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關鍵詞:化工設備;計算機輔助;軟件開發;研發趨勢
現代化工設備中對計算機輔助設計的應用已經十分廣泛,并且使用的技術也在不斷的升級,正在經由原來的簡單輔助向試驗室中實驗條件的科學仿真和模擬設計階段過渡。以前化工設備的設計主要依靠人工手動操作,有時候設計的精確性不夠,會影響在實際中的應用?,F在,隨著科學技術的發展和計算機人工智能技術的不斷更新, 計算機技術在化工設備的設計中的作用也越來越重要。依靠計算機提供的各種設計技術和專門的設計軟件,化工設備的設計漸漸地全面進入計算機輔助設計階段。
一、 化工設備CAD軟件簡介
1.1智能型化工設備CAD系統軟件CMCAD
CMCAD軟件主要依靠Windows系統作為設計平臺,將化工設備的要求用軟件語言進行匯編,是一種高度智能化的化工設備的設計軟件,也是全國第一個此種類型的軟件,通過了專家的檢測和實踐的驗證,在化工行業中廣為應用。該軟件由大學里的專業軟件編程專家集合研發而成,歷時四年,目前的通用版本為CMCAD2000。這種軟件主要用于化工設備中的圖表制作,集中統計化工設備設計時所需要的各種圖表,如零部件參數化標準件圖庫、通用機械標準件圖庫、常用模型圖庫等,將各種類型的零部件的基本信息存入軟件,以便設計時方便獲取所需的資料。這些材料同時包括與此對應的英文對照表格,極大地方便了設計工作的進行。
1.2石油化工靜設備計算機輔助設計系統VCAD
VCAD軟件的實際功用經過了石油化工產業設備發展的檢驗。該軟件由專門的技術中心部門研發而成,目前情況國內通用的版本為VCAD3.2,和CMCAD軟件不同的是,該軟件只有設計計算部分以Windows為操作平臺,其他部分的設計主要依托于PICAD。VCAD里含有的單項包括:受壓元件計算;施工圖繪制。施工圖根據實際設備的要求而不同,簡單來說,包括塔器設計施工圖、浮頭換熱器設計施工圖、固定管板換熱器設計施工圖繪制等多種不同的部件施工圖。
二、國外的CAD軟件發展與現狀
2.1壓力容器設計和分析軟件PVElite
PVElite產于美國,同樣以Windows為操作平臺,不同于國內的是這種軟件在設計圖例時,較多的運用三維圖像來直觀的展示部件的構造,而我國則傾向于采用描述性的語言和二維圖例來展示。此類軟件最新的研發成果是PVElite2007。PVElite根據 ASMEVlll-1& Vlll-2(美國壓力容器標準)、 PD5500(英國壓力容器標準)、 EN13445 (歐洲壓力容器標準)等多種規定,綜合各個國家的不同規格和情況要求匯編而成。 PVElite包括化工設備的結構和造型、容器和零部件的設計圖案,并且軟件能繪制CAD工程圖,且能自動生成材料表和管口信息表。
2.2壓力容器和換熱器軟件COMPRESS
COMPRESS是由美國CODEWARE公司開發的,三維CAD軟件是用Windows作為操作平臺,該軟件的最新版本是COM-PRESSBuild6252。COMPRESS根據 ASMEVIII-1& VIII-2、 TEMA、 ASCE7(美國土木工程師學會規范) IBC2006(美國建筑規范)、 UBC1997(美國建筑規范)、 NBC95(加拿大建筑規范)等標準編輯形成的。COMPRESS軟件在設計設備時,能夠及時的提供許多小建議和幫助向導,為用戶提供快捷的信息,提高設備的設計效果和實用性。
三、 化工設備設計軟件CAD的發展趨勢
3.1二維輔助繪圖向參數化設計繪圖方向發展
在引進計算機輔助技術之初,計算機軟家的開發與應用尚未推廣開來,因而在設計化工設備時一般采用二維圖案,有時甚至直接用描述性的語言,并且在作圖時也要依靠人工操作鼠標來完成繪圖過程,所取得的圖例數據不精確,設計效果不理想,并且也影響了計算機輔助技術實際功能的發揮,使得計算機技術在此處成了“甩圖板”。現在,隨著軟件技術的開發和專門應用軟件的推廣,在設計時不僅可以制作數量精確的圖例,并且還可以從軟件中獲得有好的幫助,對提高設計的科學性和設備的精確性、有效性的作用十分大?,F在此類的設計軟件中都會提供設計時所需的圖例參數庫, 設計時若有需要,只需要從圖庫中搜索所需的資料即可。這樣一來,不僅提高了設備設計時的作圖效率,而且可以豐富圖表范圍,有利于整個行業的發展進步。
3.2 單一功能的軟件向綜合設計軟件方向發展
之前的不少化工設備軟件,大部分的實際作用有限,如CAD軟件中就只有設計計算和強度校核功能,沒有繪圖功能;有的軟件只有繪圖功能,無法對所需的參數進行有效的信息處理。這樣一來,設計軟件的實用性大為降低,也影響了計算機輔助技術在化工設備設計中的應用,無法滿足行業發展的需要。隨著軟件技術的開發與進步,各種各樣的綜合設計軟件相繼問世,利用這些軟件綜合處理數據信息和繪圖,既簡便快捷,精確度又高。
3.3 化工設備CAD向CAD/CAE方向發展
比較舊的的化工設備CAD指的是計算機輔助二維繪圖技術,這個技術的發展對現在而言比較成熟。有關專家認為,計算機輔助設計軟件今后要朝著標準化、集成化和人工智能化方向發展,致力于建造計算機輔助工程集成優勢。隨著現代化學工業的發展,化工行業設備設計的要求越來越高,對設計中的軟件技術與要求也在不斷的提高,尤其是在繪圖方面,更是將焦點集中于軟件在繪制三維圖案方面的功能設計上。CAD/CAE集成軟件則極大地滿足了這一要求,提高了設計的精確度和設計的效率,適應了化工行業發展的需要。
四、結語
雖然我國化工設備設計軟件的發展歷程與國外相比比較短,所開發的軟件在三維圖案的制作方面也存在許多不盡如人意的地方,但是,總體來說,我國化工設備設計技術已經開始充分的結合考慮到這些問題,并且也在不斷的改進專業軟件的設計技術,雖為達到達到國際先進水平,但確實取得了一定的進步。目前我國主要的軟件設計和創新部門主要集中于各地的大學,如浙江大學、四川大學化學工程學院、南京化工大學、石油化工大學等。各級學校的技術研發和實踐,為我國化工設備的計算機輔助設計技術的發展做好了技術支撐。
參考文獻:
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一、化工設備油的選擇原則
為了降低能量的消耗,在保證設備零件安全運轉的條件之下,應該優先選用相對來說黏度最小的油。在高速輕負荷條件下工作的摩擦零件,就應該選擇黏度比較小的油;而在低速度重負荷條件下工作的摩擦零件,則應該選擇黏度最大的油。在溫度比較低的環境下運行的摩擦零件,應該選用黏度比較小、凝固點低的油;而在溫度比較高的環境下運行的零件,就應該選用黏度大的油。由于沖擊負荷以及往復運動損耗的摩擦零件,應該選用黏度較大黏度大的油。
二、化工機械設備中的現狀
1.設備的功率比較大
化工設備放入功率比較大的狀態下進行運轉,由于環境的惡劣,使得化工設備很容易被損壞。而一旦設備出現損害,就必須進行停機維修,這就在經濟上面造成了損失,同時由于設備停滯而造成的損失也很大。。
2.設備用油與實際需要不同步
隨著現代機械技術的越來越先進,與之相伴的機械油的更新換代也在加快,比如油品種就在不斷地增加當中。但是,在實際的工作當中,油只是按機械設備的使用說明書來按要求選用的,所以雖然具有普遍的適應性,而不具備特殊的針對性,因而對在特殊環境中工作的設備比如超負荷工作環境而言就不太適合了,這時就應該適當地提高油油品的級別來滿足機械設備的需求,話句話說,就是機械設備的標準或級別必須根據化工設備的具體使用環境或使用條件來進行相應調整的。
3.油品更換沒有科學依據,僅憑經驗
由于可能會受到氧化、催化、灰塵等環境因素的影響,油在使用過程中,油品質量就會因此而不斷下降、變質以至不能滿足設備的效果,這時就要及時的對油進行更換。但是另一方面,過頻繁地換油也會造成油品的浪費,從而增加成本。根據相關統計,在我國就化工設備的故障來說,有超過80%以上的設備故障都是是由于油的變質而造成的。所以準確并且合理的換油時間對于保證化工設備的質量來說非常重要。而僅僅依靠個人經驗,卻沒有科學依據來確定油的換油時間,這樣雖然能夠多少地節省一些成本,但實際上卻經常因為人為判斷的失誤而增加了設備的磨損。
三、化工管理的基本任務
化工企業需設立適當的管理組織機構,配備必要的專職或兼職管理技術人員。要合理分工、職責明確、建立管理制度,運用科學的技術。管理工作的基本內容如下。1.確定管理組織、擬定管理的規章制度、崗位職責條例和工作細則。2.貫徹設備工作的“五定”管理。3.編制設備技術檔案(包括圖表、卡片、工藝規程等),指導設備操作工、維修工正確開展設備的。4.組織好各種材料的供、儲、用。抓好油料計劃、質量檢驗、油品代用、節約用油和油品回收等幾個環節,實行定額用油。5.編制設備年、季、月份的清洗換油計劃和適合于本廠的設備清洗換油周期結構。6.定時檢查化工設備的狀況,并且及時解決設備系統所存在的問題。7.采取措施,防止設備泄漏。總結、積累治理漏油經驗。8.組織工作的技術培訓,開展設備的宣傳工作。9.組織設備有關新油脂、新添加劑、新密封材料、新技術的試驗與應用,學習,推廣國內外先進的管理經驗。
四、加強化工設備保養的措施
1.使用高性能高質量的油,減少化工設備維修次數
體積小、效率高、使用壽命長已經成為當今機械設備的主要發展趨勢,如今的油中大多會添加高效添加劑比如硫,磷、氯等極性物質,通過這些極性物質與金屬表面的化學反應形成相應的化學吸附膜,這種化學機理使得新一代的油與傳統油的使用機理有所不同,設備油的傳統選擇方法是依靠節線的速度來選擇油的粘度,其中心要求是能夠確保把足夠的油帶到設備嚙合部位,以便形成油膜。這對純礦物油選油是正確的,但對加有積壓添加劑的油就不正確了。加了添加劑后由于油的吸附機理發生了根本的變化,所以形成的化學吸附膜也要比之前的吸附能力提高6 到10 倍,所以不會存在油無法到達嚙合部位的問題,所以依靠節線速度已經不能成為選擇油粘度大小的條件。
2.使用多級油,減少初期磨損
化工在設備啟動初期,由于油還沒有被送到部位的過程中,而當使用多級油后,這種情況就不會出現,這種油能夠改善油品的粘溫性,所以它既能保證高溫時油品的足夠粘度,以及它的性能,又能使油的低溫粘度相對比較低,也就能夠較快的被送到部位。這樣就起到了減少磨損和節約能源的效果。多級油還有很多優點,包括:1.能夠使化工設備溫度環境更加不受限制,從而避免季節性換油。2.能夠降低燃料的消耗。3.良好的軸承,維持較低量的油耗量。
3.推廣固體劑
固體是利用固體粉沫,簿膜式某些整體材料來減少齒輪之間的摩擦,起到減少磨損的作用。固體中鑲嵌軸承就具有壽命長、防污染、耐高溫等優點。在工作時也不需要加油。這種軸承用一種鋼鐵、不銹鋼等為基體,燒結上多孔青銅層,表面再軋制一改性的聚甲醛混合物,或者表面按一定角度和密度鑲嵌特殊配方固體劑,加工而成。根據不同工況,如低速、重載、往復運動不易形成油膜的場所或不能使用油、脂、高溫、低溫等強介質場所都可以應用。
五、結束語
管理對于化工設備管理來說非常重要,它直接影響化工生產企業的經濟效益和工作成本。只有做好管理才能夠更進一步地提高化工企業的效益。
參考文獻
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關鍵詞:工藝設計;工藝安裝;化工工藝
在社會持續發展進步的背景下,市場對化工工藝有著更高水平的要求,這也是我國化工工程方面取得重大發展成果的主要原因之一。在此期間,我國現階段的化工行業領域涉及到諸多不同類型的項目,因此在化工工程中需要提高對化工工藝生產安全性的重視程度。由于部分化工工程在生產過程中發生安全事故的可能性相對較高,社會各界針對化工工業安裝設計方面給予的關注程度更高,所以需要受到現代化工企業的高度重視。
1化工工藝及化工設備概念簡述
一般情況下,化工工藝主要是指通過化工作業方式進行生產的相應技術。通過化學反應將準備好的原材料轉化為目標化工產品的過程[1]。在此期間,化工工藝主要包括三方面內容:即針對原材料的處理、化學反應過以及產品精煉提純過程。化工設備主要是指化工生產過程中需要應用到的各種生產設備,近幾年間,由于我國經濟市場發展速度十分迅猛,化工設備和化工工藝在一定程度上受到影響,化工領域也因此取得前所未有的成績。與此同時,化工工業在當代市場發展中的應用范圍變得更加廣泛,在消費市場中具有十分可觀的發展前景。
2化工工藝設計及工藝安裝的重要性
提升現有化工工藝設計水平和安裝技術能力,可以為化工企業的未來發展提供積極的促進作用。通過更加科學的安裝和設計方式,能夠全面提高化工產品的市場競爭力和實用性能,保證化工產品的檢修速度和生產效率能夠得到更為顯著的提升,在一定程度上為化工產品生產安全性提供可靠保障[2]。在此基礎上,還能夠為化工工藝品生產的總體質量和生產效率提供有效保障。
2.1提升化工產品實用性
對于傳統模式下的化工企業而言,自身購買的大部分化工設備會被直接應用到各種化工生產作業中,在正式使用前并不會經過足夠嚴格的設計分析。因此,在實際應用的過程中往往會出現或多或少的生產問題,對化工產品的最終生產質量造成直接影響。在現代社會不斷發展進步的背景下,人們對現有工藝產品的工藝水平要求越來越高。因此,產品的實用性需要受到企業的重視,只有保證自身化工產品的實用性,才能夠保證企業未來的產品競爭能力,爭取更多的市場份額,保證自身發展空間[3]。在這樣的背景下,當代化工企業必須引進更多專業的化工技術設備,通過這種方式提升自身的產品生產水平。在此期間,為保證自身的工藝產品在實際銷售過程中可以占據更多的市場份額,還需要企業管理者對現有市場的實際需求進行分析,對自身的產品工藝設計方案進行精化處理,通過這種方式保證自身產品的實用性,借助這種辦法提高自身產品在市場中的競爭力,保證企業穩定的發展狀態。
2.2提升化工作業的檢查及維修工作效率
在當代社會高速發展的背景下,化工企業的生產經營需要做出相應改變。但是,化工企業在實際發展過程中需要以大量的資源消耗為基礎。因此,需要集中自身的勞動力才能夠保證自身的正常生產狀態。對于化工企業的經營和運行而言,還會涉及到諸多不同類型的生產項目,所以,為進一步保證自身的化工產品生產質量,需要在實際生產過程中提高自身對化工設備的檢修速度[4]。對于化工行業而言,其主要特色是在生產經營過程中會消耗大方向的化工原材料,如果自身化工設備的檢修工作效益較低,就會使企業的化工產品生產成本大幅度增加。在這樣的情況下,提高設備運行期間的檢查工作效率和維修效率,能夠有效降低企業的總體生產成本。在保證生產設備出現運行故障概率處于一個較低的水平時,化工生產設備可以長時間處于正常運行狀態,進而達到有效降低安全生產事故的目的,為企業的經營提供穩定性保障,全面提升化工企業的總體生產速度和生產水平。
2.3提升化工企業生產活動的實際效率
化工企業中的設備設計人員,在工作過程中需要結合所在工廠的實際情況,對需要進行的生產活動需求進行全面了解,通過對自身化工工藝的改造處理,提升生產效率[5]。在對固有工藝設計方式和工藝安裝辦法進行改善時,設計人員需要對設備運行階段的合理性和科學性進行充分考慮。通過這種方式,對市場需求進行計算,并明確自身生產過程中的產品要求,將其與與市場要求相結合,在保證自身產品質量的前提下,全面提高化工產品的實際生產效率,通過這種方式為企業營造更多經濟效益和社會效益,為企業的長遠發展提供保駕護航的作用。
3化工工藝設計現存問題
截至目前,我國大部分化工工藝生產設計方面缺乏系統性,在設計方面存在較多問題,并且由于化工工藝設計問題對化工工業產品質量和產品生產效率造成的影響較大。在這樣的情況下,為保證化工企業的產品生產效率能夠得到有效改善,需要針對固有化工工藝設計中存在的各種問題進行全面的科學分析,有針對性地處理好各種設計問題,采取相應處理措施,通過這種方式為化工企業的未來發展空間提供穩定性保障。
3.1生產安全性問題
在化工企業進行化工生產活動的過程中,會涉及到諸多復雜的不同類型的生產原材料,如果在生產中出現安全事故,則會造成走大規模的安全事故,造成的影響較大。因此,當代化工企業在生產活動中,需要以安全至上為最主要的生產原則,嚴格遵循所有安全生產要求,保證生產環境安全。在此期間,化工設計屬于為化工設備提供安全穩定生產作業環境的主要條件之一,對于設計方案的質量而言,會對化工設備的實際運行造成直接影響[6]。因此,化工企業需要充分認識到工藝設計工作具有的關鍵作用,并提高重視。在化工企業進行工藝設計的過程中,企業設計人員首先需要對生產過程中可能面對的各種安全問題進行充分考慮,同時還要對企業實際生產經營和發展期間的經濟效益做出充分考量,從根本上進行分析,高度重視化工企業的生產活動安全問題,同時這也是保證企業生產經營效益的另一種體現。一旦生產過程中出現安全生產事故,不僅會導致企業損失較多化工生產設備,同時還會對一線工作人員形成更為嚴重的生命財產威脅,對企業自身的經濟發展也有著非常嚴重的影響,不利于企業經營的穩定性要求[7]。在企業進行生產作業的過程中,需要涉及到的各種生產原材料均具有易燃易爆或者含有劇毒的特點。因此,在工藝設計過程中,企業設計人員需要對所有待用原材料的特性加以安全測試,對其最終性能做出充分了解,并以最終檢測結果作為后續階段的設計參考數據。以此為基礎,對工藝設備的閥門、線路等環節的設計工作進行科學布置。通過這種方式,保證設計方案能夠更加符合生產經營的實際需求,全面降低企業在化工產品生產過程中需要面對的安全隱患,保證企業生產的總體經濟效益??刂撇⒔档臀kU物品的使用量,屬于設計人員在對工藝路線進行設計時首先需要考慮到的問題。無論在工業路線的設計階段的工藝設計有多么科學嚴謹,在實際生產過程中均會涉及到危險品到生產使用,因此,在設計過程中一旦發現需要面對危險品的使用情況會對正常生產經營活動造成嚴重影響,就需要及時對方案進行修改,以此保證生產線路的整體安全性,保證化工企業生產經營處于穩定狀態。
3.2化工工藝管道安裝注意事項
化工產品的生產過程中,首先需要安裝化學工藝管道,在此期間會涉及到刷量較多的安裝環節,當設備正式投入生產并使用一段時間后,還需要對管道設備進行定期檢查和專門維修。在設備安裝的初期階段,現場安裝人員需要提前對管道的材料有進行檢查驗收,對管道材料的密封度和質量進行嚴格檢查,以此保證管道材料規格能夠符合化工產品安裝的要求標準[8]。與此同時,還需要進一步保證管道安裝作業時的施工質量能夠滿足管道使用要求。在實際安裝階段,需要給予管道線接焊接工作更高程度的重視,必須保證在焊接過程中嚴格按照所有的相關規定和施工規范要求,運用正確的焊接方式完成這項工作。在上述內容外,完成管道焊接工作后,還需對焊接位置進行再次檢查,保證焊接縫的施工標準能夠符合相關規定。在管道安裝作業完成后,工業產品的生產活動還會涉及到諸多不同類型的具有腐蝕作用的物質,因此還需要為管道做好相應的防護工作,保證管道不會在使用過程中出現被腐蝕的情況,影響到化工產品的正常生產。
3.3生產設備安裝工藝問題
化工工業設計過程中,企業設計人員大多比較重視前期階段的設計工作,對后期階段的安裝環節缺乏關注,這種情況會對設備的后期使用造成直接影響。如果安裝過程中出現差錯,就會對設備的正常使用造成直接影響。無論設計環節的設計水平多高,都無法達到理想的使用效果。與此同時,化工設備后期階段的投入也會對企業正常的生產經營活動造成較大影響。所以,需要化工企業提高對設備的設計重視,同時還需要提高對設備安裝環節的重視,保證所有安裝環節具有更高標準的科學性,確保所有設備在安裝后,都能夠達到相應的使用要使用要求。在化工生產設備安裝作業完成后,既需要對設備安裝的最終效果進行全面檢查,同時還需要對設備的具體使用情況,進行定期維修和養護工作。在設計環節中需要充分考慮到化工設備的檢查和維修工作是否存在同時進行的可能性,以此保證后期階段的維修與檢查工作能夠更加簡單易行。
4化工工藝設計與工藝安裝的未來發展方向
能源消耗以及成本投資屬于化工企業在發展過程中最為關注的問題,因此,降低能源消耗水平能夠為化工企業創造更為可觀的經濟利益,屬于化工行業在未來階段的主要發展趨勢之一。通過對化工工藝的改進,實現化工產品生產期間的能源消耗控制,也能夠為化工企業創造更為可觀的經濟效益和社會效益。與此同時,這種降低能耗的化工創意方式還可以保證化工企業的生產綠色化,與國家正在倡導的環境保護政策相符合。這種通過控制能源消耗的處理方式能不僅能夠降低企業在生產成本方面的投入,還可以有效幫助企業提升自身的產品生產效率,增強企業在市場中到競爭實力,拓展企業未來發展空間。在現代化工企業高速發展的過程中,不僅需要消耗大量能源,并且在生產過程中還會產生大量雜質和氣體,這些雜質和氣體的排放,均會對環境造成較為嚴重的污染。隨著我國可持續發展戰略的持續推進,人們對自身生活水平質量的要求不斷提高,綠色健康的生活理念深入人心。在這樣的背景下,化工企業想要保證自身的未來發展空間,需要在能源消耗方面加大研究力度,引進更加先進的空氣凈化設備,同時將自身生產經營產生的廢物進行再次回收利用,充分運用各種生產資源,達到降低環境污染的效果。與此同時,在實際應用過程中,還可以借助定期培訓的辦法,提升自企業內所有工作人員的生產環保意識,保證自身工藝設計和安裝向綠色化方向發展。
5結語
綜上所述,化工工業設計,安裝環節屬于化工企業在實際生產過程中的關鍵組成部分只有從根本上保證產品的生產質量,才能夠進一步提升產品生產效率,減少生產時間方面的成本支出,保證生產安全性。在此期間,還需要不斷促進自身生產技術的發展與進步,為企業營造更為可觀的社會效益和經濟效益。在此基礎上,隨著我國各領域科學技術的不斷發展,化工企業也需要向自動化方向前進,因此,現代化工企業在生產過程中,需要將自身的工藝設計和安裝工作進行全面改進,強化員工的專業技能培訓,提升員工專業素質,通過這種方式,促進企業自身的健康可持續發展狀態,保證企業的穩定發展狀態。
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【關鍵詞】化工設備,制作,安裝
中圖分類號:F407文獻標識碼: A
一、前言
化工設備制作與安裝的技術管理在解決我國工程項目問題中起到了很大的作用,只有在施工加強管理,分析其出現的問題并制定解決措施,對設備制作與安裝的技術管理現狀和發展趨勢進行分析,才能夠使設備安裝與施工的作用得到更大的發揮。
二、化工設備制作與安裝的技術管理的意義
工程項目建設是統一的整體,其施工中既涉及土建工程,又涉及多種機電設備的安裝調試。各專業在空間和時間上交叉作業較多,在施工中,若某一專業只考慮本專業或工種的進度,勢必影響其他工種施工,同時本專業施工也很難完善。因此,由建設單位、設計單位、監理單位和施工單位共同制定設備安裝和土建施工的技術方案,在土建施工中注重把握和監控好設備安裝調試工作,順利完成設備安裝與土建施工的配合問題,對盡早實現項目的生產能力有重大的實際意義。
三、靜置設備的制作
石油化工企業建設項目中的靜置設備,一般均由建設單位或工程總承包公司的供應部門到石油化工設備制造廠訂貨加工,尤其是結構復雜、技術性高的第二類、第三類壓力容器的制造。
因為設備制造廠專業化水平,制造環境,檢驗手段,均優于施工現場,這樣能保證設備質量和加快建設速度。
隨著石油化工生產的發展,大型設備越來越多,由于受到運輸條件的限制,超限的設備只能分段或分片運到現場,在施工現場再對這些半成品的設備進行拼裝、組對、焊接、檢驗、組裝成整體設備。結構簡單的大型設備如油罐、氣柜等均由施工企業現場建造。
1、金屬容器制作
一般工序包括放樣號料、切割、坡口、壓頭卷弧、封頭(錐形、蝶形、橢圓等)制作、組對、焊接、內部附件制作、組裝、成品倒運等。
2、塔器制作
一般工序包括放樣號料、切割、坡口、壓頭卷弧、橢圓封頭、錐體、裙座、降液板、受液板、支撐板、塔器各部件制作組對、焊接、塔盤制作、成品倒運、堆放等。上述工作內容是篩板塔和浮閥塔的制造過程。填料塔內部制作內容為分配盤、柵板、噴淋管等。
3、換熱器的制作
一般工序包括放樣號料、切割、坡口、壓頭卷弧、找圓、封頭制作、組對、焊接、管板、折流板、支撐板、防沖板、拉桿、頂距管、換熱管束的制作、裝配、成品倒運堆放等。
4、切割與焊接
(一)、切割
石油化工設備制作及安裝工程,常用的熱切割方法有四種:氧燃氣切割、等離子切割、碳弧氣刨和激光切割。
(二)、焊接
焊接是通過適當的手段,使兩個分離的物體產生原子(分子)間結合而連成一體的連接方法,通過這種方法可以使金屬材料或非金屬材料牢固地連接在一起。
按照焊接過程中金屬所處的狀態及工藝的特點,可以將焊接方法分為熔化焊、壓力焊、釬焊三大類。
(三)、焊縫的分類
壓力容器各部分的焊縫分為A、B、C、D四類。A類焊縫指設備的縱向焊縫;B類焊縫指環向焊縫;C類焊縫指平焊法蘭與接管的焊縫;D類焊縫指設備接管與筒體的焊縫。
5、熱處理
(一)、焊前預熱
預熱是焊接時一項重大工藝措施,尤其是焊接厚工件。對焊件進行焊前預熱,可防止或減少應力的產生。對于焊接某些重要結構,如高壓厚壁容器或塑性較差以及淬火傾向很強的焊件,一般都要進行焊前預熱,以防止焊接過程中產生裂紋。預熱的作用在于減少焊縫金屬與母材間的溫度差,即提高焊接接頭初始溫度,從而減少收縮應力,降低焊縫冷卻速度,控制鋼材的組織轉變,避免在熱影響區中形成脆性馬氏體,減輕局部硬化,改善焊縫質量。因為預熱有利于排氣、排渣,故可減少氣孔、夾渣等缺陷。
焊件是否需要預熱以及預熱溫度是多少,應根據鋼板的化學成分、板厚,容器的結構剛性、焊接形式、焊接方法和焊接材料以及環境溫度等因素綜合考慮。
(二)、焊后熱處理
焊接殘余應力是由于焊接引起焊件不均勻的溫度分布,焊縫金屬的熱脹冷縮等原因造成的,所以伴隨焊接施工必然會產生殘余應力。
消除殘余應力的最通用的方法是高溫回火,即將焊件放在熱處理爐內加熱到一定溫度和保溫一定時間,利用材料在高溫下屈服極限的降低,使內應力高的地方產生塑性流動,彈性變形逐漸減少,塑性變形逐漸增加而使應力降低。
焊后熱處理對金屬抗拉強度、蠕變極限的影響與熱處理的溫度和保溫時間有關。焊后熱處理對焊縫金屬沖擊韌性的影響隨鋼種不同而不同。
(三)、熱處理方法的選擇
焊后熱處理一般選用單一高溫回火或正火加高溫回火處理。對于氣焊焊口采用正火加高溫回火熱處理。這是因為氣焊的焊縫及熱影響區的晶粒粗大,需要細化晶粒,故采用正火處理。然而單一的正火不能消除殘余應力,故需再加高溫回火以消除應力。單一的中溫回火只適用于工地拼裝的大型普通低碳鋼容器的組裝焊接,其目的是為了達到部分消除殘余應力和去氫。絕大多數場合是選用單一的高溫回火。熱處理的加熱和冷卻不宜過快,力求內外壁均勻。
(四)、焊后熱處理的加熱方法
感應加熱。鋼材在交變磁場中產生感應電勢,因渦流和磁滯的作用使鋼材發熱,即感應加熱?,F在工程上多采用設備簡單的工頻感應加熱。
輻射加熱。輻射加熱由熱源把熱量輻射到金屬表面,再由金屬表面把熱量向其他方向傳導。所以,烘干機,輻射加熱時金屬內外壁溫度差別大,其加熱效果較感應加熱為差。輻射加熱常用火焰加熱法、電阻爐加熱法、紅外線加熱法。
(五)、整體熱處理
整體熱處理是為了消除焊接產生的應力,穩定各種幾何尺寸,改變焊接金相組織,提高金屬的韌性和抗應力能力,阻止裂紋的產生。由于焊接時局部加熱,焊接金屬的金相組織的變化而引起內應力,另外焊縫應力分布已比較復雜,同時金屬也產生內應力。為了消除殘余應力和減輕焊縫附近金相組織的局部硬化,改善焊縫的機械性能,采用整體熱處理方法。如球罐組裝焊接后,采用整體熱處理的方法有兩種:一是內燃法,一是電加熱法。
(六)、設備焊縫熱處理
現場組裝設備的焊縫熱處理,應符合產品合格證書中提供的條件和圖紙的要求與GB150“鋼制壓力容器”和GB50236“現場設備、工藝管道焊接工程施工及驗收規范”的有關規定。
四、化工靜置設備的安裝
1、設備材料檢驗
設備及附件必須符合設計要求,并附有出廠合格證、質量證明書及安裝說明等技術文件。開箱檢驗應在業主、總包、監理參加下,設備外觀質量應符合下列要求:無表面損傷、無變形、無銹蝕;焊接飛濺和工裝卡具的焊疤已清楚;不銹鋼、不銹鋼復合鋼制設備的防腐蝕面與低溫設備的表面無刻痕和各類鋼印標記;不銹鋼、鈦、鎳、鋁制設備表面無鐵離子污染;設備管口封閉;設備的方位標記、中心線標記、重心標記及吊掛點標記清晰;防腐腐蝕涂層無流墜、脫落和返銹等缺陷;對暫不安裝的設備采取保護措施,分類放置,妥善保管。
2、基礎驗收
基礎外觀不應有裂紋、蜂窩、孔洞及露筋等缺陷;強度達到設計要求,預留螺栓孔應清理干凈;核實基礎螺栓孔中心是否與設備螺栓孔距相符;基礎尺寸及位置應嚴格符合設計和規范的規定,基礎上應明顯標出縱橫中心線、標高基準線。
3、基礎處理
鏟出麻面,麻面深度不小于10mm,以每平方分米內3~5個點為宜,表面不得有油污或疏松層;鏟麻面時,不能破壞基礎棱角部位;放置墊鐵及調整螺釘用支撐板處至周邊50mm內基礎表面應鏟平;地腳螺栓孔內的雜物和積水應清除干凈;預埋地腳螺栓和螺母表面粘附的漿料必須清理干凈,并進行妥善保管。
4、找正、找平
設備的找正與找平按基礎上的安裝基準線對應設備上的基準測點進行調整和測量,調整和測量的基準規定如下:設備支承的底面標高以基礎上的標高為基準;設備的中心線位置以基礎上中心劃線為基準;立式設備的方位以任意兩條相鄰的方位線作為垂直找正基準;臥式設備的以兩側水平方位線作為水平度的測量基準。設備找正與找平的補充測點在下列部位選擇:主法蘭口;水平或鉛垂的輪廓面;其他指定的基準面或加工面;在方位線位置焊接/粘接角鋼引出觀測標識。
5、地腳螺栓
預留孔地腳螺栓埋設時,應清除孔內的雜物和積水,并符合下列規定地腳螺栓在預留孔中應垂直;地腳螺栓任一部位與孔壁的距離f不應小于15mm,與孔底的距離t宜大于50mm。設備就位時不得碰撞或損壞地腳螺栓及其螺紋。地腳螺栓的螺母和墊圈應齊全,鎖緊螺母與螺母、螺母與墊圈、墊圈與設備底座間的接觸應良好。緊固后螺紋露出螺母應不少于2個螺距,且長度相同,螺紋外露部分應涂防銹脂。
6、灌漿
清除預留孔中的雜物、積水;用水將基礎表面沖洗干凈,保持濕潤不少于24h,灌漿前1h吸干積水;地腳螺栓預留孔的灌漿工作應在設備初找正后進行,搗固時應防止地腳螺栓傾斜。二次灌漿應在設備找正、找平、隱蔽工程檢驗合格,且記錄確認后進行,二次灌漿前,應按圖3所示設置外模板。地腳螺栓預留孔或二次灌漿層灌漿應一次完成。立式設備裙座內部灌漿面應與底座環上表面平齊,設備外緣的灌漿層應壓實抹光,上表面應有向外的坡度,高度應低于設備支座底板邊緣的上表面。
7、空冷器安裝
翅片管安裝后,翅片無損傷,或經過矯正梳直后,無明顯的折痕。管術的托板焊縫應飽滿,與柱和斜構架應垂直,并與管束緊密接觸。百葉窗的窗葉開啟自如,全關位置時窗頁之間的間隙不應超過3mm,百葉窗內應無雜物,精加工表面的轉動部位應涂防銹脂。焊在柱上或斜構架上的管束托板,其上、下位置的允許偏差應不超過3mm,水平管束的標記不超過±5mm,水平管束的水平度應不超過管束長度的1/1000,入口管中心與基準之間的距離不超過±3mm。
五、結束語
化工設備制作與安裝的技術管理是一項全面系統復雜的綜合性標準,尤其要加強生產中常見問題的認識與研究,提高管理者的意識,結合實際情況進行施工,加強化工設備安裝與施工的配合度。
參考文獻
[1]張麥秋、傅偉.化工機械安裝與修理[M].北京:化學工業出版社,2010
關鍵詞:煉油化工;換熱器;密封泄漏
中圖分類號:TE624 文獻標識碼:A
換熱器是將冷、熱流體的部分能量互相傳遞給流體的設備,又稱熱交換器。換熱器在石油化工、煤化工、鹽化工及熱電廠等工業系統中的用量非常大。在生產過程中,由于換熱器管束所接觸的介質比較復雜,往往具有高溫(近1000℃)、高壓(2500MPa)、高流速、強腐蝕等特點,因此常常出現沖刷泄漏和腐蝕泄漏。
1 換熱器在煉油化工工藝中的應用
換熱器在化工生產中常用于物料的加熱、冷卻或蒸發過程,按其用途或換熱目的分為加熱器、冷卻器和冷凝器;按換熱方法分為間壁式、混合式和蓄熱式;按傳熱面結構分為管式和板式等。換熱器在運行中需注意事項有:①換熱器在新安裝或檢修完之后必須進行試壓后才能使用。②換熱器在開工時要先通冷流后通熱流,在停工時要先停熱流后停冷流,以防止不均勻的熱脹冷縮引起泄漏或損壞。③固定管板式換熱器不允許單向受熱,浮動式換熱器管、殼兩側也不允許溫差過大。④啟動過程中,排氣閥應保持打開狀態,以便排出全部空氣,啟動結束后應關閉。⑤如果使用碳氫化合物,在裝入碳氫化合物之前應用惰性氣體驅除換熱器中的空氣,以免爆炸的可能性。⑥蒸汽加熱器或停工吹掃時,引汽前必須切凈冷凝水,并緩慢通汽,防止水擊。換熱器一側通汽時,必須把另一側的放空閥打開,以免憋壓損壞。關閉換熱器時,應打開排氣閥及疏水閥,防止冷卻形成真空損壞設備。⑦空冷器使用時要注意各部分流量均勻,確保冷卻效果。⑧經常注意監視防止泄漏。
2 煉油化工設備換熱器的密封泄漏問題
2.1 換熱器表面的腐蝕磨損
腐蝕介質與金屬構件的表面,相對運動速度較大,導致構件局部表面遭受嚴重的腐蝕損壞,這類腐蝕稱為磨損腐蝕,簡稱磨損。造成腐蝕損壞的流動介質,可以是氣體、液體或含有固體的顆粒、氣泡的氣體等。磨損腐蝕,是高速流體對金屬表面已經生成的腐蝕產物的機械沖刷作用和新金屬表面的腐蝕作用的綜合。
由于石油化工中的生產介質,往往具有一定的粘連性。為了防止介質沉淀結垢,要求介質流速大于2m/s。高速流體,特別是含有固體細粒、氣泡的高速流體沖刷傳熱面,引起局部表面的壓力可達數十兆帕,從而造成了金屬表面的疲勞剝蝕。雖然在設計中,為了防止流體進入到殼體時,使管子直接受到沖擊或沖刷,在殼體進口處的管束上安裝了防沖板,但由于流體或是固體顆粒的長時間沖刷,防沖板也會發生損壞。另外,由于振動或微振動的原因,也常使折流板管孔處受到磨損。磨損腐蝕的外在特征常常呈現馬蹄形的凹槽或深谷形狀,一般按流體的流動方向切入金屬表面。
2.2 沉積物引起的電化學腐蝕
當介質流動不均或滯留時,很容易在換熱管表面形成沉積物。由于沉積物是不連續不牢固且不均勻的,在某些部位形成了裂縫和間隙,由于縫內外氧的差異而形成了電化學腐蝕。包括:陽極氧化反應,金屬溶解;陰極還原反應,還原為(中性或堿性溶液);陰極還原反應,還原為(酸溶液);同時,由于腐蝕產物的存在,導致了縫內外的電化學不均勻性,從而引起了更大的腐蝕。
2.3 換熱管水側的腐蝕
由于換熱器常用水做為熱交換介質,因此水的腐蝕不容忽視。水的腐蝕主要是由于水中 pH 值降低、水汽滲透、溶解氧的存在,以及水中有害的陰離子(Cl-,S2-等)侵蝕,而引起的化學或電化學腐蝕。因此,換熱管表面防腐要求是:防腐表面具有良好的附著力、導熱性、耐溫變性和較大的硬度。同時要求有優良的耐化學離子侵蝕能力、較高的抗水汽滲透能力和一定的阻垢性。
2.4 密封材料失效
管箱密封部位的密封面形式為凹凸面密封,密封墊片類型為金屬包石棉墊片。金屬包石棉墊片結構主要由兩部分組成。金屬外殼部分常采用 0.35mm 左右的鐵皮(馬口鐵)或合金鋼(1Cr13\1Cr18Ni9Ti)及鋁銅等材料構成,金屬包石棉墊片的制作標準一般也是貼近石棉墊片的制作標準或依照特定密封面尺寸標定但寬度不宜過大,其截面形狀主要以平墊片和波形墊片兩種。由于石棉板的強度較低易松散或折斷,墊片的制造質量對墊片使用的和密封性能的影響較大,該種墊片由于需要的預緊力較大所以一般應用于法蘭口較大的設備口位置。該種墊片在安裝過程中對法蘭和安裝要求較高,但由于石棉板壓縮彈性小、補償余地小密封性能不好,當鐵包墊片放置位置不好時或把緊力矩不均時都有可能引起在設備運行過程中發生泄露,所以該種墊片有逐漸被纏繞墊片取代的趨勢。
3 處理措施
3.1 換熱器防腐涂料及其應用
一層相當薄的金屬涂層和無機涂層,能夠在金屬和環境之間提供有效的屏障,這就是這類涂層的主要作用(除了鋅一類的犧牲涂層外)。金屬涂層(或稱鍍層)的施工方法有:電鍍火焰噴涂、包鍍、熱浸和蒸汽鍍。無機涂層的施工方法有:噴涂、滲鍍、或化學轉化。噴涂后通常在高溫烘烤。金屬涂層往往顯現出一些可變形性,而無機涂層則很脆,兩種涂層都必須具有完全隔離的作用,如果存在微孔或其他缺陷,則由于電偶效應,將引起金屬局部腐蝕的加速。
CH-784防腐涂料系環氧氨基涂料,其特點是:耐腐蝕性能好,耐大多數酸堿,耐水,耐溶劑,耐溫可達200℃;漆膜物理機械性能好,硬度大,表面光滑,附著力強,抗沖擊,抗摩擦。因此,對水中不溶物摩擦力小,水垢及雜質被流動的冷卻水帶走,不易附著管壁。漆膜有明顯防腐阻垢作用;CH-784 防腐涂料底漆面漆含有金屬顏料,導熱系數大,漆層薄80~250μm。漆層熱阻只有1.66×104M2h℃/kcal,不生銹不結垢,增加水的流速,提高換熱效果。
3.2 綜合性密封改良方案
通過改換密封墊片類型改善連接密封性能由于設計原選擇的密封墊片等級較低不能適用高溫頻變工況,所以改選金屬纏繞墊片代替原使用的鐵包石棉墊片。在相同的工況和受力情況下金屬纏繞墊片的相對剛度值要比鐵包石棉墊片的相對剛度小很多,螺栓和密封墊片的受力變形變化情況在改換金屬纏繞墊片后有明顯改善。
參考文獻
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關鍵詞:新時期;化工機械;技術;進展
中圖分類號:TQ051/056文獻標識碼:A
機械技術的發展直接影響到國民經濟各部門的發展,機械制造業是國民經濟發展的支柱產業。縱觀20世紀所取得的輝煌成就,小到真空管、晶體管等電子設備,空調、汽車等的發明,大至原子彈、飛機、宇宙飛船,還包括成像技術、激光和光纖、石油技術、核技術和高性能材料等的應用。不難發現,這些成就的取得都離不開機械技術的支撐,當然化工機械技術所起的作用也是不可忽略的。
在我國,化工機械技術影響甚至制約著國民經濟諸多領域的發展,例如:煉油、冶金、化工、輕工、醫藥、環保和軍工等領域。隨著工業化的發展,化工機械設備及技術的應用越來越廣泛,與此同時對其性能、可靠性、設計及制造周期、造價等各方面的要求也越來越高,傳統的化工機械技術已不能適應新時代的要求。新的時期,給我們帶來了新的機遇與挑戰。然而,當人類向著新世紀大步邁進的同時,地球資源也在日益的減少,環境質量也在日益惡化,我們同時也面臨著嚴峻的挑戰。因此,探討化工機械技術的發展趨勢以應對新時代的挑戰,對我國高新技術的發展將具有重要意義。
一、新時期化工機械技術的進展
(一)先進制造技術的廣泛應用
隨著市場競爭的日益激烈,產品的更新換代周期將日益縮短,產品的技術含量也將越來越高。產品的競爭也將日益演變為知識、技術的競爭,信息與知識的含量將成為產品競爭力的決定性因素。對于化工機械而言,其所涉及到的知識較多、較復雜。要實現產品的創新,首先要求企業必須具備較強的信息獲取和知識集成的能力。能正確的分析市場走勢,迅速獲取有用的市場信息,及時正確的做出決策。同時在此基礎上進行產品的快速設計與制造。產品和制造工藝的設計可以采用一系列工具,例如計算機輔助設計(CAD)以及工藝過程建模和仿真等,生產設施、裝備和工具,甚至整個制造企業都可以采用先進技術更有效地進行設計。不但可以縮短新產品上市的周期,而且還可以將生產過程中產生的廢物減少到最低程度,使最終產品成為可回收、可再利用的,因此對實現面向保護環境的制造而言是必不可少的。
(二)化學合成技術的應用
包括:1.新的合成方法:聲、電化學合成、微波電介質熱效應合成、室溫和低熱溫度下化學合成、力化學固相合成、超臨界狀態下化學合成、等離子體化學合成、用太陽能進行化學合成、沖擊波化學合成及光化學合成等。2.新的催化技術。如:氟離子催化、納米粒子催化、強酸強堿催化、光催化、相轉移催化及非晶態合金加氫催化等。3.生物化工合成法。包括酶工程、細胞工程、發酵工程及基因工程等。4.綠色化學合成法,實現化工清潔生產。
(三)新材料技術的化工機械
新材料技術是按照人的意志,通過物理研究、材料設計、材料加工、試驗評價等一系列研究過程,創造出能滿足各種需要的新型材料的技術,被譽為“發明之母”和“產業糧食”。材料科學與機械的結合將使得許多高技術過程得以實現,如超臨界萃取、生物質能、先進發電工藝等。而化工裝備的控制又有賴于新材料的應用。包括無機非金屬材料、高分子材料和復合材料等。無機非金屬材料的應用主要是陶瓷材料,例如:
1.陶瓷閥門、陶瓷化學泵、陶瓷鋼管等的廣泛應用。在化工生產中,要求所采用的部件能夠耐酸、堿腐蝕,同時還能承受較強的磨損。
2.陶瓷膜技術已被廣泛應用在醫藥、化工、能源、食品、環境保護、粉料輸送、放射性廢料及污水處理等領域?;C械設備中最普遍采用的高分子材料是聚氯乙烯和聚四氟乙烯,聚氯乙烯具有阻燃、耐化學藥品性高、機械強度及電絕緣性良好,物理化學性質穩定,氣體、水汽滲漏性低等優點,被廣泛用于中薄膜、膜塑件、管材及中空容器的制造。聚四氟乙烯具有抗酸抗堿、抗各種有機溶劑的特點,幾乎不溶于所有的溶劑。同時,還具有耐高溫的特點,多用于制造換熱器。復合材料由于不同的材料具有不同特點的特性,也被廣泛采用。包括:碳纖維、陶瓷纖維及增強的輕金屬復合材料等。
(四)原料的回收與再利用技術
溶劑回收機利用加熱蒸餾的原理,均勻加熱臟溶劑,使其達到沸點并氣化后,通過冷卻系統,回收得到干凈的溶劑,達到重復利用的目的。可將用過之后的有機溶劑(如、稀釋劑、碳氫、三氯乙烯、丙酮、酒精、汽油、丁酯、乙酯等)通過設備還原成新溶劑,再次投入生產流程中去,實現溶劑的多次循環使用,以節省成本,并達到環保生產的目的。另外,采用新型的化工設備可以在一個設備上實現不同的功能,也可達到高轉化率、節能和環保目的。
(五)綠色化學技術
是指用物理或化學技術和方法去設計、研制對人類健康、社會安全、生態環境無害的工藝和化學品,不再使用有毒、有害物質,避免廢物的產生,從源頭阻止化學污染,從而確?;で鍧嵣a。
二、結束語
21世紀是信息和技術的時代,給化工機械制造業帶來了新機遇的同時,也提出嚴峻的挑戰。面對經濟全球化的趨勢,化工行業必須主動行動,開發擁有自主知識產權產品,逐步與國際接軌。同時還要加強國際科技合作與交流,利用高新技術對傳統的化工制造技術進行技術改造,以創新作為發展動力,盡快融入世界化工潮流中去。未來的發展戰略,應積極發展新領域精細化工技術,在納米材料、薄膜材料、精細陶瓷、智能材料、功能高分子、非晶體材料、光纖材料等方面要進一步形成產業化和系列化。最終實現我國由“化工大國”向“化工強國”邁進的宏偉目標。
參考文獻:
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化學工程技術支持著化工工業的前進與發展,化學工程技術從理論到實驗,再到實踐,最后投入生產成品,是必不可少的一個環節。然而,從實驗室到工業生產,特別是大規模的生產,需要解決裝置的放大問題,其直接影響企業工業生產規模的擴大及經濟利益的增加,裝置放大可以節省資金,減少不必要的消耗,節省勞動力。但是要考慮到,裝置放大過程中,物流的一系列物理過程的相關條件很可能改變,達到的某些指標通常低于實驗室的小型技術設備產生的結果。這種起源于放大過程的效應被籠統稱為“放大效應”,包含很多已知及未知物理因素的影響。現代化工對于一套裝置一年的產量,一般情況下按照目前的工業生產規模可以達到大于或者等于數十萬噸,大規模的生產使其面臨工程方面的問題,且在指標方面也有所降低,這對于工業而言會造成較大的資金損失。化學工程技術的進步,主要體現在新產品及工藝的不斷創造,而這些都需要借助化工工業,除此之外,還需合理的經濟和技術。就上述情況而言,凡是關于工業化的東西,一般情況下都歸屬于化學工程的研究范疇。在日常生活中,化學工程無處不在。如:煙筒排放物中的硫、氮氧化物等有害物質,需要經過嚴格的處理,才能對外排放,以防污染生態環境。在實驗室達到要求后,要在工業規模中實現大量煙氣的凈化,就必須考慮大規模凈化的經濟性和可行性,要考慮的問題與實驗室研究不同。又如,化工工業生產中,要求以十分純凈的產品為原料,對實驗室操作來說,這比較容易達到。對大型生產裝置的要求是,消耗低而且經濟方面可行,這表明課題存在很大的不同之處。
2化學工程的研究對象及復雜性
化學工程是以物理學、化學和數學為基礎,并結合工業經濟基本法則,研究化學工業中的物理變化和化學變化過程及其有關機理和設備的共性規律,并將之應用于化工裝置的開發、設計、操作、控制、管理、強化以及自動化等過程中,在化工工藝與化工設備之間起著承上啟下的橋梁和紐帶作用的一門工程技術學科。一般情況下,化學工程的對象的情況較為復雜,具體如下:首先,該過程自身具有一定的復雜特點,包括化學與物理,而且兩者經常發生,彼此影響。其次,物系方面較為復雜,流體與固體,或者兼而有之。流體特質變化較大,如有低粘度和高粘度、牛頓型和非牛頓型等。最后,物系流動時邊界復雜,由于設備的形狀較為多樣,而且其在填充物方面的形狀也不正常,如催化劑、填料等,使得設備在流動邊界方面的設置較為復雜而且在確定方面不準確。
3化工工業的現狀及發展
目前從形式上看,現代的化學工業經歷了單元操作和傳遞原理與化學反應這兩個發展階段,正準備走向一個新的階段。但種類多樣、制造過程復雜以及生產產品款式較多,造成排放物復雜、量多及危害大,因此,目前化工工業應重點關注污染問題。與此同時,在加工、貯存、運用或者處理化工產品時應防止操作對環境生態以及人類健康造成危害。在化工生產中應遵循國家可持續發展戰略,制定正確的方案。隨著我們國家科學技術的快速發展,各行各業進行生產都要接觸化學工藝,涉及制藥、石油、材料、能源等行業的發展和污染問題,這都是現代化學工業需要面對的問題。目前,我國的化學工業經過了半個世紀的發展,已經形成了門類比較齊全,品種大體配套并基本可以滿足國內需要的化學工業體系。2001年全國國有及規模以上非國有企業的石油加工工業和化學工業總產值達到10990.6億元人民幣,占全國工業總產值的9.8%,實現利稅747.8億元,石油和化學工業企業13765個,資產總額13344.2億元。我國化學工業獲得長足進步的同時,環境保護工作也不斷得到加強。但是化學工業在實施可持續發展戰略過程中,仍存在不少問題和障礙,嚴重制約著我國化學工業的發展。
4二者的發展探究
關鍵詞:石油機械設計;發展;趨勢
當前,如何進行石油機械設計的優化與發展是重要的發展課堂,需要掌握好石油機械化設計在現代化社會中的發展趨勢,從復雜化的系統建模和方法研究、復雜系統化搜索策略的優化研究兩個主要方面進行石油機械設計的發展趨勢的研究。
一.石油機械化設計在現代化社會中的發展趨勢
在現代化社會中,石油機械的優化設計已經不僅僅是針對現有的零部件,越來越關注一些系列或整機產品、組合產品以及復雜性的零部件。并且,在產品性能的要求上也逐漸從單一性向全性能與多性能的方向發展,這在很大程度上要求復雜系統化的全性能、多性能優化要求。
對石油機械設計方面,對于機械的優化需要注重并加強復雜系統的整體壽命周期、多目標的優化,一定要解決好這些問題的優化工作,但是這涉及到多個學科與領域,所以單純靠某個技術與學科是很難處理好的。所以,在當前社會中,機械優化是多種技術與多個學科間的領域集成與優化,并且石油機械的系統都是相當復雜的,例如注水系統、機械化的采油系統等等,但是其系統優化后獲得的效益要遠遠大于零部件的效益。
由此可見,石油化工設備需要在全國范圍內將機械設計提升到一個全新的水平,就需要了解和掌握當前形勢下石油機械發展的趨勢,然后才能結合自身的實際情況,制定切實可行的措施,不斷促進石油機械設計的健康、可持續發展。
二.復雜化的系統建模和方法研究
第一,全性能、多性能目標設計的特點就在于建模的系統與復雜性。例如,經濟性能方面,尤其是在方案設計的初級階段,這一階段是對系統壽命的成本估算,因此具有一定的困難。除此之外,一般來講都是運用語言變量來表達復雜系統化的社會性能,但是在語言變量的定量評價上海有待進一步研究。
可以說,復雜系統化的社會性能、經濟性能與技術性能在整個壽命周期中具有很大的變化,例如企業產品的經濟性能在壽命周期中將被分解為使用成本、制造成本、設計成本、管理維修以及回收成本等等。這樣一來,在系統化的整體壽命中對全能目標的實現就存在很大的難度,并且這也是對復雜系統化建模工作必須解決的重要問題。
第二,靈活運用權系數合成的多目標系統方法實現對多目標的有效優化,這樣就可以在很大程度上滿足當前石油機械復雜性系統優化的作用。然而,在系統中對多種子系統的發展相關性方面較為復雜,這就在某種意義上增加了確定多目標系數的難度,并且需要相關的研究決定。
第三,針對較大型的復雜化系統,需要結合實際建立相應的模型具有一定的困難,所以就需要利用近似建模與簡化建模等有效方法進行研究。也就是說,在大型復雜系統中每個結構部件都具有自己的獨立性,例如一體化機電系統之中的電子、液壓、機械等多個子系統之間具有的相對獨立性,因此就可以采用分級系統建模。另一方面,還可以利用分解模型的方式實現簡化建模的發展目標。
需要注意的是,模型在近似與簡化方面一定要保證各級子系統與復雜系統之間的精確度。
第四,選擇多媒體技術、智能建模、柔性建模等方式,應用好模糊優化的工作原理,這樣才能更加有效地提升建模的真實性與效率,但是它的實現還有待于深入研究。
第五,實施并推廣可靠性優化與隨機優化等有效建模方法進行深入研究。其中,在實際生活中存在很多隨機因素,而優化模型自身存在很多不確定性,這樣一來就出現了可靠性、容差設計、統計均值、概率等多種形式的模型。所以,在處理這類優化問題的時候就一定會用到隨機函數的隨機優化、數值計算以及概率分析的知識。而隨機優化作為可靠性優化的重要研究內容,在實際工作中具有很重要的作用與意義。
第六,在進行非數值知識的模型優化環節中,需要提供和選擇定性解而不是非數值化的解,例如結構、效應等等,這些在實際運用的過程中是需要采用一定的方式實現自身設計變量的表達??梢哉f,這種設計變量通過有效的形式可以實現具體數值的轉化,但是在本質上已經失去了自身的數值價值,起到重要的標識性作用。最后,從根本上來說,這種設計最大的特點就是設計的變量性,所以在石油機械設計發展方面,需要結合石油機械的發展情況與時代的發展要求,然后適當引進先進的機械化設計,并進行有效的深入研究。
三.復雜系統化搜索策略的優化研究
隨著社會經濟的迅速發展,動態結構的優化設計是建立在人工神經網絡的基礎之上,并且會獲得更好的發展。而石油機械設計也會涉及很多動態化結構部件的優化設計,逐步取代傳統意義上的靜態化部件優化設計。但是在實際運用的過程中,人工神經網絡模型在解決這種復雜問題上具有強有力的速度優勢,是一種實現石油機械動態結構優化設計的有效方法,充分發揮自身的應用優勢,擁有更加廣泛的發展與應用前景,但具體實施與研究方法目前還只是處于起始階段。
結語:
總而言之,隨著社會經濟與科技的迅速發展,對石油的需求量也逐漸變大,因此這就需要注重并加強石油機械設計及其發展趨勢,這樣才能保證石油開采總量與質量,為社會的快速發展提供強有力的保障。因此,需要了解并掌握石油機械化設計在現代化社會中的發展趨勢,然后再結合實際情況與當前的時展要求進行石油機械設計,有效進行復雜化的系統建模和方法研究以及復雜系統化搜索策略的優化研究工作,充分發揮機械設計在石油行業中的重要作用。
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【關鍵詞】化工;機械;密封;泄漏;摩擦;0形圈
中圖分類號:C35 文獻標識碼: A
【引言】無泄漏是化工機械的的永恒追求。機械密封是一種先進的動密封產品,它是靠介質壓力及彈簧力,利用一對光滑平直并存有流體膜的表面達到密封效果。機械密封具有填料密封不能比及的眾多優點,因此在動密封部位采用得比較多。特別是在化工環境中,如高速、高溫、高壓、低溫、有毒、真空、腐蝕性、易燃易爆等場合中經常用到,一般的密封產品是無法勝任的。
一?化工機械密封簡介
化工機械密封也稱為斷面密封,一般是指用于泵、壓縮機等設備的旋轉軸。機械密封系統主要是由四類部件組成:主要密封件(靜環和動環),輔助密封件(密封圈),壓緊件(推環和彈簧),傳動件(鍵或固定螺栓以及彈簧座)。
機械密封和填料密封比較,機械密封具有密封效果好、壽命長、消耗功率低、使用范圍廣等優點。機械密封系指兩塊密封元件在其垂直于軸線的光潔而平直的表面上相互貼合,并作相對轉動而構成密封的裝置。機械密封是一種旋轉軸用的接觸式動密封,它是在流體介質和彈性元件的作用下,兩個垂直于軸心線的密封端面緊貼著相對旋轉,從而達到密封的要求。它通常由靜環、動環、彈簧加荷裝置 (包括推環、彈簧、彈簧座、固定螺釘、傳動銷)、輔助密封圈( 動環密封圈和靜環密封圈) 等元件組成。防轉銷固定在壓蓋上,用以防止靜環轉動。
從結構來看,機械密封主要是將極易泄漏的軸向密封,改變為不易泄漏的端面密封,因為機械密封具有密封性能可靠、泄漏量少、使用壽命長、功率損耗少、不需要經常維修等優點,且能滿足生產自動化和高溫、高壓等惡劣環境的密封要求,因此較其它密封獲得更為迅速的發展和推廣,越來越多地替代填料密封和其它密封。
二 機械密封泄露的主要原因
機械密封一般為內裝式,常常需根據經驗、現場觀察及儀器測量分析來確定密封泄漏的原因。首先,弄清受損傷的密封件對密封性能的影響,然后依次對密封環、 傳動件、加載彈性元件、輔助密封圈、防轉機構、緊固螺釘等仔細檢查磨損痕跡。 對附屬件,如底座、軸套、密封腔體以及密封系統等也應進行全面的檢查。
2.1 長期磨損
機械磨損將破壞密封副的正常配合,當端面出現一定的磨損,傳動軸每轉一轉密封件都要作軸向位移和徑向擺動。根據磨損痕跡可以判斷運動和磨損情況,也可以確定密封泄漏的原因。例如,密封副磨損痕跡均勻,各零件的配合良好,這就說明傳動部分的同軸度良好。這時密封端面產生的泄漏,可能不是由密封本身問題引起的。若泄漏量為常數,就意味著泄漏不是發生在兩端面之間,有可能發生在其他部位上,如靜密封處。再如,密封開始使用時就泄漏,且觀察不到摩擦端面磨損痕跡,可能是旋轉環相對于靜止環不旋轉或打滑,其原因可能是防轉銷松脫或折斷,或是底座的孔徑小于密封件的外徑,由于安裝不到位所致。
2.2 安裝不良
化工機械在運轉時,因為憋壓、氣蝕以及抽空等異?,F象會產生較大的軸向力,進而導致動靜環接觸面分離:對于安裝機械密封時所造成的壓縮量較大,也會導致摩擦副端面產生較為嚴重的損傷和磨損:動環密封圈過緊,彈簧將對動環的軸向浮動量無法進行調整;設計時常會發生選型失誤,密封材質的冷壓縮較大或者是密封端面比壓較低等等:靜態密封圈較松。當動環的軸向浮動時,靜環就可能會脫離靜環座:在工作的介質中,如果有顆粒狀態的物質,在運轉的過程中就會進入到摩擦副端面上,進而對動靜環的密封斷面造成損傷。
2.3 過熱損傷
如果過熱則可能會導致密封副變形甚至是產生磨損,這也有可能會引起熱裂和皰疤。一般而言,因為過大的熱應力所導致的密封環表面出現裂紋,就被稱之為熱裂。短時間內,在熱負荷或者是機械負荷就會出現熱烈的現象,例如由于冷卻系統中斷或者是干摩擦等產生熱裂現象時,就會使密封環的磨損加劇,導致泄漏量的迅速增加。為了能夠避免出現熱裂的情況。就應該要掌握一定的物理和機械性能知識,在對機械密封進行設計的時候,要對可能產生熱裂的情況進行綜合的考慮,同時要設定其運轉的條件。介質的性能較差、操作溫度過高、配對材料緞合不當以及過載等不當的組合因素?;蛘呤沁@些因素綜合在一起,都可能會導致過大摩擦熱的產生。如果摩擦熱不能夠及時的散發,就可能會產生熱裂紋,導致接卸密封出現泄漏。
2.4 化學腐蝕失效
在化工原料的生產過程中,煉油設備中存在著多種腐蝕物質,密封接觸到腐蝕性的介質,就會產生相應的表面上的腐蝕,甚至會在表面的各處產生劇烈的腐蝕點,形成點蝕。在金屬的表面所產生腐蝕會深入到金屬的內部去,從而加劇破壞,最終導致斷裂的出現,可見腐蝕危害的嚴重性。因為密封件比主機的零件要小得多,并且更加的精密,因此,普遍必須要采用比主機更加具有耐腐蝕的材料。壓力、溫度以及滑動的速度都能夠使得腐蝕的速度加快,密封件的腐蝕率隨著溫度的升高也會呈現指數規律的增加。處理強腐蝕流體時,要采用雙端面的密封,因為它與工藝流體相接觸的零件數量比較少,可以最大限度的減輕腐蝕對密封件的影響。在強腐蝕的情況下,就成為了選擇密封件的一個重要標準。
2.5 密封零件失效
機械密封零件失效大部分是輔助密封圈失效,機械密封由于泄漏而不能正常工作的一個主要原因也是因為0形圈失效引起的。0形圈失效的表現為老化、永久性變形、溶脹變形、扭曲及擠出損傷。因此,在選用0形圈時應考慮合成橡膠的安全使用溫度,盡可能地選用截面較大的橡膠0形圈,適當提高硬度,采用溝槽式的裝配結構,通過沉浸試驗合理選材,必要時選用復合材料,如橡膠包覆聚四氟乙烯密封圈。
三? 化工機械密封泄漏的解決方法
3.1 設計合理,改良設備
綜上所述,機機械密封設計和造型一定要根據生產實際情況,盡量選用密封可靠、壽命較長的摩擦副材料及靜密封圈材料。例如,選用丁腈橡膠、乙丙橡膠、氯丁橡膠、硅橡膠、氟橡膠及聚硫橡膠等作為0型環或波紋管;聚四氟乙烯則可作為波紋管、v型環和楔型環,用于腐蝕性介質中;高溫或低溫條件下,多以青銅及不銹鋼作為金屬波紋管代替密封環;旋轉型機械密封,多采用0型環滑動密封;沖洗時可視熱量大小采用自然冷卻、水套冷卻、內循環冷卻、外沖洗冷卻、軸內冷卻、外循環冷卻等方式沖洗,控制密封溫度,防止雜質積累,確保密封的完好性。
3.2 沖洗過程控制
沖洗介質不符合設計要求是影響機械密封的一個很大的因素,沖洗包括工作介質的自沖洗和相對潔凈的工藝液沖洗。針對沖洗做好檢查、調整,使沖洗介質的壓力、流量、溫度都達到設計要求,并且需要定期的清洗沖洗液的過濾裝置,減少沖洗液中的雜質,保證沖洗的質量。合理的增加沖洗管道上的止回閥等,從根本上解決因為沖洗帶來的密封損壞。
3.3 安裝
保證安裝過程的準確就可以很好的減少軸的震動,保證化工機械的使用壽命。通過預防隨機干擾和改變環境來保證密封的可靠,消除了隨機的密封失效,而密封件和設備的安裝差錯就很容易產生密封失效。安裝過程中要控制誤差,避免造成震動,軸和殼體的不合理相對運動就會造成損害,因此必須保證正確的裝配公差、軸的合適表面粗糙度、正確的尺寸、仔細的測量等。具體實施過程中首先要,做好安裝前準備工作。安裝前檢查機械密封各元件是否有損壞,特別是動環和靜環的密封端面是否碰傷,如發現損壞時,需進行返修或更換新的零件。各密封元件需用汽油或煤油清洗干凈,保持各元件表面無灰塵、異物。其次在裝配過程中盡量保持清潔,保證密封端面不被劃傷,在軸和軸套表面、壓蓋、密封圈配合面等處涂抹油避免干摩擦,最后注意安裝的順序。
3.4 加強操作維護
如機械在運轉過程中泄露量猛增,應即刻停車檢查。檢查動環、靜環密封端面的磨損情況與表面質量的變化;檢查動環、靜環的輔助密封圈的安裝位置是否正確;檢查密封腔體內是否混入固體雜質,傳動座內是否充滿了雜質,影響動環的軸向浮動和彈簧的補償;檢查緊定螺釘是否松動,是否影響機械密封的正常工作狀態;檢查固定端蓋的螺釘是否松動,而引起密封端蓋的偏斜;檢查泵的軸向竄動和徑向振動是否超過使用的技術要求;若是裝軸套的情況,檢查軸套與軸之間的密封是否損壞,位置是否正確;檢查密封體內有無密封液循環,機械密封是否處于干摩擦狀態。
四 結束語
化工設備機械密封問題在化工企業中非常普遍,良好的密封可以確保設備工作與生產正常進行,而通過對機械設備密封性能做出客觀、科學的評價,將有利于判斷設備的密封狀態,為安檢人員提供有力的理論依據,根據理論依據對密封問題進行相應的整改,確?;C械設備工作順利進行。因此,研究機械密封問題將有很重要的意義。
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