.64/64目錄第一章化工設備第2頁第一節塔器第2頁第二節加熱爐第6頁第三節換熱設備第8頁第四節容器第10頁第五節泵第11頁第六節壓縮機第16頁第七節化工設備材料第18頁第八節問答題第23頁第二章電氣、儀表第24頁第一節電氣概況第24頁第二節電氣基礎知識第30頁第三節常用電氣基本操作第38頁第四節儀表自控基本知識第40頁第三章思考題第頁第一章化工設備第一節塔器塔器是化工生產中實現氣相和液相或液相和液相間傳質的最重要的設備之一,設計壓力低于10.0Mpa〔包括真空,設計溫度高于－40℃低于550℃。在塔器中所進行的工藝過程雖然各不相同,結構類型各異,但總的來說僅可劃分為板式塔和填料塔兩大類。不論板式塔或填料塔,從設備設計的角度來看,其基本結構可以概括為：塔體,包括筒節、端蓋和聯接法蘭等；內件,指塔板或填料及其支撐裝置及噴淋裝置；支座,一般均用裙式支座；附件,包括人孔、進出料接管、各類儀表接管、液體和氣體的分配裝置,以及塔外的扶梯、平臺、保溫層等。塔按內件分為板式塔和填料塔。下面以板式塔為例。1.1.1塔體〔筒體、封頭、聯接法蘭等<1>筒體：筒體由數段筒節拚焊而成。常用來制造筒體的材料有16MnR,20R,有時用0Cr18Ni9Ti以及復合鋼板。<2>封頭：常見的壓力容器的封頭又稱端蓋,有半球形、橢圓形、蝶形、錐形及平板等。在實際生產中,大多數塔器采用橢圓形封頭,而半球形封頭受力最均勻,因而常用在高壓容器上；平板封頭應力突變最大,一般應用于常壓容器。1.1.2內件〔塔盤、各種氣體液體出入管、除霧器、擋板及過濾器等〕塔盤結構型式很多,常見的有圓形泡罩、槽形泡罩塔盤,S型塔盤,舌型塔盤,浮閥塔盤,浮舌塔盤,浮動噴射塔盤以及篩孔塔盤,在石油、化工中,用的較多的是圓形泡罩、浮閥、浮舌和篩孔等幾種。這里就主要介紹浮閥和篩孔塔盤結構。<1>浮閥塔盤：浮閥按其結構又分為兩大類：一是盤狀浮閥,也就是浮閥是圓盤形,塔板上開圓孔,三條腿固定浮閥升高位置,另外是十字架固定升高位置,其中以FI型為多。另外一種是條狀浮閥,是帶支腿的長條片,塔板上是長條孔。浮閥的特點是：操作彈性大,最宜工作區范圍大,由于氣體從浮閥下吹出是靠近塔板處水平吹入液層內；因此霧沫夾帶也小,氣體流量可提高,生產能力大；由于塔板上只有浮閥片,流動障礙少,所以液面落差也少；全塔盤鼓泡均勻,效率可提高；另外還有壓降較小,結構簡單,安裝方便,造價低等一系列優點。對于浮閥塔板的結構型式可分為兩種,一種是整塊式；另一種是分塊式,對于實際使用的塔盤,特別是煉油工業常采用分塊式,而整塊的僅用于塔徑較小的塔。分塊式塔盤都可以從人孔中進出,以便于安裝和檢修。在塔內圓周上每隔一定距離焊有支承圈,用以支承塔盤。塔板通過螺栓聯接或特制固定件與支承圈相聯,塔盤之間通常采用螺栓或卡子互相聯接從而組成整塊塔盤。從塔盤液體流向來看,塔盤可分為單流式和雙流式塔盤。單流式適用于塔徑較小的塔；一般塔徑為Φ200～Φ2400mm時采用單流式；當塔徑在Φ2000mm以上時可用雙流式。板式塔填料塔塔的結構簡圖常用的分塊式塔板有自身梁式和槽式兩種結構,自身梁式塔板的連接分為與支承圈的連接、塔板與塔板之間的連接。常用的塔盤緊固件有卡子、螺栓和龍門鐵。卡子由下卡〔包括卡板及M10螺栓、橢圓墊板及螺母等零件組成,當擰緊螺母時,通過橢圓墊板和卡板把塔板緊固在支持圈或支持板上,為便于安裝,塔板上的卡子孔通常開成長圓形,塔盤板之間也可用M10螺釘直接相連。龍門鐵結構可用于塔盤板之間、塔盤板與支持圈或支持板之間的連接,其結構類型甚多,它具有結構簡單、制造方便、能節省不銹鋼等優點,但安裝時要施焊,拆卸時要錘擊,因此不宜用于易燃易爆及腐蝕的介質。槽式塔板與支持圈連接結構與自身梁式大致相同,而槽式塔板的連接則采用螺栓連接。螺栓若在上面,即為上拆結構；若在下面,即為下拆結構,有的可做成上下可拆結構。<2>篩孔塔盤：篩孔塔盤的結構很簡單,就是在鋼板上鉆了許多三角形排列的小孔,小孔直徑在Φ10～Φ25不等。氣流從小孔中穿出吹入液體內鼓泡,液體以橫流過塔板從降液管中流下,這種塔盤開孔率、生產能力也可較大,氣流沒有拐彎,壓降也較小,塔板上無障礙物,液面落差較小,鼓泡可以較均勻,但它的操作彈性小,氣流負荷變小時,就易泄漏,效率下降。在塔板上,篩孔的排列一般采取順排和叉排兩種方式。整個篩孔塔板由一塊塊矩形板組合而成,每塊塔板由人孔送入塔內進行組裝。1.1.3支座裙式支座由裙座體、基礎環板、螺栓座、基礎螺栓等部分組成。裙座體一般有圓筒形和圓錐形兩種。1.1.4附件〔人孔、各類進出料接管及儀表接管、塔的外平臺等<1>人孔：對于塔徑較大的塔,為了方便檢修,對設備內部進行清洗、安裝及拆卸內部部件,在塔上常開設有人孔。人孔的結構一般分為圓形和橢圓形兩種,圓形人孔制造方便,因此應用較廣泛；橢圓形人孔制造較困難,但它對壓力容器的器壁削弱較小,為減少對器壁的削弱和減少密封面,人孔尺寸盡量要小,目前所有人孔已標準化,其大小為400,450,500,600mm這四種。<2>接管：為控制操作過程,需測量溫度、壓力及液面等,在容器上裝有安裝這些儀表的接管,此類接管直徑都較小,因此一般采用帶有內、外管的短接管直接焊接在設備上,這些接管常采用與塔體材質相同的材質來制造。煉化部丁二烯裝置的2#常減壓的常減壓塔和1#芳烴裝置的1#常減壓的常減壓塔的結構形式就如圖所示的板式塔。煉化部共有各類塔器286臺,包含各種類型的塔。常減壓裝置中的減壓塔是比較典型的一種。減壓塔的功能是用來分餾粗餾塔中沸點高于大約7000F〔3700C的烴類。減壓塔的壓力,在污重油收集盤下,可降低到大約1.0磅/平方英寸〔絕對壓力。從粗餾塔塔底到粗餾塔的總壓力降為28.7磅/平方英寸〔絕對壓力。這樣大的壓力差能使大量的烴類在減壓塔塔頂內蒸出來,而塔底溫度,可維持在不超過730～7800F,這要由所進的原料來決定。為了從塔底中更好地取出有用的產品,以及生產出有良好針入度的瀝青,可以從塔底集油槽導入汽提蒸汽,來降低塔底液的分壓。與大多數的分餾塔相比較,減壓塔的進料管是很大的。這是由于低壓,使減壓塔進料幾乎大部份被汽化了。同樣還需要使用一種叫切線分配器的特殊分配器,使進料發生旋轉,避免分配器上部的設備由于原料進入低壓的減壓塔后急劇膨脹而造成損失。減壓塔的內件按最小壓降來設計。污重油收集盤、格柵板和破沫網是貫穿整個塔橫截面的內件。格柵板和破沫網使夾帶在快速上升的氣體中的液滴凝聚而得以去除。噴淋分配器有助于格柵板和破沫網的去除液滴的作用。在減壓塔內設有塔板,所謂的塔板僅是一種間隔排列的擋板。擋板的邊緣鉆有孔,并有金屬網絡加強。擋板交錯安裝,對凝液有一種階梯效應。熱氣體通過階梯使液體中低沸點組份在次氣化。收集盤設計成為在側線切割料抽出泵進口液體中不含有氣體。在泵啟動時,將不凝性氣體排放回塔內,這將極大地有助于泵的啟動。當泵運轉正常時,將排放關閉。減壓塔的頂部是鍛成直徑縮小的,因為在頂部物料的流動比塔的側線要少些。事實上,原料中如果輕餾份過多,或塔底料由于熱裂解生成的輕餾份過多,會使得對減壓塔抽空并維持減壓塔低壓的真空噴射泵負荷過重。減壓塔一般設計成能承受內壓50磅/平方英寸〔表壓〔3.5公斤/厘米2和絕對外壓14.7磅/平方英寸。為了加強塔壁承受這二個壓力,采取了加強肋措施。就是每隔幾英尺圍繞塔身焊接一個加強圈。在2號乙烯70萬噸改造項目中引進一種波紋篩板塔,波紋篩板塔是S&W公司專利塔盤,該塔盤塔徑小通量大的優點。波紋板顧名思義是波紋形狀的塔板,在波紋的波谷和波紋上開有小孔,也就是說把開孔的平板軋制成波紋板,若干個小塔板組裝成一個完整塔板。①DA-2135急冷油塔該塔的作用與DA101的作用相同,都是分離裂解氣中的重組份,產出急冷油和燃料油。現將DA2135與DA101作一下比較,從中找出兩者的差異。內徑mmT-T長度mm塔板塔板作用特點DA21356200/660029650/裙59001~10波紋塔板11~18波紋塔板19~22波紋塔板精餾盤油產出急冷油產出新型塔板,區域明確,枝狀進料管,18#與19#塔板間有升氣管板。DA101660023100/裙66001~15浮伐16~25折流板精餾中段急冷油產出傳統塔板,指狀進料管無升氣管板。從外形上看,兩塔塔徑相同,不過DA2135上部6200mm段塔徑小400mm,從高度上看,DA2135比DA101高5850mm。從內部結構看,DA2135不用傳統的浮伐塔板和折流板,而用先進的不結垢、無活動部件的波紋篩板,不會出現類似浮閥沖掉現象。由于塔板結構不同,所采用的回流進料管的形式有差異。②DA-2140急冷水塔急冷水塔的作用是把從急冷油塔塔頂來的裂解氣中的C1~C4分離出來,進入裂解氣壓縮區,而塔釜的水與烴類分層,水用于換熱網絡系統,使熱量充分利用后返回急冷水塔,烴類汽油一部分用于急冷油塔塔頂回流,其余部分作為精餾汽提塔的進料。現將DA2140與DA104作一下比較。內徑mmT-T長度mm塔板特點DA21404600/64008150/18400裙63001～10波紋塔板11～18波紋塔板新型塔板,塔釜有V形擋板將油水分離。DA1045000/68003700/14200裙31001～5填料6～14浮伐塔板傳統塔板,規整填料和亂堆填料。從外形上看,新塔塔徑小于老塔,但新塔比老塔高出9550mm。從內部結構看,DA2140不用傳統的浮伐塔板與填料想結合的塔型,而是采用先進的波紋篩板塔板,不會出現類似浮閥沖掉現象,由于塔板結構不同,10#與11#塔板之間的進料管結構形式是枝狀形,而5#~6#塔板之間的進料管結構形式是指狀形。DA2140塔釜設有V型擋板油水分離器,而DA104塔在塔外設FA120油水分離器。第二節加熱爐管式加熱爐簡稱加熱爐,是保證供給油料〔或油品的加熱蒸發及化學反應等所需的熱量。其燃料一般是煉廠的燃料氣或燃料油。目前出現的爐型不下十幾種,按用途可分為純加熱爐和加熱－反應爐；按傳熱方式可分為純對熱爐、輻射室爐和輻射對流爐；按爐體形狀可分箱式爐〔包括斜頂爐、立式爐、圓筒爐、無焰爐等。加熱爐它是由輻射室、對流室、燃燒系統等組成。1.2.1輻射室〔燃燒室輻射室又叫爐膛,是加熱爐的核心部分,它配置有燃燒器,采用氣體燃料或液體燃料進行燃燒,將高溫煙氣和火焰所放出的熱量主要以輻射傳熱的方式傳給敷設在室內的輻射管,供給管內的原料油加熱或汽化所需的熱量。1.2.2對流室對流室將從輻射室流出的高溫煙氣和火焰所放出的剩余熱量主要以對流傳熱形式傳給敷設在室內的對流爐管。對流室除加熱油品之外,有時還附有加熱飽和水蒸氣成為過熱水蒸氣的任務。1.2.3燃燒器一個完整的燃燒器通常由燃料噴嘴、配風器和燃燒道這三部分組成,燃燒器分成燃油、燃氣和油氣聯合三種形式。燃燒器俗稱火嘴,對爐型及尺寸有很大的影響,這是爐子操作好壞的關鍵,用氣體作燃料的火嘴,用液體做燃料的叫油嘴,還有油－瓦斯聯合火嘴。火嘴包括燃料噴嘴,調風器和火道三部分。噴嘴供給燃料,調風器調節并引入空氣,火道可給火焰根部提供高溫熱源以保證燃燒穩定。1.2.4爐管連接件的品種它的品種很多,常用的有：急彎彎頭、回彎頭、集合管等,彎頭：是將爐管連接成一個整體的管式加熱爐的一般結構圖部件,它使油品流向回轉180℃,在進、出口處也有流向回轉90℃的,所以可分180℃彎和90℃彎頭二種。它的材質一般和爐管基本相同,按制造方法不同,常用的回彎頭分為鍛造和鑄造二種,急彎彎頭分為推制和鑄造二種,有的回彎頭帶有可拆堵頭,適用于結焦嚴重需經常檢查與清焦的爐管,則集合管一般是由帶孔管段和封頭組成,按制造方法可分為鑄造和撥制。1.2.5爐管、管件和管板爐管是加熱爐的重要部件,它在十分苛刻的條件下操作,外面直接接觸熱源,溫度高而且有氧化腐蝕。所以相對應爐管所處的腐蝕環境,爐溫高的爐管應滿足性能：①要求足夠的耐熱性,以防止爐管在高溫下蠕變。②要有足夠的抗氧化性及耐腐蝕性。③為了能承受一定操作壓力及抵抗機械清焦的沖擊,需要有一定的強度,同時為了與回彎頭連接,也要有合適的硬度。煉化部有各類管式加熱爐92臺,基本爐型有裂解爐、轉化爐、焦化爐、立式圓筒爐。裂解爐是乙烯裝置中重要設備,介質在爐管中加熱并反應成裂解氣。1＃乙烯裝置的裂解爐為倒置式雙梯臺爐結構,輻射段在爐中央,余熱鍋爐在爐頂,對流段是原料油預熱器,過熱器和鍋爐給水預熱器放置在爐下部,輻射段爐管采用單排中心布置立管、雙面軸輻射,在爐壁梯臺上放置倒垂式長焰油氣混合燒嘴。2＃乙烯老區的裂解爐是美國魯姆斯公司SRT-Ⅲ型,輻射管為豎式排列共6組排管,每組排管為4程,進口4根,出口1根,加熱爐側壁設有氣體無焰燒嘴,底部設有油氣聯合燒嘴。轉化爐是制氫裝置的主要設備,轉化爐爐管中裝有催化劑,介質在爐管中加熱反應成轉化氣。2＃煉油和2＃芳烴都有轉化爐,爐型結構相同,均為豎式排列、單程、雙面輻射,上下各有集合管,集合管與爐管的連管稱為豬尾巴,可補償爐管的熱膨脹量。燃燒器設在頂部,轉化爐的對流段由蒸汽發生器、蒸汽過熱器、空氣預熱器三部分組成。第三節換熱設備在化工生產中換熱器是極為重要的通用設備,其目的適當地選取冷熱介質實現熱量交換,滿足一定的工藝要求或節能目的。按工藝功能可分為：1、換熱器兩種不同溫位的工藝物流相互進行顯熱交換的設備。2、冷凝器塔頂物流的冷凝或者反應器的冷凝循環回流的設備。3、蒸發器專門用于蒸發溶液中的水或溶劑。4、過熱器對飽和蒸汽再加熱升溫的設備。5、加熱器加熱工藝物流的設備,一般采用水蒸氣、導熱油〔導生油、熔鹽等為加熱介質。6、冷卻器冷卻工藝物流的設備,一般以水、空氣等作為冷卻劑。7、再沸器用于蒸餾塔底蒸發物質,其中熱虹吸式再沸器被蒸發的物料依靠液頭差自然循環蒸發。8、廢熱鍋爐由高溫物流或廢氣中回收余熱而發生蒸汽。但根據冷、熱物流熱量交換的方式又可基本上分為三大類,即間壁式、混和式和蓄熱式。在這三類換熱器中,間壁式使用最廣。1.3.1間壁式換熱器最常見的間壁式換熱器是管殼式換熱器。管殼式換熱器可分為固定管板式、浮頭式、U型管式、填函式、滑動管板式等幾種。煉化部使用最多的是前面三種類型換熱器〔即固定管板式、浮頭式、U型管式。1.3.1.1固定管板式換熱器當冷熱物流溫度相差不大時,可采用固定管板即把兩端管板與殼體制成一體的結構式。結構簡單成本低,但殼程清洗困難,要求管外流體必須潔凈而不易結垢。為減少溫差引起的熱應力,可在殼體上設有膨脹節以減少熱應力浮頭式換熱器這種換熱器一端管板固定在殼體與管箱之間,另一端管板可以在殼體內自由移動這種結構不但完全消除熱應力,而且整個管束可從殼體中抽出,便于清洗和檢修。盡管其結構較為復雜,造價較高,它還是應用較多的一種形式,但小浮頭端容易造成泄漏。煉化部的大部分浮頭式換熱器的結構即如下圖所示。1.3.1.3U型管式U型管式換熱器的每根換熱管都彎成U型,進出口分別安裝在同一管板的一,封頭以隔板和管板筋分成兩室。管束可以自由伸縮,而與外殼無關。在結構上它比浮頭式簡單,但管程不易清洗。1.3.2套管式它是由兩根不同直徑的管子,同心相套,再由彎管連接而成,冷熱兩種流體分別由內管和管間相互向通過,進行熱量交換。它結構簡單,能受高壓,應用方便。ABS、EBS浮頭式換熱器簡圖1.3.3沉浸式蛇管換熱器在水槽中設置蛇形盤管,蛇形管形狀和水槽相適應。1.3.4空氣冷卻器空冷器由管束、管箱、支持架、風機所組成。管束：管子的材料一般是碳鋼,特殊場合下用的不銹鋼、合金鋼、鋁等。翅片采用導熱性能好的鋁帶纏繞在鋼管上。管束安裝的位置有立式、臥式、人字式〔斜頂式、園環式等,目前在煉油廠中使用最多的就是臥式和人字式。人字式的管束斜放,風機安裝在中間的空間內,其優點是結構緊湊,占地面積小。臥式管束作水平放置,用作冷凝器時為使冷凝液不致停留在管束中,通用使其有3°左右的傾斜,風機置于上部或下部,其管線布置較清楚,管束表面空氣分布較均勻,造價較低。1.3.5濕式空冷器濕式空冷器是一種新型空氣冷卻器,它借助少量水在翅片表面的蒸發而強化傳熱,具有傳熱系數高,冷卻能力強,冷后溫度低,用水量少等優點,可以普遍用于70～80℃的油品的冷卻,以取代水冷器。煉化部有各類換熱設備1960臺,大多數為常規結構。加氫反應器進出物換熱器為高壓臨氫設備,殼體材質是鉻鉬鋼,內堆焊不銹鋼耐蝕層,采用焊接密封形式。用循環水冷卻介質的換熱器稱為水冷器,水側一般設有防腐層。鼓風式空氣冷卻器引風式空氣冷卻器水平式空氣冷卻器圖第四節容器容器在化工生產中是一種極其廣泛,且結構簡單的設備,這里所講的容器是指起到儲存或中間暫留物料或介質的設備,容器又可以分為壓力容器和常壓容器<含真空>,因其服務的對象不同,操作條件各異,所以結構型式也有所不同。1.4.1容器分類<1>壓力容器：是指設備內腔壓力大于等于0.1Mpa的容器；<2>常壓容器：是指設備內腔壓力小于0.1Mpa<含真空>的容器；1.4.2壓力容器監察管理的范圍根據中華人民XX國勞動部頒發的《規程容器安全技術監察規程》規定：應同時具備下列條件的壓力容器<規程不適于容器除外>,是要求在技術監督局使用登記管理范圍內的。<1>最高工作壓力<PW>大于等于0.1Mpa<不含液體靜壓力>。<2>內直徑<非園形截面指斷面最大尺寸>大于等于0.15m,且容積<V>大于等于0.025M3。介質為氣體、液化氣體或最高工作溫度高于等于標準沸點的液體。壓力容器按壓力等級可分為低壓容器〔0.1Mpa≤p＜1.6Mpa>、中壓容器〔1.6Mpa≤p＜10Mpa>、高壓容器〔10Mpa≤p＜100Mpa＝、超高壓容器〔p≥100Mpa。1.4.3結構型式主要有立式<包括平底平蓋、平底錐蓋等>,臥式、球形,帶夾套或不帶夾套,帶攪拌呈不帶攪拌器,內部裝有部件等。1.4.4容器附件<1>安全閥：起到保護設備安全運行。<2>呼吸閥：防止設備內抽空造成缸壁變形。<3>人孔：便于設備內安裝或拆卸部件及清除雜物。<4>液面計<類型有沉筒、玻璃板、雷達等>：能起到指示設備內液體介質的界面。<5>溫度計：指示設備內介質的溫度。<6>內件：因不同的內件,作用有所不同,如倒催化劑、破沫等。<7>排污：排除設備內雜物、廢物等。1.4.5常壓儲罐常壓儲罐按結構分為：固定頂罐、浮頂罐、內浮頂罐。固定頂罐又可分為：自支承拱頂罐、自支承錐頂罐、柱支承錐頂罐等。主要分布在儲運分公司,大約有180臺左右。1.4.6氣柜<1>氣柜是儲存化學氣體的設備,它的另外作用是均衡、緩沖系統中的負荷,并可進一步分離、凈化氣體。<2>氣柜主要結構由水槽、中節、鐘罩、外導架、導軌、導輪、進氣室、出氣室、進氣立管、出氣立管、最高和最低限位裝置、配重等部件構成。中節、鐘罩依靠導軌、導輪在水槽中自由升降而改變儲氣容積,按開降形式,又可分為外導架直開式、螺旋導軌式、無外導架直開式三種。煉化部有各類壓力容器2819臺,其中球型儲罐70臺。球型儲罐是儲存揮發性大的介質,球罐的環境溫度決定了球罐壓力,儲存溫度決定了液體蒸汽壓。正常運轉球罐設計要以在最高溫度時,其蒸汽壓不會使安全閥起跳,每臺球罐有1至2只安全閥,一套自動計量系統、溫度顯示和一套冷卻球罐外表面的冷卻噴淋系統。第五節泵在化工生產中有大量的原料、半成品和產品是液體。按品種分這些液體有水、石油產品、有機溶液以及各種酸堿溶液等。為了保證化工生產過程正常連續進行,就要用機器將這些液體從一處沿管道輸送至另一處,或從低壓處輸送到高壓處。這種輸送液體并提高液體壓力的機器就是泵。1.5.1泵的類型泵類設備主要有二大類：一類是速度型,典型的速度型泵有離心泵、軸流泵；另一類是容積型,常用的有注射泵、齒輪泵等。1.5.1.1速度型速度型主要有離心泵,離心泵有下面幾種形式：單吸泵、雙吸泵、單級泵、多級泵、懸臂泵、二端支撐泵、立式泵、臥式泵1.5.1.2容積泵容積泵包括往復泵、轉子泵、滑片泵等。1.5.1.2.1往復泵往復泵有下面幾種形式：柱塞泵、隔膜泵1.5.1.2.2轉子泵轉子泵有下面幾種形式：齒輪泵、螺桿泵1.5.1.3其他類型的泵噴射泵等1.5.2各種泵的工作原理及特點1.5.2.1離心泵的工作原理離心泵的工作原理：當葉輪轉動時,葉片推動液體轉動產生離心力拋向四周,在蝸殼內將速軸向進口懸臂式AY型泵結構簡圖度轉動的勢能形成壓頭,另外在液體拋向四周的同時,中央形成低壓漩渦,外部液體不斷補充。1.5.2.2離心泵的特點特點：結構簡單緊湊,流量大,可以直接與電機或透平連接,排出壓力穩定,流量連續均勻,操作方便,適用范圍廣。1.5.2.3離心泵的組成部件離心泵由泵殼、葉輪、泵蓋、密封、軸、軸承、軸承托架、聯軸器、驅動機及底座組成。泵殼、泵蓋：一般由鑄鋼制造,也有用鍛件經金加工制成。葉輪：有開式葉輪、閉式葉輪,一臺泵有一個葉輪的稱單級泵,有二個或二個以上葉輪的稱為多級泵。增加葉輪,不增加流量,只增加泵的出口壓力。密封：有機械密封、填料密封。當介質是易燃易爆、有毒有害時,一定要用機械密封,當介質為水時可以用填料密封,填料密封優點是維修方便。軸：由鍛件制成,軸和葉輪組裝在一起稱為轉子。軸承：有滾動軸承和滑動軸承。一般軸功率大于160KW時選用滑動軸承。聯軸器：有彈性聯軸器、齒輪聯軸器、膜片聯軸器。以前常用彈性聯軸器、齒輪聯軸器,由于彈性聯軸器易損壞、齒輪聯軸器對對中要求高,而且聲音響,現大部分使用膜片聯軸器。驅動機：常用的是電機,當該泵很重要時也用透平驅動,如潤滑油泵、鍋爐給水泵等。底座：一般是共用底座,即泵和驅動機在一個底座上。也有分開的底座。如循環水泵的底座。雙級雙吸兩端支承式AY型泵結構簡圖1.5.2.4離心泵的常見故障及消除方法故障現象產生故障原因消除方法泵灌不滿。底閥未關或吸入系統泄漏。關閉底閥或消除泄漏。泵不吸液,真空表指示高度真空底閥未打開或過濾部分堵塞。進口管阻力太大。吸入高度過高。打開底閥或清洗過濾部分。清洗或更換進口管。適當降低吸入高度。泵不吸液,真空表和壓力表的指示劇烈跳動開車前泵內灌液不足。進口管有泄漏。進口管沒有浸在液中或浸入深度不夠。泵腔內有氣體未排凈。仃車將泵內液體灌滿。檢查進口管和儀表。消除泄漏。降低進口管,使之在液中有一定深度〔一般不小于500MM。壓力表雖然有壓力,但出口管不出液出口管阻力太大,葉輪流道堵塞清洗出口管,清洗葉輪流量不足密封環徑向間隙增大,內漏增加。葉輪流道堵塞。進口部分阻力太大,如過濾部分堵塞,彎頭太多,底閥太小。吸入高度過大,或灌液不夠。吸液深度不夠,有空氣進入。進口部分密封不嚴密。進口管安裝不正確,使管內有積聚空氣的地方存在。出口管阻力太大,或出口閥門開度不夠。輸送液體溫度過高,葉輪產生汽蝕。檢修。清洗葉輪和流道。清洗過濾器。降低吸入高度或增加灌注高度。增加吸液深度。檢查進口部分密封情況,如是填料密封,更換填料。重新安裝進口管。清洗管子,或適當開啟出口閥。適當降低液體輸送溫度或增加葉輪的表面光潔度。填料函漏液過多填料磨損。填料壓得不緊。填料安裝錯誤。平衡盤失效。泵軸彎曲或磨損。更換填料。擰緊填料壓蓋或增加填料。重新安裝填料。修理平衡盤。修理或更換泵軸。填料過熱填料壓得太緊。填料內冷卻水進不去。軸或軸套表面磨損。適當放松填料。檢查填料環空是否堵塞。修理軸表面或更換軸套。軸承過熱軸承內潤滑油不夠或油品變質。軸已彎曲或軸承滾珠失圓。軸承安裝不正確。泵軸于電機同心度不符合要求。檢查或更換潤滑油。檢修或更換零件。重新安裝及找正。振動葉輪磨損不均勻或部分流道堵塞,造成葉輪不平衡。軸承磨損。泵軸彎曲。轉動部分有摩擦。轉動部分的零件松弛或破損。泵內發生汽蝕現象。對中不好。地腳螺栓松動。對葉輪作平衡或校正或清洗葉輪。修理或更換軸承。校直或更換。檢修或更換零件。消除汽蝕原因。重新對中。擰緊地腳螺栓。容積型泵1.5.3.1容積型泵原理：依靠工作室〔泵殼或缸的容積連續改變而輸送液體。1.5.3.2往復泵特點：計量正確,精度誤差一般可達小于5％以內,流量可以調節,出口壓力高,流量小。往復泵由泵頭〔或稱接液端和傳動機構〔或稱動力端兩大部分組成,泵頭有進出口單向閥、填料箱、填料、柱塞等組成。傳動機構由N軸、蝸輪蝸桿、電機等組成。一臺電機一個泵頭的稱單頭泵,一臺電機帶幾各泵頭的稱多頭泵。當輸送有劇毒性、強腐蝕性、發射性或高純度的液體時,往往采用隔膜泵,就是在柱塞泵的基礎上增加隔膜,使物料與柱塞、填料不接觸。計量泵常見故障及消除方法故障現象原因消除方法泵起動后自行仃車過負荷自動跳閘。出口管堵塞。傳動部件卡住找出原因后合閘。清理管道。檢修。出現汽蝕現象〔即當泵行程增加時,出口量不增加,同時泵體內發出液體與金屬的撞擊聲進口管太細。吸上管道太高。介質黏度過高。飽和蒸汽壓力太高。有空氣從進口管漏進。有空氣從填料箱漏入。物料從填料中漏出。物料從安全閥漏出。進口閥堵。增加進口管管徑。增加吸業槽液位。加溫降低黏度。檢查漏氣并消漏。壓緊或更換填料。進行研磨或更換。清洗或更換。出口量不穩定轉速不穩定。填料密封不嚴。進出口壓差太小,出口管管徑太細,造成過流量現象。檢查馬達。檢查填料。出口管線檢查。。行程調節手柄失靈如發生在帶負荷運轉時則上襯套未固定緊。如仃車或空負荷運轉市失靈則偏心輪或曲柄損壞。重新安裝。解體檢查,更換零部件振動大,升降螺桿上下振動、十字頭晃動、旋轉時發出撞擊聲上襯套或螺桿端部松動。滾針軸承磨損。蝸桿的滾珠軸承磨損。校襯套滾珠軸承磨損偏心輪的上滾針軸承磨損。固定或調整墊片。更換或重新安裝軸承。泵頭發出較大響聲出口單向閥行程太小或被異物卡住。汽蝕更換墊片或消除異物。分析汽蝕原因并以解決。曲軸箱溫度高超負荷運轉。蝸桿的錐形滾柱軸承裝得過緊。潤滑油油位不當,或油質不符。調整負荷。重新調整墊片。檢查或更換潤滑油。隔膜泵的出口量不足液壓箱液位隨行程變化。放氣補液閥動作不當。雙隔膜間有空氣。支撐板上的小孔被堵。隔膜變形或損壞。調整箱內安全閥的設定壓力。解體檢查,清洗。更換隔膜。1.5.3.3齒輪泵特點：流量均勻,出口壓力高,能輸送黏度較高的液體〔但不能含顆粒雜質,流量比往復泵大但比離心泵小。齒輪泵由一對齒輪、泵殼、軸承、電機及底座組成齒輪的形式有直齒輪、斜齒輪人字齒和螺旋齒輪,其中螺旋齒輪和人字齒輪的運轉平穩,應用較多。泵殼是鑄鋼。軸承：滑動軸承和滾動軸承。驅動機：常用的是電機,當該泵很重要時也用透平,如潤滑油泵、燃料油泵等。底座：一般是共用底座。1.5.3.4其他類型的泵噴射泵原理－依靠另一種工作流體的能量來輸送液體。這工作流體一般是高壓蒸汽,蒸汽在高壓下經過噴嘴,絕熱膨脹并以高速噴出,使它的靜壓能變為動能,因此產生負壓,常用于抽真空。特點：結構簡單,制造容易,無轉動設備。煉化部共有各類泵2452臺,包含各種類型結構的泵,大多數是單級離心泵。當輸送介質的壓力高時一般選用分段多級雙層泵殼離心泵,加氫進料泵、切焦水泵等高壓泵都是這種類型。在小流量高揚程場合一般使用高速離心泵,這類泵是馬達通過內部的齒輪來增速,使泵轉速加到7000~14000轉/分,葉輪與半開式葉輪相似,但是在背側有幾個大孔,因此在葉輪的背面不會產生壓力而造成一個不平衡的軸向推力,葉輪與泵殼的間隙很小,制造精度高,安裝和調整要求高,在葉輪前端裝有誘導輪,改善進口狀態。第六節壓縮機在化工生產中,有很多分離和反應是在一定的壓力條件下進行的,有的地方需要有壓力氣體作為動力。壓縮機的作用是將氣體從一個地方輸送到另一個地方或者將氣體升到一定的壓力,是產生氣體壓力能的設備。按能量轉換的方式不同,常用壓縮機可分為容積式壓縮機和速度式壓縮機。容積式壓縮機中典型的機型是往復式壓縮機,速度式壓縮機中典型是離心式壓縮機。1.6.1往復式壓縮機往復式壓縮機是依靠往復運動的活塞在氣缸中運動,氣缸容積周期性的變化來壓縮氣體,以達到提高氣體的目的。往復式壓縮機的優點是適用壓力范圍廣、壓縮效率高、適應性較強。一般大型的往復式壓縮機組由主機和輔機二大部分組成,主機主要包括曲軸、連桿、十字頭、氣缸組件、氣閥組件、活塞組件、軸封組件、以及驅動組件,輔機主要包括潤滑系統、中間冷卻系統、氣體緩沖BLC型氫氣壓縮機簡圖及排液系統、氣路系統。往復壓縮中的曲軸、連桿、十字頭組成傳動機械,曲軸中的主軸和曲軸銷形成一個曲拐,主軸轉動時有一個較大直徑的運動的軌跡,十字頭只能在機體導軌中往復運動,連桿與曲柄銷連接的一頭作往復運動,所以,傳動機構的同時總將旋轉運動變成往復運動,并傳遞動力。氣缸組件是構成壓縮容積實現氣體壓縮的主要部件。為了能承受氣體壓力,應有足夠的強度；由于活塞在其中的往復運動,內壁承受磨擦,氣缸內壁要有一定的耐摩要求。按氣缸冷卻方式可分為風冷和水冷二種,大型機組多數是采用水冷缸體。按活塞在氣缸中作用方式的不同有單作用、雙作用與級差式氣缸,雙作用氣缸可減少氣體的波動和提高效率。為了在缸內壁摩損后的修復,一般在缸體內裝有一圓筒形薄壁缸套。一旦缸套內徑超差,可鏜去再換一個缸套。氣缸上裝有氣閥、氣閥是靠氣閥二邊的壓差來實現自動啟閉,常用的氣閥有環狀閥、網狀網、碟形網。1.6.2離心式壓縮機離心式壓縮機是靠高速旋轉的葉輪、及使吸入的氣體能量頭提高,并通過擴壓元件把氣流的兩能頭轉換成所需的壓力能量頭,以達到提高氣體壓力的目的。離心式壓縮機的優點有：結構緊湊、近轉平衡、易損部件少、日常維護簡單,壓縮過程與潤滑不接觸可做到絕對無油,轉速高可與汽輪機直聯。缺點有：不適應于氣量大小及壓力大的場合,穩定工況較窄,較往復機效率低,轉速高造成零件制造、裝配要求高。離心式壓縮機術語中有"級"、"段"、"缸"之分,"級"是一個葉輪及與其相配的固定元件；"段"是以中間冷卻器作的分段的標志；"缸"是機殼,這主要是葉輪太多使轉2MCL型富氣壓縮機簡圖軸的監界轉速下降對運轉不利,所以,要分缸。離心式壓縮機多的多級葉輪。<1>葉輪〔亦稱工作輪它是離心式壓縮機中唯一的作功部件。氣體進入葉輪后,在葉輪的推動下跟著葉輪旋轉,由于葉輪對氣流作功,增加了氣流的能量,因此氣體流出葉輪時的壓力和速度均有所增加。<2>擴壓器氣體從葉輪流出時速度很高,為了充分利用這部分速度能,常常在葉輪后設置流通截面逐漸擴大的擴壓器,以便將速度能轉變為壓力能。一般常用的擴壓器是一個環形的通道,其中裝有葉片的是葉片擴壓器,不裝葉片的便是無葉擴壓器。<3>彎道為了把擴壓器后的氣流引導到下一級葉輪去進行壓縮,在擴壓器后設置了回流器,在回流器中一般裝有導葉。<4>回流器為了使氣流以一定方向均勻地進入下一級葉輪進口,所以設置了回流器,在回流器中一般裝有導葉。<5>蝸殼其主要作用是將由擴壓器〔或直接由葉輪出來的氣流匯集起來引出機器。<6>在離心式壓縮機中,一般還常將葉輪與軸的組件稱為轉子；而將擴壓器、彎道、回流器、蝸殼及吸氣室等稱為固定元件。為了減少作用在止推軸承上的軸向力,常在機器的一端裝有平衡盤.煉化部共有各類壓縮機137套,其中22套大型離心式壓縮機組,17套大型往復壓縮機組。多數離心壓縮機組以蒸汽透平和煙氣透平,輸送氫氣、乙烯、裂解氣、丙烯。2號乙烯裝置裂解氣壓縮機是由透平驅動,壓縮機分三缸五段,低壓缸為第一段,有二個35″入口,一個35″的出口,中壓缸有二段,第二段和第三段,第三段；高壓缸有二段。各缸的技術參數見下表。型號DMCL8042MCL8042MCL706段號第一段第二段第三段第四段第五段入口/出口尺寸in″35/3535/2828/2020/1818/12入口/出口等級lb300/300300/300300/300600/600600/600進口壓力MPa〔A0.1420.2670.5230.9561.845出口壓力MPa〔A0.2870.5541.0252.0023.828進口溫度℃40.939.839.9415.4氣體最高溫度℃85.485.786.796.363.7主軸速度rpm/min66656665666566656665壓縮比2.071.962.0942.075原動機功率Kw1857718577185771857718577第一臨界轉速rpm/min26163415341535413541第二臨界轉速rpm/min1026411538115381254712547最XX續轉速rpm/min69986998699869986998葉輪數量22233第七節化工設備材料化工生產有其特殊性,主要表現為有些物料屬于易燃易爆的、有毒有害的、有腐蝕性的,而生產過程往往需要在高溫、高壓、真空、低溫的環境下進行,所以,對設備的強度、密封、耐腐蝕等性能提出了很高的要求。1.7.1金屬材料1.7.1.1金屬材料的主要性能①力學性能材料在外力作用下表現出來的性能叫材料的力學性能。其主要指標有強度、硬度、彈性、塑性和韌性等。a強度強度是金屬材料在外力作用下,抵抗產生塑性變形和斷裂的能力。常用的強度指標是屈服極限和強度極限。Ⅰ屈服極限〔бs在低碳鋼的拉伸試驗中,試件受載后,隨著載荷的增加試件有變形,當載荷增大到某一值時,載荷不再增加,試件卻產生明顯的塑性變形。這種現象習慣上稱為"屈服",發生屈服時的應力稱為屈服極限〔屈服點,用бs表示,它代表材料抵抗塑性變形的能力。在實際生產中,一般不允許零件發生塑性變形。即應力б不能超過屈服極限。一般取б≤бs/n式中n為安全系數,其值隨工作條件而定,且n>1。也稱為許用應力,用[б]表示。Ⅱ強度極限〔бb金屬材料在受力過程中,從開始受載到發生斷裂所能達到的最大應力值,叫做強度極限。化工容器設計常用的材料強度指標是抗拉強度,它是拉伸試驗時,試件斷裂前的最大載荷下的應力,用бb〔MPa表示。強度極限是壓力容器選材的重要性能指標。Ⅲ疲勞強度在大小和方向變化的載荷下,使金屬材料在應力遠低于屈服極限即發生斷裂,這種現象稱為疲勞。金屬材料在變載荷的作用下,經過一特定時間而不發生破壞的最大應力稱為疲勞極限。它反映了金屬材料在變載荷的作用下的承載能力,一般疲勞極限比強度極限低得多。b彈性與塑性材料在外力作用下其尺寸和形狀發生變化,當外力卸下,材料又恢復到原始形狀和尺寸,材料的這種特性稱為彈性。一般情況下,材料在彈性范圍內,應力和應變成正比,其比值為彈性模量。彈性模量越小,材料的彈性越好。材料的塑性是斷裂前發生塑性變形的能力。塑性指標也是由拉伸試驗測得。用伸長率〔δ和斷面收縮率〔ψ表示,δ和ψ的值越大,塑性越好。c硬度金屬材料表面局部區域內抵抗變形〔尤其是塑性變形,包括抵抗壓痕或劃痕的能力稱為硬度。它是反映材料彈性、強度與塑性等的綜合指標。d沖擊韌性金屬材料抵抗沖擊載荷而不破壞的能力稱為沖擊韌性。沖擊韌性指標可由常溫下材料沖擊測得。e材料在高溫和低溫下的力學性能一般金屬材料在高溫和低溫下,其力學性能會發生顯著的變化,表現為高溫蠕變和低溫脆性。Ⅰ高溫蠕變長期在高溫下工作的金屬材料,當它所承受的應力值不高且大小也不變時,它的塑性變形卻隨時間而緩慢增長,這種現象稱為高溫蠕變。把材料在高溫下抵抗發生緩慢塑性變形的能力,稱為蠕變極限,用бnt〔MPa表示〔t為工作溫度,n為變形量的百分比。бnt是材料在溫度t是經過105h〔小時產生蠕變量為1%時的最大應力。Ⅱ低溫脆性在低溫下工作的金屬材料,隨溫度的降低,其強度和硬度逐漸提高,塑性和韌性卻逐漸降低,并且在低于某個溫度后沖擊韌性數值突然降得很低,這種現象稱為低溫脆性。1.7.1.2物理性能金屬材料的物理性能有熱膨脹性、導電性、導熱性、熔點、相對密度等。化工生產中使用異種鋼焊接的設備,要考慮它們的熱膨脹性能要接近,否則會因膨脹量不等而使構件變形或損壞。1.7.1.3材料的化學性能金屬材料的化學性能主要是耐腐蝕性和抗氧化性①耐腐蝕性金屬材料抵抗周圍介質對其腐蝕破壞的能力叫耐腐蝕性。一般認為介質對材料的腐蝕速度在0.1mm/a以下時,在這種介質中金屬材料是耐腐蝕的。②抗氧化性在高溫下使用的化工設備的材料與氧氣或其他氣體介質如水蒸氣、co2、so2等產生化學反應而使金屬材料氧化。因此,高溫使用的設備,其材料要具有抗氧化性。1.7.1.4加工工藝性化工設備制造過程中,其材料要具有適應各種制造方法的能力,即具有工藝性,它標志著制成成品的難易程度。主要加工工藝性能有可焊性、可鑄性、可鍛性、熱處理性、切削加工性和冷變形性等。一般塑性好的材料,其焊接性能和冷沖壓性能都好。1.7.2碳鋼的種類與牌號鐵與碳及少量的其他元素融合的合金為鐵碳合金,按碳含量的不同分為碳鋼和鑄鐵。1.7.2.1碳鋼的分類碳鋼是含碳量小于2.11%的鐵碳合金。除了鐵和碳,碳鋼還含有少量的磷、硫、硅、錳等其他雜質元素。其中硫使碳鋼有熱脆性,磷使碳鋼有冷脆性,錳可以改善鋼的熱處理性能。磷、硫含量越少,碳鋼的品質越好,依此碳鋼分為三類：普通碳鋼、優質鋼、高級優質鋼。當然還可按其他方式分類。1.7.2.2普通碳素結構鋼這種鋼含碳量較低,雜質含量較高,是質量不高的碳鋼,具有一定的力學性能。國家標準規定,這類鋼材按保證力學性能供應和屈服點,將其分成不同的牌號。每種牌號有按質量分為A、B、C、D四級,A級、B級為普通質量鋼,C級、D級為優質鋼。1.7.2.3優質碳素結構鋼這種鋼除了保證鋼材的力學性能和化學成分外,還對硫磷的含量嚴格控制。根據碳含量的不同,將這種鋼分為低碳鋼、中碳鋼和高碳鋼。①低碳鋼含碳量≤0.25%,鋼的強度低,但塑性好,焊接性能好,在化工設備中廣泛應用。②中碳鋼含碳量為0.30%~0.60%,強度、硬度高,塑性、韌性差；焊接性能較差,不適宜制造化工設備殼體。多用于制造傳動設備的零件。③高碳鋼含碳量≥0.60%,強度、硬度較高,塑性、焊接性能差,不適宜制造化工設備,常用于制造彈簧、刀具及鋼絲繩等。優質碳素結構鋼的牌號是兩位數,表示碳含量的萬分數。例如20鋼,表示平均含碳量為0.2%的鋼。如果優質碳素結構鋼中含錳量較高,則在兩位數后標以漢字錳或Mn元素符號。例如,20錳是含錳量較高的優質碳素結構鋼。特殊用途鋼,規定在數字后加注字母。R為容器用鋼。例如,20R為含碳量0.20%,普通含錳量的容器用優質碳素結構鋼。1.7.3合金鋼1.7.3.1低合金鋼這種鋼是由含碳量較低〔0.1%~0.25%的碳素鋼加入少量的合金元素〔Mn、V、Nb、Ni、Cr、Mo熔合而成,合金元素的總含量不大于5%。由于合金元素的作用,它具有很好的可焊性、冷加工性、耐腐蝕性、低溫性等綜合力學性能和加工性能。廣泛用于化工設備。低合金鋼的牌號方法是以前面兩位數字表示含碳量的萬分數；以所含合金元素符號表示所含合金元素,合金元素后面的數字表示該元素的百分含量,當合金元素的含量小于1.5%時不標數字,平均含量為1.5%~2.5%,2.5%~3.5%時,則相應標注2,3。1.7.3.2合金結構鋼化工機械設備使用的合金結構鋼主要是不銹耐酸鋼和耐熱鋼。①不銹耐酸鋼a不銹耐酸鋼是不銹鋼和耐酸鋼的總稱。耐酸鋼同時也是不銹鋼。b不銹耐酸鋼中的主要合金元素有鉻、鎳、鉬、鈦等。它們對鋼的影響如下。鉻：是不銹鋼中起耐腐蝕作用的主要元素。其含量只有在12%以上時鋼才有耐蝕性；但其含量不能超過30%,否則降低鋼的韌性。鎳：擴大了不銹鋼的耐蝕范圍,特別是提高耐堿能力。18-8型鋼就是含鉻18%、含鎳8%的不銹鋼。鉬：能提高不銹鋼對氯離子的抗蝕能力和鋼的耐熱強度。鈦：能提高不銹鋼抵抗晶間腐蝕的能力。c含碳量越低,不銹鋼的耐蝕性越好。為了提高耐蝕性,含碳量要小于0.06%；如果對耐蝕性更高,則可采用超低碳不銹鋼〔含碳量要小于0.01%～0.03%。d不銹鋼牌號表示方法：兩位數字〔或1位數字含碳量+元素符號〔或漢字+數字。含碳量以千分數表示,合金元素后面的數字表示該元素的百分含量。②耐熱鋼在使用溫度大于350℃的溫度時,無顯著的蠕變〔具有抗熱性,在使用溫度大于570℃的溫度時,無氧化現象〔熱穩定性,這種鋼稱之為耐熱鋼。鋼中熔入鉻、鋁、硅等可提高鋼的熱穩定性,熔入鎳、鋁、鎢、釩等可提高鋼的抗熱性。1.7.4鑄鐵鑄鐵是含碳量為2%～4.5%的鐵碳合金。其硅、錳、硫、磷的含量都高于鋼。碳在鑄鐵中以游離狀態的石墨存在,鑄鐵的力學性能與石墨的形狀、大小和分布狀態有關。常用的鑄鐵有灰鑄鐵、球墨鑄鐵、可鍛鑄鐵、耐蝕鑄鐵和耐熱鑄鐵等。1.7.4.1灰鑄鐵碳元素以片狀的石墨存在,石墨割裂了鑄鐵基體,使灰鑄鐵的抗拉強度和塑性比鋼低很多,但抗壓強度很高。灰鑄鐵具有很好的耐磨性、減振性、鑄造性能和切削性能。常用于制造機座等。灰鑄鐵牌號由"灰鐵"的漢語拼音字頭"HT"及后面的數字組成,數字表示最低抗拉強度。例如：HT150表示最低抗拉強度為150MPa的灰鑄鐵。1.7.4.2球墨鑄鐵碳元素以球狀的石墨存在,它的抗拉強度和塑性比灰鑄鐵高,其綜合力學性能接近于鋼,可代鋼制造一些機械零件,如曲軸、閥門等。球墨鑄鐵牌號由"球鐵"的漢語拼音字頭"QT"及后面的兩組數字組成,表示最低抗拉強度和伸長率。例如：QT400—18。<3>可鍛鑄鐵碳元素以團絮狀的石墨存在,它的抗拉強度、韌性和塑性比灰鑄鐵高。可鍛鑄鐵并不能鍛造。<4>耐蝕鑄鐵和耐熱鑄鐵在鑄鐵中加入適量的合金元素后形成的具有耐蝕、耐熱性能的鑄鐵。如加入硅形成耐蝕的鑄鐵、加入鉻形成耐熱的鑄鐵等。常用于鑄造化工機械的泵、閥門等。1.7.5有色金屬及其合金常用的有色金屬及其合金有鋁及其合金、銅及其合金、鈦及其合金、鉛及其合金等。1.7.5.1鋁及其合金鋁密度小,導電性、導熱性、塑性好,壓力加工性能好,可焊接和切削,但強度低。鋁能耐硝酸、醋酸、碳酸氫銨及尿素的腐蝕。鋁常與硅、鎂、錳、銅、鋅等組成合金,鋁合金的強度比純鋁高得多。鋁及其合金最高使用溫度為150℃。銅及其合金銅具有很高的導電性、導熱性、塑性。在低溫下可保持較高的塑性和韌性。銅與鋅的合金稱為黃銅,它的鑄造性好,強度比純銅高。牌號有H80、H68等〔H后的數字表示平均銅含量的百分數。鈦及其合金純鈦是銀白色的金屬,密度小,熔點高,熱膨脹系數小,塑性好,強度低,容易加工,在550℃以下有很好的耐蝕性,不易氧化。鉛及其合金鉛強度低,硬度低,不耐磨,非常軟。1.7.6非金屬材料1.7.6.1無機非金屬材料無機非金屬材料有化工陶瓷、化工搪瓷、玻璃、輝綠巖鑄石等。1.7.6.2有機非金屬材料有機非金屬材料有塑料〔聚氯乙烯、聚丙烯、聚乙烯、酚醛、聚四氯乙烯、橡膠、不透性石墨、玻璃鋼等。第八節問答題塔器在化工生產中實現是什么傳質功能？常見的塔盤結構形式有哪幾種？塔器中浮閥有哪些特點？塔盤可分為單流式和雙流式塔盤,一般的選用范圍如何規定？加熱爐按爐體形狀可分哪幾種爐形？加熱爐一般由哪三部分組成？對爐管材料有什么要求？換熱器按工藝功能可分為哪幾種類型？浮頭式換熱器的結構特點？10、空氣冷卻器的特點？11、按我國《壓力容器安全技術監察規程》管理的壓力容器應滿足什么條件？12、常壓儲罐可分多少種？13、泵類設備是輸送什么介質？有哪兩大類型？14、離心泵的工作原理和特點？15、離心泵運行時流量不足產生故障的原因和消除方法？16、往復泵的特點？17、往復式壓縮機的組成部分有哪些？18、離心式壓縮機的優缺點是什么？19、離心式壓縮機中"級"、"段"、"缸"是如何區分？20、離心式壓縮機中主要部件有哪些？第二章電氣、儀器第一節電氣概況煉化部供電系統變配電所合計有80所,包括35KV總降7座：化一總降、芳聯總降、乙烯總降、煉化總降、渣油總降、常減壓總降和陳山總降。這些變配電所擔負著煉化部各裝置生產用電,年用電量90億度。煉化部35KV總降主結線方式主要有內橋式和全橋式兩種,內橋式結線方式適用于沒有穿越功率的終端降壓變電所,全橋式結線方式是根椐操作靈活性和結合內、外橋式結線方式演變而成。重要生產裝置的35KV總降釆用擴大的全橋式或內橋式結線方式,其中化一總降、煉化總降、渣油總降、常減壓總降和陳山總降為〔擴大的內橋式結線方式；乙烯總降和芳聯總降為〔擴大的全橋式結線方式。乙烯總降和渣油總降當初建成時各為2路35KV電源,隨著生產裝置對供電負荷需求增加和供電可靠性要求的提高,現正逐步改為3路電源供電,主結線方式為擴大的內橋式結線方式。下面就化一總降和芳聯總降為例,對二種結線方式的一次系統、繼電保護配置、安全自動裝置配置和計算定值分析繼電保護配置的差異等方面做一些介紹。化一總降繼電保護配置化一總降繼電保護配置35KV開關600ACT變比600/5Se=10MVAUk=7.6%金化612石化886金化6096KV開關1250ACT變比1000/52.1.1一次結線方式比較<1>化一總降主結線方式為擴大的內橋式結線方式,如圖1所示,其跨橋連接靠近變壓器側,省掉變壓器回路的斷路器,僅裝隔離開關。適用于一路電源對應一臺主變的運行方式,這種方式主結線簡單,35KV進線開關又兼主變開關。運行方式：正常運行時,35KV和6KV分段開關斷開,一條線路對應一臺主變供電運行；當任一回電源進線路或斷路器故障或檢修時,另二條線路和三臺主變仍可繼續供電；當任一臺主變故障或檢修時,相應的線路和母線陪停<因主變的保護控制電源取自主變6KV開關>,另二條線路線對相應主變的可帶全部負荷繼續供電。金芳622金芳622石芳876金芳601Se=20MVAUk=8.0%<2>芳聯總降主結線方式為擴大的全橋式結線方式,如圖2所示,與化一總降擴大的內橋式結線方式相比,其將主變35KV側的隔離開關改為斷路器,使每臺斷路器功能比較明確。這種結線方式在主變故障或檢修時不影響其它配電線路的正常供電,倒閘操作和運行方式靈活。運行方式：正常運行時,35KV和6KV分段開關斷開,一條線路對應一臺主變供電運行；當任一回電源進線路或斷路器故障或檢修時,另二條線路和三臺主變仍可繼續供電；當任一臺主變故障或檢修時,相應的線路和母線可不停役。兩種結線方式的一次系統主要區別是：主變35KV開關裝設與否,裝設35KV主變開關,在主變故障或檢修時,線路開關可不陪停,否則,線路開關需停役后,才能將主變停役,如果35KV母線沒有其他負荷,則線路停役不影響運行方式的調整。作為電力系統典型的結線方式,這二種結線方式適用性上存在一定的差異。上海石化35KV總降都為沒有穿越功率的終端降壓變電所,負荷比較平穩,倒閘操作較少,35KV母線沒有其他負荷,所以在上海石化大多數釆用〔擴大的內橋式結線方式。2.1.2繼電保護配置比較2.1.2.1化一總降擴大的內橋式結線方式：線路縱差保護、主變差動保護、主變過流保護<釆用低電壓閉鎖過流保護>、6KV分段過流保護,鑒于是內橋式結線方式,過流保護釆用和電流。線路縱差保護范圍為35KV線路、35KV線路開關；主變差動保護范圍為主變35KV開關、35KV母線、主變、35KV分段開關、主變6KV開關；過流保護為主變差動保護的后備保護,且兼做6KV母線的主保護；6KV分段過流保護作為非正常運行方式下某段母線的主保護,并做自切后加速保護。上述保護具體作用如下。①進線保護線路縱差：瞬時動作,作用于進線開關跳閘。②主變保護a差動保護：瞬時動作,作用于主變35KV側開關〔或35KV分段開關和6KV側開關跳閘。b重瓦斯保護：瞬時動作,作用于主變35KV側開關〔或35KV分段開關和6KV側開關跳閘,目前只動作于發信。c低電壓閉鎖過流保護：延時動作,作用于主變35KV側開關〔或35KV分段開關和6KV側開關跳閘。為了確保6KV母線短路故障時的靈敏度,低電壓繼電器的電壓取自主變6KV側壓變。d過負荷保護：延時動作,作用于發信。e輕瓦斯保護：延時動作,作用于發信。f溫度保護：延時動作,作用于發信。③母線、分段保護a零序保護：延時動作,作用于發信。b分段保護：分段開關在運行狀態時,作為其中一段6KV母線的主保護。2.1.2.2芳聯總降全橋式結線方式：因芳聯總降釆用全橋式結線方式,在保護配置上,35KV進線、分段、主變35KV側開關和主變6KV側開關、6KV分段均設有延時電流速斷和過流保護,35KV進線還設有線路縱差保護,主變差動保護為主變的主保護,保護范圍僅為主變及35KV和6KV側開關；35KV進線、分段開關的延時電流速斷保護為35KV母線短路的主保護,35KV進線、分段開關的過流保護為近后備,線路縱差保護為35KV線路保護；主變6KV側開關的速斷保護為6KV母線短路保護主保護,過流保護為近后備保護；主變35KV側過流保護為主變的近后備保護,且兼做6KV母線的遠后備保護。①進線保護a線路縱差：瞬時動作,作用于35KV進線開關跳閘。b延時電流速斷：延時動作,作用于35KV進線開關跳閘。c過流：延時動作,作用于35KV進線開關跳閘。②分段開關a延時電流速斷：延時動作,作用于35KV分段開關跳閘。b過流：延時動作,作用于35KV分段開關跳閘。③母線保護a零序保護：延時動作,作用于發信。b過流保護：進線和分段開關過流保護靈敏度達不到標準時,須增設低電壓閉鎖回路以降低電流值、提高靈敏度。④主變保護a差動保護：瞬時動作,作用于主變35KV和6KV開關跳閘。b重瓦斯保護：瞬時動作,作用于主變35KV開關,目前跳閘功能解除。c過流保護：延時動作,作用于主變35KV開關。d過負荷保護：延時動作,作用于發信。e輕瓦斯保護：延時動作,作用于發信。f溫度保護：延時動作,作用于發信。⑤主變6KV開關保護a主變差動保護：瞬時動作,作用于主變6KV開關跳閘。b延時電流速斷：延時動作,作用于主變6KV開關跳閘。c過流：延時動作,作用于主變6KV開關跳閘。⑥分段保護：分段開關在運行狀態時,作為某段6KV母線的主保護。2.1.3安全自動裝置<1>化一總降內橋式結線方式①35KV釆用進線低電壓和線路縱差保護動作啟動自切裝置,低電壓自切帶時限,線路縱差保護動作自切無時限。6KV釆用主變差動<或重瓦斯>啟動自切裝置無時限。②當自切裝置動作投于故障時,分段保護裝置加速動作,35KV自切后加速動作,為避免沖主變時的勵磁涌流引起誤動,設延時0.2秒。③主變差動、重瓦斯保護動作,閉鎖35KV自切；主變低電壓啟動過流保護啟動,同時閉鎖35KV自切及6KV自切〔閉鎖回路作用時間小于低電壓自切時間。<2>芳聯總降全橋式結線方式①35KV釆用進線低電壓和線路縱差保護動作啟動自切裝置,低電壓自切帶時限,線路縱差保護動作自切無時限,但目前線路縱差保護動作跳電廠側電源開關,用戶側由低電壓保護動作跳閘,6KV釆用主變差動動作瞬時啟動和低電壓動作延時啟動自切裝置,目前主變差動保護動作啟動自切裝置功能已解除。②35KV進線開關延時電流速斷和過流保護動作,瞬時閉鎖35KV自切。主變6KV開關延時電流速斷和過流保護動作,瞬時閉鎖6KV自切。③35KV自切與6KV自切有一個時間級差<△t>,以保證35KV自切先動作。7.4對化一總降、芳聯總降繼電保護定值進行核算,內橋式結線和全橋式結線方式在繼電保護配置上的差異<1>兩總降短路電流計算結果如下表：20XX供電所提供的系統短路容量<2>繼電保護整定計算①化一總降繼電保護整定計算a進線開關延時電流速斷保護整定計算35KV進線開關CT變比600/5,釆用定時限繼電器,接于相電流。按躲過主變6KV側最大短路電流計算Idz.j=Kk*Kjx*I2dmax/Nl=1.2*1*10.09KA/5.82/120=17.3<A>取18A保護裝置一次動作電流Idz=Idz.j*Nl=18*120=2160A保護裝置的靈敏系數Km=I1d2.min/Idz=0.866*4.53KA/2160=1.82<2因靈敏系數小于1.2,電流速斷保護在35KV母線小方式時二相短路不能可靠動作,需改用低電壓閉鎖過流保護作為主保護。b主變低電壓閉鎖過流保護整定計算主變35KV側CT變比600/5,釆用DL繼電器,接于相電流Idz.j=Kk*Kjx*Kgh*IT/Kh*Nl=1.2*1*3*173.1/0.85*120=6.03<A>取7A保護裝置一次動作電流Idz=Idz.j*Nl=120*7=840<A>保護裝置的靈敏系數Km=I2d2.min/Idz=0.866*8890/840=9.165>1.5在靈敏系數滿足要求的情況下,定值可適當放大,目前定值為7.5A,且配置為低電壓閉鎖過流保護。由于化一總降是內橋式結線方式,35KV母線在主變差動保護范圍內,差動保護可作為35KV母線的主保護,而沒有釆用電流速斷保護。②芳聯總降繼電保護整定計算a進線開關電流速斷和帶時限過流保護整定計算35KV進線開關CT變比1000/1,釆用定時限繼電器,接于相電流。Ⅰ電流速斷保護整定計算按躲過主變6KV側最大短路電流計算Idz.j=Kk*Kjx*I2dmax/Nl=1.2*1*16.26KA/5.82/1000=3.35<A>取3.5A<現實際取4A>保護裝置一次動作電流Idz=Idz.j*Nl=3.5*1000=3500A保護裝置的靈敏系數Km=I1d2.min/Idz=0.866*4.53KA/3500=1.12<2因靈敏系數小于1.2,電流速斷保護在35KV母線小方式時二相短路不能可靠動作,需改用電流電壓速斷保護作為主保護。Ⅱ帶時限過流保護整定計算：Idz.j=Kk*Kjx*Kgh*IT/Kh*Nl=1.2*1*2*330/0.9*1000=0.88<A>取1A保護配置一次動作電流Idz=Idz.j*Nl=1*1000=1000A保護裝置的靈敏系數校驗：Km=I1d2.min/Idz=0.866*4.53/1000=3.39>1.5保護裝置能可靠動作。b主變35KV側電流速斷和帶時限過流保護整定計算35KV母線與主變之間阻抗很小,可不計,因此整定計算與進線開關相同,僅增加一個時間級差<△t>。因電流速斷保護不能可靠動作,不宜作為主變保護近后備保護,將過流保護作為主變保護近后備保護,且兼做6KV母線遠后備保護。1.5總結從以上的計算可以看出,由于石化電網35KV系統短路容量變化較大<290—605MVA>,如果主變容量在10MVA及以上時,35KV進線開關的電流速斷保護靈敏系數不滿足要求,保護裝置不能可靠動作。在釆用內橋式結線方式的總降,主變差動保護作為35KV母線主保護,在35KV母線發生短路故障時,能快速的將故障切除；在釆用全橋式結線方式的總降,需用電流電壓速斷或帶時限過流保護作為35KV母線主保護,進線開關與主變之間多設了一臺開關,保護與主變35KV側的保護相配合<增加一個時間級差△t>,這樣就抬高了電廠側的電流電壓速斷的時間,在35KV母線和35KV線路發生短路故障時,不能快速的將故障切除,造成電網低電壓時間過長,使公司生產裝置的部分用電設備因低電壓保護躲不過短路切除時間而跳閘。第二節電器基礎知識2.2.1變壓器的工作原理、分類及結構〔1變壓器的工作原理變壓器利用電磁感應原理,從一個電路向另一個電路傳遞電能或傳輸信號的一種電器,是電力系統中生產、輸送、分配和使用電能的中的重要裝置,也是電力拖動系統和自動控制系統中電能傳遞或作為信號傳輸的重要元件。變壓器外形圖〔圖2-1①變壓器――――靜止的電磁裝置變壓器可將一種電壓的交流電能變換為同頻率的另一種電壓的交流電能,電壓器的主要部件是一個鐵心和套在鐵心上的兩個繞組。與電源相連的線圈,接收交流電能,稱為一次繞組與負載相連的線圈,送出交流電能,稱為二次繞組變壓器原理圖〔圖2-2一次繞組的二次繞組的電壓相量U1

電壓相量U2電流相量I1

電流相量I2電動勢相量E1

電動勢相量E2匝數N1

匝數N2同時交鏈一次,二次繞組的磁通量的相量為φm,該磁通量稱為主磁通請注意圖3.1.2各物理量的參考方向確定。②理想變壓器不計一次、二次繞組的電阻和鐵耗,其間耦合系數K=1的變壓器稱之為理想變壓器。描述理想變壓器的電動勢平衡方程式為e1<t>=-N1dφ/dte2<t>=-N2dφ/dt若一次、二次繞組的電壓、電動勢的瞬時值均按正弦規律變化,則有不計鐵心損失,根據能量守恒原理可得由此得出一次、二次繞組電壓和電流有效值的關系令K=N1/N2,稱為匝比〔亦稱電壓比,則〔2變壓器的分類①變壓器按用途一般分為電力變壓器和特種變壓器兩大類電力變壓器可分為:升壓變壓器、降壓變壓器、配電變壓器、聯絡變壓器等。三相變壓器<圖2-3>特種變壓器可分為:整流變壓器、電爐變壓器、高壓試驗變壓器、控制變壓器等。<圖2-4>②變壓器按相數可分為單相和三相變壓器三相變壓器外觀示意圖<圖2-5>〔3變壓器的結構簡介①鐵心鐵心是變壓器中主要的磁路部分。通常由含硅量較高,厚度為0.35或0.5mm,表面涂有絕緣漆的熱軋或冷軋硅鋼片疊裝而成,鐵心分為鐵心柱和鐵軛倆部分,鐵心柱套有繞組；鐵軛閉合磁路之用,鐵心結構的基本形式有心式和殼式兩種。心式變壓器結構示意圖<圖2-6>三相整流變壓器<圖2-7>②繞組繞組是變壓器的電路部分,它是用紙包的絕緣扁線或圓線繞成。交疊式繞組<圖2-8>③其他結構部件以典型的油侵式電力變壓器為例,其他結構部件有:油箱、儲油柜、散熱器、高壓絕緣管套以及繼電保護裝置等外形如下圖。圖2-9電力變壓器<圖2-10>〔4變壓器的額定值①額定容量SN變壓器視在功率的慣用數值,以VA,KVA,MVA表示。②額定電壓UN變壓器各繞組在空載額定分接下端子間電壓的保證值,對于三相變壓器額定電壓系指線電壓,以V或KV表示。③額定電流IN變壓器的額定容量除以各繞組的額定電壓所計算出來的線電流值,以A表示。單相變壓器的一次、二次繞組的額定電流為I1N=SN/U1NI2N=SN/U2N三相變壓器的一次、二次繞組的額定電流為I1N=SN/sqrt<3>U1NI2N=SN/sqrt<3>U2N④額定頻率：我國工業用電頻率為50HZ2.2繼電保護的作用及保護裝置的基本原理〔1繼電保護的作用由于電氣設備內部絕緣的老化、損壞或工作人員的誤操作、雷擊、外力破壞等原因,可能使運行中的電力系統發生故障和不正常運行情況。最常見的故障是各種形式的短路,如三相短路、兩相短路、兩相對地短路、中心點直接接地系統中的一相對地短路、電氣設備繞組層間和匝間短路等。各種短路均會產生很大的短路電流,同時使電力系統的電壓水平下降,從而引發如下嚴重后果。①短路電流產生的電弧將短路點的電氣設備燒壞；②短路電流通過非故障設備,由于發熱和電動力的作用,很可能使非故障元件損壞或縮短其使用壽命；③電力系統電壓水平下降,影響用電單位的生產,出現次品及廢品,甚至燒毀電動機；④電力系統電壓下降,可能破壞電力系統的穩定,使系統振蕩而導致崩潰。電力系統中各種設備之間都有電或磁的聯系,當某一設備發生故障,在很短的時間內就會影響到整個系統的其它部分。因此,一旦電力系統出現故障,必須盡快將其切除,恢復正常運行,減少對用電單位的影響；而當出現不正常運行情況時要及時處理,以免引起故障。繼電保護裝置是一種能反應電力系統電氣設備發生故障或不正常工作狀態而作用于開關跳閘或發出信號的自動裝置。為了保證對用電單位的連續供電,故障切除以后,應盡快地使電氣設備再次投入運行或由其他電源和設備替代工作。因此,電力系統中除了安裝繼電保護裝置以外,還需裝設各種自動裝置,如自動重合閘、備用電源自動投入裝置以及自動低周波減載裝置等。〔2繼電保護的基本原理電力系統發生故障時,會引起電流的增加和電壓的降低,以及電流與電壓間相位的變化,因此電力系統中所應用的各種繼電保護,大多數是利用故障時物理與正常運行時物理量的差別來構成的。例如,反應電流增大的過電流保護、反應電壓降低〔或升高的低電壓〔或過電壓保護、反應電流與電壓間的相位角變化的方向保護等。繼電保護原理結構的方框圖,如圖－1所示。由三大部分組成,分別為：測量部分,用來測量被保護設備輸入的有關信號〔電流、電壓等,并和已給定的整定值進行比較判斷是否應該啟動；邏輯部分,根據測量部分各輸出量的大小或性質及其組合或輸出順序,使保護按照一定的邏輯程序工作,并將信號傳輸給執行部分；執行部分,根據邏輯部分傳輸的信號,最后去完成保護裝置所負擔的任務,給出跳閘或信號脈沖。圖－2為線路過電流保護的基本原理此意圖,用以說明繼電保護的組成和基本原理。在圖－2中,電流繼電器KA的線圈接于被保護線路電流互感器TA的二次回路,即保護的測量回路,它監察被保護線路的運行狀態,測量線路中電流的大小。在正常運行情況下,當線路中通過最大負荷電流時,繼電器不動作；當被保護線路K點發生短路時,線路上的電流突然增大,電流互感器TA二次側的電流也按變比相應增大,當通過電流繼電器KA的電流大于其整定值時,繼電器立即動作,觸點閉合,接通邏輯電路中時間繼電器KT的線圈回路,時間繼電器啟動并根據短路故障持續的時間,作出保護動作的邏輯判斷,時間繼電器KT動作,其延時觸點閉合,接通執行回路中的信號繼電器KS和繼電器QF的跳閘線圈回路,使斷路器跳閘,切除故障。第三節常用電器基本操作2.3.1低壓電氣與工藝條件〔儀表幾種聯鎖原理電動機的開、停機均由裝置操作工進行,根據機泵的重要性,采用電氣于工藝〔儀表自動開、停機聯鎖。〔工藝條件有：溫度、壓力、流量、液位、潤滑等影響、高壓電機與低壓盤車電機聯鎖、高壓電機與低壓潤滑油泵聯鎖及高壓電機與自身電加熱器聯鎖等多種類型,現介紹如下。〔1低壓電氣與工藝〔儀表聯鎖：①手動開機、自動停機工藝條件滿足后才能人工開機,一旦工藝出現異常情況立即自動停機。②自動開機、手動停機現場裝有"自動/手動"選擇開關,當置于"手動"位置時,開、停機與工藝條件無關。當置于"自動"位置時,一旦工藝條件滿足后,就會自動開機,開機后工藝條件就不再滿足了,但也不會引起停機,停機仍要人工操作。③自動開停機現場"自動/手動"選擇開關,當置于"手動"位置時,開、停機與工