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            离心泵单元操作手册


            离心泵单元仿真培训系统 操作说明书

            北京东方仿真软件技术有限公司 2009年1月

            离心泵单元仿真培训系统操作说明书





            一、工艺流程说明……………………………………………………………………… 3 1、离心泵工作原理基础……………………………………………………………3 2、工艺流程简介……………………………………………………………………4 3、控制方案…………………………………………………………………………5 4、设备一览…………………………………………………………………………6 二、离心泵单元操作规程……………………………………………………………… 6 1、开车操作规程……………………………………………………………………6 2、正常操作规程……………………………………………………………………8 3、停车操作规程……………………………………………………………………8 4、仪表及报警一览表………………………………………………………………10 三、事故设置一览……………………………………………………………………… 11 四、仿真界面…………………………………………………………………………… 12 附:思考题……………………………………………………………………………… 14

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            一、工艺流程说明
            1、离心泵工作原理基础

            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 类任务的机械称为泵。 而其中靠离心作用的叫离心泵。 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的最基本的 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。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。泵壳是通道截面积逐 渐扩大的蜗形壳体,它将液体限定在一定的空间里,并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,且固定于泵壳上的叶片。密封装置 的作用是防止液体的泄漏或空气的倒吸入泵内。 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,叶轮的叶片推动其间的液体转动,在离心力的作用下,液体被甩向叶轮边缘
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            并获得动能;在导轮的引领下沿流通截面积逐渐扩大的泵壳流向排出管,液体流 速逐渐降低,而静压能增大。排出管的增压液体经管路即可送往目的地。与此同 时,叶轮中心因为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,液体不断从吸入管进入泵内,以填补被排出的液体 位置。因此,只要叶轮不断旋转,液体便不断的被吸入和排出。由此,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应当避免:气缚和气蚀。 气缚是指在启动泵前泵内没有灌满被输送的液体,或在运转过程中泵内渗入 了空气,因为气体的密度小于液体,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的旋转, 却由于离心泵失去了自吸能力而无法输送液体,这种现象称为气缚。 气蚀是指当贮槽叶面的压力一定时,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汽压时,叶轮进口处的液体会出现大量的气泡,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,周围的 液体质点以极大的速度冲向气泡中心,造成瞬间冲击压力,从而使得叶轮部分很 快损坏,同时伴有泵体震动,发出噪音,泵的流量,扬程和效率明显下降。这种 现象叫气蚀。

            2、工艺流程简介
            离心泵是化工生产过程中输送液体的常用设备之一,其工作原理是靠离心泵 内外压差不断的吸入液体,靠叶轮的高速旋转使液体获得动能,靠扩压管或导叶 将动能转化为压力,从而达到输送液体的目的。 本工艺为单独培训离心泵而设计,其工艺流程(参考流程仿真界面)如下:

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            N2 FIC 101

            PIC 101 N2 WATER

            WATER

            V101
            LIC 101 LG 102

            PI 102 TI 101 PI 101 PI 103

            PI 104

            vent

            P101A

            P101B

            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。

            3、控制方案
            V101 的压力由调节器 PIC101 分程控制, 调节阀 PV101 的分程动作示意图如图 所示。

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            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。

            4、设备一览
            V101:离心泵前罐 P101A:离心泵A P101B:离心泵B(备用泵)

            二、离心泵单元操作规程
            1、开车操作规程
            本操作规程仅供参考,详细操作以评分系统为准。

            1.1、准备工作
            (1)盘车。 (2)核对吸入条件。

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            (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 ①打开LIC101调节阀,开度约为30%,向V101罐充液。 ②当LIC101达到50%时,LIC101设定50%,投自动。 (2)罐V101充压 ①待V101罐液位>5%后,缓慢打开分程压力调节阀PV101A向V101罐充压。 ②当压力升高到5.0atm时,PIC101设定5.0 atm,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。 观察VD01出口标志变为绿色后,说明灌泵完毕。 (2)排气 ①打开P101A泵后排气阀VD03排放泵内不凝性气体。 ②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 泵已无不凝气体, 关闭 P101A 泵后排空阀 VD03,启动离心泵的准备工 作已就绪。

            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 ①待PI102指示比入口压力大1.5-2.0倍后,打开P101A泵出口阀(VD04)。 ②将FIC101调节阀的前阀、后阀打开。 ③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。

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            2、正常操作规程
            2.1、正常工况操作参数
            (1)P101A泵出口压力PI102:12.0ATM。 (2)V101罐液位LIC101:50.0%。 (3)V101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。 P101A泵功率正常值:15KW FIC101量程正常值:20吨/h

            3.停车操作规程
            本操作规程仅供参考,详细操作以评分系统为准。

            3.1、V101罐停进料
            LIC101置手动,并手动关闭调节阀LV101,停V101罐进料。

            3.2、停泵
            (1)待罐V101液位小于10%时,关闭P101A(或B)泵的出口阀(VD04)。 (2)停P101A泵。 (3)关闭P101A泵前阀VD01。 (4)FIC101置手动并关闭调节阀FV101及其前、后阀(VB03、VB04)。

            3.3、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。

            3.4、V101罐泄压、泄液
            (1)待罐V101液位小于10%时,打开V101罐泄液阀VD10。 (2)待V101罐液位小于5%时,打开PIC101泄压阀。
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            (3)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。

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            4、仪表及报警一览表

            位 号 FIC10 1 LIC10 1 PIC10 1 PI101 PI102 PI103 PI104 TI101





            类型 PID PID PID AI AI AI AI AI

            正常值 20000.0 50.0 5.0 4.0 12.0

            量程上限 40000.0 100.0 10.0 20.0 30.0 20.0 30.0

            量程下限 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0

            工程单位 kg/h % atm(G) atm(G) atm(G) atm(G) atm(G) DEG C

            高 报

            低 报

            高高报

            低低报

            离心泵出口流量 V101液位控制系统 V101压力控制系统 泵P101A入口压力 泵P101A出口压力 泵P101B入口压力 泵P101B出口压力 进料温度

            80.0

            20.0 2.0

            13.0

            13.0

            50.0

            100.0

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            三、事故设置一览
            下列事故处理操作仅供参考,详细操作以评分系统为准。

            1、P101A泵坏操作规程
            事故现象:(1)P101A泵出口压力急剧下降。 (2)FIC101流量急剧减小。 处理方法:切换到备用泵P101B。 (1)全开P101B泵入口阀VD05、向泵P101B灌液,全开排空阀VD07排P101B的不凝 气,当显示 标志为绿色后,关闭VD07。 (2)灌泵和排气结束后,启动P101B。 (3)待泵P101B出口压力升至入口压力的1.5~2倍后,打开P101B出口阀VD08,同时缓慢关闭 P101A出口阀VD04,以尽量减少流量波动。 (4)待P101B进出口压力指示正常,按停泵顺序停止P101A运转,关闭泵P101A入口阀VD01, 并通知维修工。

            2、调节阀FV101阀卡操作规程
            事故现象:FIC101的液体流量不可调节。 处理方法:(1)打开FV101的旁通阀VD09,调节流量使其达到正常值。 (2)手动关闭调节阀FV101及其后阀VB04、前阀VB03。 (3)通知维修部门。

            3、P101A入口管线堵操作规程
            事故现象:(1)P101A泵入口、出口压力急剧下降。 (2)FIC101流量急剧减小到零。 处理方法:按泵的切换步骤切换到备用泵P101B,并通知维修部门进行维修。

            4、P101A泵气蚀操作规程
            事故现象:(1)P101A泵入口、出口压力上下波动。 (2)P101A泵出口流量波动(大部分时间达不到正常值)。 处理方法:按泵的切换步骤切换到备用泵P101B。

            5、P101A泵气缚操作规程
            事故现象:(1)P101A泵入口、出口压力急剧下降。 (2)FIC101流量急剧减少。 处理方法:按泵的切换步骤切换到备用泵P101B。

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            四、仿真界面

            离心泵DCS界面
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            离心泵现场界面

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            附:思考题
            标准答案请自行查阅相关资料,本公司不予提供。 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?

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