化工单元操作与控制(杨成德)09187课件项目一-输送系统的操作与控制.ppt

1、 任务一任务一 认识管路和离心泵认识管路和离心泵 化学工业出版社一、认识管路一、认识管路管子管件化工管路化工管路阀门辅件化学工业出版社1.1.管件管件 管件是用来连接管子，改变管路方向或直径，管件是用来连接管子，改变管路方向或直径，接出支路和封闭管路的管路附件的总称管。接出支路和封闭管路的管路附件的总称管。管件图管件图化学工业出版社2.2.管子管子 按照管材不同，管子分为金属管、非金属管和复合管。 化工中最常用的是钢管（含碳），包括焊接钢焊接钢管管和无缝钢管无缝钢管。焊接钢管焊接钢管俗称“水煤气管”，价格较低；不耐腐蚀、高压（11.6MPa）、高温（0140）；常用于输送水、煤气、压缩空气、取

2、暖蒸汽等无腐蚀性的低压流体。无缝钢管无缝钢管可耐高温、高压；价格较高、不耐腐蚀；多用于较高压强、较高温度的无腐蚀性的流体。 化学工业出版社3.3.阀门阀门 阀门是用来开启、关闭和调节流量及控制安全的阀门是用来开启、关闭和调节流量及控制安全的机械装置。机械装置。截止阀截止阀 球阀球阀 闸阀闸阀 闸阀闸阀 节流阀节流阀 旋塞旋塞 止回阀止回阀 电动控制阀电动控制阀各种阀门图例各种阀门图例化学工业出版社4.4.连接方式连接方式 最常见的方法是螺纹连接螺纹连接和法兰连接法兰连接。螺纹连接螺纹连接的结构简单、拆装方便；易渗漏；主要用于直径较小、温度、压力不高的水管或压缩空气管路的连接，不宜用于易燃、易爆

3、、有毒介质的管路连接。法兰连接法兰连接的强度高、装拆方便、密封可靠；成本高；适用于大管径、高温、高压和密封性要求高的管路连接。化学工业出版社5.5.拆装管路拆装管路简单拆装简单拆装管子钳使用示意图管子钳使用示意图法兰盘安装及检验法兰盘安装及检验紧固法兰螺栓次序紧固法兰螺栓次序 化学工业出版社复杂拆装注意事项复杂拆装注意事项n拆装前拆装前要了解管路的安装要求，对所有预制件均须按图纸和规范检验合格；n对管道法兰的密封面和密封垫片进行外观检查，不得有影响密封性能的缺陷存在；n拆装时拆装时首先要准备好工具和材料，理解所要拆装的管路图； n管路拆除要按流程的反方向自上而下进行；n拆除后拆除后，将各管子、

4、阀门、管件等部件及工具等归放于指定位置；n最后检查现场，如有遗忘的部件及工具归放指定位置；n清扫管路拆装现场。化学工业出版社6.6.管路图管路图图形图形标注标注标题栏标题栏设备示意图设备示意图 带管件的管道流程线带管件的管道流程线 备位号名称备位号名称 管道编号规格管道编号规格 表示流向的箭头表示流向的箭头 管路图管路图化学工业出版社绘制管路图时注意事项绘制管路图时注意事项n 依据流程从左至右用细实线按大致比例画出带有管口的设备轮廓图形n在图样上方或下方标注设备位号和名称，要求排列整齐且尽可能正对设备n管道用粗实线粗实线按照流程顺序绘出工艺管道流程线n辅助管道流程线用中粗线中粗线绘出，每根管道

5、都要进行标注n管件用细实线细实线按规定符号绘出化学工业出版社二、认识二、认识离心泵离心泵 类型类型 按输送液体性质和使用条件，离心泵可分为以下几种：清水泵 、耐腐蚀泵 、油泵 、液下泵 。n结构结构 叶轮 、泵壳 、轴封装置 。化学工业出版社 IS IS型泵结构示意图型泵结构示意图1-泵壳；2-叶轮；3-密封环；4-护轴套；5-后盖；6-泵轴 ；7-托架；8-连轴器部件1.1.离心泵离心泵化学工业出版社2.2.往复泵和旋转泵往复泵和旋转泵 往复泵往复泵 立式单动双缸压缩机立式单动双缸压缩机1-缸体；2-活塞；3、4-吸入阀、排气阀；5-曲轴；6-连杆主要部件：泵缸、活塞、活塞杆、吸入阀和排出阀

6、。工作原理：依靠活塞的往复运动，吸入并排出液体。化学工业出版社旋转泵旋转泵 旋转泵包括齿轮泵和螺杆泵，其工作原理是依靠泵内一个或多个转子的旋转来吸液和排出液体。 齿轮泵示意图齿轮泵示意图 化学工业出版社 旋涡泵旋涡泵 旋涡泵是一种特殊类型的离心泵，它由泵壳和叶轮组成。 漩涡泵漩涡泵1-叶轮；2-叶片；3-泵壳；4-引液道；5-间壁化学工业出版社2.2.气体输送设备气体输送设备 离心式通风机离心式通风机往复式压缩机往复式压缩机真空泵真空泵 气体输送设备气体输送设备化学工业出版社3.3.拆装离心泵拆装离心泵 拆装准备拆装准备离心泵的拆卸离心泵的拆卸离心泵零部件的组装离心泵零部件的组装 任务二任务二

7、 测量输送系统中流体参数测量输送系统中流体参数 化学工业出版社一、测量流体性质一、测量流体性质测量液体密度测量液体密度 称量法称量法 比重法比重法运用阿基米运用阿基米德定律德定律化学工业出版社测量黏度测量黏度旋转式黏度计旋转式黏度计超声波式黏超声波式黏度计度计毛细管式黏毛细管式黏度计度计化学工业出版社二、测量流体流动参数二、测量流体流动参数1. 测量压强测量压强 压强可用压力表测量，压力表有普通压力表、膜片压力表、隔膜压力表、电接点压力表、膜盒压力表、电阻式远传压力表、耐振压力表等。 表压强绝对压强当地环境大气压强 (P表= P绝 PO)真空度当地环境大气压强绝对压强 (P真 = PO P绝)

8、 绝对压强、表压强和真空度的关系绝对压强、表压强和真空度的关系化学工业出版社2. 测量液位测量液位 u 液位是指流体在容器或设备内液面的高度。 u 化工生产过程中，常用仪器来测量液位，如超声波液位计、磁翻板液位计、磁翻柱液位计、雷达液位计、浮球液位计、静压式液位仪、电容液位仪等仪器。静力学方程可以表示流体内部的压强，其形式如下： 压力形式： 能量形式：式中P1，Z1是1截面处压强和高度,P2，Z2是2截面处压强和高度适用条件：在重力场中静止、连续的同种不可压缩流体。)(2112zzgppgzpgzp2211化学工业出版社3. 测量流量测量流量 流量可用孔板流量计、文丘里流量计、转子流量计等测量

9、仪器测得。孔板流量计孔板流量计 )(200000SRgACAuV)(2000SRgACm -流体密度，kg/m3； 0指示液密度，kg/m3；R压差计读数，m；C0为流量系数或孔流系数 ，C00.60.7 化学工业出版社文丘里流量计文丘里流量计 )(200VSRgACV CV为文丘里流量计的流量系数，约为0.980.99 化学工业出版社转子流量计转子流量计1-锥形玻璃管；2-转子；3-刻度fffR0)(2AgVCufffRR)(2sAgVACVCR 为流量系数，AR为转子上端面处环隙面积；U0为环隙流速 化学工业出版社4. 测量流速测量流速 可用测速管测出流体在管截面某点处的速度。 速度与压力

10、差的关系为： 用U形压差计测量压差时： pu2. )(20.Rgu 化学工业出版社雷诺实验示意图雷诺实验示意图 测定雷诺数测定雷诺数化学工业出版社5. 测定雷诺数测定雷诺数Re Re为无因次准数，是流体流动类型的判据。 (1) 当Re2000时，流动为层流，此区称为层流区； (2) 当Re4000时，一般出现湍流，此区称为湍流区； (3) 当2000 Re 4000 时，流动可能是层流，也可能 是湍流，该区称为不稳定的过渡区。 udRe 化学工业出版社6. 测定流体流动阻力测定流体流动阻力 流动阻力包括直管阻力Wf和局部阻力Wf ，和流体动能成正比。 当管路直径相同时，总阻力： 式中为直管阻力

11、系数 l为直管长度，m d为直管内直径，m u为直管内流体流速，m/s 称为局部阻力系数 22fffudlWWW化学工业出版社三、测定离心泵运行参数测定离心泵运行参数 流量流量Q Q：离心泵单位时间内输送到管路系统的液体体积， m3/s或m3/h。压头（扬程）压头（扬程）H H：单位重量的液体经离心泵后所获得的有效能量，J/N或m液柱。效率效率：反映泵内能量损失，主要有容积损失、水力损失、机械损失。轴功率轴功率N N ：离心泵的轴功率是指由电机输入离心泵泵轴的功率， W或kW。离心泵的有效功率：离心泵的有效功率：泵的有效功率：泵的有效功率：泵的轴功率：泵的轴功率： %100eNNgQHNegQ

12、HN 化学工业出版社离离心心泵泵的的特特性性曲曲线线 离心泵特性曲线离心泵特性曲线是在一定转速下，用20水测定，由H-Q、N-Q、-Q三条曲线组成 。化学工业出版社流量流量Qe的测定的测定式中：C0流量系数C0=1 P文丘里流量计的压差，Pa。 出入离心泵进出口管路的垂直距离,m。 出入离心泵进出口管路的压强，Pa。离心泵压头离心泵压头He的测定的测定 PACQe200)(mgPPZZH入出入出）1. 1. 测定离心泵特性曲线测定离心泵特性曲线 化学工业出版社轴功率和有效功率轴功率和有效功率 泵轴功率N = 电机输出功率 = 功率表读数电机效率（kw） 泵的有效功率： 功率表读数 = 电机输入

13、功率效率效率 )(1021000NeKWHQgHQNNe化学工业出版社2. 影响离心泵性能的主要因素影响离心泵性能的主要因素 当离心泵转速发生变化时，遵循比例定律：式中：Q离心泵流量，m3/s； H离心泵扬程，m； N离心泵轴功率，w； n离心泵转速,r/min。 n当叶轮直径发生变化时，遵循切割定律：式中：D离心泵叶轮直径，m。 32121221212121)(;)(;nnNNnnHHnnQQ32121221212121)(;)(;DDNNDDHHDDQQ化学工业出版社3. 测定离心泵的汽蚀余量测定离心泵的汽蚀余量 允许汽蚀余量允许汽蚀余量式中:pv操作温度下液体的饱和蒸气压, Pa。 p1

14、 离心泵入口处所需要的最小压强。n临界允许汽蚀余量临界允许汽蚀余量 式中：p1,min泵入口安装真空表处,Pa； 泵入口安装真空表处管内流速,m/s； Pv流体在操作温度下的饱和蒸汽压，Pa。n允许安装高度允许安装高度 式中： Hf,0-1是储槽液面至离心泵进口间的压头损失 gpgugphv2211gugpphvc221min, 121u10, fvogHhgpgpH 任务三任务三 操作输送实训装置操作输送实训装置 化学工业出版社一、一、 绘制输送实训装置流程简图绘制输送实训装置流程简图 化化工工工工艺艺图图设备布置图设备布置图 工艺流程图工艺流程图 管道布置图管道布置图 工艺方案流程图工艺方

15、案流程图 物料流程图物料流程图 管道及仪表流程图管道及仪表流程图 化学工业出版社绘制流程图时注意事项：绘制流程图时注意事项： 用细实线细实线绘制设备； 粗实线粗实线绘制主要工艺物料管道、主产品管道和设备位号线； 中粗线中粗线绘制其它介质流程线； 标注设备时，位号和名称应在图纸上方或下方排成一行； 流程线流向箭头，在开始和终止部位上端用文字注写物料名称及来源或去向。化学工业出版社空气压缩工段工艺流程方案图空气压缩工段工艺流程方案图 化学工业出版社二、 操作输送实训装置操作输送实训装置 离心泵动力输送操作离心泵动力输送操作 离心泵输送流程图离心泵输送流程图 化学工业出版社操作步骤操作步骤开车前准开

16、车前准备备 开开 车车 正常操作正常操作 切换操作切换操作 停停 车车 化学工业出版社HeQHQHMHQMQM泵特性曲线管路特性曲线特性曲线H-Q与管路特性曲线He-Q的交点称为离心泵的工作点离心泵的工作点 。若该点所对应的效率在离心泵的高效率区，则该工作点是适宜的。 离离心心泵泵的的工工作作点点化学工业出版社 高压气体压力输送操作高压气体压力输送操作 开车前准备开车前准备 开开 车车 正常操作正常操作 停停 车车 化学工业出版社压力输送流程图压力输送流程图 化学工业出版社 真空抽料操作真空抽料操作 真空抽料流程图真空抽料流程图 化学工业出版社 离心泵的串、并联操作离心泵的串、并联操作 离心泵

17、的串联操作 一号离心泵和二号离心泵正常开车后，关闭一号离心泵的出口阀，开启一号离心泵出口管路上的旁通阀，向二号离心泵输送液体，关闭二号离心泵的进口阀，观察二号离心泵出口压力表的读数以及管路压差仪表的读数，与单个离心泵运行时的两个仪表的读数作比较。 离心泵的并联操作 一号离心泵正常开车后，记录一号离心泵的出口管路上流量计的读数以及泵的出口压力，再正常开启二号离心泵，记录出口管路上流量计的读数以及泵的出口压力，与单个离心泵运行时的两个仪表的读数作比较。化学工业出版社 旋涡泵的开停车及流量调节旋涡泵的开停车及流量调节 开车前准备开车前准备 开开 车车 流量调节流量调节 停停 车车 化学工业出版社三、

18、编制基础操作规程三、编制基础操作规程 操作规程操作规程，又称作业规程，通常是指为设备、构件、装置或产品的设计、制造、安装、维修和使用制作的程序性文件。 基础操作规程基础操作规程是装置进行各类复杂操作的基本操作步骤，主要描述机、泵、换热器、罐和塔等通用设备的开停和切换规程。 任务四任务四 流体输送系统的仿真实训流体输送系统的仿真实训 化学工业出版社一、复杂液位控制单元一、复杂液位控制单元n工艺说明工艺说明 进入缓冲罐V101的液体是通过调节阀控制进料流量的,缓冲罐压力经过分程控制,维持不变。 进入罐V102的来料，一股为V101通过串级调节后进入的液体；另一股是通过罐V102液位调节阀控制进入的

19、液体。 罐V103也有两股进料，一股来自于V102的底部抽出液，另一股液体为通过比值调节进入V103,维持固定的比值系数。化学工业出版社分程控分程控制回路制回路单回路控单回路控制回路制回路控制回路控制回路说明说明比值控比值控制系统制系统串级控串级控制系统制系统化学工业出版社 开车操作开车操作 1.1.冷态开车冷态开车准备准备2.2.缓冲罐缓冲罐V-V-101101充压及充压及液位建立液位建立4.4.产品罐产品罐V-103V-103建立液位建立液位5.5.正正常操常操作作3.3.中间罐中间罐V-102V-102液液位建立位建立化学工业出版社 停车操作停车操作 关进料线关进料线 将调节器改将调节器

20、改手动控制手动控制 罐的泄压及排放罐的泄压及排放 化学工业出版社 事故处理操作事故处理操作 罐V-101底部泵故障 罐V-101出口调节阀有故障 化学工业出版社二、离心泵单元二、离心泵单元 工艺说明工艺说明 离心泵是化工生产过程中输送液体的常用设备之一。 其工作原理是靠离心泵内外压差不断的吸入液体，靠叶轮的高速旋转使液体获得动能，靠扩压管或导叶将动能转化为压力，从而达到输送液体的目的。 化学工业出版社 开车操作开车操作开车操开车操作准备作准备 罐罐V101V101充充液、充压液、充压 启动泵前启动泵前准备工作准备工作 离心泵的启动离心泵的启动和流体输送和流体输送 化学工业出版社 停车操作停车操

21、作2.2.停泵停泵3.3.泵泵A A泄液泄液4.V1014.V101罐泄压、罐泄压、泄液泄液1. V1011. V101罐罐停进料停进料化学工业出版社 事故处理操作事故处理操作 泵泵A A损坏损坏 流流量量输输出出调调节节阀阀故故障障 泵入口管线堵塞泵入口管线堵塞 泵泵A A汽汽蚀蚀 泵泵A A气缚气缚 任务五任务五 设计输送系统设计输送系统 化学工业出版社一、管径核算一、管径核算 管径大小可用d= 进行计算，而流量由生产任务决定，所以要选择合适的流速。 若流速选得太大，动力消耗大；流速选得太小，基建投资大，所以长距离大流量管路输送系统要权衡操作费和基建费来确定适宜流速。 uVS4化学工业出版

22、社二、管路布置和阻力核算二、管路布置和阻力核算布置化工管路 时的注意事项：u应使管路尽可能短，管件、阀件应尽可能少，以减少投资，使流体阻力降到最低； u使管路与墙壁、柱子、场面、其他管路等之间应有适当的距离，以便于安装、操作、巡查检修；u 对于温度变化较大的管路要采取热补偿措施，有凝液的管路要安排凝液排出装置，有气体积聚的管路要设置气体排放装置 u 在布置化工管路时，应参阅有关资料，依据上述原则制订方案，确保管路的布置科学、经济、合理、安全。 化学工业出版社三、离心泵选型三、离心泵选型 离心泵选用的基本步骤：离心泵选用的基本步骤： 确定输送系统的流量和压头 选择离心泵的类型与型号 确定泵的安装高度 核算泵的轴功率