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实验1:
离心泵性能曲线测定
一、实验原理:
离心泵的主要性能参数有流量Q(也叫送液能力)、扬程H(也叫压头)、轴功率N和效率η。
在一定的转速下,离心泵的扬程H、轴功率N和效率η均随实际流量Q的大小而改变。
通常用水经过实验测出:
Q-H、Q-N及Q-η之间的关系,并以三条曲线分别表示出来,这三条曲线就称之为离心泵的特性曲线。
离心泵的特性曲线是确定泵适宜的操作条件和选用离心泵的重要依据。
但是,离心泵的特性曲线目前还不能用解析方法进行精确计算,仅能通过实验来测定,而且离心泵的性能全都与转速有关;在实际应用过程中,大多数离心泵又是在恒定转速下运行,所以我们要学习离心泵恒定转速下特性曲线的测定方法。
泵的扬程用下式计算:
He=H压力表+H真空表+H0+(u出2-u入2)/2g
式中:
H压力表——泵出口处压力
H真空表——泵入口处真空度
H0——压力表和真空表测压口之间的垂直距离
泵的总效率为:
其中,Ne为泵的有效功率:
Ne=ρ·g·Q·He
式中:
ρ——液体密度
g——重力加速度常数
Q——泵的流量
Na为输入离心泵的功率:
Na=K·N电·η电·η转
式中:
K——用标准功率表校正功率表的校正系数,一般取1
N电——电机的输入功率
η电——电机的效率
η转——传动装置的传动效率
二、实验设备及流程:
设备参数:
泵的转速:
2900转/分额定扬程:
20m
电机效率:
93%传动效率:
100%
水温:
25℃泵进口管内径:
41mm
泵出口管内径:
35.78mm两测压口之间的垂直距离:
0.35m
涡轮流量计流量系数:
75.78
三、实验操作:
第一步:
灌泵
因为离心泵的安装高度在液面以上,所以在启动离心泵之前必须进行灌泵。
如下图所示,打开灌泵阀。
在压力表上单击鼠标左键,即可放大读数(右键点击复原)。
当读数大于0时,说明泵壳内已经充满水,但由于泵壳上部还留有一小部分气体,所以需要放气。
调节排气阀开度大于0,即可放出气体,气体排尽后,会有液体涌出,如上图所示。
此时关闭排气阀和灌泵阀,灌泵工作完成。
第二步:
开泵
灌泵完成后,打开泵的电源开关,启动离心泵。
注意:
在启动离心泵时,主调节阀应关闭,如果主调节阀全开,会导致泵启动时功率过大,从而可能引发烧泵事故。
第三步、建立流动
启动离心泵后,调节主调节阀的开度为100。
第四步:
读取数据
等涡轮流量计的示数稳定后,即可读数。
鼠标左键点击压力表、真空表和功率表,即可将其放大,以读取数据,如下图所示:
注意:
务必要等到流量稳定时再读数,否则会引起数据不准。
第五步:
记录数据
鼠标左键点击实验主画面左边菜单中的“数据处理”,可调出数据处理窗口,在原始数据页按项目分别将数据填入记录表,也可在用点击“打印数据记录表”键所打印的数据记录表中记录数据,两者形式基本相同,注意单位换算。
注意:
如果您使用自动记录功能,则当您点击“自动记录”键时,数据会被自动写入,而不需手动填写。
第六步:
记录多组数据
调节主调节阀的开度以改变流量,然后重复上述第4—5步,从大到小测10组数据。
记录完毕后进入数据处理。
注意事项:
当没有完成灌泵时启动泵会发生气缚现象,造成数据波动。
四、数据处理:
第一步:
记录原始数据
如果您使用“自动记录”功能或已经将数据记录在数据库内,则可以跳过此步,如果您是将数据记录在用点击“打印数据记录表”键所打印的数据记录表内,则请您将数据填入表格中。
第二步:
数据计算
填好数据后,如果不采用“自动计算”功能,则可以在原始数据页找到计算所需的参数,如果要使用“自动计算”功能,在相应的计算结果页点击“自动计算”即可,数据即可自动计算并自动填入。
如图所示。
第三步:
特性曲线绘制
计算完成后,如上图所示在曲线页点击“开始绘制”即可根据数据自动绘制出曲线。
五、实验报告
点击数据处理窗口下面一排按钮中的“打印”按钮,即可调出实验报表窗口。
点击数据处理窗口下面一排按钮中的“保存”按钮,可保存原始数据到磁盘文件,并可点击“读入”按钮读入该数据文件。
油不畅的工况下,就会造成轴瓦温度过高,超过金属软化点。
一般来讲,轴瓦温度分布不均匀,在进油端轴瓦温度最低,在出油端的外缘温度最高。
轴瓦温度也是确保离心空压机正常的重要参数,一般
用热电阻或热电偶温度传感器测量瓦块温度。
(4止推盘最高转速。
随着现代工业的发展,大型化的离心空压机得到了广泛的应用,止推盘在高速旋转产生较大离心力的工况下还要承受较大的轴向力,
会使得止推盘受到损伤,损伤过大就会导致空压机脱离安全区域,发生严重故障。
为确保轴承能够正常安全的,要保证其始终在安全范围内运行。
化工单元仿真实训
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。
由于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,却由于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”。
化工单元仿真实训
化工单元仿真实训
2
化工单元仿真实训
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:
来自某一设备约40℃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A
P101B:
离心泵B(备用泵
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%时,LIC101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5.0atm,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.
1
化工单元仿真实训
观察VD01出口标志变为绿色后,说明灌泵完毕。
(2排气
*打开P101A泵后排气阀VD03排放泵内不凝性气体;
*观察P101A泵后排空阀VD03的出口,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/H
2.2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:
10-20
FIC101量程正常值:
20吨/h修改范围:
10-40
3.停车操作规程
(1V101罐停进料
*LIC101置手动,并手动关闭调节阀LV101,停V101罐进料.
(2停泵
2
化工单元仿真实训
*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泄液阀VD02,观察P101A泵泄液阀VD02的出口,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%时,打开PIC101泄压阀
*观察V101罐泄液阀VD10的出口,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VD10。
化工单元仿真实训
4.仪表及报警一览表
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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?
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?
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
本单元设计采用管壳式换热器。
来自界外的92℃冷物流(沸点:
198.25℃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℃,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℃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℃。
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%分别对应TV101A开度0%~100%,TV101B开度100~0%。
化工单元仿真实训
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化工单元仿真实训
本单元复杂控制方案说明:
TIC101的分程控制线:
0.0%100%0.0%
100.0%
TV101A
TV101B
调节器输出位
阀
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以上,打开P101A泵的出口阀VB03
1.2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(VD04,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PI102指示大于10atm时,全开P102泵的出口阀VB10
1.4热物流进料
(1全开TV101A的前后阀VB06,VB07,TV101B的前后阀VB08,VB09。
(2打开调节阀TV101A(默认即开给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177±2℃,且较稳定,TIC101设定在177℃,投自动。
2.正常操作规程
2.1正常工况操作参数:
*冷物流流量为12000kg/h,出口温度为145℃,气化率20%
*热物流流量为10000kg/h,出口温度为177℃
2.2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VB01
(2停P102A泵
(3待PI102指示小于0.1atm时,关闭P102泵入口阀VB11
3.2停热物流进料
(1TIC101置手动
(2关闭TV101A的前、后阀VB06、VB07
(3关闭TV101B的前、后阀VB08、VB09
(4关闭E101热物流出口阀VD07
3.3停冷物流进料泵P101A
(1关闭P101泵的出口阀VB03
(2停P101A泵
(3待PI101指示小于0.1atm时,关闭P101泵入口阀VB01
3.4停冷物流进料
(1FIC101置手动;
(2关闭FIC101的前、后阀VB04、VB05
(3关闭E101冷物流出口阀VD04。
3.5E101管程泄液
(1打开管程泄液阀VD05,观察管程泄液阀VD05的出口,当不再有液体泄出时,关闭泄液阀VD05。
3.6E101壳程泄液
(1打开壳程泄液阀VD02,观察壳程泄液阀VD02的出口,当不再有液体泄出时,关闭泄液阀VD02。
化工单元仿真实训4.仪表及报警一览表位号说明类型PIDPIDAIAIAIAIAIAIAIAI正常值120001779.09210.0145.02251291000010000量程上限2000030027000200503004003002000020000量程下限0000000000工程单位KG/H℃atm℃atm℃℃℃KG/HKG/H高报值17000255101701217低报值30004533033高高报值19000285151901519低低报值10001511011FIC101冷流入口流量控制TIC101热流入口温度控制PI101TI101PI102TI102TI103TI104FI101FI102冷流入口压力显示冷流入口温度显示热流入口压力显示冷流出口温度显示热流入口温度显示热流出口温度显示流经换热器流量未流经换热器流量4
化工单元仿真实训四.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.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的旁路阀(VD01,调节流量使其达到正常值。
关闭TV101B前后阀,调节旁路阀(VD09)。
5.部分管堵主要现象:
1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。
5
化工单元仿真实训事故处理:
停车拆换热器清洗。
6
化工单元仿真实训附:
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?
7
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