遼寧省高等教育自學(xué)考試（應(yīng)用本科）

遼寧省高等教育自學(xué)考試（應(yīng)用本科）《化工原理（實踐）》一、實驗題目：離心泵單元仿真實訓(xùn)二、實驗?zāi)康模?.了解并熟練掌握DCS化工裝置仿真操作的基本方法2．掌握流體輸送工藝流程3.熟練進行裝置冷態(tài)開車操作及停車操作4.能根工藝條件，控制調(diào)節(jié)操作參數(shù)5.理論聯(lián)系實際，能應(yīng)用所學(xué)的相關(guān)知識來指導(dǎo)實際操作，提高知識應(yīng)用能力及綜合分析問題的素質(zhì)和能力6．培養(yǎng)嚴謹?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)，規(guī)范操作的意識三、儀器設(shè)備：計算機、離心泵單元仿真操作軟件四、注意事項：1.裝置操作之前，先熟悉流程，然后操作。2.開、停車步驟及正常運行方案及步驟見仿真軟件。3.仿真操作操作中，注重各設(shè)備之間的物料平衡，進行操作參數(shù)調(diào)整。4.實訓(xùn)中注意聯(lián)系相關(guān)課程的知識，如化工原理﹑化工儀表及自動化﹑化工設(shè)備等，對操作進行指導(dǎo)。五、實驗原理：1.離心泵工作原理在工業(yè)生產(chǎn)和國民經(jīng)濟的許多領(lǐng)域，常需對液體進行輸送或加壓，能完成此類任務(wù)的機械稱為泵。而其中靠離心作用的叫離心泵。由于離心泵具有結(jié)構(gòu)簡單，性能穩(wěn)定，檢修方便，操作容易和適應(yīng)性強等特點，在化工生產(chǎn)中應(yīng)用十分廣泛，據(jù)統(tǒng)計超過液體輸送設(shè)備的80%。所以，離心泵的操作是化工生產(chǎn)中的最基本的操作。離心泵由吸入管，排出管和離心泵主體組成。離心泵主體分為轉(zhuǎn)動部分和固定部分。轉(zhuǎn)動部分由電機帶動旋轉(zhuǎn)，將能量傳遞給被輸送的部分，主要包括葉輪和泵軸。固定部分包括泵殼，導(dǎo)輪，密封裝置等。葉輪是離心泵中使液體接受外加能量的部件。泵軸的作用是把電動機的能量傳遞給葉輪。泵殼是通道截面積逐漸擴大的蝸形殼體，它將液體限定在一定的空間里，并將液體大部分動能轉(zhuǎn)化為靜壓能。導(dǎo)輪是一組與葉輪旋轉(zhuǎn)方向相適應(yīng)，且固定于泵殼上的葉片。密封裝置的作用是防止液體的泄漏或空氣的倒吸入泵內(nèi)。啟動灌滿了被輸送液體的離心泵后，在電機的作用下，泵軸帶動葉輪一起旋轉(zhuǎn)，葉輪的葉片推動其間的液體轉(zhuǎn)動，在離心力的作用下，液體被甩向葉輪邊緣并獲得動能；在導(dǎo)輪的引領(lǐng)下沿流通截面積逐漸擴大的泵殼流向排出管，液體流速逐漸降低，而靜壓能增大。排出管的增壓液體經(jīng)管路即可送往目的地。與此同時，葉輪中心因為液體被甩出而形成一定的真空，因貯槽液面上方壓強大于葉輪中心處，在壓力差的作用下，液體不斷從吸入管進入泵內(nèi)，以填補被排出的液體位置。因此，只要葉輪不斷旋轉(zhuǎn)，液體便不斷的被吸入和排出。由此，離心泵之所以能輸送液體，主要是依靠高速旋轉(zhuǎn)的葉輪。離心泵的操作中有兩種現(xiàn)象應(yīng)當避免：氣縛和氣蝕。氣縛是指在啟動泵前泵內(nèi)沒有灌滿被輸送的液體，或在運轉(zhuǎn)過程中泵內(nèi)滲入了空氣，因為氣體的密度小于液體，產(chǎn)生的離心力小，無法把空氣甩出去，導(dǎo)致葉輪中心所形成的真空度不足以將液體吸入泵內(nèi)，盡管此時葉輪在不停的旋轉(zhuǎn)，卻由于離心泵失去了自吸能力而無法輸送液體，這種現(xiàn)象稱為氣縛。氣蝕是指當貯槽葉面的壓力一定時，如葉輪中心的壓力降低到等于被輸送液體當前溫度下的飽和蒸汽壓時，葉輪進口處的液體會出現(xiàn)大量的氣泡，這些氣泡隨液體進入高壓區(qū)后又迅速被壓碎而凝結(jié)，致使氣泡所在空間形成真空，周圍的液體質(zhì)點以極大的速度沖向氣泡中心，造成瞬間沖擊壓力，從而使得葉輪部分很快損壞，同時伴有泵體震動，發(fā)出噪音，泵的流量，揚程和效率明顯下降。這種現(xiàn)象叫氣蝕。2.工藝流程離心泵是化工生產(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)使液體獲得動能，靠擴壓管或?qū)~將動能轉(zhuǎn)化為壓力，從而達到輸送液體的目的。本工藝為單獨培訓(xùn)離心泵而設(shè)計，其工藝流程如下：來自某一設(shè)備約40℃的帶壓液體經(jīng)調(diào)節(jié)閥LV101進入帶壓罐V101，罐液位由液位控制器LIC101通過調(diào)節(jié)V101的進料量來控制；罐內(nèi)壓力由PIC101分程控制，PV101A、PV101B分別調(diào)節(jié)進入V101和出V101的氮氣量,從而保持罐壓恒定在5.0atm(表)。罐內(nèi)液體由泵P101A/B抽出,泵出口流量在流量調(diào)節(jié)器FIC101本單元現(xiàn)場圖中現(xiàn)場閥旁邊的實心紅色圓點代表高點排氣和低點排液的指示標志，當完成高點排氣和低點排液時實心紅色圓點變?yōu)榫G色。3.控制方案V101的壓力由調(diào)節(jié)器PIC101分程控制，調(diào)節(jié)閥PV101的分程動作示意圖如圖所示。4.設(shè)備一覽V101：離心泵前罐P101A：離心泵AP101B：離心泵B（備用泵）六、實驗步驟：1.開車操作規(guī)程本操作規(guī)程僅供參考，詳細操作以評分系統(tǒng)為準。1.1準備工作(1)盤車。(2)核對吸入條件。(3)調(diào)整填料或機械密封裝置。1.2罐V101充液、充壓(1)向罐V101充液①打開LIC101調(diào)節(jié)閥，開度約為30%，向V101罐充液。②當LIC101達到50%時,LIC101設(shè)定50%,投自動。(2)罐V101充壓①待V101罐液位>5%后，緩慢打開分程壓力調(diào)節(jié)閥PV101A向V101罐充壓。②當壓力升高到5.0atm時,PIC101設(shè)定5.0atm,投自動。1.3啟動泵前準備工作(1)灌泵待V101罐充壓充到正常值5.0atm后，打開P101A泵入口閥VD01，向離心泵充液。觀察VD01出口標志變?yōu)榫G色后，說明灌泵完畢。(2)排氣①打開P101A泵后排氣閥VD03排放泵內(nèi)不凝性氣體。②觀察P101A泵后排空閥VD03的出口,當有液體溢出時,顯示標志變?yōu)榫G色，標志著P101A泵已無不凝氣體，關(guān)閉P101A泵后排空閥VD03,啟動離心泵的準備工作已就緒。1.4啟動離心泵(1)啟動離心泵啟動P101A(或B)泵。(2)流體輸送①待PI102指示比入口壓力大1.5-2.0倍后，打開P101A泵出口閥(VD04)。②將FIC101調(diào)節(jié)閥的前閥、后閥打開。③逐漸開大調(diào)節(jié)閥FIC101的開度，使PI101、PI102趨于正常值。(3)調(diào)整操作參數(shù)微調(diào)FV101調(diào)節(jié)閥，在測量值與給定值相對誤差5%范圍內(nèi)且較穩(wěn)定時,FIC101設(shè)定到正常值,投自動。2正常操作規(guī)程2.1正常工況操作參數(shù)(1)P101A泵出口壓力PI102：12.0ATM。(2)V101罐液位LIC101：50.0%。(3)V101罐內(nèi)壓力PIC101：5.0ATM。(4)泵出口流量FIC101：20000KG/H。2.2負荷調(diào)整可任意改變泵、按鍵的開關(guān)狀態(tài)，手操閥的開度及液位調(diào)節(jié)閥、流量調(diào)節(jié)閥、分程壓力調(diào)節(jié)閥的開度，觀察其現(xiàn)象。P101A泵功率正常值:15KWFIC101量程正常值:20噸/h3.停車操作規(guī)程本操作規(guī)程僅供參考，詳細操作以評分系統(tǒng)為準。3.1V101罐停進料LIC101置手動，并手動關(guān)閉調(diào)節(jié)閥LV101，停V101罐進料。3.2停泵(1)待罐V101液位小于10%時，關(guān)閉P101A(或B)泵的出口閥(VD04)。(2)停P101A泵。(3)關(guān)閉P101A泵前閥VD01。(4)FIC101置手動并關(guān)閉調(diào)節(jié)閥FV101及其前、后閥(VB03、VB04)。3.3泵P101A泄液打開泵P101A泄液閥VD02，觀察P101A泵泄液閥VD02的出口,當不再有液體泄出時，顯示標志變?yōu)榧t色，關(guān)閉P101A泵泄液閥VD02。3.4V101罐泄壓、泄液(1)待罐V101液位小于10%時,打開V101罐泄液閥VD10。(2)待V101罐液位小于5%時，打開PIC101泄壓閥。(3)觀察V101罐泄液閥VD10的出口，當不再有液體泄出時，顯示標志變?yōu)榧t色，待罐V101液體排凈后，關(guān)閉泄液閥VD10。七、思考題：1、請簡述離心泵的工作原理和結(jié)構(gòu)。2、請舉例說出除離心泵以外你所知道的其它類型的泵。3、什么叫氣蝕現(xiàn)象?氣蝕現(xiàn)象有什么破壞作用?4、什么叫氣縛現(xiàn)象?產(chǎn)生氣縛現(xiàn)象的原因?如何防止氣縛現(xiàn)象的發(fā)生?5、為什么啟動前一定要將離心泵灌滿被輸送液體？6、離心泵在啟動和停止運行時泵的出口閥應(yīng)處于什么狀態(tài)？為什么？7、離心泵怎樣選用？ 8、什么是離心泵的工作點？9、離心泵流量怎樣調(diào)節(jié)？10、若兩臺性能相同的離心泵串聯(lián)操作,其輸送流量和揚程較單臺離心泵相比有什么變化?若兩臺性能相同的離心泵并聯(lián)操作,其輸送流量和揚程較單臺離心泵相比有什么變化?參考答案：1.答：離心泵的主要構(gòu)件有葉輪、泵殼和軸封，有些還有導(dǎo)輪等等。工作原理：在泵啟動前，泵殼內(nèi)灌滿被輸送的液體；啟動后，葉輪由軸帶動高速轉(zhuǎn)動，葉片間的液體也隨著轉(zhuǎn)動。在離心力的作用下，液體從葉輪中心被拋向外緣并獲得能量，以高速離開葉輪外緣進入蝸形泵殼。在蝸殼中，液體由于流道的逐漸擴大而減速，又將部分動能轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓能，最后以較高的壓力流入排出管道，送至需要場所。液體由葉輪中心流向外緣時，在葉輪中心形成了一定的低壓，由于貯槽液面上方的壓力大于泵入口處的壓力，液體便被連續(xù)壓入葉輪中。可見，只要葉輪不斷地轉(zhuǎn)動，液體便會不斷地被吸入和排出。2.答：往復(fù)泵、旋渦泵、齒輪泵、螺桿泵。3.答：由于被輸送液體在泵體內(nèi)汽化再凝結(jié)從而對葉輪產(chǎn)生剝蝕的現(xiàn)象叫離心泵的氣蝕現(xiàn)象。氣蝕現(xiàn)象發(fā)生時，會對葉輪材料進行剝蝕，產(chǎn)生噪音和引起振動，流量、揚程及效率均會迅速下降，嚴重時不能吸液。4．答：由于泵內(nèi)存有空氣造成離心泵不能送液的現(xiàn)象稱為氣縛現(xiàn)象。如果在啟動離心泵前，泵體內(nèi)沒有充滿液體，由于氣體密度比液體的密度小得多，產(chǎn)生的離心力就很小，因而在葉輪中心區(qū)所形成的低壓不足以將貯槽內(nèi)的液體吸入泵內(nèi)。防止氣縛現(xiàn)象措施：在泵吸入管路的入口處裝有止逆閥（底閥）；軸封裝置密封良好；將泵的位置低于槽內(nèi)液面，則啟動前無需人工灌泵，借助位差液體自動流入泵內(nèi)。5.答：離心泵沒有自吸能力，所以在啟動離心泵前必須灌泵。6.答：離心泵開車時，要關(guān)閉出口閥，以達到降低功率，保護電機的目的。為防止出口管路中的高壓流體向泵體內(nèi)倒灌，以致對設(shè)備造成破壞，需先關(guān)閉出口閥后方可停機。7.答：根據(jù)被輸送液體的性質(zhì)和操作條件確定離心泵的類型，如液體的溫度、壓力，粘度、腐蝕性、固體粒子含量以及是否易燃易爆等都是選用離心泵類型的重要依據(jù)。確定輸送系統(tǒng)的流量和揚程：輸送液體的流量一般為生產(chǎn)任務(wù)所規(guī)定，如果流量是變化的，應(yīng)按最大流量考慮。根據(jù)管路條件及柏努利方程，確定最大流量下所需要的壓頭。確定離心泵的型號：根據(jù)管路要求的流量qv和揚程H來選定合適的離心泵型號。在選用時，應(yīng)考慮到操作條件的變化并留有一定的余量。選用時要使所選泵的流量與揚程比任務(wù)需要的稍大一些。如果