离心泵单元仿真培训系统
离心泵主要由泵壳、叶轮、轴、轴封及密封环等组成。
(1) 泵壳
泵壳是泵的主体,起到支撑固定作用,并与安装轴承的托架相连接。泵壳有轴向剖分式和 径向剖分式两种。大多数单级泵的壳体都是蜗壳式的,多级泵径向剖分壳体一般为环形体或 圆形壳体。一般蜗壳式泵壳内腔呈螺旋形液道,用以收集从叶轮中甩出的液体,并引向扩散 管至泵出口。泵壳承受全部的工作压力和液体的热负荷。
(2) 叶轮
叶轮是离心泵的核心部分,也是唯一的作功部件,泵通过叶轮对液体做功。 叶轮型式有闭式、开式、半开式三种。闭式叶轮由叶片、前盖板、后盖板组成。 半开式叶轮由叶片和后盖板组成。开式叶轮只有叶片,无前后盖板。闭式叶轮效率较高,开式叶轮效率较低。
(3) 轴和轴承
泵轴是联轴器和电动机相连接,一端固定叶轮,一端装联轴器。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。根据泵的大小,轴承可选用滚动轴承和滑动轴承。
(4) 轴封
轴封一般有机械密封和填料密封两种。一般泵均设计成既能装填料密封,又能装机械密封。
(5) 电动机
离心泵有电动机提供动力。
离心泵启动前泵壳内要灌满液体,当原动机带动泵轴和叶轮旋转时, 液体一方面随叶轮做圆周运动,一方面在离心力的作用下自叶轮中心 向外周抛出,液体从叶轮获得了压力能和速度能。当液体流经蜗壳到排 液口时,部分速度能将转变为静压力能。在液体自叶轮抛出时,叶轮中 心部分造成低压区,与吸入液面的压力形成压力差,于是液体不断地被吸入,并以一定的压力排出。
离心泵的操作中经常遇到两种不正常的现象:气蚀现象和气缚现象。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。这种现象叫气蚀现象。
气缚是离心泵启动时,如果泵内存有空气,由于空气密度相对于输送液体很低, 旋转后产生的离心力小,因而叶轮中心区所形成的低压不足以将液体吸入泵内, 虽启动离心泵也不能输送液体。此种现象称为离心泵的气缚现象。气缚现象表示 离心泵无自吸能力,所以在启动之前必须向泵壳内灌满液体。气缚现象泛指离心泵抽空现象。
离心泵具有性能范围广泛、流量均匀、结构简单、运转可靠和维修方便等诸多优点,因此离心泵在工业生产中应用最为广泛。
离心泵操作在化工装置中是常见的一类单元操作。本离心泵操作单元为重油加氢裂化 装置的一部分,原料自上游装置经液位控制阀LV101进入原料缓冲罐D101。D101罐压 力由顶部压力控制器PIC101分程控制,压力低时,氮气补入系统,压力高时,系统向 火炬泄压。原料油由罐底原料油泵P101A/B抽出,其流量经流量控制器FIC101调节控制 送至下游装置。
工艺流程图如下:
DCS站提供DCS自动控制和控制操作。模拟操作员级别的操作,以操作员级别进入DCS站。
离心泵操作单元标准工艺流程仿真模型DCS站画面如下图:
现场站:提供装置现场的交互就地操作。
(1)二维现场站
离心泵操作单元标准工艺流程仿真模型现场站画面如下图:
三维现场站可作为OTS(OperatorTrainingSimulator,操作仿真培训系统)现场选择方案,可实现3D环境漫游、交互操作、声色效果等功能。
主要包括3DFOD(FieldOperateDevices,现场操作站)的运行环境要求、界面与功能、操作说明等内容。具体包括: 3DFOD运行环境要求、界面、查找、连接、定位、协同、分数、设置、地图以及操作说明。
3DFOD作为OTS的组成之一,提高了对计算机显卡的要求。为了获得最佳的用户体验,建议在如下环境中运行:
内存:8GB
显卡配置:NvidiaGeForce8600GTS或更高
操作系统:Windows7/10
有线网卡:10/100/1000M
显示器:最佳效果1366*768