱電偶測溫原理 064
二、工業常用熱電偶的種類 066
三、熱電偶的結構形式 066
四、熱電偶的冷端溫度補償 067
五、熱電偶的安裝與使用 070
第三節熱電阻溫度計 071
一、熱電阻的測溫原理 071
二、常用熱電阻 071
三、常用熱電阻的結構 072
第四節其他溫度檢測儀表 073
一、雙金屬溫度計 073
二、紅外測溫儀 073
三、光纖溫度傳感器 074
四、溫度變送器 075
技能訓練四溫度檢測儀表的認知與使用 076
知識鞏固 078

第六章　顯示儀表 080
第一節數字式顯示儀表 081
一、數字式顯示儀表的基本結構 082
二、數字式顯示儀表的主要技術指標 083
第二節新型顯示儀表 084
一、無紙記錄儀 084
二、虛擬顯示儀表 084
知識鞏固 085

第七章　自動控制系統基礎 087
第一節化工自動化基礎知識 087
一、人工控制和自動控制 087
二、自動控制系統的組成及分類 089
第二節自動控制系統的過渡過程及品質指標 091
一、系統的靜態和動態 091
二、自動控制系統的過渡過程及基本形式 091
三、過渡過程的品質指標 092
第三節帶控制點的工藝流程圖 094
一、圖形符號 094
二、字母代號 095
三、儀表位號 097
知識鞏固 097

第八章　控制器 099
第一節基本控制規律 099
一、雙位控制 100
二、比例控制 101
三、積分控制 103
四、微分控制 104
第二節控制器類型 105
一、DDZ-Ⅲ型模擬控制器 105
二、數字式控制器 107
三、KMM可編程調節器 109
知識鞏固 112

第九章　執行器 113
第一節氣動執行器 113
一、氣動執行器結構與分類 113
二、控制閥的流量特性 115
第二節閥門定位器 117
一、閥門定位器的作用 117
二、閥門定位器的工作原理 118
第三節執行器的選擇與安裝 119
一、執行器的選擇 119
二、執行器的安裝和維護 120
技能訓練五氣動執行器(調節閥)的認識及操作 121
知識鞏固 123

第十章　簡單控制系統 125
第一節簡單控制系統的設計 126
一、過程控制系統設計的基本要求、主要內容與設計步驟 126
二、被控參數的選擇 127
三、操縱變量的選擇 127
四、傳感器、變送器的選擇 128
五、執行器及控制器正反作用的選擇 128
第二節簡單控制系統的投運及參整定 128
一、簡單控制系統的投運 128
二、控制器參數的整定 131
技能訓練六水箱液位定值控制實訓 134
知識鞏固 136

第十一章　復雜控制系統 138
第一節串級控制系統 139
一、基本原理與結構 139
二、串級控制系統的特點分析 141
第二節其他復雜控制系統 141
一、前饋控制系統 141
二、比值控制系統 142
三、均勻控制系統 143
四、分程控制系統 144
五、選擇性控制系統 145
知識鞏固 145

第十二章　計算機控制系統 148
第一節計算機集散控制系統 149
一、現場控制級 149
二、過程控制級 150
三、過程管理級 150
四、經營管理級 151
第二節JX-300XP集散控制系統 152
一、系統組成 152
二、網絡結構 152
三、系統硬件 153
四、系統軟件 157
五、系統的特點 157
第三節信號報警和聯鎖保護系統 157
一、信號報警系統 158
二、聯鎖保護系統 159
第四節ESD緊急停車裝置系統 160
一、定義 160
二、構成 161
三、ESD的配置方案 161
技能訓練七閃光報警器的工作原理認識和使用實驗 162
知識鞏固 163

第十三章　儀表的日常維護與故障處理 165
第一節儀表的日常維護 165
一、巡回檢查 166
二、定期潤滑 167
三、定期排污 167
四、保溫伴熱 168
五、儀表開、停車注意事項 168
六、易燃易爆場所儀表操作注意事項 170
第二節儀表常見故障處理 171
一、自動化儀表故障診斷方法 171
二、自動化儀表常見故障診斷 172
三、儀表故障的日常防護措施 174
知識鞏固 175

附錄 177
附錄一常用壓力表型號及規格 177
附錄二鉑銠10-鉑熱電偶分度表 178
附錄三鎳鉻-銅鎳熱電偶分度表 183
附錄四鎳鉻-鎳硅熱電偶分度表 184
附錄五鉑電阻分度表 186
附錄六銅電阻(Cu50)分度表 189
附錄七銅電阻(Cu100)分度表 190

參考答案 191

參考文獻 205