公用工程中心理论知识培训教材 空分装置专用设备分册

1中国神华煤制油化工有限公司榆林化工分公司液氮空压装置基础知识设备分册二零一三年七月编制人员0供培训用杨双利版次说明编制人审核人批准人批准日期编制部门公用工程中心发布日期实施日期编号SXCCC-04-T-0XX适用范围中国神华煤制油化工有限公司榆林化工分公司本文件知识产权属神华榆林化工分公司所有，未经授权许可或批准，不得对公司以外任何组织或个人提供；任何外部组织或个人擅自获取、使用、转让文件的行为均属侵权。本文件由文件编制部门负责解释。目录1前言.............................................................................................….12离心泵........................................................................................….63往复泵......................................................................................….144螺杆泵...........................................................................................175原料空气压缩机2510-C101.....................................................….196蒸汽轮机2510-K101.......................................................................407带增压机的透平膨胀机................................................................86透平膨胀机（2510-ET131）和增压端（2510-B131）机组高温膨胀机（2510-ET151）和其增压端（2510-B151）机组低温膨胀机（2510-ET152）和其增压端（2510-B152）机组8整装齿轮式离心压缩机...............................................................112空压站空气压缩机2510-C201A/B/C产品氮气压缩机2510-C102高压循环氮气压缩机2510-C1529液氮泵.........................................................................................152往复式：高压液氮泵2510-P303和中压液氮泵2510-P304.离心式：低压液氮泵2510-P301A～C和装车液氮泵10往复压缩机…………………………………………………….161低压氮气循环压缩机2510-C151A/B仪表空气增压机11空冷器系统2510-AE101…………………………………….20751前言本培训教材作为神华榆林化工公司液氮空压装置设备初级培训教材，本着通用化工设备联系与液氮空压装置具体实际相结合，重在提高学员的职业素质，重在能力的培养，达到四懂（结构、原理、性能和用途）和三会（操作、维护保养和排除故障）的初步要求。为此主要以要求掌握基础知识、基本概念、基本技能，联系实际。由于液氮空压装置建设处于基础设计刚刚完成阶段，很多具体设备未详细设计、制造和采购，本教材内容与将来实际应用的设备肯定有很大的不同。所以，对于某台具体设备，应该以设备的“操作、维护说明书”和“操作规程”的教材为准。62离心泵2.1范围本装置属于这类型的有●空冷单元的疏水泵P101A/B●空冷单元的凝结水泵2510---P102A/B●预冷单元的冷却水泵2510-P111A/B●预冷单元的冷冻水泵2510-P112A/B●低压液氮泵2510-P301A-C(详见液氮泵)●液氨装车泵2510-P302(详见液氮泵)2.2用途泵是一种流体机械，它给予液体一定能量（主要是产生压力能）而沿管路输送液体，在这过程中泵是依靠从原动机得到能量来作功的。各种类型的泵其使用范围不同的，在石油化工厂中使用范围最广的是离心泵，其次是往复泵和转子泵。在石油化工厂中为了实现各种工艺过程，需要将各种不同的液体在各种不同温度、压力条件下从一个装置输送到另一个装置中去这样就要求各种泵来完成这一任务。2.3离心泵的工作原理叶轮高速旋转时产生的离心力使流体获得能量，即流体通过叶轮后，压力能和动能都得到提高，从而能够被输送到高处或远处。离心泵最简单的结构型式7如图所示。叶轮l装在一个螺旋形的外壳内，当叶轮旋转时，流体轴向流入，然后转90度进入叶轮流道并径向流出。叶轮连续旋转，在叶轮入口处不断形成真空，从而使流体连续不断地被泵吸入和排出。2.4离心泵的主要结构组成（主要部件）2.4.1叶轮(impeller)叶轮是将原动机输入的机械能传递给液体，提高液体能量的核心部件。叶轮有开式(openimpeller)、半开式(semi-openimpeller)及闭式叶轮(closedimpeller)三种。2.4.2轴和轴承(shaftandbearing)轴是传递扭矩的主要部件。轴径按强度、刚度及临界转速定。轴承一般包括两种形式：滑动轴承(Sleevebearing)和滚动轴承(Ballbearing)。2.4.3吸入室(suctionroom)离心泵吸入管法兰至叶轮进口前的空间过流部分称为吸入室。其作用为在最小水力损失下，引导液体平稳的进入叶轮，并使叶轮进口处的流速尽可能均匀的分布。2.4.4机壳(casing)机壳收集来自叶轮的液体，并使部分流体的动能转换为压力能，最后将流体均匀地引向次级叶轮或导向排出口。2.4.5密封装置(sealinginstrument)密封装置主要用来防止压力增加时流体的泄漏。密封装置有很多种类型，用得最多的是填料式密封和机械式密封。82.4.6导叶(guidevane)导叶又称导流器、导轮，分径向式导叶和流道式导叶两种，应用于节段式多级泵上作导水机构。2.5技术参数2.5.1流量流量又称为输送量，它是指泵在单位时间内输出液体体积或重量。有体积单位和重量单位两种表示方法。体积流量用符号Q表示，常用单位是米3／小时；重量流量用符号G表示，单位是吨／时。泵的流量一般都是通过实际测量得到的。体积流量与重量流量之间的关系是G＝Qγ（1-1）式中γ——液体重度，公斤/米3。2.5.2扬程泵对通过泵的每单位重量流体所供给的机械能，称为“扬程”（也称为压头），用H表示，其单位为米。2.5.3转速泵的转速是泵轴每分钟的转数，用符号ｎ表示，其单位是转／分。转数改变，泵的扬程、功率、效率特性曲线都要发生变化。2.5.4功率泵的功率有两种，即有效功率及轴功率。泵在运行时实际有效地传给流体的功率，称为有效功率，采用符号Ne来表示。泵轴要求原动机供给的功率，称为轴功率，用符号N表示。9轴功率N是要大于有效功率Ne的，这是因为泵工作时，转子与轴承、填料等发生磨擦要消耗一部分机械能量；流体在泵内流动时，还要产生水力损失，也要消耗一部分机械能量；泵内因密封不严，还要因内部泄漏和外部泄漏而产生一部分能量损失。2.5.5效率泵的有效功率Ne与轴功率N之比值，称为泵的效率，用符号ｎ表示，即n=Ne/N注意：因本装置这些离心泵还没有采购，具体数据在以后的培训中提供2.6离心泵故障故障引起的原因多种多样,解决的办法也是五花八门，那么，如何准确而快速的进行故障分析和检修则显非易事。但这其中肯定是有规律可循的。将以离心泵为例来介绍如何判断泵工作失常的原因和确定解决方案的一般原理。离心泵的故障分析介绍工程技术人员和操作人员如何判断离心泵工作失常的原因和确定解决方案的一般原理。2.6.1对泵部件的冲击硬质物体敲击光滑金属就像锤子敲击混凝土板，会击出一凹痕．凹痕周围金属变形导致金属表面的凹痕增加。如有凹痕的金属表面与另一金属表面贴合，则这两个表面就不能认为是处于平行状态。这种凹痕在泵部件上并不是罕见的，如果它出现在叶轮轮毅或轴肩的表面上，就会妨碍叶轮与回转轴成直角。如果轴套与轴紧贴，则轴套上的凹痕能使轴弯曲。紧靠滚珠轴承的轴肩上的凹痕会经常引起轴承过热。10非损坏表面间有污物也会造成类似情况。泵的任何部件如有隐患就会引起机械故障而造成有关部件损坏。大部分部件损坏后造成的后果普遍有：轴承过热、密封过度磨损、有噪音和振动或输出功率超负荷。所有这些不良现象都可能因轴弯曲所造成。流量或扬程降低的原因，是一种流动冲击使叶轮两盖板向内弯曲而缩小流道面积的缘故。如没有实际方法校正已弯曲的盖板，则有的可用挫削办法扩大喉部面积来加以解决。2.6.2气囊目前众所周知，有好多泵在吸入管内出现气囊后仍能正常运行，这就使用户疏忽了气囊的危害。气囊一旦顺管道进入泵内就会造成故障。旋转的叶轮将较重的液体甩出后，叶轮出口处被气体堵塞，造成故障：一种情况是流经泵的液流被完全截断；另一种情况是，虽有液体流动，但流量下降。这种流量下降会导致下列后果之一：第一，随着吸入管内堵塞区流速和压力损失的增大，通过气锁的液流绝对压力低于吸入口处的绝对压力，使更多的气体脱离液体。第二，液体以较高的速度流过气囊，带走了较多的气体。气囊的扩大或消失将取决于气体的形成或带走量的多少。因为上述两种情况预测有困难，所以最好是能消除吸入管、泵壳或排出管内图4-15壳内气囊自钻孔的排出11出现的气襄，以避免发生故障。（1）吸入管道的气囊吸入管道内(图4-14)气囊的典型起因：a，管道有置高点；b，泵吸入管接头连接有同心异径管；c，密封垫圈比管径小或偏心。消除这些起因的措施是使吸入管逐渐下斜，采用偏心异径管和比管内径较大的密封垫圈。如果工厂管道配置得不能使吸入管逐渐倾斜并存在置高点，那么这些点不是和大气联通，就是和供水箱的蒸汽室相通。如存在置高点而没有出现问题的话，那是因为液体流速低得使吸入管的气体末被带入泵内。（2）泵壳内的气囊在单级泵中，气囊通常产生在涡壳的最高处，如果气囊不大，在移至叶轮入口前可能被液体带走，但气囊如因气体不断产生而变大，那就很可够进到叶轮入口，使流量和效率下降。如果泵的排出管是向上垂直的，蜗壳顶部形成的气体可通过蜗壳内隔舌上的孔排出(图4-16)。如果泵的排出管是水平布置的，那么气体必然经排气管排出(图4-17)。气囊也可能在叶轮进口上方水平吸入管内形成，必须加以排放。多级泵因有导流器气囊就不可能从泵壳的顶端向后移至叶轮进口，但要起破坏作用，使液体常常夹带着气体流入下一级叶轮进口。多级泵的压力是逐级递增的，因此气体在末级被溶解的趋势较大，而依次图4-17壳内气囊自排气管的排流量，加伦/分图4-18吸入管为避免漩涡的入水深度12各级的气体排出量必然少于第一、二级。（3）排出管道中的气囊尽管对气囊问题已很注意，但排出管道中的气囊仍对泵特性有影响。当泵停转和排出阀关闭后，气囊通常在排出阀和止回阀之间形成。有时排出管道低于泵的中心线，而在排出阀关闭后灌泵。同时，一般是在泵起动前打开排出阀，排出阀和止回阀之间积存的气体将返回泵壳内，对泵性能发生影响。如果排出管道高于泵的中心线，那么排出阀和止回阀之间积存的气体可能产生阵发性的噪音，声如用锤敲打管子，原因是止回阀阀盘向前摆动碰到挡块所致。因为阀盘在上流外漏的面积大于在下流的，所以为了使阀盘旋转打开受到的泵压力要高于反压力。但是阀盘一旦离开阀座，就在上流面完全漏出，前面受到扩大气囊的冲击。2.6.3泵运转时的漏气空气在泵输水时可经过进口或吸入管和联接垫的孔以及轴与轴套间的间隙进到泵内。通常在泵上装有起动摇水管，灌水时要关闭底阀，以检查泵起动前吸入管是否有泄漏处。有时在水池中泵吸入口周围起旋涡，而此旋涡端部的气旋道会引起难以解决的漏气问题。要防止旋涡的形成，吸入管入水深度与流量的关系应