任務六　流體輸送操作訓練

【任務導入】

化工廠的流體物料輸送過程是多種形式的，可以是用泵或壓縮機輸送，還可以用高位槽輸送，關鍵是要選擇好適宜的流程、控制好相應的工藝指標及熟練的操作。本任務利用流體輸送裝置完成流體物料輸送的操作訓練。

【任務實施】

一、工藝流程、主要設備及儀表控制

本套裝置的流程是由原料罐、合成器、高位槽、真空緩沖罐、壓力緩沖罐、離心泵、旋渦泵、壓縮機、噴射泵等及與之連接的管路組成，可完成多組獨立的訓練系統，配有流量、液位、壓力、溫度等測量儀表及計算機遠程控制系統DCS。流體輸送裝置工藝流程如圖1-40所示。

設備的主要參數見表1-16、表1-17、表1-18。

二、操作規程

1.工藝流程圖的識讀

①識讀流體輸送裝置的工藝流程圖，對照實物熟悉流程，能詳述流程。

②識讀流體輸送裝置的儀表面板圖，對照實物熟悉儀表面板的位置，會儀表調控操作及參數控制。

2.開車前的檢查

（1）管路檢查　檢查管件、閥門連接是否完好；檢查閥門是否靈活好用并處于正確位置；裝置無跑冒滴漏現象。

（2）設備檢查　流體輸送設備是否完好；離心泵是否需要灌泵；離心泵前后閥門是否處于正常開車狀態；清理泵體機座地面環境衛生；離心泵、旋渦泵啟動電機前先盤車，然后才能通電；檢查壓縮機的潤滑油是否加到指定位置。

（3）儀表檢查　檢查壓力表接頭有無泄漏；螺絲及其他連接處有無松動；儀表柜電源是否連接好，儀表柜總電源指示紅燈是否亮起。

（4）其他檢查　查排水地漏使整個系統暢通無阻，排凈高位槽、合成器內液體，向原料罐內加入液體，控制液位在500mm左右。

3.控制臺電腦主操作系統的啟動

打開計算機，在桌面文件中找到應用程序，雙擊鼠標左鍵進入DCS控制系統主界面。主控制界面中任意位置點擊鼠標左鍵進入主操作系統。主操作系統界面中，可以進行相應的泵啟動與關閉，在菜單欄中可以選擇相應的實訓項目的數據記錄和控制界面。

4.離心泵性能測定

可完成單泵送料和雙泵（串、并聯）送料兩種情況下的泵性能測定操作。

流程設置：合理選擇一段阻力最小的管路，使原料罐內液體經泵輸送后回到原料罐內。

（1）泵送料操作　首先離心泵入口閥門全部開啟，出口閥關閉，關閉離心泵入口真空表控制閥，然后啟動電機。當離心泵運轉后，全面檢查離心泵的工作狀況，打開離心泵ⅡP102入口真空表控制閥。當離心泵出口壓力高于操作壓力時，緩慢打開泵出口閥，控制離心泵的流量。雙泵串聯時需先啟動離心泵ⅡP102五秒后再啟動離心泵ⅠP103。

（2）離心泵性能測定　通過面板上流量顯示儀表調節電動調節閥VA127的不同開度（10～15組數據），即調節不同流量或將渦輪流量計設定到某一數值，待流動穩定后同時讀取流量、泵出口處的壓強、泵入口處的真空度、功率及水溫的數據，觀察性能曲線圖。

（3）停車操作　逐漸關閉電動調節閥VA127。當離心泵出口閥門全部關閉后停電機，關閉離心泵入口閥及其入口真空表控制閥。

5.阻力系數的測定

流體用離心泵經DN15、DN25、DN40直管中輸送回原料罐，同時測定流體在直管內的阻力系數。

（1）離心泵送料操作　打開離心泵的進水閥、直管控制閥、回水閥，關閉電動調節閥VA127。啟動離心泵，調節電動調節閥至全開，打開壓力傳感器平衡閥VA207，分別打開各直管測壓閥，讀取數據時關閉平衡閥VA207。

（2）阻力系數測定　調節電動調節閥VA127從大流量到小流量的不同開度（10～15組實驗數據），即調節不同流量或將渦輪流量計設定到某一數值，待流動穩定后同時讀取流量、壓差計及水溫的數據。開始記錄數據時先關閉壓力傳感器平衡閥VA207，觀察曲線圖，測量完后停車。

6.旋渦泵P104向合成器送料

流程設置：選擇原料罐內流體由旋渦泵P104送至合成器V102的管路。

①打開合成器上水閥VA123、合成器溢流閥VA121、旋渦泵P104循環閥VA133、旋渦泵P104進水閥VA134，其余閥門全部關閉。

②啟動旋渦泵P104后檢查電機和泵的旋轉方向是否一致，然后逐漸打開流量計FI106調節閥VA132，運轉中需要經常檢查電機、泵是否有雜音、異常振動、泄漏等現象，通過調節旁路回流閥門VA133的方法調節流量。

③控制流量使合成器液位達到設定目標值。

操作結束后將回水閥VA122打開，將流體送回至原料罐。

7.壓縮機向合成器送料

流程：空氣經由壓縮機P105、閥門VA139、壓力緩沖罐V104、閥門VA138，進入原料罐V105。原料罐流體經由閥門VA134、VA133、VA132、轉子流量計FI106、閥門VA123進入合成器V102。

①開車前檢查。檢查各處的潤滑油是否合乎標準、檢查一切防護裝置和安全附件是否完好。

②打開閥門VA139、VA138、VA140、VA134、VA133、VA132、VA123、VA121，關閉其他閥門。

③接通電源啟動壓縮機P105，注意觀察緩沖罐壓力表PI104的指示值，通過調節閥門VA140的開度調節罐中壓力維持在0.1MPa，調節閥門VA132的開度來調節輸送流體的流量，由轉子流量計FI106計量。

當合成器液位達到指定位置時，關閉壓縮機出口閥門VA139，切斷壓縮機電源，打開原料罐放空閥VA141將罐內余氣放出。

注意：操作過程中要經常注意壓力表指針的變化，禁止超過規定的壓力，若出現不正常聲響、氣味、振動或故障，應立即停車檢修。工作完畢將貯氣罐內余氣放出。

8.利用真空系統向合成器送料

①打開離心泵Ⅰ P103的進水閥VA135和噴射泵控制閥VA126，關閉電動調節閥VA127。

②利用變頻器S1啟動離心泵Ⅰ P103，使流體由原料罐V105經閥VA135、離心泵Ⅰ P103、閥VA126、噴射泵P101、原料罐V105形成回路，流體流動通過噴射泵P101時形成真空，通過閥VA125到真空緩沖罐V103，利用真空緩沖罐V103調節閥VA117調節真空度，由真空表PI101就地顯示。

③打開閥門VA134、VA133、VA132、VA123。

真空機組啟動后，通過調節真空緩沖罐調節閥VA117的開度調節真空緩沖罐V103中真空度維持在0.06MPa，調節閥門VA132開度來調節輸送流體的流量，由轉子流量計FI106計量。

當合成器液位達到指定位置時，關閉閥VA126，關閉離心泵ⅠP103，打開緩沖罐調節閥VA117放空。

9.利用高位槽向合成器送料

①打開離心泵ⅠP103進水閥VA135，關閉電動調節閥VA127，打開閥VA101（或閥門VA102、閥門VA103、閥門VA104、閥門VA105）、VA109、VA113，其余閥門全部關閉。

②啟動離心泵Ⅰ P103，通過電動調節閥VA127調節流量，向高位槽V101中注入液體，待高位槽溢流管內有液體流出時調小進入高位槽的流量。

③然后打開閥VA114、閥VA115，半開閥VA122，流體在重力作用下從高位槽V101流向合成器V102，通過調節閥VA115開度調節流量，轉子流量計FI105記錄流量，控制合成器液位保持恒定。

10.兩種物料配比輸送操作

任務：根據工藝要求將兩種流體按一定比例輸送到合成器中。

一種流體由旋渦泵按固定流量輸送，另一種流體由離心泵輸送，根據工藝要求計算混合比例，再根據混合比例計算出離心泵輸送液體的流量，并按照泵送流量進行離心泵操作控制。

首先打開旋渦泵P104的進水閥VA134、旋渦泵循環閥VA133、閥VA123、閥VA122、閥VA121，其余閥門全部關閉，啟動旋渦泵P104。

利用閥VA132調節轉子流量計FI106流量，將流量控制在0.5m³/h。然后打開離心泵Ⅰ P103進水閥VA135，關閉電動調節閥VA127，打開閥VA105、VA108、VA116，其余閥門全部關閉。

將合成器液位LI101控制儀表調到自動位置，按設定比例計算出另一種流體流量并在儀表上設置好后啟動離心泵Ⅰ，根據實際流量按照控制規律調節電動調節閥VA127開度，達到控制兩種流體配比的目的。

11.合成器液位自動控制

任務：應用離心泵Ⅱ P102將原料罐流體輸送到合成器中并保持到指定液位400mm。

①打開離心泵Ⅱ P102進水閥VA136，關閉電動調節閥VA127，打開閥VA102、VA108、VA116、VA121、VA122，其余閥門全部關閉。

②原料罐流體經由閥VA136、離心泵ⅡP102、閥VA128、電動調節閥VA127、渦輪流量計F104、閥VA102、VA108、VA116進入合成器V102，而后經合成器出料閥VA122回到原料罐V105。

③利用合成器液位LIC102控制儀表根據合成器液位控制調節離心泵Ⅱ P102變頻器S2的頻率，以改變電機轉數，實現控制合成器液位的目的。所以將合成器液位LIC102控制儀表調成自動狀態并設置好相應的液位后，啟動離心泵Ⅱ變頻器開關。

12.流量自動控制操作

任務：使用電動調節閥調節流體流量（4～12m³/h）。

①打開離心泵Ⅰ P103進水閥VA135，關閉電動調節閥VA127，打開閥VA107，其余閥門全部關閉。

②流體由原料罐V105經閥VA135、離心泵Ⅰ P103、電動調節閥VA127、渦輪流量計F104、閥VA107、原料罐V105形成回路。

③將流體流量控制儀表調到自動位置并設置好相應的流量，開啟離心泵Ⅰ變頻器開關，由渦輪流量計F104計量，產生信號傳輸給流量儀表，根據實際流量按照控制規律調節電動調節閥VA127開度，達到控制流體流量的目的。

13.常見故障的確定和排除訓練

本系統操作時常見的故障和異常現象及其處理措施見表1-19。

操作注意事項：

①啟動離心泵之前必須檢查出口流量調節閥是關閉的。

②在操作過程中每調節一個流量之后應待流量和其他所取的數據穩定以后方可記錄數據。

③若之前較長時間未操作，啟動離心泵時應先盤軸轉動，否則易燒壞電機。

④水質要清潔，以免影響渦輪流量計運行。

⑤該裝置電路采用五線三相制配電，設備應良好接地。

【任務評價】

①了解流體輸送的基本原理和主要設備的結構及特點。

②了解離心泵結構、工作原理及性能參數，會測定離心泵特性曲線及測定離心泵最佳工作點。

③了解旋渦泵、噴射泵和壓縮機的結構、工作原理、流量調節方法及其輸送流體方法，能根據工藝要求正確操作流體輸送設備完成流體輸送任務。

④了解孔板流量計、文丘里流量計、轉子流量計、渦輪流量計、各種常用液位計、壓差計等工藝參數測量儀表的結構和測量原理及其使用方法。

⑤能應用所學到的流體力學、流體輸送基本理論分析和解決流體輸送過程中出現的一般問題。

⑥能根據工藝要求進行流體輸送操作，并在操作進行中熟練操控DCS控制系統、調控儀表參數，保證生產維持在正常工藝條件下進行。

⑦能根據異常現象分析判斷故障種類、產生原因并正確處理。

⑧要有安全、規范、環保、節能的生產意識及敬業愛崗、嚴格遵守操作規程的職業道德和團隊合作精神。

【知識鏈接】

知識點　其他類型泵

一、往復泵

往復泵是最早發明的提升液體的機械。目前由于離心泵具有顯著優點，往復泵應用范圍逐漸減小，但由于往復泵在壓頭劇烈變化時仍能維持幾乎不變的流量特性，所以往復泵仍然有所應用。往復泵用于小流量、高揚程的情況下輸送高黏度液體，或應用于對流量穩定性要求不高的場合。往復泵不能輸送腐蝕性流體和有固體顆粒的流體。

1.往復泵的結構

往復泵屬于容積泵，主要由活塞、泵缸、工作室、吸入閥和排出閥等組成，其結構簡圖如圖1-41所示。

2.工作原理

當活塞從左向右移動時，工作室容積增大，形成低壓，吸入閥開，排出閥關（因排出管液體壓力作用而關閉）。當活塞移動到最右邊時，工作室的容積最大，吸入的液體量也最大。此后活塞從右向左移動，泵缸內液體受擠壓，壓強增大使吸入閥關閉而推開排出閥將液體排出，活塞移到左端，排液完畢，完成了一個工作循環。

3.往復泵的特點

①靠活塞對液體做功，以靜壓能的形式直接傳給液體。

②流量取決于泵本身的幾何尺寸和活塞往復次數而與泵的壓頭無關，流量是恒定的，故稱為容積式泵或正位移泵（揚程和流量無關的泵）。

③往復泵壓頭取決于泵的機械強度及原動機（指利用能源產生原動力的一切機械）的功率。

④開動前泵內沒有液體，往復泵有自吸作用。

⑤往復泵不能用排出管路閥門來調節流量，一般采取回流支路調節裝置。

二、旋轉泵

旋轉泵靠泵內一個或多個轉子的旋轉來吸入和排出液體，又稱轉子泵。

1.齒輪泵

齒輪泵泵殼內有兩個齒輪，一個由電機直接帶動，稱為主動輪，另一個靠與主動輪相嚙合而轉動，稱為從動輪。兩齒輪分別與泵殼內形成吸入與排出兩個空間。當齒輪按圖1-42所示的箭頭方向旋轉時，吸入空間內兩齒輪的齒互相撥開，形成了低壓而吸入液體，然后液體分為兩路沿殼壁被齒輪嵌住，并隨齒輪轉動而到達排出空間。排出空間內兩齒輪的齒互相嚙合，于是形成了高壓而將液體排出。

齒輪泵的特點是揚程高而流量小，可用于輸送黏稠液體甚至膏狀物料，但切忌輸送有固體顆粒的懸浮液。同往復泵相比，其流量要均勻得多。

2.螺桿泵

螺桿泵主要由泵殼與一根或兩根及以上的螺桿構成。圖1-43所示為雙螺桿泵，實際上與齒輪泵十分相似，利用兩根互相嚙合的螺桿來吸入液體和排出液體。當所需的壓力很高時，可采用較長的螺桿。

螺桿泵壓頭高、效率高、噪聲小，適于在高壓下輸送黏稠液體，同樣不能輸送含固體顆粒的液體。

三、旋渦泵

旋渦泵是一種特殊類型的離心泵，如圖1-44所示，由葉輪與泵殼組成。葉輪是一個圓盤，其外圍兩側加工成許多凹槽，凹槽間栓銑成葉片。

旋渦泵啟動前也要灌滿液體，其工作原理如圖1-45所示，葉輪轉動，使流道中液體也在轉動，在葉輪內液體所受的離心力加壓后到達混合室，在混合室內部分地轉換為壓力能，然后又被葉輪帶動向前重新進入葉片流道內加壓。由此分析可知，液體可視為受多級離心泵的作用被多次增壓，這種增壓作用直到壓出腔末端引向排出口。在這種泵內，液體以旋渦運動的方式經葉輪凹槽多次，所以稱為旋渦泵。

旋渦泵的最高效率比離心泵的低，當流量減小時，揚程升高很快，軸功率也增加，所以此泵應避免在太小的流量下或出口閥關閉的情況下長時間的運轉操作，為此也采用正位移泵所用的旁路調節法調節流量，以保證泵與電機的安全。旋渦泵的N-Q線是下傾的，當流量為零時，軸功率最大，所以泵啟動時，出口閥必須打開。

旋渦泵適用于輸送量小、壓頭高而黏度不大的液體，且輸送液體不能含有固體顆粒。