CN202677707U - 多功能传热实训装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多功能传热实训装置，包括DCS控制室的MCGS***计算机，循环管路中的蒸汽发生器、分气包、换热器组、涡旋气泵、风机A、风机B、截止阀和排空阀，换热器组包括螺旋板式、蛇管式、列管式和套管式换热器，其中，螺旋板式、列管式换热器并联在分气包与风机B之间；蛇管式和两套管式换热器并联在分气包与风机A之间，两套管式换热器还可串联操作；还包括多个温度、流量、压差和冷凝水量测点和下列扰动点，蒸汽发生器与换热器组之间的热流体量扰动点；换热器组的一端连接有不凝性气体扰动点；换热器组的另一端连接有冷凝水扰动点。本实用新型是适用范围较广、自动化程度较高、具有工业级规模动态特性的多功能反应实训装置。

Description

多功能传热实训装置

技术领域

本实用新型涉及一种化工生产模拟装置，尤其设置一种传热实验装置。

背景技术

大、中院校理工科实验室或化工行业中新员工入职培训时常需要使用传热实验装置，目前，现有技术中使用的传热实验装置，功能单一，可扩展性低，适用范围较窄，实验内容及操作方式种类较少，无法实现工程实际中遇到的一些操作内容。使用该实验装置虽然能使学员顺利地完成实验，借助实验能了解和熟悉传热工艺过程的工作原理和功能，但其动手能力和操作技能并不能得到有效地提高，对传热工艺过程的掌握一般只限于理论上的认识，对工厂生产的实际情况没有实际的感性认知，为实验教学带来很大的难题，也不利于高等院校化工专业的课程改革。而化工专业的重点就是是学生能够掌握各种换热原理及操作流程，同时实现各种实验条件下的工艺流程设计、工艺参数的采集与控制及实验数据的分析处理等工作，这在传统的实训台中不可能实现，因此，利用现有技术中传统的传热实验装置所培训出的操作人员缺乏分析故障、排除故障的能力，因此，在实际工作中一旦发生故障，必将影响生产安全及产品的质量。

实用新型内容

针对上述现有技术，本实用新型提供一种多功能传热实训装置，本实用新型适用范围较广、自动化程度较高、具有工业级规模动态特性的多功能反应实训装置。除了化学反应实验外，该实训装置还可以进行多种化学工程试验；可以灵活地进行多种过程控制实验与训练。

为了解决上述技术问题，本实用新型多功能传热实训装置予以实现的技术方案是，包括设置在DCS控制室的装有MCGS***的计算机，设置在循环管路中的蒸汽发生器、分气包、换热器组、涡旋气泵、风机A、风机B、截止阀和排空阀，所述蒸汽发生器设有液位计、压力计PI1和不冷凝气排空阀，所述换热器组包括一个螺旋板式换热器、一个蛇管式换热器、一个列管式换热器和两个套管式换热器，其中，所述螺旋板式换热器设置在分气包与风机B之间的管路上；所述螺旋板式换热器的上游与所述风机A之间设有一支路，所述列管式换热器设置在该支路上；所述蛇管式换热器和两个套管式换热器均并联在所述列管式换热器与所述风机A之间；还包括连接至所述计算机的20个温度测点、5个流量测点、5个压差测点和1-2个冷凝水量测点；所述分气包设置在所述蒸汽发生器的排气口与5个流量测点的并联节点之间的管路上；还设置有下列扰动点：所述蒸汽发生器与所述换热器组之间设置有热流体量扰动点；所述换热器组的一端连接有不凝性气体扰动点；所述换热器组的另一端连接有冷凝水扰动点。

进一步讲，本实用新型多功能传热实训装置，其中，所述热流体量扰动点包括并联后的常闭电磁阀和截止阀与并联后的电动调节阀和截止阀连接构成。所述不凝气体扰动点由分别与所述换热器组中每个换热器一端依次连接的截止阀、常闭电磁阀和减压阀构成。所述冷凝水扰动点由分气包和设置在每个换热器的另一端依次连接的常开电磁阀、截止阀和疏水阀构成；所述疏水阀的排出口连接至一冷凝液吸收槽。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型多功能传热实训装置可以通过DCS控制室中的的装有MCGS***的计算机对现场数据进行采集和监控，并利用Internet网络进行数据传送和远程监控，可以应用计算机多媒体技术进行网上实训。

本实用新型多功能传热实训装置可实现多种技能训练，如：13项化工传热过程岗位操作技能训练（如换热器岗位操作技能训练等）；可以了解孔板式流量计、热电阻温度传感器、液位计、压差传感器、变频调速器、电动调节阀的结构、测量原理和操作方法；可以了解不同类型换热器（螺旋板式、列管式、蛇管式和套管式）的工作原理、性能参数、使用方法及如何维护保养，并能够进行串、并联操作和换热器切换；实现手动和自动无扰切换操作。

通过不定时地改变各扰动点中某些阀门的工作状态来扰动正常的工作状态，模拟真实异常现象，培训学员发现、分析、排除工业生产过程故障的技能，以加强学员对工艺流程的认识度和实际动手能力，极大地满足了高等院校化学工程等专业的教学需求，提高了教学效率。也为厂家提供了给新员工进行模拟实际操作的平台，从而避免在以后生产过程中遇到相似故障时，员工束手无策而造成的经济损失，还能实现对操作人员进行资格培训考核。

附图说明

附图是本实用新型多功能传热实训装置的结构示意图。

图中：

TI-热电阻温度传感器    LI-液位计           PI1、PI2-压力计

X0101-分气包           E0101-蒸汽发生器    E0102、E0103-套管式换热器

E0104-蛇管式换热器     E0105-列管式换热器  P0101、P0102-涡旋气泵

E0106-螺旋板式换热器   V0101、V0102-冷凝液吸收槽

PD0101、PD0102、PD0103、PD0104、PD0105-压差传感器

FI0101、FI0102、FI0103、FI0104、FI0105-孔板式流量计

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本实用新型作进一步详细地描述。

如附图所示，本实用新型多功能传热实训装置，包括设置在DCS控制室的装有MCGS***的计算机，和设置在循环管路中的蒸汽发生器E0101、分气包X0101、换热器组、两个涡旋气泵P0101、P0102、分别与两个涡旋气泵P0101、P0102连接的风机A和风机B、截止阀和放气阀，所述蒸汽发生器E0101设有液位计LI、压力计PI1和不冷凝气排空阀，所述分气包X0101上设有一压力计PI2，所述风机A和风机B均设有变频调速器。

所述换热器组包括一个螺旋板式换热器E0106、一个蛇管式换热器E0104、一个列管式换热器E0105和两个套管式换热器E0102、E0103，其中，所述螺旋板式换热器E0106设置在分气包X0101与风机B之间的管路上；所述螺旋板式换热器E0106的上游与所述风机A之间设有一支路，所述列管式换热器E0105设置在该支路上；所述蛇管式换热器E0104和两个套管式换热器E0102、E0103均并联在所述列管式换热器E0105与所述风机A之间的管路上。

本实用新型还包括连接至所述计算机的20个温度测点、5个流量测点、5个压差测点和2个冷凝水量测点；所有温度测点由分别设置在螺旋板式换热器E0106、蛇管式换热器E0104、列管式换热器E0105和两个套管式换热器E0102、E0103与循环管路及支路连接点处的热电阻温度传感器TI构成。5个流量测点由分别设置在螺旋板式换热器E0106、蛇管式换热器E0104、列管式换热器E0105和两个套管式换热器E0102、E0103上游管路处的5个孔板式流量计FI0101～FI0105构成。5个压差测点由分别与所述5个流量测点并联的压差传感器PD0101～PD0105构成。所述分气包X0101设置在所述蒸汽发生器E0101的排气口与5个流量测点，即5个压差传感器PD0101～PD0105的并联节点之间的管路上。

本实用新型还设置有热流体量扰动点、不凝性气体扰动点和冷凝水扰动点；其中：

所述热流体量扰动点设置在蒸汽发生器E0101与所述换热器组（E0102～E0106）之间的连接管路上，所述热流体量扰动点包括并联后的常闭电磁阀和截止阀与并联后的电动调节阀和截止阀连接构成。

所述不凝性气体扰动点设置在换热器组（E0102～E0106）的一端，所述不凝气体扰动点由分别与所述换热器组中每个换热器一端依次连接的截止阀、常闭电磁阀和减压阀构成。

所述冷凝水扰动点设置在换热器组的另一端，所述冷凝水扰动点由分气包和设置在每个换热器的另一端依次连接的常开电磁阀、截止阀和疏水阀构成，所述疏水阀的排出口连接至一冷凝液吸收槽。

当然，既可以将五个换热器该端的截止阀并联后连接至一个疏水阀后再连接至一个冷凝液吸收槽，由此形成一个冷凝水量测点，也可以像附图显示的那样，即将蛇管式换热器E0104、列管式换热器E0105和两个套管式换热器E0102、E0103该端的截止阀并联后顺次连接至一个疏水阀和一个冷凝液吸收槽V0101，将螺旋板式换热器E0106该端的截止阀单独顺次连接一个疏水阀和一个冷凝液吸收槽V0102，由此形成了2个冷凝水量测点，当然，也不排除每个换热器均连接有一个疏水阀后再连接至一个冷凝液吸收槽。

本实用新型传热实训装置中，蒸汽发生器E0101为换热器组（包括一个螺旋板式换热器E0106、一个蛇管式换热器E0104、一个列管式换热器E0105和两个套管式换热器E0102、E0103）提供热蒸汽，风机A和风机B为换热器组提供冷空气，而冷热流体在每个换热器间进行换热操作。此外，本实用新型传热实训装置利用设置在DCS控制室内装有MCGS控制***的计算机通过Internet网络对现场数据进行采集和监控，应用计算机多媒体技术进行网上实训。

本实用新型传热实训装置的工作过程是：打开与蒸汽发生器E0101连接的进水阀进水，观察蒸汽发生器E0101上液位计LI所显示的液位变化，当水位达到1/2～1/3液位时，停止进水。关闭进水阀。

准备工作结束，转入正常开车操作，随时观察蒸汽发生器E0101的液位变化，及时开进水阀补充水位，保持液位在1/2～1/3之间，水温逐渐升高，打开蒸汽发生器E0101的不凝气排空阀，将蒸汽发生器E0101中的不凝气排出。当不凝气放净后有蒸汽冒出时，关闭不凝气排空阀。当蒸汽发生器E0101上的压力计PI1指针缓缓抬起，试用仪表柜的电加热棒的加热按钮调节电压维持压力值稳定，从压力计PI1读数0.05、0.1、0.15、0.20、0.25MPa的电压读数记录下来。当操作可控后，就可以通知换热器***准备开车，同时将蒸汽发生器E0101稳定在某一压力值，同时，根据情况补充水量保持水位不能低于1/2液位。

接到换热器岗位通知后，准备供气，观察分气包X0101上的压力计PI2读数，打开分气包X0101的排冷凝水阀经疏水阀将冷凝水排至冷凝液吸收槽V0101中，当分气包X0101上的压力计PI2与蒸汽发生器E0101上的压力计PI1读数一致时，即可给换热***供气。与蒸汽发生器岗位密切联系，维持稳定的蒸汽压力值的情况下，调节（空气）流量大小由100m3/h、80m3/h、60m3/h、40m3/h不同的空气流量下，蒸汽压力值由0.05、0.10、0.15、0.20、0.25、MPa五种稳定压力值下稳定操作。当某一组数据能用变动一个条件要稳定10～15分钟后在取数据记录温度、压力、冷凝水量、流量的变化情况，最后记录下冷凝水的水量。

当一种换热器的条件实验都操作完毕，要换另一种换热器进行条件试验。从附图中可以看出，本实用新型的实训装置中设有5个流量测点，由5个孔板式流量计FI0101～FI0105构成；5个压差测点，由5个分别于每个孔板式流量计并联的5个压差传感器PD0101～PD0106构成；所有压差测点均可由MCGS控制***远程监控。此外，本实用新型实训装置还可进行其他实训教学，如：使学员了解多种换热设备如（列管式换热器、螺旋板式换热器、蛇管式换热器等）的结构、工作原理及其使用方法，通过阀体的导通和关闭能够进行串、并联操作和换热器切换。

尽管上面结合图对本实用新型进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨的情况下，还可以作出很多变形，这些均属于本实用新型的保护之内。

Claims (8)

1.一种多功能传热实训装置，包括循环管路中的蒸汽发生器、分气包、换热器组、涡旋气泵、风机A、风机B、截止阀和放气阀，所述蒸汽发生器设有液位计、压力计PI1和不冷凝气排空阀，其特征在于：

所述换热器组包括一个螺旋板式换热器、一个蛇管式换热器、一个列管式换热器和两个套管式换热器，其中，

所述螺旋板式换热器设置在分气包与风机B之间的管路上；

所述螺旋板式换热器的上游与所述风机A之间设有一支路，所述列管式换热器设置在该支路上；

所述蛇管式换热器和两个套管式换热器均并联在所述列管式换热器与所述风机A之间；

还包括设置在DCS控制室的装有MCGS***的计算机，

还包括连接至所述计算机的20个温度测点、5个流量测点、5个压差测点和1-2个冷凝水量测点；

所述分气包设置在所述蒸汽发生器的排气口与5个流量测点的并联节点之间的管路上，所述分气包上设有压力计PI2；

还设置有下列扰动点：

所述蒸汽发生器与所述换热器组之间设置有热流体量扰动点；

所述换热器组的一端连接有不凝性气体扰动点；

所述换热器组的另一端连接有冷凝水扰动点。

2.根据权利要求1所述多功能传热实训装置，其特征在于，所述热流体量扰动点包括并联后的常闭电磁阀和截止阀与并联后的电动调节阀和截止阀连接构成。

3.根据权利要求1所述多功能传热实训装置，其特征在于，所述不凝气体扰动点由分别与所述换热器组中每个换热器一端依次连接的截止阀、常闭电磁阀和减压阀构成。

4.根据权利要求3所述多功能传热实训装置，其特征在于，所述冷凝水扰动点由分气包和设置在每个换热器的另一端依次连接的常开电磁阀、截止阀和疏水阀构成；所述疏水阀的排出口连接至一冷凝液吸收槽。

5.根据权利要求1所述多功能传热实训装置，其特征在于，所有温度测点由分别设置在螺旋板式换热器、蛇管式换热器、列管式换热器和套管式换热器与循环管路及支路连接点处的热电阻温度传感器构成。

6.根据权利要求1所述多功能传热实训装置，其特征在于，5个流量测点由分别设置在螺旋板式换热器、蛇管式换热器、列管式换热器和套管式换热器上游管路处的5个孔板式流量计构成。

7.根据权利要求1所述多功能传热实训装置，其特征在于，5个压差测点由分别与所述5个流量测点并联的压差传感器构成。

8.根据权利要求1所述多功能传热实训装置，其特征在于，所述风机A和风机B均设有变频调速器。

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