离心泵传热仿真

《离心泵传热仿真》由会员分享，可在线阅读，更多相关《离心泵传热仿真（21页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、实训一 离心泵单元一. 工作原理简述在工业生产和国民经济的许多领域 , 常需对液体进行输送或加压，能完成此类任务的机 械设备称为泵，而其中靠离心作用工作的叫离心泵。因为离心泵具有结构简单、性能稳 定、检修方便、操作容易和适应性强等特点，在化工生产中应用十分广泛，据统计超过液 体输送设备的 80%。所以，离心泵的操作是化工生产中最基本的操作。离心泵由吸入管、排出管和离心泵主体组成。离心泵主体分为转动部分和固定部分。 转动部分由电机带动旋转，将能量传递给被输送的部分，主要包括叶轮和泵轴。固定部分 包括泵壳、导轮、密封装置等部分，叶轮是离心泵中使液体接受外加能量的部件。泵轴的 作用是把电动机的能量传

2、递给叶轮。泵壳是通道截面逐渐扩大的蜗壳形体，它将液体限定 在一定的空间里，并能将液体大部分动能转化为静压能。导轮是一组与叶轮旋转方向相适 应，且固定在泵壳上的叶片。密封装置的作用是防止液体的泄漏或空气体倒吸入泵内。启动灌满了被输送液体的离心泵后，在电机的作用下，泵轴带动叶轮一起旋转，叶轮 的叶片推动期间的液体转动，在离心力的作用下，液体被甩向叶轮边缘并获得动能；在导 轮的引导下沿流通截面积逐渐扩大的泵壳流向排出管，液体流速逐渐降抵 , 而静压能增大。 排出管的增压液体经管路即可往各目的地。与此同时，叶轮中心处因液体被甩出而形成一 定的真空，因贮槽液面上方压强大于叶轮中心处，在压力差的作用下，液

3、体不断地从吸入 管进入泵内，以填补被排出液体的位置。因此，只要叶轮不断旋转，液体便不断地被吸入 和排出。由此可见，离心泵之所以能输送液体，主要是依靠高速旋转的叶轮。离心泵的操作中有两种现象是应该避免的：气缚和气蚀。“气缚”是指在启动泵前没 有灌满被输送液体或在运转过程中渗入了空气，因气体的密度远小于液体，产生的离心力 小，无法把空气甩出去，导致叶轮中心所形成的真空度不足以将液体吸入泵内，尽管此时 叶轮在不停地旋转，却因为离心泵失去了自吸能力而无法输送液体，这种现象就称为“气 缚”。“气蚀”指的是当贮槽液面上的压力一定时，如叶轮中心的压力降低到等于被输送 液体当前温度下的饱和蒸气压时，叶轮进口处

4、的液体会出现大量气泡，这些气泡随液体进 入高压区后又迅速被压碎而凝结，致使气泡所在空间形成真空，周围液体质点以极大速度 冲向气泡中心，造成冲击点上有瞬间局部冲击压力，从而使叶轮等部分很快损坏，同时伴 有泵体震动，并发出噪音，泵的流量、扬程和效率明显下降。这种现象就叫“气蚀”。DCS DIAGRAM FOR PUMPFICIOImanOKg/FPI1O1O.0 atmI PI1030. 0 atmFI1O200 atmPI1040 - 0 atmE101AP101BPV101BFIELD DIAGRAM FOR PUMP二. 工艺流程说明本工艺为单独培训离心泵而设计，其工艺流程如下：来自某一设备

5、约40C的带压液体经调节阀LV101进入带压罐V101,罐液位由液位控制器LIC101通过调节V101的进料量来控制；罐内压力由PIC101分程控制，PV101A PV101B分别调节进入 V101和出V101的氮气量,从而保持罐压恒定在5.0atm(表 。罐内液体由泵P101A/B抽出,泵出口流量在流量调节器 FIC101的控制下输送到其它设备。本工艺流程主要包括以下设备：V101：离心泵前罐P101A：离心泵 AP101B:离心泵用泵)补充说明：本单元现场图中现场阀旁边的实心红色圆点代表高点排气和低点排液的指示标志，当完成高点排气和低点排液时实心红色圆点变为绿色。此标志在换热器单元的现场图

6、中也有。三. 离心泵单元操作规程1 .开车操作规程1.1 准备工作(1盘车(2核对吸入条件(3 调整填料或机械密封装置1.2 罐 V101 充液、充压(1向罐V101充液*打开LIC101调节阀，开度约为30%向V101罐充液。*当LIC101达到50%寸丄IC101设定50%投自动.(2罐V101充压*待V101罐液位5%后，缓慢打开分程压力调节阀PV101A向V101罐充压。*当压力升高到5.0atm时,PIC101设定5.0 atm,投自动.1.3启动泵前准备工作(1灌泵*待V101罐充压充到正常值 5.0atm后，打开P101A泵入口阀VD01，向离心泵充液.观察VD01出口标志变为绿

7、色后，说明灌泵完毕。(2排气*打开P101A泵后排气阀VD03放泵内不凝性气体。*观察P101A泵后排空阀VD03勺出口，当有液体溢出时，显示标志变为绿色，标志着 P101A泵已无不凝性气体，关闭P101A泵后排空阀VD03,启动离心泵的准备工作已经就绪.1.4 启动离心泵(1启动离心泵*然后启动P101A(或B泵.(2流体输送*待PI102指示比入口压力大1.5-2.0倍后，打开P101A泵出口阀(VD04。*将FIC101调节阀的前阀、后阀打开。*逐渐开大调节阀FIC101的开度，使PI101、PI102趋于正常值。(3调整操作参数*微调FV101调节阀，在测量值与给定值相对误差5%范围内

8、且较稳定时,FIC101设定到正常值 ， 投自动 .2. 正常操作规程2.1 正常工况操作参数：(1P101A泵出 口压力 PI102)：12.0ATM(2V101 罐液位 LIC101 :50.0%(3V101 罐内压力 PIC101 :5.0ATM(4泵出口流量 FIC101：20000KG/H2.2负荷调整 可任意改变泵、按键的开关状态，手操阀的开度及液位调节阀、流量调节阀、分程 压力调节阀的开度，观察其现象。同时可修改如下参数:P101A泵功率正常值：15KW修改范围：10-20FIC101量程正常值:20吨/h修改范围:10-403. 停车操作规程(1V101 罐停进料* LIC10

9、1置手动，并手动关闭调节阀LV101，停V101罐进料.(2停泵*待罐V101液位小于10%时，关闭P101A(或B泵的出口阀(VD04。* 停 P101A泵。*关闭P101A泵前阀VD01;* FIC101置手动并关闭调节阀 FV101及其前、后阀(VB03、VB04。(3泵P101A泄液*打开泵P101A世液阀VD02观察P101A泵泄液阀VD02勺出口 ,当不再有液体泄出时, 显示标志变为红色，关闭 P101A泵泄液阀VD02。(4V101 罐泄压、泄液*待罐V101液位小于10%时,打开V101罐泄液阀VD10*待V101罐液位小于5%寸，打开PIC101泄压阀*观察V101罐泄液阀V

10、D10勺出口，当不再有液体泄出时，显示标志变为红色，待罐 V101 液 体 排 净 后 ， 关 闭 泄 液 阀 VD104.仪表及报警一览表位号说明类型正常值量程上限量程下限项目单位高报低报咼咼扌艮低低报FIC101离心泵出口流量PID20000.040000.00.0kg/hLIC101V101液位控制系统PID50.0100.00.0%80.020.0PIC101V101压力控制系统PID5.010.00.0atm(G2.0PI101泵P101A入 口压力AI4.020.00.0atm(GPI102泵P101A出 口压力AI12.030.00.0atm(G13.0PI103泵P101叭口压

11、力AI20.00.0atm(GPI104泵P101B出 口压力AI30.00.0atm(G13.0TI101进料温度AI50.0100.00.0DEG C四. 事故设置一览表1. P101A 泵坏主要现象：1P101A泵出口压力急骤下降。2FIC101 流量急骤减小到零。处理方案：按泵的操作步骤切换备用泵 P101B泵。2. FIC101 阀卡主要现象 ： 1FIC101 流量减小。2P101A 泵出口压力升高。处理方案：打开FIC101的旁路阀（VD09,调节流量使其达到正常值。3. P101A泵入口管线堵主要现象：1P101A泵入口、出口压力急骤下降。2FIC101流量急骤减小到零。处理方

12、案：按泵的操作步骤切换备用泵 P101B泵。4. P101A泵气蚀主要现象：1P101A泵入口压力、出口压力上下波动。2P101A 泵出口流量波动 （大部分时间达不到正常值 。处理方案 ： 1 不严重的气蚀可通过提高入口压力解决。2严重的气蚀按泵的操作步骤切换备用泵P101B泵。5. P101A泵气缚主要现象：1P101A泵出口压力急骤下降。2FIC101流量急骤下降。处理方案：按泵的操作步骤停P101A泵，然后排气，最后再按泵的操作开P101A泵。附：思考题1. 请简述离心泵的工作原理和结构。2. 请举例说出除离心泵以外你所知道的其它类型的泵。3. 什么叫气蚀现象 ?气蚀现象有什么破坏作用

13、?4. 发生气蚀现象的原因有那些 ?如何防止气蚀现象的发生 ?5. 为什么启动前一定要将离心泵灌满被输送液体？6. 离心泵在启动和停止运行时泵的出口阀应处于什么状态？为什么？7. 泵P101A和泵P101B在进行切换时，应如何调节其出口阀VD04和VD08,为什么要这样做？8. 一台离心泵在正常运行一段时间后，流量开始下降，可能会有哪些原因导致？9. 离心泵出口压力过高或过低应如何调节？10. 离心泵入口压力过高或过低应如何调节？11. 若两台性能相同的离心泵串联操作 , 其输送流量和扬程较单台离心泵相比有什么变化 若两台性能相同的离心泵并联操作 , 其输送流量和扬程较单台离心泵相比有什么变化

14、实训二 换热器单元一. 工作原理简述在化工、能源、动力、冶金、机械、建筑等工业部门中 , 常常涉及到换热问题。特别 是在化工生产过程中的许多过程和单元操作，都需要进行加热或冷却，所以，对化工等行 业的人员来说，换热的操作技术培训是很重要的基本单元操作训练 .热的传递有：传导、对流和辐射三种基本方式，热传导是无物质宏观位移的传热方 式，发生于静止物质内；对流传热是指流体中质点发生相对位移引起的热交换，常伴生有 热传导；由热的原因产生电磁波在空间的热传递是辐射传热，它不需要有传递介质。化工生产中所指的换热器，常指间壁式换热器，它利用金属壁将冷、热两种流体间隔 开，热流体将热传到壁面的一侧 ( 对流

15、传热 ，通过间壁内的热传导，再由间壁的另一侧将 热传给冷流体，从而使热物流被冷却，冷物流被加热，满足化工生产中对冷物流或热物流 温度的控制要求。本单元选用的是双程列管式换热器，冷物流被加热后有相变化。在对流传热中。传递的热量除与传热推动力(温度差 有关外，还与传热面积和传热系数成正比。传热面积减少时，传热量减少；如果间壁上有气膜或污垢层，都会降低传热系 数，减少传热量。所以，开车时要排不凝气；发生管堵或严重结垢时，必须停车检修或清 洗。另外 , 考虑到金属的热胀冷缩特性，尽量减小温差应力和局部过热等问题，开车时 应先进冷物料后进热物料；停车时则先停热物料后停冷物料。二. 工艺流程说明本单元设计

16、采用管壳式换热器。来自界外的92 C冷物流 沸点：198.25 C)由泵P101A/B送至换热器E101的壳程被流经管程的热物流加热至145 C ,并有20%被汽化。冷物流流量由流量控制器 FIC101控制，正常流量为12000kg/h。来自另一设备的 225 C热物流经泵 P102A/B送至换热器E101与注经壳程的冷物流进行热交换，热物流出口温度由TIC101控制(177 C 。为保证热物流的流量稳定,TIC101采用分程控制，TV101A和TV101B分别调节流经E101 和副线 的流量，TIC101 输出 0%100%别对 应 TV101A开度 0%100%,TV101Bf 度 100

17、0%。DCS DIAGRAM FOR HEAT EXCHANGERFIELD DIAGRAM FOR HEAT EXCHANGER本单元复杂控制方案说明:TIC101的分程控制线：该单元包括以下设备：P101A/B:冷物流进料泵P102A/B:热物流进料泵E101 :列管式换热器。三. 换热器单元操作规程1. 开车操作规程装置的开工状态为换热器处于常温常压下，各调节阀处于手动关闭状态，各手操阀 处于关闭状态，可以直接进冷物流。1.1启动冷物流进料泵 P101A(1开换热器壳程排气阀 VD03(2开P101A泵的前阀VB01(3启动泵P101A(4当进料压力指示表 PI101指示达9.0atm以

18、上，打开P101A泵的出口阀VB031.2冷物流E101进料(1打开FIC101的前后阀VB04, VB05,手动逐渐开大调节阀 FV101(FIC101。(2观察壳程排气阀VD03的出口，当有液体溢出时VD03旁边标志变绿)，标志着壳程 已无不凝性气体，关闭壳程排气阀VD03,壳程排气完毕。(3打开冷物流出口阀VDO，将其开度置为50%手动调节FV101，使FIC101其达 到12000kg/h，且较稳定时FIC101设定为12000kg/h,投自动。1.3启动热物流入口泵 P102A(1开管程放空阀VD06(2开P102A泵的前阀VB11(3启动P102A泵(4当热物流进料压力表 PI10

19、2指示大于10atm时，全开P102泵的出口阀VB1O1.4 热物流进料(1全开 TV1O1A的前后阀 VB06,VB07, TV101B勺前后阀 VB08,VB09。(2打开调节阀TV1O1At认即开)给E101管程注液，观察 E101管程排汽阀VD06的出 口，当有液体溢出时(VD06旁边标志变绿 ，标志着管程已无不凝性气体，此时关管程排气阀VD06, E101管程排气完毕.(3打开E101热物流出口阀VD07，将其开度置为 50%手动调节管程温度控制阀 TIC101，使其出口温度在1772C,且较稳定,TIC101设定在177C ,投自动。2. 正常操作规程2.1 正常工况操作参数：*冷

20、物流流量为12000kg/h，出口温度为145 C,气化率20%*热物流流量为1OOOOkg/h，出口温度为177 C2.2 备用泵的切换* P101A与P101B之间可任意切换* P102A与P102B之间可任意切换3. 停车操作规程3.1 停热物流进料泵 P102A(1关闭P102泵的出口阀 VBO1(2 停 P102A泵(3待PI102指示小于0.1atm时，关闭P102泵入口阀VB113.2 停热物流进料(1TIC101 置手动(2关闭TV1O1A的前、后阀VBO6 VB07(3关闭TV101B勺前、后阀VBO8 VB09(4关闭E101热物流出口阀VD073.3 停冷物流进料泵 P1

21、01A(1关闭P101泵的出口阀 VB03(2 停 P1O1A泵(3待PI101指示小于0.1atm时，关闭P101泵入口阀VBO13.4停冷物流进料(1FIC101 置手动。(2关闭FIC1O1的前、后阀VBO4 VB05(3关闭E101冷物流出口阀VD043.5 E101 管程泄液(1打开管程泄液阀VD05,观察管程泄液阀VD05勺出口 ,当不再有液体泄出时，关闭泄 液阀 VD05。3.6 E101 壳程泄液(1 打开壳程泄液阀VD02,观察壳程泄液阀VD02勺出口 ,当不再有液体泄出时，关闭泄VD024.仪表及报警一览表位号说明类型正常值量程上限量程下限项目单位高报值低报值咼咼报值低低报

22、值FIC101冷流入口流量控制PID12000200000KG/H170003000190001000TIC101热流入口温度控制PID1773000C2554528515PI101冷流入口压力显示AI9.0270000atm103151TI101冷流入口温度显示AI922000C1703019010PI102热流入口压力显示AI10.0500atm123151TI102冷流出口温度显示AI145.03000C173191TI103热流入口温度显示AI2254000CTI104热流出口温度显示AI1293000CFI101流经换热器流量AI10000200000KG/HFI102未流经换热器流

23、量AI10000200000KG/H四. 事故设置一览表1. FIC101 阀卡 主要现象 : 1FIC101 流量减小。2P101 泵出口压力升高。3 冷物流出口温度升高。事故处理：关闭FIC101前后阀，打开FIC101的旁路阀（VD01, 调节流量使其达到正常值。2. P101A 泵坏主要现象 ： 1P101 泵出口压力急骤下降。2FIC101 流量急骤减小。3 冷物流出口温度升高，汽化率增大。事故处理：关闭P101A泵，开启P101B泵。3. P102A 泵坏主要现象 ： 1P102 泵出口压力急骤下降。2冷物流出口温度下降，汽化率降低。事故处理：关闭P102A泵，开启P102B泵。4

24、. TV101A 阀卡主要现象 ： 1 热物流经换热器换热后的温度降低。2冷物流出口温度降低。事故处理：关闭TV101A前后阀，打开TV101A勺旁路阀（VD01,调节流量使其达到 正常值。关闭TV101B前后阀，调节旁路阀 热物流流量减小。2冷物流出口温度降低，汽化率降低。3热物流P102泵出口压力略升高。事故处理 ： 停车拆换热器清洗。6. 换热器结垢严重 主要现象 ： 热物流出口温度高。事故处理 : 停车拆换热器清洗。附： 思考题1. 冷态开车是先送冷物料，后送热物料；而停车时又要先关热物料，后关冷物料，为什么？2. 开车时不排出不凝气会有什么后果？如何操作才能排净不凝气？3. 为什么停车后管程和壳程都要高点排气、低点泄液？4. 你认为本系统调节器TIC101的设置合理吗？如何改进？5. 影响间壁式换热器传热量的因素有哪些？6. 传热有哪几种基本方式，各自的特点是什么？7. 工业生产中常见的换热器有哪些类型？