时间：2022-09-30 06:00:14
摘 要：本文简要介绍了流体输送实训装置的特点，流体输送装置的应用及能满足的实训功能。为便于一体化教学提出了该装置需改进的几个问题和改进方法。
关键词：流体输送 传热 连锁 自动控制
一、流体输送实训装置建设背景
流体是指具有流动性的物体，包括气体和液体，在化工生产中所处理的物料大多为流体。在生产过程中，这些物料需要从一个设备转移到另一个设备，从一个工序转移到另一个工序，从一个车间转移到另一个车间。所以，流体输送是化工生产中最常见的化工单元操作，操作好流体输送工作，对化工生产过程有着非常重要的意义。
本实训装置我们引入了工业泵组、罐区设计概念，着重于学生对流体输送过程中的压力、流量、液位的控制，采用不同流体输送设备（离心泵、空气压缩机、真空泵）和输送形式（动力输送和静压输送），使学生能了解化工企业生产的雏形。
二、流体输送实训装置简介
笔者所在学院流体输送实训装置为学院与天津市睿智天成科技发展有限公司联合开发。笔者结合给学生带化工单元过程及操作的教学经验，将学院流体输送实训装置做简单介绍。学院流体输送实训室现有流体输送实训装置三套，流体输送实训装置流程如下图所示。
由图可以看出：新鲜水槽V101内的液体可经离心泵P102A或102B加压后输送至高位槽V102、储水槽V103或正压水槽V104；新鲜水槽V101内的液体，在压缩机压缩空气的作用下可被压送至高位槽V102或正压水槽V104；正压水槽V104内的液体在压缩机压缩空气的作用下可被压送至高位槽V102或新鲜水槽V101；高位槽V102内的液体可自流至新鲜水槽V101；高位槽V102、储水槽V103、正压水槽V104、负压水槽V105内的液体可由离心泵P101加压输送至新鲜水槽V101；液体可在真空喷射器产生的真空作用下由新鲜水槽V101被抽至负压水槽V105内；离心泵P102A与102B可以进行倒泵、串联和并联等操作。在以上操作中，新鲜水槽V101内的液体在压缩机压缩空气的作用下可被压送至高位槽V102或正压水槽V104，正压水槽V104内的液体在压缩机压缩空气的作用下可被压送至高位槽V102或新鲜水槽V101，高位槽V102内的液体可自流至新鲜水槽V101，液体可在真空喷射器产生的真空作用下由新鲜水槽V101被抽至负压水槽V105等其输送形式属于静压输送，其余输送形式为动力输送。
该装置为不锈钢材质设备，每台设备均配备DCS控制系统，即可实现现场操作，也可在DCS控制台操作，还可实现现场操作与DCS控制联合操作的过程。通过流体输送实训，我们可以使学生认识流体输送实训装置的结构、流程及仪表，掌握流体输送实训装置的开停车操作技能、正常运行操作技能、泵的串联与并联操作技能及异常事故（如断电、泵坏、阀卡等）的处理技能，使学生提高理论与生产实际相结合的能力，进一步适合企业发展的需要。
三、流体输送实训装置具有的实训功能
流体输送实训装置模拟工艺生产系统，设置流量调节系统，训练学生实际化工生产的操作能力。本装置可以实现流体输送：液相输送、气相输送以及真空输送。可以锻炼学生以下技能。
一是设备特性岗位技能。学生可进行离心泵特性曲线的测定。
二是气体输送岗位技能。学生可进行空气压缩机的开停车，压力缓冲罐压力的调节；真空泵的开停车，真空度的调节等操作。
三是液体输送岗位技能。学生可进行离心泵的开停车及流量调节；离心泵的气缚、气蚀；离心泵的串、并联等操作。
四是现场工控岗位技能。学生可进行泵的变频调节、电动调节阀开度调节和闸阀调节；储罐液位高低报警，液位调节控制。
五是化工电气仪表岗位技能。学生可进行电磁流量计、涡轮流量计、孔板流量计、电动调节阀、差压变送器、热电阻、压力变送器、功率表、无纸记录仪、闪光报警器及各类就地弹簧指针表等的使用。
六是就地及远程控制岗位技能。学生可进行现场控制台仪表与微机通讯，进行实时数据采集及过程监控。
七是盲板管理。为了防止生产过程、检修过程中不同物料的串料，保证管道系统之间的切断，锻炼学生的安全管理意识，本装置设置了盲板管理操作功能，可锻炼学生倒盲板的操作技能。
八是离心泵故障判断与处理功能。离心泵出现故障停止运行，学生可进行离心泵P102A与102B的倒泵操作，锻炼学生对事故的判断、处理能力。
九是离心泵的串、并联技能。设备模拟企业流量不足的情景下锻炼学生进行离心泵P102A与102B的并联操作及扬程不足时离心泵P102A与102B的串联操作的能力。
四、流体输送实训装置中存在的问题
学院流体输送实训装置虽然比较先进，但是在我们长时间的教学过程发现了以下几个方面的不足。
一是化工生产中流体在输送过程中一般均伴随着流体的换热过程，而本实训装置中无换热装置。
二是管路中所用的阀门均为截止阀或球阀，没有闸阀，无法让学生比较闸阀与截止阀调节流量时的不同操作过程。
三是在直管上无压差测量口、阀门前后无测压口，无法测量直管阻力和阀门局部阻力。
四是离心泵P102A或102B发生故障后无连锁。
五是各储槽的液位与流量无自动控制系统控制。
六是离心泵的安装高度在各储槽之下，无需设计灌液漏斗。
五、流体输送实训装置的改进措施
经过研究，我们对设备中的不足做出了如下改进。
一是化工生产中流体在输送过程中一般均伴随着流体的换热过程，而本实训装置中无换热装置，学生只能是在控制储槽液位稳定的情况下来调节流量。我们的改进方案是：增设蒸汽发生器一台，在高位槽前增加一列管式换热器，模拟化工生产中物料需要加热的情景，用蒸汽与被输送物料换热，维持物料流量一定、各储槽液位稳定，让学生控制加热蒸汽的流量以维持出口温度恒定；或者在生产负荷发生变化后让学生调节加热蒸汽的流量以维持出口温度恒定，这样更符合化工生产实际。
二是管路中所用的阀门均为截止阀或球阀，没有闸阀的改进方案。在管路中增设闸阀，其目的是使学生比较用闸阀和截止阀调节流量时有何不同，从而加深对阀门特性的理解。
三是在直管上无测压口，无法测量直管阻力的改进方案。在直管两端取两个测压口，在截止阀、闸阀前后各取测压口，用以测定直管阻力和局部阻力，并比较流体流经闸阀与截止阀时的阻力损失大小。
四是离心泵无连锁的危害。离心泵发生故障无连锁，如果生产人员不能及时发现，小则物料流量减小，影响正常生产；大则可能会造成更大的安全生产事故。其改进方案是：离心泵P102A与102B增设连锁控制系统，当运行离心泵P102A出现故障后，连锁系统自动停止运行泵P102A，并启动备用泵102B，以维持系统正常运行。
五是各储槽的液位与流量无自动控制系统的危害。没有自动控制系统，当离心泵向储槽内输送物料时，液位若超过上限离心泵继续对其输送物料，则有可能会造成该储槽内液体溢流。其改进方案是：在各储槽入口增设自动控制器并与液位串级控制储槽内的液位，以防储槽液体过多而溢流。
六是离心泵P101、P102A、P102B的安装高度在各储槽之下，无需设计灌液漏斗。因为离心泵安装高度比各储槽都低，当打开离心泵的入口阀及排气阀时，储槽内的液体会自动流入离心泵内，故不需要设置灌液漏斗。本实训装置改进方案是：将灌液漏斗去掉，改为排气口。
六、小结
我们从设备设计和教学环节入手提出了设备改进的新方案，即增设换热器、蒸汽发生器，使冷热流体进行换热，让学生在控制液位、流量时再控制物料的温度，增设闸阀、增设直管阻力与局部阻力的测压口、增设连锁系统、增设自动控制系统，将灌液漏斗去掉，改为排气口。通过这些改进措施，使流体输送装置在设计上更加合理，同时也适应了一体化教学环节的需要。在改进后的装置上，学生不仅可以学习到流体输送的知识与技能，还可学习到传热的相关操作技能与仪表的相关知识与操作技能，这更符合一体化教学对教学硬件的要求。
参考文献：
[1]张新战.化工单元过程及操作[M].北京：化学工业出版社，2012.
（作者单位：山东化工技师学院）