设备专业基础知识讲义

1、重庆华峰化工醇酮装置B设备基础知识讲义设备基础知识讲义化工生产和化工设备化工生产是以流体（气体、液体、粉体）为原料，以化学处理和物理处理为手段，以获得设计规定的产品为目的的工业生产。化工生产过程不仅取决于化学工艺过程，而且与化工设备密切相关，化工设备是化工生产得以进行的外部条件，所以先进的化工设备，一方面为化学工艺服务，另一方面又促进化学工艺过程的发展。化工生产自身的特点化工生产自身的特点 生产的连续性强 生产的条件苛刻 介质的腐蚀性强 ；温度和压力变化大 介质大多易燃易爆有毒性 生产原理的多样性 生产技术含量高为满足化工生产的要求，化工设备逐步发展成为一门独立的专业。化工设备专业的管理范畴小

2、到螺栓，大到各种动静设备，下面我们主要讲解一下设备专业方面的一些基本知识。螺栓按头部形状分：有六角头的，圆头的，方形头的，沉头的等等。其中六角头是最常用的。一般沉头用在要求连接后表面光滑没突起的地方。螺栓有英制螺栓和公制螺栓，我们常用的是公制螺栓，其规螺栓有英制螺栓和公制螺栓，我们常用的是公制螺栓，其规格简单的表示方法是格简单的表示方法是“MdxL”“MdxL”，其中，其中“M”“M”表示公表示公制，制，”d“”d“表示大径表示大径,L,L表示长度。公制螺栓单位用毫米表示长度。公制螺栓单位用毫米 , ,英制螺栓单位用英寸。英制螺栓单位用英寸。碳钢螺栓性能等级分3.6、4.6、4.8、5.6、6

3、.8、8.8、9.8、10.9、12.9等10余个等级，其中8.8级及以上螺栓材质为低碳合金钢或中碳钢并经热处理（淬火、回火），通称为高强度螺栓，其余通称为普通螺栓。螺栓性能等级标号有两部分数字组成，分别表示螺栓材料的公称抗拉强度值和屈强比值。例如：性能等级4.6级的螺栓，其含义是： 1、螺栓材质公称抗拉强度达400MPa级； 2、螺栓材质的屈强比值为0.6； 3、螺栓材质的公称屈服强度达4000.6=240MPa级 不锈钢螺栓的等级分为45、50、60、70、80，材料主要分奥氏体A1、A2、A4，马氏体和铁素体C1、C2、C4，其表示方法例如A2-70，“-”前后分别表示螺栓材料和强度等级

4、。 垫片金属缠绕式垫片使用范围最为广泛，它是采用优质SUS304、SUS316（“V”形或“W”形) 金属带及其它合金材料与石墨、石棉、聚四氟乙烯、无石棉等软性材料相互交替重叠螺旋缠绕而成，在开始及末端用点焊方式将金属带固定其性能优势如下：能耐高温、高压和适应超低温或真空下使用。应用补偿能力强。在高温、高压波动频繁 的工位上，密封性能稳定、可靠性强。有良好的密封性能。使用安装方便。金属缠绕垫有 A、B、C、D 四种形式 如右图，A型垫适用 于榫槽面法兰，B型垫 适用于MFM（凹凸）面 法兰，C型和D型垫适 用于RF（突面）面法兰法兰 法兰（Flange）又叫法兰盘或突缘。法兰是使管子与管子及和

5、阀门相互连接的零件，连接于管端。法兰上有孔眼，螺栓使两法兰紧连。法兰间用衬垫密封。法兰分螺纹连接（丝接）法兰和焊接法兰及卡套法兰按化工行业标准分：整体法兰(IF)、螺纹法兰(Th)、板式平焊法兰(PL)、带颈对焊法兰(WN)、带颈平焊法兰(SO)、承插焊法兰(SW)、对焊环松套法兰(PJ/SE)、平焊环松套法兰(PJ/RJ)、衬里法兰盖(BL(S)、法兰盖(BL)。 法兰规格标注美洲体系（英ASME/HG20615-1997）和欧洲体系（公制HG20592）不同，美洲体系以英寸为单位，例如“NPS4-300LB RF表示该法兰公称直径为4寸，公称压力为300LB，法兰密封面是突面。欧洲体系以毫

6、米为单位，例如”DN100 PN5MPa（PN50） RF“表示公称直径为100mm，公称压力为5MPa(50公斤)。美洲体系（英制）和欧洲体系（公制）公称压力换算美洲体系（英制）和欧洲体系（公制）公称压力换算PN/MPaCLASS/psiPN/MPaCLASS/psi2.0150159005.03002515006.840042250010600. .美洲体系（英制）和欧洲体系（公制）公称直径换算（按1英寸=25mm）mminmminmmInMmin61/85022259700288652 2501080032103/8803300129003615903 35014100040201004

7、40016251125545018321 150650020401 200860024弯头弯头规格组成一般由材质、类别、公称直径、压力等级或厚度组成。 弯头的类别：90EL表示90度长半径弯头，90ES表示90度短半径弯头，45EL则表示45度长半径弯头。其它管件 三通三通用在主管道要分支管处。三通是具有三个口子，即一个进口，两个出口；或两个进口，一个出口的一种化工管件，有T形与Y形，有等径管口，也有异径管口，用于三条相同或不同管路汇集处。三通的主要作用是改变流体方向的。按管径尺寸划分三通分为等径三通和异径三通；等径三通的接管端部均为相同的尺寸；异径的三通的主管接管尺寸相同，而支管的接管尺寸小

8、于主管的接管尺寸。 异径管异径管又称大小头是化工管件之一，用于两种不同管径的连接。又分为同心大小头和偏心大小头。 工业管道管道在介质压力作用下，应满足以下主要要求：具有足够的机械强度，管道所用管材和管路附件，以及接头构造，在介质压力作用下均须安全可靠。特别是高压管道，还会产生振动。所以高压管道还必须处理好防震加固问题。具有可靠的密封性，保证管道和管路附件以及连接接头在介质压力作用下严密不漏，这就必须正确地选择连接方法和密封材料，合理地进行施工安装。根据工业管道工程施工及验收规范金属管道篇GB235-82的规定，分为真空管道、低压管道、中压管道、高压管道四级，见表1-1 级别名称 压力p(mpa

9、) 真空管道 0 低压管道 0P1.6 中压管道 1.610亦可将真空管道与低压管道合并，分为低压、中压、高压、超高压管道四种，见表1-2。 级别名称 压力p(mpa) 低压管道 100根据管道工作温度的不同分为常温、低温、中温、高温管道，见表1-3。 分类名称 介质工作温度() 常温管道 -40120 低温管道 -40以下 中温管道 121450 高温管道 450以上管道外径A（英制）B（公制）系列对照表阀门 阀门是流体管路的控制装置，在石油化工生产过程中发挥着重要作用。阀门是流体管路的控制装置，在石油化工生产过程中发挥着重要作用。 接通和截断介质；防止介质倒流；调节介质压力、流量；分离、混

10、合或分配介质；防止介接通和截断介质；防止介质倒流；调节介质压力、流量；分离、混合或分配介质；防止介质压力超过规定数值，保证管道或设备安全运行。质压力超过规定数值，保证管道或设备安全运行。阀门国际通用分类法 这种分类方法既按原理、作用又按结构划分，是目前国际、国内最常用的分类方法。一般分： 闸阀、截止阀、节流阀、仪表阀、柱塞阀、隔膜阀、旋塞阀、球阀、蝶阀、止回阀、减压阀安全阀、疏水阀、调节阀、底阀、过滤器、排污阀等。化工静设备化工静设备是指化工生产中静止的或配有少量传动机构组成的装置，主要用于完成传热、传质和化学反应等过程，或用于储存物料按结构特征和用途分为容器、塔器、换热器、反应器（包括各种反

11、应釜、固定床或液态化床）和管式炉等。压力容器工业生产中具有特定的工艺功能并承受一定压力的设备，称压力容器。按在生产工艺过程中的作用原理分为贮运容器、反应容器、换热容器和分离容器均属压力容器按设计压力高低分压力容器分为： 低压容器：0.1MpaP1.6Mpa 中压容器：1.6MpaP10Mpa 高压容器：10MpaP100Mpa 超高压容器： P100Mpa. 按压力容器安全技术监察规程规定，压力容器分为三类。分别为第一类压力容器，第二类压力容器，第三类压力容器。国内压力容器分类方法综合考虑了设计压力、几何容积、材料强度、应用场合和介质危害程度等影响因素 第三类压力容器，具有下列情况之一的，为第

12、三类压力容器：第三类压力容器，具有下列情况之一的，为第三类压力容器：高压容器； 中压容器（仅限毒性程度为极度和高度危害介质）； 中压储存容器（仅限易燃或毒性程度为中度危害介质，且pV乘积大于等于10MPam3 ）； 中压反应容器（仅限易燃或毒性程度为中度危害介质，且pV乘积大于等于0.5Pam3）； 低压容器（仅限毒性程度为极度和高度危害介质，且乘积大于等于0.2MPam3 ）； 高压、中压管壳式余热锅炉； 中压搪玻璃压力容器； 使用强度级别较高（指相应标准中抗拉强度规定值下限大于等于540MPa）的材料制造的压力容器； 移动式压力容器，包括铁路罐车（介质为液化气体、低温液体）、罐式汽车液化气

13、体运输（半挂）车、低温液体运输（半挂）车、永久气体运输（半挂）车和罐式集装箱（介质为液化气体、低温液体）等； 球形储罐（容积大于等于50m3）；低温液体储存容器（容积大于5m3）。 低温液体储存容器（容积大于5m3） 第二类压力容器，具有下列情况之一的，为第二类压力容器：中压容器； 低压容器（仅限毒性程度为极度和高度危害介质）； 低压反应容器和低压储存容器（仅限易燃介质或毒性程度为中度危害介质）； 低压管壳式余热锅炉； 低压搪玻璃压力容器。.除上述规定以外的低压容器为第一类压力容器。除上述规定以外的低压容器为第一类压力容器。压力容器的安全附件安全阀：安全阀的作用是当设备内的压力超过规定要求时自

14、动开启，释放超过的压力，使设备回到正常工 作压力状态。压力正常后，安全阀自动关闭压力表：压力表的量程应与设备工作压力相适应，通常为工作压力的1.53倍，最好为2倍。压力表刻 度盘上应该划红线，指出最高允许工作压力。压力表的连接管不应有漏水、漏汽现象，否则会降低压力表指示值紧急切断装置：其作用是当管道及其附件发生破裂及误操作或罐车附近发生火灾事故时，可紧急关闭阀门 迅速切断气源，防止事故蔓延扩大快开门式压力容器的安全联锁装置：快开门安全联锁报警装置是防止快开门式压力容器发生操作事故的有效措施爆破片 、温度计、液位计、减压阀塔塔器：用于吸收、洗涤、精馏、萃取等化工单元操作。塔器多为立式设备，其断面

15、一般为圆形。塔器的高度和直径之比一般相差较大。根据塔内部构件的结构可以将其分为板式塔和填料塔两大类。按化工操作单元的特性（功能），可将塔设备分为：精馏塔、吸收塔、萃取塔、反应塔、解吸塔、再生塔和干燥塔等 板式塔 填料塔换热器按结构划分，换热器可分为管壳式换热器和板式换热器按结构划分，换热器可分为管壳式换热器和板式换热器. 管壳式换热器：特点是圆形的外壳中装有管束。一种介质流经换 热管内的通道及其相贯通部分（称为壳程）。它可分为:浮头式换热器、U型管式换热器、套管式换热器、固定管板式换热器等。. 板式换热器：它是由压成各种形状的薄板组成传热面的，冷、热两种介质分别在相邻两板之间流动。常见的板式换

16、热器有平板式换热器、伞板式换热器、螺旋板式换热器及板壳式换热器。板式换热器的传热效率虽然较高，但由于其强度低，密封性能差，故其应用受到了限制。因此，在石油、化工工业中应用较多的是管壳式换热器，它已被当成传统的换热设备来加以使用泵泵是输送液体或使液体增压的机械。它将原动机的机械能或其他外部能量传送给液体，使液体能量增加离心泵 离心泵的工作原理：离心泵的工作原理：当水泵叶轮在泵壳内高速旋转时，在离心力的驱使下，叶轮里的水以高速甩离叶轮，射向四周。射出的高速水流具有很大的能量，它们汇集在泵壳里，互相拥挤，速度减慢，压力增加，压向出水管。此时叶轮中心部分由于缺水而形成低压区(负压区)，这时水源在大气压

17、力的作用下，经进水管不断地进入泵内。这样，叶轮不停地转动，水就不断地被吸入泵内并压送到高处。 离心泵的品种很多，各种类型泵的结构虽然不同，但主要零部件基本相同，主要零部件有泵壳、泵盖、泵体、叶轮、密封环、泵轴、机封或填料函、联轴器、轴承等。. 泵体也称泵壳，它是水泵的主体。起到支撑固定作用，并与安装轴承的托架相连接。泵轴的作用是借联轴器和电动机相连接，将电动机的转矩传给叶轮，所以它是传递机械能的主要部件填料函主要由填料，不让泵内的水流流到外面来也不让外面的空气进入到泵内。始终保持水泵内的真空！当泵轴与填料摩擦产生热量就要靠水封管注水到水封圈内使填料冷却！轴向力平衡装置，在离心泵运行过程中，由于

18、液体是在低压下进入叶轮，而在高压下流出，使叶轮两侧所受压力不等，产生了指向入口方向的轴向推力，会引起转子发生轴向窜动，产生磨损和振动，因此应设置轴向推力轴承，以便平衡轴向力叶轮是离心泵的核心部分，它转速高输出力大，离心泵叶轮有闭式、半闭式和开式三种离心泵主要工作参数流量 ：即泵在单位时间内排出的液体量,通常用体积单位表示,符号Q,单位有m3/h,m3/s,L/s等 扬程 ：输送单位重量的液体从泵入口处(泵进口法兰)到泵出口处(泵出口法兰),其能量的增值 转速 ：泵的转速是泵每分钟旋转的次数,用n来表示 效率：用表示，是衡量泵的经济性的指标（有效功率与轴功率的比值）泵在运转中，若其过流部分的局部

19、区域（通常是叶轮叶片进口稍后的某处）因为某种原因，抽送液体的绝对压力降低到当时温度下的液体汽化压力时，液体便在该处开始汽化，产生大量蒸汽，形成气泡，当含有大量气泡的液体向前经叶轮内的高压区时，气泡周围的高压液体致使气泡急剧地缩小以至破裂。在气泡凝结破裂的同时，液体质点以很高的速度填充空穴，在此瞬间产生很强烈的水击作用，并以很高的冲击频率打击金属表面，冲击应力可达几百至几千个大气压，冲击频率可达每秒几万次，严重时会将壁厚击穿。在水泵中产生气泡和气泡破裂使过流部件遭受到破坏的过程就是水泵中的汽蚀过程。水泵产生汽蚀后除了对过流部件会产生破坏作用以外，还会产生噪声和振动，并导致泵的性能下降，严重时会使

20、泵中液体中断，不能正常工作%100NNe有效汽蚀余量和必需汽蚀余量NPSHa装置汽蚀余量又叫有效汽蚀余量，越大越不易汽蚀。NPSHr泵汽蚀余量，又叫必需的汽蚀余量或泵进口动压降，越小抗汽蚀性能越好。离心泵的操作启动前准备工作（1）检查泵及出、入口管线的各部件，如阀门、法兰、地脚螺钉、 联轴器、温度计和压力表等，看是否正常好用（2）给轴承箱内加油，油面应在油标的1/22/3处。（3）盘车，检查泵的转动情况，是否有不正常的声音。（4）打开轴承及盘根的冷却水。（5）打开压力表阀。（6）打开泵的入口阀，排除泵内存气，使泵内允满液体。（7）具有密封油系统的泵，将密封油加够，并进行循环。（8）检查好泵的安

21、全设施(对轮防护掣，接地线等)（9）开动高压电机时要与电工联系送电.离心泵的正常操作和维护 1、 待一切准备工作就绪后，起动泵。系启动时应注意旋转方向(如不对，立即改正)，同时注意电机电流变化，不允许超过规定。待电流、转数和压力达到正常，密封也不漏，再慢慢打开泵的出口阀。要注意不要使泵在出口阀关闭状态下长时间运转，一般不超过三分钟。否则，泵中液体循环温度升高，易生气泡，使泵抽空2、泵的流量用出口阀控制。切忌，不能用入口阀来调节流量。3、泵正常远行时，要不断检金泵出口压力、流量、电流等，不允许超过规定指标。4、轴承温度不应高于65，电机温度不应高于70。5、密封油压力应高于泵的进口压力49.05

22、98.1千帕。6、经常检查冷却水畅通情况。7、经常检查润滑泊标尺，保持规定油面。8、检查泵运转中有无杂音、震动及泄漏等发现有异常，应查明原因，及时消除。9、定期更换润滑油和润滑脂。. .离心泵停车1、慢慢关闭出口阀门。避免停泵后出口管线中的高压液体倒流入离心泵泵体内，使叶轮高速反转而造成事故。2、切断电源。3、关闭泵的入门阀。4、关掉压力表阀。5、冬季停泵后，要从泵壳和管线中放掉存水及其它易冻结液体，或给上少量冷却水流通，防止冻裂泵壳。屏蔽泵屏蔽泵是由屏蔽电动机和泵组成一体的无泄漏泵，主要由泵体、叶轮、定子、转子、前后轴承及推力盘等零部件组成。定子和转子分别用非磁性耐腐蚀薄壁套隔离起来，转子由

23、前后轴承支撑浸在输送介质中，因而不需要任何型式的动密封来防止被输送介质的向外泄漏屏蔽泵的特点全封闭。结构上没有动密封，只有在泵的外壳处有静密封，因此可以做到完全无泄漏，特别适合输送易燃、易爆、贵重液体和有毒、腐蚀性及放射性液体。安全性高。转子和定子各有一个屏蔽套使电机转子和定子不与物料接触，即使屏蔽套破裂，也不会产生外泄漏的危险由于屏蔽泵采用滑动轴承，且用被输送的介质来润滑，故润滑性差的介质不宜采用屏蔽泵输送。磁力泵磁力泵（磁力驱动泵）主要由泵头、磁力传动器（磁缸）、电动机、连接底板等几部分零件组成。磁力泵磁力传动器由外磁转子、内磁转子及不导磁的隔离套组成当电动机带动外磁转子旋转时，磁场能穿透

24、空气隙和非磁性物质，带动与叶轮相连的内磁转子作同步旋转，实现动力的无接触同步传递，将容易泄露的动密封结构转化为零泄漏的静密封结构。磁力泵的特点泵轴由动密封变成封闭式静密封，彻底避免了介质泄漏。可以水陆两用，并且完全防水。无需独立润滑和冷却水，降低了能耗。功耗小、效率高，且具有阻尼减振作用，减少了电动机振动对泵的影响和泵发生气蚀振动时对电动机的影响。过载时转子会在陶瓷轴上打滑，对电机、泵有保护作用。效率比较低其他形式的泵压缩机压缩机（compressor）是将低压气体提升为高压气体的一种从动的流体机械。压缩机压缩机容积式容积式速度式速度式往复式往复式回转式回转式透平式透平式喷射式喷射式活塞式活塞

25、式隔膜式隔膜式自由活塞自由活塞罗茨式罗茨式滑片式滑片式螺杆式螺杆式回转活塞回转活塞离心式离心式轴流式轴流式混流式混流式活塞式压缩机压缩机主要由机身、曲轴、连杆、十字头、活塞组件、气缸、填料、油泵、能量调节装置、润滑油系统、进出口缓冲罐/气液分离器等部件组成。气缸是活塞式压缩机中组成压缩容积的主要部分。气缸与活塞配合完成气体的逐级压缩，它要承受气体的压力，活塞在其中往复运动，气缸应有良好的工作表面以利于润滑并应耐磨，为了散发气体被压缩时产生的热量以及摩擦生热，气缸应有良好的冷却，通常在气缸中设置冷却水夹套。气阀是压缩机的一个重要部件，属于易损件。它的质量及工作的好坏直接影响压缩机的输气量、功率损

26、耗和运转的可靠性。气阀包括吸气阀和排气阀，活塞每上下往复运动一次，吸、排气阀各启闭一次，从而控制压缩机并使其完成吸气、膨胀、压缩、排气等四个工作过程。目前，活塞式压缩机所应用的气阀，都是随着气缸内气体压力的变化而自行开闭的自动阀自动阀，由阀座、运动密封元件（阀片或阀芯）、弹簧、升程限制器等组成常用的压缩机气阀按照启闭元件形状（阀片结构）分为：环状阀、网状阀、条状阀、碟状阀、菌状阀、舌簧阀等环状阀由阀座、阀片、弹簧、升程限制器、连接螺栓、螺母等组成。环状阀的主要缺点是：阀片各环彼此分开，在开闭运行中很难达到步调一致，因而降低了气体的流通能力，增加了额外的能量损失。阀片等运动元件质量较大，阀片与导

27、向块之间有摩擦力，环状阀经常采用柱形（或锥形）弹簧等因素，决定了阀片在开闭运动中不容易做到及时、迅速。由于阀片的缓冲作用较差，磨损严重。随着非金属耐磨材料的发展，用加填充剂的聚四氟乙烯、MC尼龙、玻璃钢、PEEK等制造阀片，在一定程度上克服了之一弊病网状阀在结构上与环状阀的区别在于阀片各环连在一起在于阀片各环连在一起，呈网状，阀片与生成限制器之间设有一个或几个与阀片形状基本相同的缓冲片。下图为网状阀的组合图网状阀也同环状阀一样，适用与各种操作条件，在低、中压范围内应用较为普遍。但是由于网状阀阀片结构复杂，气阀零件多，加工困难，成本高，阀片任何一处阀片任何一处损坏都导致整个阀片报废损坏都导致整个

28、阀片报废蘑菇阀的工作原理：蘑菇阀采用的是“多通道”的结构，通过各个独立的“蘑菇”阀芯进行进、排气的动作。由于采用的是独立阀芯的结构，在检修时的更换成本就相应降低。目前，蘑菇阀的阀芯均采用PEEK工程塑料蘑菇阀的优点：气阀相对压力损失小气阀相对压力损失小,噪声小噪声小,密封性能好密封性能好,寿命长。寿命长。活塞组与气缸构成了压缩容积，活塞必须有良好的密封性，有足够的刚度，重量轻，制造工艺好。要求活塞和活塞杆的连接和定位可靠，活塞杆表面硬度高、耐磨、光洁度高. 活塞组是活塞活塞、活塞销活塞销及活塞环活塞环的总称。活塞组在连杆带动下，在汽缸内作往复直线运动，从而与汽缸等共同组成一个可变的工作容积，以

29、实现吸气、压缩、排气等过程。 活塞活塞-活塞可分为筒形和盘形两大类。活塞的材料一般为铝合金或铸铁活塞销活塞销-活塞销是用来连接活塞和连杆小头的零件，在工作时承受复杂的交变载荷。活塞环活塞环-活塞环包括气环和油环。汽环的主要作用是使活塞和气缸壁之间形成密封，防止被压缩气从活塞和气缸壁之间的间隙中泄漏；油环的作用是布油和刮去气缸壁上多余的润滑油 曲轴曲轴是往复式压缩机的主要部件之一，传递着压缩机的全部功率。其主要作用是将电动机的旋转运动通过连杆改变为活塞的往复直线运动。曲轴在运动时，承受拉、压、剪切、弯曲和扭转的交变复合负载，工作条件恶劣，要求具有足够的强度和刚度,主轴颈与曲轴销足够的耐磨性。故曲轴一般采用40、45或50号优质碳素钢锻造连杆是曲轴与活塞间的连接件，它将曲轴的回转运动转化为活塞的往复运动，并把动力传递给活塞对气体做功。连杆包括连杆体、连杆小头衬套、连杆大头轴瓦和连杆螺栓十字头是连接活塞与连杆的零件，它具有导向作用压缩机的操作n 气体管道应清理干净。n 检查压缩机各运动与静止联结部分的紧固程度。n 检查各部位间隙是否规定范围内。n 检查仪表是否校验合格、安装妥当。n 检查润滑油是否足够，油质是否正常。n 检查冷却水流程是否符合要求、水