设备基础知识-动设备.ppt
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1、动设备基础概况,张家港扬子江项目部 主讲人:张冰 2013年4月,目 录,前言,2. 泵,3. 压缩机,4. 过滤机与离心机,5. 其它,1. 前言,1.1 概况,在石油和化工的生产中,原料、半成品和成品大多是液体或气体,而将原料制成半成品或成品,需要经过复杂的工艺过程,在这个过程中需要输送这些液体或气体,为这些工艺过提供所需的压力和流量,输送液体的动设备习惯上称为泵类,输送气体的动设备习惯上称为压缩机类。 动设备定义 :石油化工动设备是指在石油化工生产装置中具有转动机构的工艺设备。 动设备种类 :可按其完成化工单元操作的功能进行分类,一般可分成流体输送机械类、非均相分离机械类、搅拌与混合机械
2、类、冷冻机械类、结晶与干燥设备等。,目 录,前言,2. 泵,3. 压缩机,4. 潜液泵,5. 其它,泵是一种用以输送液体及使液体增压的机械,它把输入的原动机的机械能转换为输送液体的能量。,2.1 泵的概述,1.按工作原理分 (1)叶片式泵 依靠泵内高速旋转的叶轮及转能来提高液体压力。 (2)容积式泵 依靠泵内工作容积作周期性变化来提高液体的压力。 (3)其他类型泵 依靠流体的静压能或动能来输送流体。,2.按输送的介质分 可分为清水泵、油泵、泥浆泵、污水泵、酸泵、碱泵等。,3.按原动机分类 可分为电动泵、气(汽)动泵、磁力泵、水动泵、手动泵等。,2. 泵,1. 前言,机泵特点,一、适应化工工艺要
3、求、运行可靠。 二、耐腐蚀、耐磨损。 三、满足无泄漏要求。 四、耐高温或低温并能有效连续工作。,一、适应化工工艺要求、运行可靠。 泵在化工生产中的地位,好比人的心脏,如果泵经受不住长期运转的考验,检修又费时间,这样的泵在化工生产中后果不堪设想。正常的化工用泵必须满足工艺要求中的流量、压力等指标,并且要保证长周期连续可靠运转,还要操作维护检修方便和达到长期免维修水平。,二、耐腐蚀、耐磨损 化工生产中的液体种类极其繁多,特性多种多样,所输送的液体往往具有腐蚀性(有机溶剂、酸、碱等),有的含有固体颗粒。因此,泵壳、叶轮等部件就要针对不同的介质采用不同耐腐蚀和耐磨蚀的材料,以防腐蚀和磨损造成失效无法工
4、作。常用的不锈钢材料、钛材、搪瓷、塑料、橡胶等整体或复合材料基本上能满足这方面的要求。,三、满足无泄漏要求。 由于化工生产中泵所输送的许多介质是易燃易爆,有毒有害,挥发性强的。为了保证生产的安全,不污染环境以及保护人的身体健康等要求,化工用泵在输送过程中不应有泄漏。泵的泄漏主要是泵轴的动密封处泄漏较多,那么如何选用有效的密封,运用密封新技术,掌握正确的检修方法来提高检修质量以保证泵不泄漏,是检修人员应该掌握的内容。,四、耐高温或低温并能有效连续工作。 在化工生产中泵的操作条件往往十分苛刻,高温介质和低温介质均有。例如在导热油加热系统中,导热油泵的工作温度通常在300左右,有的泵的工作温度甚至可
5、达到900。另外,在输送液氯、液氧等冷态介质时,泵的低温工作温度都要在20以下,有的可达100以下。耐高温泵要考虑热膨胀对泵正常工作的影响,耐低温泵要考虑到泵材质的冷脆性等等,装配间隙的大小要考虑温差的影响。,2.泵,2.1 泵的概述,泵,叶片式,容积式,容积式,单吸泵、双吸泵,单级泵、双级泵,蜗壳式泵、分段式泵,立式泵、卧室泵,屏蔽泵、磁力驱动泵,高速泵,旋涡泵,混流泵,轴流泵,单级泵、双级泵,单级泵、双级泵,往复泵,电动泵,蒸汽泵,柱塞(活塞)泵、隔膜泵,计量泵,其他类型泵以喷射泵,空气升液泵、电磁泵,多级离心泵,双动往复泵,隔膜泵,图9-12 隔膜泵简图,往复泵,图9-11 往复泵简图,
6、往复泵是依靠泵缸内活塞(柱塞、膜片)往复运动,使泵缸容积发生变化,完成吸入、压出液体的过程,从而达到提高液体压力、输送液体的目的。活塞依靠滑块及凸轮连杆调节机构调节机构作往复运动。,往复泵的主要性能 流量:往复泵的理论流量决定于活塞扫过的全部体积。对于一定形式的往复泵,其理论流量是恒定的,它不随扬程而改变。由于活塞填衬不严,活门启闭不及时等原因,往复泵的实际流量比理论流量要小一些。 扬程:只要泵的机械强度及原动机功率允许,外界系统要求多高的压头,往复泵就能提供多大的压头。 功率及效率:往复泵的功率及效率的计算与离心泵相同。往复泵的总效率通常在72%93%之间。,离心通风机,罗茨鼓风机,旁路调节
7、泵,1.离心泵的分类,离心泵,立式,卧式,蜗壳式,导叶式,蜗壳式,导叶式,单吸,双吸,单级 作业面潜水泵,双吸 深井泵、潜水电泵、筒袋泵,单吸,双吸单级泵,单吸多级 分段式多级泵,双吸多级 高速大型多级泵第一级用双吸叶轮,单级 单级单吸泵、屏蔽泵、自吸泵、杂质泵等,多级 蜗壳式多级泵、自吸泵、水轮泵,单级 双吸单级蜗壳泵,多级 高速大型多级泵第一级用双吸叶轮,单级 大型立式泵、屏蔽泵、杂质泵、水轮泵等,多级 立式船用泵,2.离心泵的分类 离心泵主要依靠叶轮的高速旋转 使液体获得压力能和动能,并通过转 能装置将大部分动能转化为压力能。 下图为一单吸单级离心泵,零件主要 有吸液室、泵体(泵壳)、泵
8、盖、轴 封装置(填料及填料压盖或机械密)、 轴向力平衡装置、轴承、联轴器、托 架、压出室等。,1 轴 2 机封 3 扩压管 4 叶轮 5 吸入室 6 口环 7 蜗壳,3.离心泵的工作原理 离心泵启动前应先在泵及吸液管内灌满液体及灌泵。当泵启动后,轴上叶轮带动液体旋转,叶轮中的液体在离心力的作用下,顺叶片延径向甩出,此时液体具体较低的静压能和较高的动能。甩出的液体通过蜗壳或导叶等转能装置使动能转化为压力能,经压出室排出泵外。而另一方面,叶轮吸液口因液体被甩出而形成低压,与吸液池液面产生差压,吸液池内的液体便在差压作用下经吸液室不断吸入,填补被排出液体的空位。液体连续不断地被吸入和压出,从而达到增
9、压和输送液体的目的。,机泵特点,离心泵具有结构简单、体积小、质量轻、流量稳定、易于制造和便于维护等一系列优点。但离心泵对高粘度液体以及流量小、压力高的情况适用性较差,并且在通常情况下启动之前需先灌泵,这些是它的不足之处。,2.3 离心泵工作动画演示,2.3 离心泵结构,2. 泵,2. 泵,3.离心泵结构分解动画,汽蚀机理及其危害 液体在泵叶轮中流动时,由于叶片的形状和液流在其中突然改变方向等流动特点,决定了液道中液流的压力分布。在叶片入口附近的非工作面上存在着某些局部低压区,当处于低压区的液流压力降低到对应液体温度的饱和蒸汽压时,液体便开始汽化而形成气泡。气泡随液流在流道中流动到压力较高之处时
10、又瞬时溃灭。在气泡溃灭的瞬间,气泡周围的液体迅速冲入气泡溃灭形成的空穴,并伴有局部的高温、高压水击现象,这就是产生汽蚀的机理。,汽蚀对泵的危害很大,主要表现在下述几个方面: 泵的性能突然下降。泵发生汽蚀时,叶轮与液体之间的能量传递受到干扰,流道不但受到气泡的堵塞,而且流动损失增大,严重时,泵中液流中断,泵不能工作。 泵产生振动和噪音。 泵的过流部件表面受到机械性质的破坏以外,如果液体汽化时放出的气体有腐蚀作用,还会产生一定的化学性质的破坏(但前者的破坏是主要的)。严重时,叶轮的表面(尤其在叶片入口附近)呈蜂窝状或海绵状。,防止汽蚀的措施,通常,防止泵产生汽蚀的措施有三种: 结构措施:采用双吸叶
11、轮,以减小经过叶轮的流速,从而减小泵的汽蚀余量;在大型高扬程泵前装设增压前置泵,以提高进液压力;叶轮特殊设计,以改善叶片入口处的液流状况;在离心叶轮前面增设诱导轮,以提高进入叶轮的液流压力。 安装和运行措施:使泵的灌注高度大于最小灌注高度。 其他措施:采用耐汽蚀破坏的材料制造泵的过流部分元件;降低泵的转速。,2.泵,2.3 螺杆泵的概述,螺杆泵是依靠泵壳与主、从啮合螺杆的螺旋槽形成的封闭容积,在螺杆旋转过程中变化,完成吸入、压出液体的过程。,螺杆泵的特点,螺杆泵的流量均匀,无脉冲。 螺杆泵无往复运动的零件,不受惯性力的影响,转速高(1500-3000rin),运转平稳,噪音小。 具有自吸能力,
12、不必灌泵就可起动。 可以输送气液混合物和含少量固体颗粒的悬浮液。 结构简单,外型尺寸小,重量较轻,使用方便。,2.泵,2.4 齿轮泵的概述,齿轮泵是依靠齿轮的齿谷与泵壳形成的空间输送液体。,齿轮泵结构 齿轮泵的主要构件为泵壳和一对相互啮合的齿轮。按齿轮啮合方式,一般分为外啮合和内啮合齿轮泵。图9-13所示为应用广泛的一种外啮合小齿轮泵。 它是由驱动机带动主动齿轮逆时针旋转,齿轮和泵壳的间隙很小,通常径向间隙为0.040.10mm,以防止液体倒流。泵体、泵盖和齿轮的各个齿间槽便组成密封的工作室。这样,齿轮便将泵壳分割成吸入侧和排出侧。,泵的试车,一、试车前的准备工作 1、检查泵体与电机地脚螺栓及
13、其他连接螺栓的紧固情况。二次灌浆应达到设计强度,抹面工作应结束。 2、冷却、传热、保温、保冷、冲洗、过滤、除湿、润滑、液封等系统及工艺管道应连接正确,已无渗漏现象。管道应冲洗干净,保持畅通。 3、将压力表、真空表、电流表、安全阀等安装齐备,各指示仪表应灵敏、准确。,4、各润滑部位应加入符合技术要求规定的润滑油(脂)。 5、泵入口须加过滤网,过滤网有效面积应不小于泵入口截面积的两倍。 6、空转电机,检查旋转方向,确认无误后装上联轴器。 7、检查进、出口阀开关位置是否正确。 8、清除泵周围一切杂物,清理好现场。,二、启动程序,1、盘车两周,注意泵内有无异常声音,转动是否轻便。盘车后随即装好联轴器防
14、护罩。 2、离心泵应先开进口阀门,关闭出口阀门后再启动,待泵出口压力稳定后,缓慢打开出口阀门调节流量,在关闭出口阀门的条件下,泵连续运转时间不应过长,检查循环水有无异常。 3、往复泵、齿轮泵、螺杆泵等容积式泵启动时,必须先开启进、出口阀门。 4、输送化工介质进行试运转的泵、其充液、置换、排气等要求应按技术文件的规定执行。,三、停泵,1、离心泵停车时应先逐渐关闭排出管路阀门,切断电源。待泵冷却后,再关闭各冷却系统及封油的管路,将泵内液体和冷却水排尽并清洗干净,防止冻裂和粘连。 2、往复泵等容积泵的停车即切断电源,停止电机运行,然后关闭进出口管道阀门。 3、高温泵在高温条件下试车时,停车后应每隔2
15、030min盘车半圈,直至泵体温度降到50为止。蒸汽泵停车后应放净汽缸内的冷凝水,并按规定做好防冻保温工作。,紧急停泵,遇有下列情况之一者,应紧急停车处理: 泵内发出异常声响和振动突然加剧; 轴承温度突然上升超过规定标准; 泵流量突然下降: 电流超过额定值持续不降。,目 录,前言,2. 泵,3. 压缩机,4. 过滤机与离心机,5. 其它,压缩机是压缩气体提高气体的压力并输送气体的机械。,3.1 压缩机的概述,1.按压缩气体的原理分 (1)容积式 利用气缸工作容积的周期性变化对气体进行压缩,提高气体压力并排出的机械,它又可分为往复式与回转式两种。 (2)速度式 利用高速旋转的叶轮提高气体的动能与
16、压力能,随后又在扩压流道中降速升压,所以有时也称动力式压缩机。按照气流在叶轮内流动的方向又可分成离心式、轴流式、喷射式三种。,3.1 压缩机的概述,3.1 压缩机的概述,2.使用范围 (1)活塞式压缩机使用于高压与超高压的场合,但是它的流量较小。 (2)离心式压缩机的流量较大但是压力较低,轴流式压缩机的流量更大,但压力也更低。 (3)回转式压缩机则压力与排气量均较小,多用于中小气量的场合。,3.2 活塞式压缩机,1.分类 (1)按排气压力分(105Pa),低压压缩机(3-10);中压压缩机(10-100);高压压缩机(100-1000); 超高压压缩机(大于1000),微型压缩机(小于1);小
17、型压缩机(1-10);中型压缩机(10-60); 大型压缩机(大于60),(2)按照排气量分(m3 min-1),(3)按气缸排列方式分类,1.分类 (3)按气缸排列方式分类 立式压缩机 气缸中心线垂直于地面; 卧室压缩机 气缸中心线平行于地面; 对动式压缩机 气缸中心线平行于地面,气缸在曲轴两侧,活塞运动对称; 对置式压缩机 气缸中心线平行于地面,气缸在曲轴两侧,活塞运动不对称; H型压缩机 电动机位于气缸之间的对置式或对动式压缩机; M型压缩机 电动机位于气缸一侧的对置式或对动式压缩机; 角度式压缩机 气缸中心线相互成一定的角度,按形状又分L型、V型、 W型、 S型(扇形)、 X型(星形)
18、等。,2.主要工作部件 (1)气缸 定义:气缸是构成工作容积实现气体压缩的主要部件。 分类:按冷却方式分,有风冷气缸与水冷气缸;按活塞在汽缸中的作用方式 分,有单作用及级差式气缸;按气缸的的排气压力分,有低压、中压、高压、 超高压气缸等。,(2)活塞与活塞杆 (a)活塞 活塞的作用是与气缸一起构成压缩容积,对活塞的要求是在保证强度、 刚度及连接和定位可靠的条件下,密封性好,摩擦小,重量轻。 筒形活塞 用于无十字头的单作用低压压缩机中; 盘形活塞 用于有狮子头的双作用缸; 级差式活塞 两个以上不同直径活塞的组合,用于级差式汽缸中; 组合活塞 在高压级中,避免活塞环折断,采用组合活塞; 柱塞 当活
19、塞直径较小时采用。 (b)活塞杆 一端与活塞另一端与十字头连接,它起传递连杆力带动活塞运动的作用。,(2)活塞环与填料函 活塞环与填料函是气缸的密封组件,都属于活动密封元件,对它们的要 求是,既要泄漏小、摩擦小,又要耐磨、可靠。 (a)活塞环 结构形式:活塞环为一个开口的圆环,用金属材料,或用自润滑材料制成。切口方 式有三种,直切口制造简单,但泄漏大,搭切口则相反,所以一般采用斜切口。 密封原理:依靠阻塞与节流来实现密封的。 (b)填料函 密封活塞杆与气缸间的间隙,阻止气体泄漏的整个结构。其中容纳的密封元件称为 填料,常用的填料都是用金属或硬质填充塑料制成的,它是压缩机的易损件之一。,活塞式压
20、缩机,活塞式压缩机属于容积式压缩机,适用于中小输气量,排气压力可从低压直至超高压,与其它类型压缩机相比,具有一系列特点: 不论流量大小,都能得到所需要的压力,排气压力范围广,最高压力可达320MPa(工业应用),甚至700MPa,(实验室中) 单机能力为在500m3/min以下的任意流量 在一般的压力范围内,对材料的要求低,多采用普通的钢铁材料 热效率较高,一般大、中型机组绝热效率可达0.70.85左右 气量调节时,排气量几乎不受排气压力变动的影响 气体的重度和特性对压缩机的工作性能影响不大,同一台压缩机可以用于不同的气体 驱动机比较简单,大都采用电动机,一般不调速,由于以上优点,活塞式压缩机
21、在工业上获得广泛应用,但此机型也存在一些缺点: 结构复杂笨重,易损件多,占地面积大,投资较高,维修工作量大,使用周期较短,但经过努力可以达到8000小时以上 转速不高,机器体积大而重,单机排气量一般小于500m3/min 机器运转中有振动 排气不连续,气流有脉动,容易引起管道振动,严重时往往因气流脉动、共振而造成管网或机件的损坏 流量调节采用补助容积或旁路阀,虽然简单、方便、可靠,但功率损失大,在部分载荷操作时效率降低 用油润滑的压缩机,气体中带油需要脱除,3.2 活塞压缩机的基本组成,活塞式压缩机系统由驱动机、曲轴、连杆、十字头、活塞杆、气缸、活塞环、填料、气阀、冷却器、和油水分离器等所组成
22、。驱动机驱动曲轴旋转,通过连杆、十字头和活塞杆带动活塞进行往复运动,对气体进行压缩,出口气体离开压缩机,如有级间冷却器则先进入冷却器后,再进入油水分离器进行分离和缓冲,然后再依次进入系统或下一级进行多级压缩。,往复机简图,3.3 辅助系统,活塞式压缩机的辅助系统包括进排气缓冲系统、润滑系统、冷却系统等。其主要设备有进排气缓冲罐、入口过滤器、润滑油泵、注油器、油冷却器、油过滤器、集油箱、级间冷却器、气液分离器、安全阀等。大部分设备已标准化生产,在此介绍一下齿轮泵、注油器和油过滤器。,润滑油系统流程图,3.4 开机,1.开机前的检查工作: 全面检查机组及系统内各设备、管线、阀门开关是否灵活。 检查
23、管线阀门开关状态和排凝点的通畅情况,保持各排凝阀、放空阀关闭。 确认仪表风、氮气、循环水、除盐水等各项公用工程指标达到要求,主电机、油泵电机、水泵电机、注油器电机等电器设备送上电。 检查所有压力表、温度表、液位计等仪表是否齐全准确。 确认工艺系统流程贯通,具备开机条件,2.润滑油系统的准备及投用 压缩机开车运转前,循环油润滑系统首先开车,按启动规程的规定启动油泵,检查油压、音响、振动和发热;检查油路是否畅通,主轴承、大头瓦、小头瓦、滑道等各润滑点供油是否正常,油量是否充足;检查回油系统,回油应畅通无阻,检查各油管接头是否严密无泄漏,油冷却器有无泄漏。,3.冷却水系统的准备和投用 打开供水管系统
24、阀门,逐渐加压,检查冷却水系统是否畅通,有无泄漏。检查回水流量是否足够。 4.开动盘车系统 按规程启动盘车系统,检查传动部件无故障后,盘车系统脱开。,5.正常开机 外操把机组负荷旋钮处于0位置,内燥确认允许启动指示灯亮后,启动主电机,注意观察电流,声音是否异常。 空负荷运转正常后,按工艺要求逐步加负荷。 检查机组出入口压力、温度、各冷却器温度、压力、振动、液位等各参数是否正常后方可离开。,3.5 正常停机,切断与工艺系统的联系,打循环且负荷降到0 按电气规程停主电动机。 停注油器。 当主轴完全停止运转5分钟后,停油润滑系统。 关闭冷却水进出口阀门。,3.6 机组的日常维护,每日检查数次机组的运
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