火电厂顺序控制与热工保护 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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页数:225

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出版时间:2009-3

价格:24.00元

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isbn号码:9787508383835

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• 火电厂
• 顺序控制
• 热工保护
• 自动化
• 电力系统
• 控制工程
• 热能工程
• 发电厂
• 保护系统
• 工业控制

《工业过程自动控制系统设计与应用》 内容概述： 本书全面深入地探讨了现代工业生产过程中自动控制系统的原理、设计方法、关键技术以及实际应用。重点聚焦于复杂工业流程的优化控制、系统集成、故障诊断与安全保护，旨在为读者提供一个系统、完整、前沿的工业自动化知识体系。本书内容涵盖从基础理论到高级应用，理论与实践相结合，旨在培养具备独立解决工业自动化工程问题能力的专业人才。 第一部分：工业过程控制基础理论 本部分是理解复杂自动控制系统的基石，详细阐述了工业过程控制的基本概念、数学模型以及核心理论。 第一章：工业过程与控制对象特征 介绍各种典型工业生产过程的分类与特点，如连续过程、批量过程、离散过程等。 分析不同类型控制对象的动态特性，包括惯性环节、延迟环节、振荡环节等，以及这些特性对控制系统设计的影响。 深入讲解过程变量的测量原理与方法，包括温度、压力、流量、液位、速度、位置等常用物理量的传感器技术、信号调理与数字化。 探讨过程扰动的类型、来源及其对系统稳定性和性能的影响。 引入过程数学建模的基本思想，包括机理建模和辨识建模，为后续的控制算法设计打下基础。 第二章：自动控制基本原理与反馈控制 详细阐述反馈控制的原理、组成及其在工业过程中的重要性。 介绍开环控制和闭环控制的优缺点对比，以及闭环控制的核心优势。 深入剖析比例（P）、积分（I）、微分（D）控制的原理、作用和在实际应用中的局限性。 系统讲解PID控制算法的原理、参数整定方法（如Ziegler-Nichols法、临界比例法、手动整定法等）及其在工业现场的应用技巧。 探讨PID控制器的改进算法，如位式控制、模糊PID、自适应PID等，并分析其适用场景。 介绍比例带、死区、回差等概念及其对控制精度的影响。 第三章：自动控制系统的性能指标与稳定性分析 明确和量化评价自动控制系统性能的各项指标，包括稳态精度、动态响应（超调量、调节时间）、鲁棒性等。 详细讲解线性控制系统的稳定性分析方法，包括根轨迹法、奈奎斯特判据、波特图等。 引入非线性控制系统的稳定性概念，如李雅普诺夫稳定性，并简述其在复杂系统分析中的应用。 讨论系统性能与鲁棒性之间的权衡关系，以及如何在设计中实现最优选择。 介绍系统设计中常见的性能下降原因，如测量噪声、执行机构非线性、模型不准确等。 第二部分：现代工业控制系统设计与技术 本部分将深入探讨当前工业自动化领域的核心技术，包括先进控制策略、分布式控制系统、现场总线技术等。 第四章：先进控制策略 状态空间法与极点配置： 介绍状态空间描述方法，以及如何通过极点配置实现对系统动态特性的精确设计。 最优控制理论： 讲解LQR（线性二次型调节器）等最优控制方法，阐述如何找到最优的控制律以最小化性能指标。 模型预测控制（MPC）： 深入解析MPC的工作原理，包括模型构建、预测、优化和滚动优化过程。重点阐述MPC在多变量耦合系统、约束优化等方面的强大能力，并结合实际案例分析其应用。 模糊逻辑控制与神经网络控制： 介绍模糊逻辑控制器的设计思路，如何利用语言变量和模糊规则进行控制。探讨神经网络在自学习、自适应控制中的应用，以及混合智能控制策略。 自适应控制与鲁棒控制： 讲解自适应控制如何根据系统参数变化或外部扰动自动调整控制器参数。介绍鲁棒控制的设计思想，如何在模型不确定或有干扰的情况下保证系统的稳定性和性能。 第五章：分布式控制系统（DCS）与可编程逻辑控制器（PLC） DCS系统架构与设计： 详细介绍DCS系统的分层结构（操作层、控制层、设备层），以及其在大型连续过程控制中的优势。探讨DCS系统的组态、编程、冗余设计和网络通信。 PLC系统功能与应用： 阐述PLC在顺序控制、逻辑控制、运动控制和数据采集方面的应用。讲解PLC的编程语言（如梯形图、指令表、功能块图、结构化文本等）和硬件组成。 DCS与PLC的集成与协同： 分析DCS和PLC在不同应用场景下的优势互补，以及如何实现两者之间的信息共享和协同控制。 组态软件与开发环境： 介绍常见的DCS/PLC组态软件和开发环境，以及如何利用它们进行系统开发和维护。 第六章：现场总线技术与工业以太网 现场总线技术概述： 介绍现场总线的概念、发展历程及其在取代传统点对点接线方面的优势，如降低成本、提高可靠性、简化维护等。 典型现场总线介绍： 详细讲解Profibus、Foundation Fieldbus、DeviceNet、CANopen等主流现场总线的工作原理、通信协议、网络拓扑结构和应用领域。 工业以太网技术： 介绍Ethernet/IP, Profinet, EtherCAT等工业以太网技术，分析其在高速通信、实时性、网络集成等方面的优势。 现场总线与工业以太网的选型与应用： 提供针对不同工业场景的现场总线和工业以太网选型指导，以及在集成和互联中的关键问题。 第三部分：工业过程的监控、诊断与安全 本部分聚焦于保证工业过程平稳运行、及时发现故障并采取有效措施，确保生产安全。 第七章：工业过程监控与人机界面（HMI） SCADA系统架构与功能： 介绍SCADA（Supervisory Control And Data Acquisition）系统的组成，包括数据采集、通信、数据处理、显示和报警等功能。 人机界面（HMI）设计原则： 讲解HMI设计的基本原则，如何设计直观、易用、信息丰富的操作界面，以提高操作员的工作效率和安全性。 图形化组态与可视化技术： 介绍如何利用图形化组态工具创建各类监控画面，包括趋势图、报警列表、操作面板等，并展示先进的可视化技术（如三维模拟）。 远程监控与移动应用： 探讨现代SCADA系统如何支持远程监控和移动终端访问，以及相关的安全挑战。 第八章：工业过程故障诊断与预测性维护 故障诊断基本方法： 介绍基于模型的故障诊断、基于数据的故障诊断（如专家系统、模糊逻辑、神经网络）等方法。 故障模式与影响分析（FMEA）： 讲解FMEA的原理和应用，如何系统地识别潜在故障模式及其对系统整体的影响。 数据采集与异常检测： 探讨如何通过实时数据分析来检测系统异常，如统计过程控制（SPC）、模式识别等。 预测性维护技术： 介绍如何利用设备运行数据、历史故障记录等信息，预测设备故障的发生概率和时间，从而实现主动维护，降低停机损失。 故障诊断系统的设计与实现： 结合具体案例，阐述如何设计和实现一个有效的故障诊断系统。 第九章：工业过程安全控制与风险管理 安全仪表系统（SIS）： 详细介绍SIS的概念、功能和 SIL（Safety Integrity Level）等级。阐述SIS在防止事故发生、减轻事故后果方面的重要作用。 联锁控制与紧急停车（ESD）系统： 讲解联锁控制的基本原理，如何通过逻辑设计防止不安全的操作顺序。介绍ESD系统的设计、触发条件和执行机制。 风险评估与安全回路设计： 介绍定量风险评估（QRA）和定性风险评估的方法，以及如何根据风险评估结果设计安全回路。 失效模式与效应分析（FMEA）在安全设计中的应用： 强调FMEA在识别和消除安全隐患中的重要性。 功能安全标准与合规性： 介绍IEC 61508、IEC 61511等国际功能安全标准，以及在设计和实施过程中需要遵循的合规性要求。 第四部分：工业自动化应用与未来发展 本部分将结合实际工程应用，展望工业自动化的未来发展趋势。 第十章：特定工业领域的自动化应用实例 化工过程自动化： 以精馏塔、反应器等典型化工单元为例，讲解其控制策略和自动化解决方案。 电力系统自动化（除顺序控制和热工保护外的其他方面）： 涵盖电网监控、能量管理、设备状态监测等。 制药与食品工业自动化： 重点关注GMP要求下的追溯性、批次管理和洁净度控制。 水处理与环保工业自动化： 介绍污水处理、给水厂的自动化控制与优化。 机器人与自动化生产线： 讲解工业机器人与PLC、MES系统的集成，实现柔性化生产。 第十一章：工业物联网（IIoT）与工业4.0 IIoT概念与关键技术： 介绍传感器、通信网络、云计算、大数据分析等IIoT的关键技术。 工业4.0框架与智能制造： 阐述工业4.0的核心理念，如信息物理融合系统（CPS）、互联互通、智能化决策等。 大数据在工业自动化中的应用： 探讨如何利用大数据分析优化生产过程、提高设备效率、实现个性化定制。 数字孪生（Digital Twin）技术： 介绍数字孪生在模拟、优化、预测和控制中的应用。 云边协同与边缘计算： 分析云端和边缘计算在IIoT中的作用，以及如何实现高效的数据处理和决策。 第十二章：工业自动化发展趋势与挑战 人工智能在工业自动化中的融合： 探讨AI在机器学习、深度学习、自主决策等方面的应用前景。 网络安全在工业自动化中的重要性： 分析工业控制系统（ICS）面临的网络攻击风险，以及安全防护策略。 自动化人才培养与技能升级： 探讨未来工业自动化领域所需的新技能和人才培养方向。 绿色制造与可持续发展： 分析自动化技术如何助力实现节能减排和可持续发展目标。 人机协作与未来工厂形态： 展望人机协同工作的未来，以及智能化工厂的演进方向。 本书特点： 系统性强： 从基础理论到前沿技术，层层递进，构建完整的知识体系。 理论与实践结合： 理论讲解深入浅出，并辅以大量的工程案例和应用分析，帮助读者理解实际应用。 技术前沿： 涵盖了当前工业自动化领域最热门和最具发展潜力的技术，如MPC、IIoT、工业4.0、AI等。 易于理解： 采用清晰的逻辑结构和丰富的图示，使复杂的技术概念易于掌握。 面向工程实践： 强调解决实际工程问题的能力，为读者在工业自动化领域的学习、研究和工作提供有力支持。 适用读者： 本书适合高等院校自动化、电气工程、计算机科学、机械工程等专业的本科生、研究生，以及从事工业自动化设计、开发、维护、项目管理等工作的工程师和技术人员。

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这本书的封面设计简约大气，光是拿到手里，就能感受到它沉甸甸的分量，这绝非是一本泛泛而谈的入门读物。我本以为这会是一本侧重于理论推导和复杂的数学模型分析的著作，毕竟“顺序控制”和“热工保护”听起来就充满了工程的严谨性。然而，实际阅读后发现，作者在构建理论框架的同时，非常注重工程实践的落地性。书中的章节安排逻辑清晰，从基础的热力学循环分析入手，逐步深入到复杂的控制策略设计，穿插了大量实际电厂运行中可能遇到的案例和故障分析。我特别欣赏它在描述控制系统结构时，不仅仅停留在功能框图的展示，而是深入探讨了不同传感器、执行器之间的协同工作机制，以及数据采集与处理的关键环节。对于一个希望从宏观理论迈向微观实现的工程师来说，这种深度和广度是恰到好处的。特别是关于故障诊断和自动切换策略的部分，我感觉作者是真正站在一线操作者的角度去思考问题的，提供了许多教科书上难以找到的“经验之谈”。

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作为一个长期在锅炉控制领域摸爬滚打的老手，我总是在寻找能够连接理论与“黑匣子”操作经验的桥梁。这本书在“热工保护”这一模块的论述，体现了对电厂安全哲学深刻的理解。它不仅仅是罗列了一堆保护定值和跳闸条件，而是深入剖析了保护动作的“时间窗口”和“误动/拒动”的后果分析。书中对保护定值的整定原则，特别是针对爬坡率、负荷变化速率的动态调整，提供了非常具有操作指导性的参数建议范围，而不是一个僵硬的数值。这反映了作者对电厂运行动态特性的深刻洞察力——安全保护不是静止的防火墙，而是一个需要根据系统状态实时校准的动态防御体系。这种强调安全系统的“适应性”而非“绝对性”的观点，是我认为这本书最有价值的哲学体现。

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这本书的排版和图示质量也值得一提。在涉及到复杂的电气或仪表接线图、逻辑回路图时，清晰度直接影响到读者的学习效率。我发现这本册子在图表的细节处理上非常到位，线条干净利落，标注清晰，即便是A3尺寸的图纸内容，缩放到书籍版面后依然可以辨认关键节点。更重要的是，图表的设计是服务于文本内容的，而不是孤立存在的装饰品。例如，当讨论到某个保护回路的动作顺序时，配的逻辑图能够瞬间将抽象的文字描述转化为直观的流程，这种图文的高度配合，极大地加速了对复杂保护逻辑的掌握。相比于一些早期出版的专业书籍，这本在多媒体辅助（虽然是纸质书，但其图表设计具有类多媒体的直观性）方面做得非常出色，展现了出版方的专业水准。

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我主要关注的是现代电力系统对可靠性和经济性的极致追求，因此我对书中关于优化和预测性维护的部分非常感兴趣。这本书在这方面没有让我失望，它超越了传统的固定逻辑控制范畴，引入了现代过程控制理论的影子。书中关于基于状态反馈的先进控制策略的探讨，虽然涉及的数学工具较为专业，但作者巧妙地将这些复杂的算法与火电厂的具体运行约束（比如锅炉受热面温度限制、汽轮机转速保护阈值）紧密结合起来。更值得称道的是，它没有回避实际工程中的非线性、时滞等复杂因素，而是提出了针对性的建模和补偿方法。我尤其对其中关于热冲击应力的在线评估模型印象深刻，这直接关系到设备的长寿命运行，是纯粹追求“稳态运行”的传统教材所不具备的视野。

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坦率地说，我对这种专业性极强的技术书籍一向抱持着谨慎的态度，很多同类书籍读起来就像是在啃硬骨头，术语堆砌，晦涩难懂。但《火电厂顺序控制与热工保护》在语言组织上显示出一种罕见的清晰和耐心。作者似乎深知读者群体背景的差异性，对于一些核心概念，比如“滑差控制”或者“联锁保护的逻辑优先级”，会用非常形象的比喻来辅助理解，而不是单纯地抛出公式。这种教学上的匠心，极大地降低了理解门槛。我注意到，书中对不同负荷工况下控制参数的调整路径描绘得极为细腻，几乎是手把手的指导。例如，在描述启动和停机流程时，它不仅列出了标准步骤，还详细解释了每一步操作背后的热力学或机械限制，使得读者能深刻理解“为什么必须这样做”，而不是停留在“照着做”的层面。这种对“为什么”的追问和解答，是区分优秀技术专著和一般参考手册的关键所在。

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