化工單元操作與控制(楊成德)09187課件項(xiàng)目一 輸送系統(tǒng)的操作與控制

,任務(wù)一認(rèn)識(shí)管路和離心泵,一、認(rèn)識(shí)管路,管子,管件,化工管路,閥門,輔件,1.管件,管件是用來連接管子，改變管路方向或直徑，接出支路和封閉管路的管路附件的總稱管。,管件圖,2.管子,按照管材不同，管子分為金屬管、非金屬管和復(fù)合管。化工中最常用的是鋼管（含碳），包括焊接鋼管和無縫鋼管。焊接鋼管俗稱“水煤氣管”，價(jià)格較低；不耐腐蝕、高壓（11.6MPa）、高溫（0140）；常用于輸送水、煤氣、壓縮空氣、取暖蒸汽等無腐蝕性的低壓流體。無縫鋼管可耐高溫、高壓；價(jià)格較高、不耐腐蝕；多用于較高壓強(qiáng)、較高溫度的無腐蝕性的流體。,3.閥門,閥門是用來開啟、關(guān)閉和調(diào)節(jié)流量及控制安全的機(jī)械裝置。,截止閥,球閥,閘閥,閘閥,節(jié)流閥,旋塞,止回閥,電動(dòng)控制閥,各種閥門圖例,4.連接方式,最常見的方法是螺紋連接和法蘭連接。螺紋連接的結(jié)構(gòu)簡單、拆裝方便；易滲漏；主要用于直徑較小、溫度、壓力不高的水管或壓縮空氣管路的連接，不宜用于易燃、易爆、有毒介質(zhì)的管路連接。法蘭連接的強(qiáng)度高、裝拆方便、密封可靠；成本高；適用于大管徑、高溫、高壓和密封性要求高的管路連接。,5.拆裝管路,簡單拆裝,管子鉗使用示意圖,法蘭盤安裝及檢驗(yàn),緊固法蘭螺栓次序,復(fù)雜拆裝注意事項(xiàng)拆裝前要了解管路的安裝要求，對(duì)所有預(yù)制件均須按圖紙和規(guī)范檢驗(yàn)合格；對(duì)管道法蘭的密封面和密封墊片進(jìn)行外觀檢查，不得有影響密封性能的缺陷存在；拆裝時(shí)首先要準(zhǔn)備好工具和材料，理解所要拆裝的管路圖；管路拆除要按流程的反方向自上而下進(jìn)行；拆除后，將各管子、閥門、管件等部件及工具等歸放于指定位置；最后檢查現(xiàn)場(chǎng)，如有遺忘的部件及工具歸放指定位置；清掃管路拆裝現(xiàn)場(chǎng)。,6.管路圖,圖形,標(biāo)注,標(biāo)題欄,設(shè)備示意圖,帶管件的管道流程線,備位號(hào)名稱,管道編號(hào)規(guī)格,表示流向的箭頭,管路圖,繪制管路圖時(shí)注意事項(xiàng)依據(jù)流程從左至右用細(xì)實(shí)線按大致比例畫出帶有管口的設(shè)備輪廓圖形在圖樣上方或下方標(biāo)注設(shè)備位號(hào)和名稱，要求排列整齊且盡可能正對(duì)設(shè)備管道用粗實(shí)線按照流程順序繪出工藝管道流程線輔助管道流程線用中粗線繪出，每根管道都要進(jìn)行標(biāo)注管件用細(xì)實(shí)線按規(guī)定符號(hào)繪出,二、認(rèn)識(shí)離心泵,類型按輸送液體性質(zhì)和使用條件，離心泵可分為以下幾種：清水泵、耐腐蝕泵、油泵、液下泵。結(jié)構(gòu)葉輪、泵殼、軸封裝置。,IS型泵結(jié)構(gòu)示意圖1-泵殼；2-葉輪；3-密封環(huán)；4-護(hù)軸套；5-后蓋；6-泵軸；7-托架；8-連軸器部件,1.離心泵,2.往復(fù)泵和旋轉(zhuǎn)泵,往復(fù)泵,立式單動(dòng)雙缸壓縮機(jī)1-缸體；2-活塞；3、4-吸入閥、排氣閥；5-曲軸；6-連桿,主要部件：泵缸、活塞、活塞桿、吸入閥和排出閥。工作原理：依靠活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，吸入并排出液體。,旋轉(zhuǎn)泵旋轉(zhuǎn)泵包括齒輪泵和螺桿泵，其工作原理是依靠泵內(nèi)一個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)來吸液和排出液體。,齒輪泵示意圖,旋渦泵旋渦泵是一種特殊類型的離心泵，它由泵殼和葉輪組成。,漩渦泵1-葉輪；2-葉片；3-泵殼；4-引液道；5-間壁,2.氣體輸送設(shè)備,離心式通風(fēng)機(jī),往復(fù)式壓縮機(jī),真空泵,氣體輸送設(shè)備,3.拆裝離心泵,拆裝準(zhǔn)備離心泵的拆卸離心泵零部件的組裝,任務(wù)二測(cè)量輸送系統(tǒng)中流體參數(shù),一、測(cè)量流體性質(zhì),測(cè)量液體密度,稱量法,比重法,運(yùn)用阿基米德定律,測(cè)量黏度,旋轉(zhuǎn)式黏度計(jì),超聲波式黏度計(jì),毛細(xì)管式黏度計(jì),二、測(cè)量流體流動(dòng)參數(shù),1.測(cè)量壓強(qiáng)壓強(qiáng)可用壓力表測(cè)量，壓力表有普通壓力表、膜片壓力表、隔膜壓力表、電接點(diǎn)壓力表、膜盒壓力表、電阻式遠(yuǎn)傳壓力表、耐振壓力表等。,表壓強(qiáng)絕對(duì)壓強(qiáng)當(dāng)?shù)丨h(huán)境大氣壓強(qiáng)(P表=P絕PO)真空度當(dāng)?shù)丨h(huán)境大氣壓強(qiáng)絕對(duì)壓強(qiáng)(P真=POP絕),絕對(duì)壓強(qiáng)、表壓強(qiáng)和真空度的關(guān)系,2.測(cè)量液位液位是指流體在容器或設(shè)備內(nèi)液面的高度?；どa(chǎn)過程中，常用儀器來測(cè)量液位，如超聲波液位計(jì)、磁翻板液位計(jì)、磁翻柱液位計(jì)、雷達(dá)液位計(jì)、浮球液位計(jì)、靜壓式液位儀、電容液位儀等儀器。靜力學(xué)方程可以表示流體內(nèi)部的壓強(qiáng)，其形式如下：壓力形式：能量形式：式中P1，Z1是1截面處壓強(qiáng)和高度,P2，Z2是2截面處壓強(qiáng)和高度適用條件：在重力場(chǎng)中靜止、連續(xù)的同種不可壓縮流體。,3.測(cè)量流量流量可用孔板流量計(jì)、文丘里流量計(jì)、轉(zhuǎn)子流量計(jì)等測(cè)量儀器測(cè)得。,孔板流量計(jì),-流體密度，kg/m3；0指示液密度，kg/m3；R壓差計(jì)讀數(shù)，m；C0為流量系數(shù)或孔流系數(shù)，C00.60.7,文丘里流量計(jì),CV為文丘里流量計(jì)的流量系數(shù)，約為0.980.99,轉(zhuǎn)子流量計(jì)1-錐形玻璃管；2-轉(zhuǎn)子；3-刻度,CR為流量系數(shù)，AR為轉(zhuǎn)子上端面處環(huán)隙面積；U0為環(huán)隙流速,4.測(cè)量流速可用測(cè)速管測(cè)出流體在管截面某點(diǎn)處的速度。速度與壓力差的關(guān)系為：用U形壓差計(jì)測(cè)量壓差時(shí)：,雷諾實(shí)驗(yàn)示意圖,測(cè)定雷諾數(shù),5.測(cè)定雷諾數(shù)ReRe為無因次準(zhǔn)數(shù)，是流體流動(dòng)類型的判據(jù)。(1)當(dāng)Re2000時(shí)，流動(dòng)為層流，此區(qū)稱為層流區(qū)；(2)當(dāng)Re4000時(shí)，一般出現(xiàn)湍流，此區(qū)稱為湍流區(qū)；(3)當(dāng)2000Re4000時(shí)，流動(dòng)可能是層流，也可能是湍流，該區(qū)稱為不穩(wěn)定的過渡區(qū)。,6.測(cè)定流體流動(dòng)阻力流動(dòng)阻力包括直管阻力Wf和局部阻力Wf，和流體動(dòng)能成正比。當(dāng)管路直徑相同時(shí)，總阻力：式中為直管阻力系數(shù)l為直管長度，md為直管內(nèi)直徑，mu為直管內(nèi)流體流速，m/s稱為局部阻力系數(shù),三、測(cè)定離心泵運(yùn)行參數(shù),流量Q：離心泵單位時(shí)間內(nèi)輸送到管路系統(tǒng)的液體體積，m3/s或m3/h。壓頭（揚(yáng)程）H：單位重量的液體經(jīng)離心泵后所獲得的有效能量，J/N或m液柱。效率：反映泵內(nèi)能量損失，主要有容積損失、水力損失、機(jī)械損失。軸功率N：離心泵的軸功率是指由電機(jī)輸入離心泵泵軸的功率，W或kW。離心泵的有效功率：泵的有效功率：泵的軸功率：,離心泵的特性曲線,離心泵特性曲線是在一定轉(zhuǎn)速下，用20水測(cè)定，由H-Q、N-Q、-Q三條曲線組成。,流量Qe的測(cè)定式中：C0流量系數(shù)C0=1P文丘里流量計(jì)的壓差，Pa。出入離心泵進(jìn)出口管路的垂直距離,m。出入離心泵進(jìn)出口管路的壓強(qiáng)，Pa。離心泵壓頭He的測(cè)定,1.測(cè)定離心泵特性曲線,軸功率和有效功率泵軸功率N=電機(jī)輸出功率=功率表讀數(shù)電機(jī)效率（kw）泵的有效功率：功率表讀數(shù)=電機(jī)輸入功率效率,2.影響離心泵性能的主要因素,當(dāng)離心泵轉(zhuǎn)速發(fā)生變化時(shí)，遵循比例定律：式中：Q離心泵流量，m3/s；H離心泵揚(yáng)程，m；N離心泵軸功率，w；n離心泵轉(zhuǎn)速,r/min。當(dāng)葉輪直徑發(fā)生變化時(shí)，遵循切割定律：式中：D離心泵葉輪直徑，m。,3.測(cè)定離心泵的汽蝕余量,允許汽蝕余量式中:pv操作溫度下液體的飽和蒸氣壓,Pa。p1離心泵入口處所需要的最小壓強(qiáng)。臨界允許汽蝕余量式中：p1,min泵入口安裝真空表處,Pa；泵入口安裝真空表處管內(nèi)流速,m/s；Pv流體在操作溫度下的飽和蒸汽壓，Pa。允許安裝高度式中：Hf,0-1是儲(chǔ)槽液面至離心泵進(jìn)口間的壓頭損失,任務(wù)三操作輸送實(shí)訓(xùn)裝置,一、繪制輸送實(shí)訓(xùn)裝置流程簡圖,化工工藝圖,設(shè)備布置圖,工藝流程圖,管道布置圖,工藝方案流程圖,物料流程圖,管道及儀表流程圖,繪制流程圖時(shí)注意事項(xiàng)：用細(xì)實(shí)線繪制設(shè)備；粗實(shí)線繪制主要工藝物料管道、主產(chǎn)品管道和設(shè)備位號(hào)線；中粗線繪制其它介質(zhì)流程線；標(biāo)注設(shè)備時(shí)，位號(hào)和名稱應(yīng)在圖紙上方或下方排成一行；流程線流向箭頭，在開始和終止部位上端用文字注寫物料名稱及來源或去向。,空氣壓縮工段工藝流程方案圖,二、操作輸送實(shí)訓(xùn)裝置,離心泵動(dòng)力輸送操作,離心泵輸送流程圖,操作步驟,開車前準(zhǔn)備,開車,正常操作,切換操作,停車,特性曲線H-Q與管路特性曲線He-Q的交點(diǎn)稱為離心泵的工作點(diǎn)。若該點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的效率在離心泵的高效率區(qū)，則該工作點(diǎn)是適宜的。,離心泵的工作點(diǎn),高壓氣體壓力輸送操作,開車前準(zhǔn)備,開車,正常操作,停車,壓力輸送流程圖,真空抽料操作,真空抽料流程圖,離心泵的串、并聯(lián)操作離心泵的串聯(lián)操作一號(hào)離心泵和二號(hào)離心泵正常開車后，關(guān)閉一號(hào)離心泵的出口閥，開啟一號(hào)離心泵出口管路上的旁通閥，向二號(hào)離心泵輸送液體，關(guān)閉二號(hào)離心泵的進(jìn)口閥，觀察二號(hào)離心泵出口壓力表的讀數(shù)以及管路壓差儀表的讀數(shù)，與單個(gè)離心泵運(yùn)行時(shí)的兩個(gè)儀表的讀數(shù)作比較。離心泵的并聯(lián)操作一號(hào)離心泵正常開車后，記錄一號(hào)離心泵的出口管路上流量計(jì)的讀數(shù)以及泵的出口壓力，再正常開啟二號(hào)離心泵，記錄出口管路上流量計(jì)的讀數(shù)以及泵的出口壓力，與單個(gè)離心泵運(yùn)行時(shí)的兩個(gè)儀表的讀數(shù)作比較。,旋渦泵的開停車及流量調(diào)節(jié),開車前準(zhǔn)備,開車,流量調(diào)節(jié),停車,三、編制基礎(chǔ)操作規(guī)程,操作規(guī)程，又稱作業(yè)規(guī)程，通常是指為設(shè)備、構(gòu)件、裝置或產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、制造、安裝、維修和使用制作的程序性文件?；A(chǔ)操作規(guī)程是裝置進(jìn)行各類復(fù)雜操作的基本操作步驟，主要描述機(jī)、泵、換熱器、罐和塔等通用設(shè)備的開停和切換規(guī)程。,任務(wù)四流體輸送系統(tǒng)的仿真實(shí)訓(xùn),一、復(fù)雜液位控制單元,工藝說明進(jìn)入緩沖罐V101的液體是通過調(diào)節(jié)閥控制進(jìn)料流量的,緩沖罐壓力經(jīng)過分程控制,維持不變。進(jìn)入罐V102的來料，一股為V101通過串級(jí)調(diào)節(jié)后進(jìn)入的液體；另一股是通過罐V102液位調(diào)節(jié)閥控制進(jìn)入的液體。罐V103也有兩股進(jìn)料，一股來自于V102的底部抽出液，另一股液體為通過比值調(diào)節(jié)進(jìn)入V103,維持固定的比值系數(shù)。,分程控制回路,單回路控制回路,控制回路說明,比值控制系統(tǒng),串級(jí)控制系統(tǒng),開車操作,1.冷態(tài)開車準(zhǔn)備,2.緩沖罐V-101充壓及液位建立,4.產(chǎn)品罐V-103建立液位,5.正常操作,3.中間罐V-102液位建立,停車操作,關(guān)進(jìn)料線,將調(diào)節(jié)器改手動(dòng)控制,罐的泄壓及排放,事故處理操作罐V-101底部泵故障罐V-101出口調(diào)節(jié)閥有故障,二、離心泵單元,工藝說明離心泵是化工生產(chǎn)過程中輸送液體的常用設(shè)備之一。其工作原理是靠離心泵內(nèi)外壓差不斷的吸入液體，靠葉輪的高速旋轉(zhuǎn)使液體獲得動(dòng)能，靠擴(kuò)壓管或?qū)~將動(dòng)能轉(zhuǎn)化為壓力，從而達(dá)到輸送液體的目的。,開車操作,開車操作準(zhǔn)備,罐V101充液、充壓,啟動(dòng)泵前準(zhǔn)備工作,離心泵的啟動(dòng)和流體輸送,停車操作,2.停泵,3.泵A泄液,4.V101罐泄壓、泄液,1.V101罐停進(jìn)料,事故處理操作,泵A損壞,流量輸出調(diào)節(jié)閥故障,泵入口管線堵塞,泵A汽蝕,泵A氣縛,任務(wù)五設(shè)計(jì)輸送系統(tǒng),一、管徑核算,管徑大小可用d=進(jìn)行計(jì)算，而流量由生產(chǎn)任務(wù)決定，所以要選擇合適的流速。若流速選得太大，動(dòng)力消耗大；流速選得太小，基建投資大，所以長距離大流量管路輸送系統(tǒng)要權(quán)衡操作費(fèi)和基建費(fèi)來確定適宜流速。,二、管路布置和阻力核算,布置化工管路時(shí)的注意事項(xiàng)：應(yīng)使管路盡可能短，管件、閥件應(yīng)