化工仿真实训报告

一、实习目的1．了解和掌握化工专业知识在实际生产中的应用方法，将所学专业知识与生产实践相结合。2．通过亲自动手反复进行操作，掌握实际生产中的多项操作技能，提高动手能力。3．掌握化工仿真模拟训练的各装置的生产工艺流程和反应原理。4．在仿真模拟训练中培养严谨、认真、求实的工作作风。5．在仿真模拟训练中总结生产操作的经验，吸取失败的教训，为以后走上生产岗位打下基础。6.加深对工厂具体化工设备、化工操作的感性认识，进一步了解所学专业的性质，以便今后更好的学习专业基础课及专业课。7.收集各项技术资料和生产数据，培养理论联系实际的习惯。二、实习内容1.离心泵1．工作原理离心泵一般由电动机带动。启动前须在离心泵的壳体内充满被输送的液体。当电机通过联轴结带动叶轮高速旋转时，液体受到叶片的推力同时旋转，由于离心力的作用，液体从叶轮中心被甩向叶轮外沿，以高速流入泵壳，当液体到达蜗形通道后，由于截面积逐渐扩大，大部分动能变成静压能，于是液体以较高的压力送至所需的地方。当叶轮中心的流体被甩出后，泵壳吸入口形成了一定的真空，在压差的作用下，液体经吸入管吸入泵壳内，填补了被排出液体的位置。2.操作步骤离心泵系统由一个贮水槽、一台主离心泵、一台备用离心泵、管线、调节器及阀门等组成。上游水源经管线由调节阀V1控制进入贮水槽。上游水流量通过孔板流量计FI检测。水槽液由调节器LIC控制，LIC的输出信号连接至V1。离心泵的入口管线连接至水槽下部。管线上设有手操阀V2及旁路备用手操阀V2B、离心泵入口压力表PI1。离心泵设有高点排气阀V5、低点排液阀V7及高低点连通管线上的连通阀V6。主离心泵电机开关是PK1，备用离心泵电机开关是PK2。离心泵电机功率N、总扬程H及效率M分别有数字显示。离心泵出口管线设有出口压力表PI2、止逆阀、出口阀V3、出口流量检测仪表、出口流量调节器FIC及调节阀V4。离心泵冷态开车①检查各开关、手动阀门是否处于关闭状态。②将液位调节器LIC置手动，调节器输出为零。③将液位调节器FIC置手动，调节器输出为零。④进行离心泵充水和排气操作。开离心泵入口阀V2，开离心泵排气阀V5，直至排气口出现蓝色点，表示排气完成，关阀门V5。⑤为了防止离心泵开动后贮水槽液位下降至零，手动操作LIC的输出使液位上升到50%时投自动。或先将LIC投自动，待离心泵启动后再将LIC给定值提升至50%。⑥在泵出口阀V3关闭的前提下，开离心泵电机开关PK1，低负荷起动电动机。⑦开离心泵出口阀V3，由于FIC的输出为零，离心泵输出流量为零。2⑧手动调整FIC的输出，使流量逐渐上升至6kg/s且稳定不变时投自动。⑨当贮水槽入口流量FI与离心泵出口流量FIC达到动态平衡时，离心泵开车达到正常工况。此时各检测点指示值如下：FIC6.0kg/sFI6.0kg/sPI10.15MPaPI20.44MPaLIC50.0%H29.4mM62.6%N2.76kW离心泵停车操作①首先关闭离心泵出口阀V3。②将LIC置手动，将输出逐步降为零。③关PK1（停电机）。④关离心泵进口阀V2。⑤开离心泵低点排液阀V7及高点排气阀V5，直到蓝色点消失，说明泵体中的水排干。最后关V7。测取离心泵特性曲线①离心泵开车达到正常工况后，FIC处于自动状态。首先将FIC的给定值逐步提高到9kg/s。当贮水槽入口流量FI与离心泵出口流量FIC达到动态平衡时，记录此时的流量（F）、扬程（H）、功率（N）和效率（M）。②然后按照每次1kg/s（或0.5kg/s）的流量降低FIC的给定值。每降低一次，等待系统动态平衡后记录一次数据，直到FIC的给定值降为零。③将记录的数据描绘出H-F、N-F和-F三条曲线。完成后与“G2”画面（详见图3-3）的标准曲线对照,应当完全一致。事故设置及排除1．离心泵入口阀门堵塞（F2）事故现象：离心泵输送流量降为零。离心泵功率降低。流量超下限报警。排除方法：首先关闭出口阀V3，再开旁路备用阀V2B，最后开V3阀恢复正常运转。合格标准：根据事故现象能迅速作出合理判断。能及时关泵并打开阀门V2B，没有出现贮水槽液位超上限报警，并且操作步骤的顺序正确为合格。2．电机故障（F3）事故现象：电机突然停转。离心泵流量、功率、扬程和出口压力均降为零。贮水槽液位上升。排除方法：立即启动备用泵。步骤是首先关闭离心泵出口阀V3，再开备用电机开关PK2，最后开泵出口阀V3。合格标准：判断准确。开备用泵的操作步骤正确，没有出现贮水槽液位超上限报警，为合格。3．离心泵“气缚”故障（F4）事故现象：离心泵几乎送不出流量，检测数据波动，流量下限报警。排除方法：及时关闭出口阀V3。关电机开关PK1。打开高点排气阀V5，直至蓝色点出现后，关阀门V5。然后按开车规程开车。3合格标准：根据事故现象能迅速作出合理判断。能及时停泵，打开阀门V5排气，并使离心泵恢复正常运转为合格。4．离心泵叶轮松脱（F5）事故现象：离心泵流量、扬程和出口压力降为零，功率下降，贮水槽液位上升。排除方法：与电机故障相同，启动备用泵。合格标准：判断正确。合格标准与电机故障相同。5．FIC流量调节器故障（F6）事故现象：FIC输出值大范围波动，导致各检测量波动。排除方法：迅速将FIC调节器切换为手动，通过手动调整使过程恢复正常。合格标准：判断正确。手动调整平稳，并且较快达到正常工况。3、思考题1、离心泵的汽蚀现象如何形成？对离心泵有何损害？如何避免？试分析本离心泵形成汽蚀的条件？答：液体在一定温度下，降低压力至该温度下的汽化压力时，液体便产生汽泡。把这种产生气泡的现象称为汽蚀。汽蚀时产生的气泡，流动到高压处时，其体积减小以致破灭。这种由于压力上升气泡消失在液体中的现象称为汽蚀溃灭。泵在运转中，若其过流部分的局部区域（通常是叶轮叶片进口稍后的某处）因为某种原因，抽送液体的绝对压力降低到当时温度下的液体汽化压力时，液体便在该处开始汽化，产生大量蒸汽，形成气泡，当含有大量气泡的液体向前经叶轮内的高压区时，气泡周围的高压液体致使气泡急剧地缩小以至破裂。在气泡凝结破裂的同时，液体质点以很高的速度填充空穴，在此瞬间产生很强烈的水击作用，并以很高的冲击频率打击金属表面，冲击应力可达几百至几千个大气压，冲击频率可达每秒几万次，严重时会将壁厚击穿。在水泵中产生气泡和气泡破裂使过流部件遭受到破坏的过程就是水泵中的汽蚀过程。水泵产生汽蚀后除了对过流部件会产生破坏作用以外，还会产生噪声和振动，并导致泵的性能下降，严重时会使泵中液体中断，不能正常工作。防止发生汽蚀的措施：①减小几何吸上高度hg（或增加几何倒灌高度）；②减小吸入损失hc，为此可以设法增加管径，尽量减小管路长度，弯头和附件等；③防止长时间在大流量下运行；④在同样转速和流量下，采用双吸泵，因减小进口流速、泵不易发生汽蚀；⑤泵发生汽蚀时，应把流量调小或降速运行；⑥泵吸水池的情况对泵汽蚀有重要影响；⑦对于在苛刻条件下运行的泵，为避免汽蚀破坏，可使用耐汽蚀材料。2、何为离心泵气缚现象？如何克服？答：气缚：离心泵启动时，若泵内存有空气，由于空气密度很小，旋转后产生的离心力小，因而叶轮中心区所形成的低压不足以吸入液体，这样虽启动离心泵也不能完成输送任务，这种现象称为气缚。在启动前向壳内灌满液体。做好壳体的密封工作，灌水的阀门和莲蓬头不能漏水密封性要好。3、为什么离心泵开车前必须充液、排气？否则会出现什么后果？答：通常在排气时，泵内的气体如在入口或泵的流道内，哪怕只有微量气体，都将影响泵的运行，造成泵的气蚀。而气体在泵的出口，不会造成泵的气蚀。4泵气蚀将影响泵的运行性能，降低泵的流量和扬程。泵内的少量存气经流体静止过程，逐渐上浮到出口，此时启泵就不会气蚀。泵的最小气蚀余量和该泵运行工况的装置气蚀余量接近，所以泵内少有气体都将造成泵的气蚀，要想避免此种情况，在泵现状无法改变的情况下，要格外注意泵的开停和切换操作，并严密关注泵的入口压头和介质组分，避免泵的气蚀条件产生。2、热交换器1、工作原理本热交换器为双程列管式结构，起冷却作用，管程走冷却水（冷流）。含量30％的磷酸钾溶液走壳程（热流）。工艺要求：流量为18441kg/h的冷却水，从20℃上升到30.8℃,将65℃流量为8849kg/h的磷酸钾溶液冷却到32℃。管程压力0.3MPa，壳程压力0.5MPa。流程图画面“G1”中：阀门V4是高点排气阀。阀门V3和V7是低点排液阀。P2A为冷却水泵。P2B为冷却水备用泵。阀门V5和V6分别为泵P2A和P2B的出口阀。P1A为磷酸钾溶液泵。P1B为磷酸钾溶液备用泵。阀门V1和V2分别为泵P1A和P1B的出口阀。FIC-1是磷酸钾溶液的流量定值控制。采用ＰＩＤ单回路调节。TIC-1是磷酸钾溶液壳程出口温度控制，控制手段为管程冷却水的用量(间接关系)。采用ＰＩＤ单回路调节。2.操作步骤开车操作法①开车前设备检验。冷却器试压，特别要检验壳程和管程是否有内漏现象，各阀门、管路、泵是否好用，大检修后盲板是否拆除，法兰连接处是否耐压不漏，是否完成吹扫等项工作（本项内容不包括在仿真软件中）。②检查各开关、手动阀门是否处于关闭状态。各调节器应处于手动且输出为零。③开冷却水泵P2A开关。④开泵P2A的出口阀V5。⑤调节器TIC-1置手动状态，逐渐开启冷却水调节阀至50%开度。⑥开磷酸钾溶液泵P1A开关。⑦开泵P1A的出口阀V1。⑧调节器FIC-1置手动状态，逐渐开启磷酸钾溶液调节阀至10%。⑨壳程高点排气。开阀V4，直到V4阀出口显示蓝色色点，指示排气完成，关V4阀。⑩手动调整冷却水量。当壳程出口温度手动调节至320.5℃且稳定不变后打自动。○11缓慢提升负荷。逐渐手动将磷酸钾溶液的流量增加至8800kg/h左右投自动。开车达正常工况的设计值见工艺说明。停车操作法①将调节器FIC-1打手动，关闭调节阀。②关泵P1A及出口阀V1。③将调节器TIC-1打手动，关闭调节阀。④关泵P2A及出口阀V5。⑤开低点排液阀V3及V7，等待蓝色色点消失。排液完成。停车完成。事故设置及排除１．换热效率下降（F2）5事故现象：事故初期壳程出口温度上升，冷却水出口温度上升。由于自控作用将冷却水流量开大，使壳程出口温度和冷却水出口温度回落。处理方法：开高点放气阀V4。等气排净后，恢复正常。２．P1A泵坏（F3）事故现象：热流流量和冷却水流量同时下降至零。温度下降报警。处理方法：启用备用泵P1B，按开车步骤重新开车。３．P2A泵坏（F4）事故现象:冷却水流量下降至零。热流出口温度上升报警。处理方法：开备用泵P2B，然后开泵出口阀V6。关泵P2A及出口阀V5。４．冷却器内漏（F5）事故现象：冷却水出口温度上升，导致冷却水流量增加。开排气阀V4试验无效。处理方法：停车。５．TIC-1调节器工作不正常（F6）事故现象：TIC-1的测量值指示达上限，输出达100%。热流出口温度下降，无法自控。处理方法：将TIC-1打手动。通过现场温度指示，手动调整到正常。3、思考题1、当外壳和列管的温差较大时，常用的几种方法对热交换器进行热补偿？答：在管壳式换热器内,由于管内外流体温度不同,壳体和管束的温度也不同。如两者温差很大,换热器内部将出现很大的热应力,可能使管子弯曲,断裂或从管板上松脱。因此,当管束和壳体温度差超过50℃时,应采取适当的温差补偿措施,消除或减小热应力。目前广泛使用的有固定管板式换热器、浮头式换热器、U形管式换热器。2、热交换器开车前为什么必须进行高点排气？答：通常换热器壳侧的介质比空气密度大，在高位设计排气口！可以排除可以换热器内部的空气！1）可以不要工作介质带空气，2）换热器内部有空气不造成噪音！3、本热交换器运行时发生内漏如何判断？答排空后便于你的冷热侧介质都一样，只是温度压力不同且又是串联，很难用温度和压力的变化来判断是否内漏。除非根据每段换热器的出口温度和你清洗前的记录数据对照，若有较大的出入可估计那段的换热器可能有内漏的现象。用拆开每段换热器的你一端接口，分段试压的方式来确认维修等操作.3、透平与往复压缩1．工作原理本压缩系统由蒸汽透平驱动的往复式压缩机组成