碳酸丙烯酯(PC)脱碳填料塔的工艺设计

碳酸丙烯酯（PC）脱碳填料塔的工艺设计学校上海工程技术大学专业 姓名 学号 上海工程技术大学化工原理课程设计任务书课程设计题目——碳酸丙烯酯（PC）脱碳填料塔的工艺设计一、设计题目设计一座碳酸丙烯酯（PC）脱碳填料塔，要求年产合成氨48500t/a。二、操作条件1.每吨氨耗变换气取4300Nm3变换气/t氨；2.变换气组成为：CO2：28.0；CO：2.5；H2：47.2；N2：22.3。（均为体积%，下同。其它组分被忽略）；3.要求出塔净化气中CO2的浓度不超过0.5%；4.PC吸收剂的入塔浓度根据操作情况自选；5.气液两相的入塔温度均选定为30℃6.操作压强为1.6MPa；7.年工作日330天，每天24小时连续运行。三、设计内容1.设计方案的确定及工艺流程的说明；2.填料吸收塔的工艺计算；3.塔和塔板主要工艺结构的设计计算；4.填料吸收塔附属结构的选型与设计；5.塔的工艺计算结果汇总一览表；6.吸收塔的工艺流程图；7.填料吸收塔与液体再分布器的工艺条件图；8.对本设计的评述或对有关问题的分析与讨论。四、基础数据1.碳酸丙烯酯（PC）的物理性质正常沸点，（℃）蒸汽压×133.32-1Pa粘度，mPa·s分子量20430382050102.061.62温度，（℃）015254055ρ（kg/m3）122412071198118411692.比热计算式3.CO2在碳酸丙烯酯（PC）中的溶解度温度t，（℃）2526.737.84050亨利系数E×101.3-1kPa81.1381.7101.7103.5120.84.CO2在碳酸丙烯酯（PC）中的溶解热可近似按下式计算（以表示）5.其他物性数据可查化工原理附录。目 录一、设计依据： 1二、基础数据 21.CO2在碳酸丙烯酯（PC）中的溶解度 22.PC密度与温度的关系 33.PC蒸汽压的影响 44.PC的粘度 45.工艺流程确定 4三、物料衡算 51.各组分在PC中的溶解量 52.雾沫夹带量Nm3/m3PC 53.溶液带出的气量Nm3/m3PC 54.出脱碳塔进化气量： 65.计算PC循环量： 66.验算吸收液中CO2残量为0.15Nm3/m3PC时净化气中CO2的含量 67.出塔气体的组成： 78.计算数据总表 8四、热量恒算 91.混合气体的定压比热容 92.液体的比热容 93.CO2的溶解热 104.出塔溶液的温度 105.最终的衡算结果汇总 11五、设备的工艺与结构尺寸的设计计算 121．求取塔径 132.核算操作气速 133.核算径比 134.校核喷淋密度 13六、填料层高度的计算 14七、填料层的压降 18八、附属设备及主要附件的选型 18九、设计概要表 19十、设计评价及总结 20参考文献 20一、设计依据：无论是以固体原料或以烃类原料制氨，经CO变换后得粗原料气中均含有一定数量的CO2；某些用于制取合成氨原料气的含烃气体（如天然气焦炉气等）本身就含有较多的CO2为了将原料气加工成纯净的H2和N2，必须将这些CO2从粗原料气中除去。此外，CO2还是生产尿素,纯碱,碳铵等产品的原料,而且还可以将其加工成干冰用于其他部门。因此，从粗原料气中分离并回CO2收尤为重要。工业上把脱除的过程称为“脱碳”。目前工业脱碳的方法很多，其中碳酸丙烯酯（PC）脱碳在中小合成氨厂被广泛采用，现针对碳丙脱碳塔进行物热衡算，为碳丙脱碳塔的工艺结构设计作准备。吸收是利用各组分溶解度的不同而分离气体混合物的操作。混合气体与适当的液体接触，气体中的一个或几个组分便溶解于液体中而形成溶液，于是原组分的一分离。对与此题中的易溶气体是CO2。二、基础数据依题意：年工作日以330天，每天以24小时连续运行计，有：合成氨：48500t/a=146.970t/d=6.124t/h变换气：4300m3（标）变换气/t氨（简记为Nm3V=6.124×4300=26333.2Nm3/h变换气组成及分压如下表所示：进塔变换气CO2COH2N2合计体积百分数,%28.02.547.222.3100组分分压，MPa0.4480.0400.7550.3571.600组分分压，kgf/cm24.5680.4087.7013.63816.32CO2在碳酸丙烯酯（PC）中的溶解度温度t，（℃）2526.737.84050亨利系数E×101.3-1kPa81.1381.7101.7103.5120.8得到kPa因为高浓度气体吸收，故吸收塔内CO2的溶解热不能被忽略。现假设出塔气体的温度为，出塔液体的温度为，并取吸收饱和度（定义为出塔溶液浓度对其平衡浓度的百分数）为70%，然后利用物料衡算结合热量衡算验证上述温度假设的正确性。在40℃下，CO2在PC中的亨利系数E40①出塔溶液中CO2的浓度（假设其满足亨利定律）（摩尔分数）②根据吸收温度变化的假设，在塔内液相温度变化不大，可取平均温度35℃下的CO2在PCCO2在PC中溶解的相平衡关系，即： 式中：为摩尔比，kmolCO2/kmolPC；为CO2的分压，kgf/cm2；T为热力学温度，K。用上述关联式计算出塔溶液中CO2的浓度有与前者结果相比要小，为安全起见，本设计取后者作为计算的依据。结论：出料（摩尔分数）。2.PC密度与温度的关系利用题给数据作图，得密度与温度的关联表达式为（式中t为温度，℃；为密度，kg/m3）温度，（℃）015254055（kg/m3）122412071198118411693.PC蒸汽压的影响根据变换气组成及分压可知，PC蒸汽压与操作总压及CO2的气相分压相比均很小，故可忽略。4.PC的粘度mPa·s（T为热力学温度，K）5.工艺流程确定本次吸收采用逆流吸收的方法。三、物料衡算1.各组分在PC中的溶解量查各组分在操作压力为1.6MPa、操作温度为40℃CO2溶解量的计算如下：通过第一部分已知CO2在40℃的平衡溶解度Nm3/m3PC式中：1184为PC在40℃CO2的溶解量为（10.44-0.15）×0.7=7.203Nm3/m3PC其余计算结果如下表所示：组分CO2COH2N2合计组分分压，MPa0.4480.0400.7550.3571.60溶解度，Nm3/m3PC10.440.0160.2230.22310.90溶解量，Nm3/m3PC7.2030.0110.1560.1567.526溶解气所占的百分数%95.710.152.072.07100.00说明：进塔吸收液中CO2的残值取0.15Nm3/m3PC，故计算溶解量时应将其扣除。其他组分溶解度本就微小，经解吸后的残值可被忽略。平均分子量：入塔混合气平均分子量：溶解气体的平均分子量：2.雾沫夹带量Nm3/m3PC以0.2Nm3/m3PC计，各组分被夹带的量如下：CO2：0.2×0.28=0.056Nm3/m3PCCO：0.2×0.025=0.005Nm3/m3PCH2：0.2×0.472=0.0944Nm3/m3PCN2：0.2×0.223=0.0446Nm3/m3PC3.溶液带出的气量Nm3/m3PC各组分溶解量：CO2：7.203Nm3/m3PC95.71%CO：0.011Nm3/m3PC0.15%H2：0.156Nm3/m3PC2.07%N2：0.156Nm3/m3PC2.07%7.526Nm3/m3PC100%夹带量与溶解量之和：CO2：0.056+7.203=7.259Nm3/m3PC93.96%CO：0.005+0.011=0.016Nm3/m3PC0.21%H2：0.0944+0.156=0.250Nm3/m3PC3.23%N2：0.0446+0.156=0.201Nm3/m3PC2.60%7.726Nm3/m3PC100%4.出脱碳塔进化气量：以分别代表进塔、出塔及溶液带出的总气量，以分别代表CO2相应的体积分率，对CO2作物料衡算有：V1=26333.2Nm3/h联立两式解之得V3=V1(y1-y2)/(y3-y2)=4300×6.124(0.28－0.005)/(0.9396－0.005)=7748.374Nm3/hV2=V1-V3=18584.826Nm3/h5.计算PC循环量：因每1m3PC带出CO2为7.259Nm3L=V3y3/7.259=7748.374×0.9396/7.259=1002.944m操作的气液比为V1/L=26333.2/1002.944=26.2566.验算吸收液中CO2残量为0.15Nm3/m3PC时净化气中CO2的含量取脱碳塔阻力降为0.3kgf/cm2，则塔顶压强为16.32-0.3=16.02kgf/cm2，此时CO2的分压为kgf/cm2，与此分压呈平衡的CO2液相浓度为：式中：1193为吸收液在塔顶30℃时的密度，近似取纯PC液体的密度值。计算结果表明，当出塔净化气中CO2的浓度不超过0.5%，那入塔吸收液中CO2的极限浓度不可超过0.216Nm3/m3PC，本设计取值正好在其所要求的范围之内，故选取值满足要求。7.出塔气体的组成：出塔气体的体积流量应为入塔气体的体积流量与PC带走气体的体积流量之差。CO2：26333.2×0.28-7.259×1002.944=92.926Nm3/h0.50%CO：26333.2×0.025-0.016×1002.944=632.283Nm3/h3.46%H2：26333.2×0.472-0.250×1002.944=12178.534Nm3/h65.53%N2：26333.2×0.223-0.201×1002.944=5670.712Nm3/h30.51%18584.455Nm3/h100%8.计算数据总表出脱碳塔净化气量进塔带出气量(V1)Nm3/h出塔气量(V2)Nm3/h溶液带出的总气量(V3)Nm3/h26333.218584.4557748.374气液比26.256入塔气体平均分子量20.208溶解气体平均分子量42.775PC中的溶解量(溶解气量及其组成）40℃组分CO2COH2N2总量溶解度，Nm3/m3PC10.440.020.220.2210.90溶解量，Nm3/m3PC7.2030.0110.1560.1567.526溶解体积流量Nm3/h7224.20611.032156.460156.4607548.157溶解气所占的百分数%95.710.152.072.07100.00出塔液相带出气量及其组成40℃溶解量，Nm3/m3PC7.2590.0160.2500.2017.726体积流量Nm3/h7252.18416.272250.272201.4587748.374溶解气所占的百分数%93.960.213.232.60100.00入塔气相及其组成30℃体积流量Nm3/h7373.296658.3312429.2705823.30426333.2溶解气所占的百分数%28.002.5047.2022.30100.00出塔气相的组成35℃体积流量Nm3/h92.926642.28312178.5345670.71218584.455溶解气所占的百分数%0.503.4665.5330.51100.00入塔液相及其组成30℃体积流量Nm3/h149.00149溶解气所占的百分数%100.00100四、热量恒算在物料衡算中曾假设出塔溶液的温度为40℃，现通过热量衡算对出塔溶液的温度进行校核，看其是否在40℃之内。否则，应加大溶剂循环量以维持出塔溶液的温度不超过401.混合气体的定压比热容因未查到真实气体的定压比热容，故借助理想气体的定压比热容公式近似计算。理想气体的定压比热容：，其温度系数如下表：系数abcdCp1（30℃Cp2（32℃CO24.7281.754×10-2-1.338×10-54.097×10-98.929/37.388.951/37.48CO7.373-0.307×10-26.662×10-6-3.037×10-96.969/29.186.97/29.18H26.4832.215×10-3-3.298×10-61.826×10-96.902/28.906.904/28.91N27.440-0.324×10-26.4×10-6-2.79×10-96.968/29.186.968/29.18表中Cp的单位为（kcal/kmol·℃）/（kJ/kmol·℃）进出塔气体的比热容Cpv2=∑Cpiyi=37.48×0.0050+29.18×0.0346+28.91×0.6553+29.18×0.3051=29.04KJ/Kmol·℃2.液体的比热容溶解气体占溶液的质量分率可这样计算：质量分率为其量很少，因此可用纯PC的比热容代之。本设计题目中：kJ/kg·℃文献查得kJ/kg·℃,据此算得：kJ/kg·℃；kJ/kg·℃本设计采用后者。3.的溶解热kJ/kmolCO2文献查得kJ/kmolCO2（实验测定值）本设计采用后者。CO2在PC中的溶解量为7.203×1002.944=7224.206Nm3/h=322.509kmol/h故Qs=14654×322.509=4726046.886kJ/h4.出塔溶液的温度设出塔气体温度为35℃带入的热量（QV1+QL2）+溶解热量（Qs）=带出的热量（QV2+QL1）现均按文献值作热量衡算，即取kJ/kg·℃；kJ/kg·℃Qv1=V1Cpv1(Tv1－T0)=26333.2×31.34×30/22.4=1105289.046kJ/hQL2=L2CpL2(TL2－T0)=1002.944×1193×0.3795×30=13622291.31kJ/hQv2=V2Cpv2(Tv2－T0)=18584.826×29.04×35/22.4=843286.4798kJ/hQL1=L1CpL1(TL1－T0)=1211270.882×0.3894×TL1=471668.8814TL1kJ/h式中：L1=1002.944×1193+(7748.374-0.2×1002.944)×42.775/22.4=1211270.882kg/h1105289.046+13622291.31+4726046.886=843286.4798+471668.8814TL1TL1=39.456℃与理论值比较后，取TL1=39.5℃5.最终的衡算结果汇总出塔气相及其组成（出塔气相及其组成（35℃V2=18584.455Nm3/hCO2COH2N292.926632.28312178.5345670.712Nm3/h0.503.4665.5330.51%QV2=843286.4798kJ/h入塔液相及其组成（30℃L2=1002.944mCO2COH2N2149Nm3/h%QL2=13622291.31kJ/h入塔气相及其组成（30℃V1=26333.2Nm3/hCO2COH2N226333.27273.296658.3312429.2705872.304Nm3/h28.02.547.222.3%QV1=1105289.046kJ/h出塔液相带出气量及其组成（40℃L1=1187485.696kgCO2COH2N269466526.4614.59224.36180.60Nm3/h93.90%脱碳塔溶解气量及其组成（40℃L1=1211270.882kgCO2COH2N27458.1577224.20611.032156.460156.460Nm3/h95.710.152.072.07%Qs=4726046.886kJ/h五、设备的工艺与结构尺寸的设计计算计算公式：塔底气液负荷大，依塔底气液负荷条件求取塔径。采用Eckert通用关联图法求取泛点气速，并确定操作气速。入塔混合气体的质量流量：V’=(26333.2÷22.4)×20.208=23756.308kg/h注：20.208为入塔混合气体的平均分子量，11.042为出塔混合气体的平均分子量Mm2=440.005+280.0346+20.6553+280.3051=11.042kg/kmol塔底吸收液的质量流量：L’=1211270.882kg入塔混合气的密度（未考虑压缩因子）：吸收液的密度（40℃）吸收液的粘度，依下式计算得到：mPa·s（平均温度35℃时的值）选mm塑料鲍尔环（米字筋），其湿填料因子，空隙率，比表面积，Bain-Hougen关联式常数。选用Bain-Hougen关联式求解根据设计u=0.1m/s1．求取塔径Vs=26333.2×(0.1013/1.6)×(303.15/273.15)=1850.331m3/h=D=(4×0.514/（3.14×0.1))0.5=2.569本次设计取D=2600mm2.核算操作气速u=4Vs/(3.14×D2)=4×0.514/(3.14×2.62)=0.0969m则操作气体速度取u=0.10m/s合适3.核算径比D/d=26400/50=52>10~15（满足鲍尔环的径比要求）4.校核喷淋密度采用聚丙烯填料表面L喷，min=（MWR）at=0.08×106.4=8.512m3/(m2L喷=（满足要求）六、填料层高度的计算塔截面积∩=0.785D2=5.307㎡因其他气体的溶解度很小，故将其他气体看作是惰性气体并视作为恒定不变，那么，惰性气体的摩尔流率G’=26333.2(1-0.28)/(22.4×3600×∩)=0.0480kmol/(m2·s)又溶剂的蒸汽压很低，忽略蒸发与夹带损失，并视作为恒定不变，那么有L’=1002.944×1193/(102.09×3600×5.307)=0.6135kmol/(m2·s)，吸收塔物料衡算的操作线方程为：将上述已知数据代入操作线方程，整理得：采用数值积分法求解，详细结果见表6-1。步骤如下：①将气相浓度在其操作范围内10等份，利用操作线方程求取各分点y所对应的x，将计算结果列于表中的第1、2行。②计算各分点截面处的气液相流率G=L=将计算结果列入表中的3、4列。③计算压力和温度T，压力按浓度分布，温度按计算，将计算结果列于表中第5、6行。④计算式中的各项参数，按下式计算：=取，不变（前已算出塔顶、塔底变化很小）。将计算结果列于表中7～10行。⑤计算值，按下式计算：m/h将计算结果列于表中11～14行。⑥计算将计算结果列于表中15～16行。⑦计算将计算结果列于表中17、18行。⑧计算将计算结果列于表中19行。⑨计算将计算结果列于表中的20～24行。⑩求取积分项Z=1.5H=27.48m。实际取Z=28m，分4段，每段7m。表格6-1 数值积分结果汇总项目012345678910y0.0050.03250.060.08750.1150.14250.170.19750.2250.25250.28x0.000213170.0024420030.0047904450.0072683910.0098868540.0126581380.0155960230.0187159960.022035530.0255744020.029355095G0.0482412060.0496124030.051063830.052602740.0542372880.0559766760.0578313250.0598130840.0619354840.0642140470.066666667L0.6136308080.6150018360.6164530850.6179918060.6196261530.6213653280.6232197490.6252012650.6273234040.6296016870.63205400616.0216.0516.0816.1116.1416.1716.216.2316.2616.2916.32T303.15304.15305.15306.15307.15308.15309.15310.15311.15312.15313.15气相平均分子量11.1212.0312.9413.8514.7615.6716.5817.4918.3919.320.2112.1313.1414.1315.1316.1217.1218.1119.0920.0821.0622.041.551.51.451.41.350.6013306710.6371068410.6738543090.7128173160.7536575910.7973271620.8435693030.8927995270.946304241.0036474181.0659826392.5957005062.5472418152.5003074982.4548344822.4107628772.368035792.3265991422.2864015152.2473939922.2095300162.1727652591192.341191.3081190.2761189.2441188.2121187.181186.1481185.1161184.0841183.0521182.023.53003E-063.60905E-063.68888E-063.76953E-063.85098E-063.93323E-064.01627E-064.1001E-064.18471E-064.2701E-064.35627E-060.9736656410.9979192391.0225395821.0475358021.0729183711.0986993251.1248925111.1515139011.1785819591.2061180971.234147222H0.1324093890.1299082880.1274958240.1251673670.1229186050.1207455140.1186443380.1166115660.1146439110.1127382930.1108918240.8017699320.8291952640.8567797580.884786150.9131307310.9419699660.9712326151.0009655531.0313250851.0622084621.093728249520953.12519475.68517998.24516520.8515043.36513565.92512088.48510611.04509133.6507656.16506178.720.7680136960.7722816270.7765987520.7809694140.7853984440.7898912390.7944538490.7990930910.803816680.8086333920.813553255274.4846466265.176451256.4166298248.0849174240.1754891232.6200926225.4152693218.529181211.9115558205.5709703199.47253381-x0.999786830.9975579970.9952095550.9927316090.9901131460.9873418620.9844039770.9812840040.977964470.9744255980.9706449050.08010.5216250.96481.4096251.85612.3042252.7543.2054253.65854.1132254.56966.91027E-050.0004426610.0008054730.0011578920.0015002570.0018328950.0021561220.002470240.0027755410.0030723070.003360809-x0.00669710.0418241020.0757568660.1085207930.1401388370.1706313950.200016170.2283079920.2555185930.281656330.306725833积分项6677.6694871111.748802637.745351462.4529363371.8670651317.1051491280.8338179255.4021638236.9306588223.1854573212.8581807七、填料层的压降用Eckert通用关联图计算压降横坐标：（前已算出）纵坐标：0.00133查图得：30mmH2O/m八、附属设备及主要附件的选型1.塔壁厚操作压力为1.6Mpa壁厚：圆整后取22mm选用22R钢板2．液体分布器液体分布器是保持任一横截面上保证气液均匀分布。本次使用分布较好的槽盘式分布器。它具有集液、分液和分气三个功能，结构紧凑，操作弹性高，应用广泛。3．除沫器除沫器用于分离塔顶端中所夹带的液滴，以降低有价值的产品损失，改善塔后动力设备的操作。此次设计采用网丝除沫器。U=除沫器直径4．液体再分布器液体向下流动时，有偏向塔壁流动现象，造成塔中心的填料不被润湿，故使用液体再分布器，对鲍尔环而言，不超过6m。故在填料3m处装一个再分布器。本次使用截锥式再分布器。5．填料支撑板填料织成板是用来支撑填料的重量，本次设计使用最为常用的栅板。本次塔径为2600〉1400mm，使用四块栅板叠加，直径为850mm6．塔的顶部空间高度塔的顶部空间高度指顶第一层塔盘到塔顶封头的切线距离。为减少雾沫夹带的液体量，一般取1.2~1.5m，本次设计取1.2m九、设计概要表入塔混合气体的质量流量V’23756.308kg塔底吸收液的质量流量L’1085385kg/h入塔混合气的密度p12.83Kg/m3吸收液的粘度2.368mPa·s填料因子120m-1空隙率0.9比表面积106.4m2/mBain-Hougen关联式常数A0.0942Bain-Hougen关联式常数K1.75uf0.120u0.1m/s塔径2600mm喷淋密度L117.903m3塔截面积A5.307m溶剂的摩尔流率L0.6068kmol/(m2·s)惰气的摩尔流率G0.0438kmol/(m2·s)CO2在PC中扩散系数1.17×10-5㎝2/s气液两相的粘度0.015mPa·s吸收液与填料的表面张力39.1mPa·s聚乙烯塑料的表面张力33.0mPa·s设计高度H28填料层的压降30mmH2O/m塔体壁厚22mm除沫器气速1.02m/s除沫器直径0.58m填料支撑板850mm顶部空间高度1.2m十、设计评价及总结经过2周的时间，终于完成了这次的课程设计。在本学期，通过学习了《化工原理》这一门重要的专业基础课，了解到化工单元操作的基本原理、典型设备的结构原理、操作性能和设计计算。化工单元操作是组成各种化工生产过程、完成一定加工目的的基本过程，其特点是化工生产过程中以物理为主的操作过程，包括流体流动过程、传热过程和传质过程。这次我的课程设计题目是PC吸收过程填料吸收塔的设计，这是关于吸收中填料塔的设计。填料塔是以塔内装有大量的填料为相接触构件的气液传质设备。填料塔的结构较简单，压降低，填料易用耐腐蚀材料制造等优点。本设计中，开始的时候我采用Eckert通用关联图计算泛点气速，在填料的选择中，我几乎是用排除法来选择的，就是一种一种规格的算，后来认为使用钢制鲍尔环（规格为50m×m×50mm0.9mm）计算得的结果比比较好。在同类填料中，尺寸越小的，分离效率越高，但它的阻力将增加，通量减小，填料费用也增加很多。解决了上面的问题之后就是通过查找手册之类的书籍来确定辅助设备的选型，我们选择孔管型支承装置作为填料支撑，选压紧栅板作为填料压紧装置。本设计我们所设计的填料塔持液量小，通过这次的课程设计，让我从中体会到很多。课程设计是我们在校大学生必须经过的一个过程，通过课程设计的锻炼，可以为我们即将来的毕业设计打下坚实的基础。参考文献：[1]傅家新.碳酸丙烯酯(PC)脱碳填料塔的物热衡算[J].小氮肥设计技术,2005,(03).[2]傅家新,刘烈琼.PC吸收CO2传质系数简化计算之我见[J].小氮肥设计技术,2005,(05).[3]段全军,周桂亭,樊守传.填料塔的填料层高度和塔径计算实例[J].氯碱工业,2005,(04).[4]梁锋.碳酸丙烯酯脱碳脱硫技术的改进[J].氮肥技术,2007,(01).[5]白鹏,刘建新,王世昌.规整填料塔的设计计算模型[J].化工机械,2001,(04).[6]柴诚敬,王军,张缨．化工原理课程设计[M].天津科学技术出版社

2006.[7]马晓迅,夏素兰．化工原理[M]曾庆荣主编化学工业出版社

2010.

附录资料：不需要的可以自行删除液压装配工艺规程总则:1.1本规程适用于产品液压系统装配施工.1.2本规程解释权属于技术部.安装前的准备2.1图纸技术资料的准备:设备的液压系统图,电气原理图,管道布置图,液压元件,辅件及管件清单和有关样本等要备齐,并在安装前对其内容和要求都应熟悉和了解.2.2物资的准备按液压系统图和元件清单,由仓库领出液压元件等物资,领用时要注意质量.凡有破损和缺件的液压元件和压扁的管子,均不应领出.压力表领出后应经校验,避免产生调试误差。2.3元件和管件质量检查液压元件性能和管件的质量直接关系到系统工作的可靠性和稳定性,故在安装以前应再次检查质量。2.3.1外观检查与要求1).液压元件领出的液压元件型号,规格必须与清单一致;查明液压元件保管期限是否过长,若过长要注意元件内部密封件的老化程度;元件上的调节螺钉,手轮,锁紧螺母等应完整无损;检查液压元件所附带的密封件外观质量是否符合要求;板式连接元件,阀安装底板的连接平面应平整,其沟槽不应有飞边、毛刺、棱角、不许有碰磕凹痕;螺纹连接件的连接口处不准有毛刺和碰磕凹痕;检查油口道内部是否清洁,特别是铸造孔的毛坯面;电磁阀的电磁铁应工作正常;各液压元件上相配的附件必须齐全;油箱内部不准有锈蚀,附件应齐全,安装前应清洗干净.2).管子和管接头管子的钢号,通径,壁厚和接头的型号规格及加工质量都要符合设计规定,所用管子有下列情况之一者,不准使用;内外壁面已腐蚀或显著变色;有伤口裂痕;表面凹入;表面有离层或结疤;所用接头(包括软管接头)若有下列情况之一者,不准使用:螺纹和O型圈沟槽棱角有伤痕,毛刺或断丝扣等;接头体与螺母配合松动或卡涩.2.3.2液压元件拆洗与测试:系统中安装的液压元件如在运输中或库存时不慎以致内部受污染,或库存时间过长密封件自然老化,势必将造成系统故障,因此,在元件安装前应根据情况进行拆洗.如有条件,应进行测试.1)拆洗:液压元件拆洗时必须熟悉元件的结构和工作原理并具备维修元件的经验,不符合使用要求的零件和密封件必须更换.分解液压件应在符合国家标准的净化室中进行,一般不允许液压件的装配间和机械加工车间或钳工车间处于同一室内,若受条件限制应将液压件装配间隔离.严禁在露天、棚子、杂物间和仓库中分解和装配液压件.维修人员应穿戴纤维不易脱落的工作服,工作帽,不准用棉纱等类松散纤维,以防纤维、灰尘、头发、皮屑等散落入液压系统，造成人为的污染。严禁在火源附近拆装液压件，维修人员也不得在拆洗、安装工作点附近及维修间内吸烟。B．拆卸前必须知道拆卸顺序和方法，不许乱拆乱卸，严禁破坏性拆卸。拆卸时不得损坏零件，并记住每个零件的安装部位，有图纸的应参照图纸进行核对。C．允许用煤油、汽油以及和液压系统牌号相同的液压油清洗，但不得用和液压系统牌号不同的液压油清洗。D．清洗后的零件不准放在土地、水泥地、地板和钳工台上,也不易直接放在系统牌号不同的液压油中清洗。E．清洗后的零件必要时用清洁干燥的压缩空气吹干。F．已清洗过但暂时不装配的零件应放入防锈油中保存。G．装配时切勿把零件、密封件错装或漏装，盘状零件不要装反，上下不要颠倒。紧固螺钉力矩要均匀，并符合元件厂的规定。禁止用铁制榔头敲打零件的金属表面，必要时允许用木锤、铜锤、铜棒或橡皮锤敲打。H．已装配完的液压元件，暂不进行总装时，应将他们所有的进出油口都要用塑料塞子堵住，并用胶布或胶带封住，以防脏物侵入元件内部。2）测试对拆洗过的元件应尽可能进行试验液压泵、马达要测试其额定压力，流量时的容积效率；液压缸应测试其内外泄漏，缓冲效果和最低起动压力；方向控制阀应测试其换向状况、压力损失和内外泄漏；压力阀应测试其调压状况，开启和闭合压力，外泄漏；流量阀应测试其调节状况，开启和闭合压力，外泄漏；冷却器要通水和通油检查。每个被测试元件均应达到规定的技术指标。已测过的元件要用塑料堵头封住油口，整个元件外包塑料布。3．液压系统的管道安装3．1软管安装规定：安装前，每根软管必须用压缩空气吹干净，并通油清洗并把管接头两端用塑料布包扎。应避免急弯，最小弯曲半径应在10倍管径以上；与管接头的连接处应有一段直线过渡部分，其长度不应小于管子外径的两倍；在静止及随机移动时，管子本身不得扭转变形；长度过长或承受急剧振动情况下，宜将软管用夹子夹牢，但在高压下使用的软管应尽量少用夹子；水平安装的软管，当自重会引起靠近接头部分过多变形时，必须有适当的支托或使软管接头部分下垂安装，成“U”字形；长度除满足弯曲半径和移动行程外,尚应有4%左右的余量;相互间及同其它物体不得摩擦;离热源近时必须有隔热措施;管道安装间断期间,各管口应严密封闭;柱塞式液压泵和液压马达的泄油管应直接回油箱,并且应和泵/马达体上方的泄油口接通;不允许几个泄油管合并成一个和它相同通径的管路回油箱,也不准把泄油管接通总回油管,但静液传动系统的泵/马达和对液压马达(如多级调速)体内有规定压力要求除外.双缸同步回路中两液压缸管道应对称铺设。3．2管道加工设计图样或具体安装尺寸，形状及焊接要求加工管材。3．2．1切割加工要求：液压系统的管子一般应用机械方法切割；管端切割表面必须平整，不得有裂纹、重皮、管端的切屑、毛刺、熔渣、氧化皮等必须清洗干净；用管刀切割的管口，应将内壁被管刀挤起部分除去；切口平面与管子轴线垂直度公差为管子外径的1%。3．2．2弯管要求：液压系统的管子推荐采用弯管机冷弯；弯管的最小弯曲半径应不小于管外径的3倍，工作压力高的管子，其弯曲半径宜大；弯制有缝管时，应使焊缝位于弯曲方向的侧面；管子弯制后的椭圆率，即最大外径和最小外径之差与最大外径之比应不超过8%。弯曲角度偏差Δ与弯曲长度L之比不应超过±1.5ｍｍ／ｍ见图．３．２．３螺纹加工要求Ａ．需加工的管子螺纹所采用的基本尺寸标准和公差标准应与相配螺纹采用的相同，其精度和表面粗糙度也应与相配螺纹相同；Ｂ．螺纹加工后表面应无裂纹、凹陷、毛刺等缺陷。有轻微机械损伤或断面不完整的螺纹，全长累计不应大于１／３圈，螺纹牙高减少不应大于其高度的１／５；Ｃ．螺纹加工完毕，应将切屑清理干净，并防止锈蚀和机械损伤。３．２．４坡口加工及接头要求：Ａ．对Ｖ型坡口型式，尺寸及接头间隙可根据壁厚Ｓ按下表规定的手工焊件常用坡口形式和尺寸进行加工和组对；Ｂ．对于Ⅰ、Ⅱ级焊缝的坡口应用机械方法加工，对Ⅲ、Ⅳ级焊缝的坡口宜用机械方法加工，若用氧――乙炔焰加工，则须除净其表面的氧化皮，并将影响焊接质量的凹凸不平处磨平，不锈钢管的坡口应用机械方法加工；Ｃ．管子、管件的对口应做到内壁平齐，Ⅰ、Ⅱ级焊缝的对口，内壁错边量不超过管壁厚度的１０％，且不大于１ｍｍ；Ⅲ、Ⅳ级焊缝的对口，内壁错边量不超过管壁厚度的２０％，且不大于２ｍｍ。对工作压力等于及高于６３Ｍpａ的管道，其对口焊缝质量不低于Ⅲ级焊缝标准。３．２．５管道焊接要求：Ａ．焊接工作应取得相应适焊范围合格证书的工人施焊；Ｂ．焊接材料应具有制造厂的质量证明书；焊条、焊接剂在使用前应按产品说明书的规定烘干，并在使用过程中保持干燥，焊药皮应无脱落和显著裂纹，焊丝在使用前应清除表面油污，锈蚀等。Ｃ．施焊前应对坡口及附近宽２０ｍｍ范围内的内外管壁进行清理，除净油、水、漆、锈及毛刺等。Ｄ．在管道焊接的全过程中，应防止风、雨、雪的侵袭。Ｅ．焊接完毕，应将焊缝表面熔渣及其两侧的飞溅清理干净。Ｆ．焊缝的返修应有工艺措施，同一部位的返修次数，碳素钢管不得超过３次，合金钢管不得超过２次。Ｇ．对下列焊缝，宜用氩弧焊焊接或氩弧焊打底，电弧焊填充：ａ．液压伺服系统管道焊缝；ｂ．奥氏体不锈钢管道焊缝；ｃ．焊后焊缝根部无法处理的液压系统管道对接焊缝；Ｈ．采用氩弧焊焊接或用氩弧焊打底时，管内宜通保护气体。３．２．６焊接质量标准：焊缝的表面质量应符合下列要求：ａ．焊缝外形尺寸应符合技术标准的规格和图样的要求，焊缝与母材应圆滑过渡。ｂ．焊缝或热影响区表面不得有裂纹、气孔、弧坑和肉眼可见的夹渣、熔合性飞溅等缺陷。ｃ．焊缝咬边深度不超过０．５ｍｍ，总长度（焊缝两侧之和）不超过管子周长的１／４，且不超过４０ｍｍ。ｄ．对接焊缝的宽度以每边超过坡口边缘２ｍｍ为宜。焊缝加强高度：当壁厚小于１０ｍｍ时为０－２ｍｍ。ｅ．对接焊口内瘤突起ｈ：当管外径Ｄ≤２５ｍｍ时，ｈ≤０．５ｍｍ时，ｈ≤１ｍｍ。３．２．７管道的酸洗：酸洗注意事项：管子酸洗前要根据要求进行耐压试验（试验压力为最高工作压力的5-2倍）。不合格时，可按前述焊缝返修规定补焊。试压合格后，准备酸洗；酸洗前应先脱脂，并对螺纹和密封面加以防酸措施；涂有油漆的管子，酸洗前应用脱漆剂将漆除净；酸洗液的浓度和各成分的比例应根据管道的锈蚀程度和酸洗用水的水质确定；酸洗后，若用压缩空气喷油保护，所用压缩空气必须干燥洁净；酸洗用水必须洁净；酸洗应根据锈蚀程度、酸液浓度和温度，掌握好酸洗时间，不得超过酸洗；管道酸洗复位后，应尽快进行循环冲洗，否则应每周用油循环2-3次。酸洗方法：槽式酸洗：槽式酸洗：一般按：脱脂→水冲洗→酸洗→水冲洗→中和→钝化→水冲洗→干燥→涂防锈油（剂）→封口的工序进行的。循环酸洗循环酸洗时，一般按：水试漏→脱脂→水冲洗→酸洗→冲和→钝化→水冲洗→干燥→涂防锈油的工序进行。酸洗质量检查：酸洗后管内壁应无附着异物，若用盐酸、硝酸或硫酸洗时，管内壁应呈灰白色；若用磷酸酸洗时，管内壁应呈灰黑色。管道循环冲洗。3．2．8管道循环冲洗：管道在酸洗合格后，可在专用冲洗台上将各节管子连接在一起进行循环冲洗，注意事项如下：冲洗泵、油箱、滤油器等应用其所适用的冲洗油；冲洗过程中宜用变换冲洗方向及振动关路等方法加强冲洗效果；冲洗油加入油箱时，应经过过滤，过滤精度不宜低于系统的过滤精度；油箱在加入冲洗液前应作检查，内部不得有任何肉眼可见的污物；管道冲洗合格后必须将冲洗液排除干净，但以工作介质进行冲洗时，若冲洗后冲洗油的各项品质指标仍在要求范围之内时，可以留用；管道冲洗完毕后，两端应立即用洁净的塑料布包封；冲洗油应与系统工作介质，与系统中所有密封件材质相容，其粘度宜低；冲洗油的流速应使油呈紊流状态；其温度用高水基液时，不应超过50°C，用液压油时，不宜超过60°C。在上述温度限度内，冲洗油温度宜高。要经常注意观察过滤器的污染情况，一经达到污染程度应立即更换。4．液压件安装要求：4．1液压泵安装要求：按设计图纸的规定和要求进行安装；液压泵轴与传动机构轴旋转方向必须是泵要求的方向；泵轴与传动机构的同轴度应在0．1mm以内，倾斜角不得大于1°。安装连轴节时，最好不要敲打，以免损坏液压泵转子等零件，安装要正确、牢固。紧固液压泵、传动机构的地脚螺钉时，螺钉受力应均匀并牢固可靠。用手转动联轴节时，应感觉到液压泵传动轻松、无卡住或异常现象，然后才可以配管。4．2液压缸安装要求：按设计图纸的规定和要求进行安装；液压缸活塞杆带动移动机构移动时要达到灵活轻便，在整个行程中任何局部均无卡滞现象；安装前要严格检查液压缸本身的装配质量，确认液压缸装配质量良好后，才能安置在设备上。4．3．液压阀安装要求：阀类元件的安装形式有管式、板式、叠加式和插装式。形式不同，安装的方法和要求也有所不同，其共性要求如下：安装时要检查各种液压阀测试情况的记录，以及是否有异常。检查板式阀结合面的平直度和安装密封件沟槽加工尺寸和质量，若有缺陷应修复或更换。按设计图纸的规定和要求进行安装。安装阀时要注意进、出、回、控、泄等油口的位置，严禁装错。换向阀以水平安装较好。安装时要注意质量，对密封件质量要精心检查，不要装错，避免在安装时损坏；紧固螺钉拧紧时受力要均匀，对高压元件要注意螺钉的材质和加工质量，不合要求的螺钉不准使用。安装时要注意清洁，不准带着手套进行安装，不准用纤维制品擦拭安装结合面（安装板平面和阀板平面），防止纤维类脏物侵入阀内。阀安装完毕后要检查下列项目:用手推动焕向阀滑阀,要达到复位灵活,正确;调压阀的调节螺钉应处于放松状态;调速阀的调节手轮应处于节流口较小开口状态;使换向阀阀芯的位置尽量处于原理图上所示的位置状态;检查一下应该堵住的油孔(如不采用远程控制时溢流阀的遥控口)是否堵上了,该接油管的油口是否都接上了.5.液压系统的清洗:5.1.清洗要求:首先应将环境和场地清扫干净;清洗液要选用低粘度的专用清洗油(或用38°C时粘度为20cst的透平油),并且有溶解橡胶能力,有可能时,可把清洗油加热到50-80°C;冲洗前过滤器的工作滤芯应换上冲洗滤芯,冲洗合格后换上工作滤芯;冲洗前油缸或液压马达与管道断开,用软管将进油管道和回油管道连通,冲洗合格后将油缸或液压马达与管道连通;皮囊蓄力器可充入氮气等;按设备使用说明书上规定的油品牌号加油,加油必须过滤,注意清洁;清洗后,必须将清洗油尽可能排净,防止使清洗油混入新油中,引起液压油变质,影响油的使用寿命;清洗后,要清洗油箱内部,经检查符合要求后,将临时增设的清洗回路拆掉,并把管路恢复到设计规定的系统.在拆装时要注意清洁,并将有关元件,管件安装牢固可靠.5.2.冲洗检验:液压传动系统用颗粒计数法时不低于G级;用目测法时,在连续过滤1h后的滤油器滤芯上检查,应无肉眼可见的污染物.表6-1和表6-2分别为管道冲洗污染度等级对应的区间号和各区间号所表示的每100ml油中含有固体污染物的颗粒数.表6-1管道冲洗污染度等级对应区间号等级ABCDEFGH各等级对应的区间号<5-15mm1415161718192021>15mm1112131415161718表6-2各区间号所表示的颗粒数区间号242322212019181716151413颗粒数多于8M4M2M1M500K250K130K64K32K16K8K4K至16M8M4M2M1M500K250K130K64K32K16K8K区间号121110987654321颗粒数多于2K1K5002501306432168421至4K2K1K500250130643216842注:K=103M=1066.液压系统压力试验,调试和试运转6.1.压力试验:系统的压力试验应在管道冲洗合格,安装完毕组成系统,并经过空运转后进行.6.1.1空运转:空运转应使用系统规定的工作介质,工作介质加入油箱时,应经过过滤,过滤精度应不低于系统设计规定的过滤精度;空运转前,将液压泵油口及泄漏油口(如有)的油管拆下,按照旋转方向向泵进油口灌油,用手转动