多功能傳熱實訓裝置的製作方法
2023-04-25 17:54:56
專利名稱：多功能傳熱實訓裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種化工生產模擬裝置，尤其設置一種傳熱實驗裝置。
背景技術：
大、中院校理工科實驗室或化工行業中新員工入職培訓時常需要使用傳熱實驗裝置，目前，現有技術中使用的傳熱實驗裝置，功能單一，可擴展性低，適用範圍較窄，實驗內容及操作方式種類較少，無法實現工程實際中遇到的一些操作內容。使用該實驗裝置雖然能使學員順利地完成實驗，藉助實驗能了解和熟悉傳熱工藝過程的工作原理和功能，但其動手能力和操作技能並不能得到有效地提高，對傳熱工藝過程的掌握一般只限於理論上的認識，對工廠生產的實際情況沒有實際的感性認知，為實驗教學帶來很大的難題，也不利於高等院校化工專業的課程改革。而化工專業的重點就是是學生能夠掌握各種換熱原理及操 作流程，同時實現各種實驗條件下的工藝流程設計、工藝參數的採集與控制及實驗數據的分析處理等工作，這在傳統的實訓臺中不可能實現，因此，利用現有技術中傳統的傳熱實驗裝置所培訓出的操作人員缺乏分析故障、排除故障的能力，因此，在實際工作中一旦發生故障，必將影響生產安全及產品的質量。
實用新型內容針對上述現有技術，本實用新型提供一種多功能傳熱實訓裝置，本實用新型適用範圍較廣、自動化程度較高、具有工業級規模動態特性的多功能反應實訓裝置。除了化學反應實驗外，該實訓裝置還可以進行多種化學工程試驗；可以靈活地進行多種過程控制實驗
與訓練。為了解決上述技術問題，本實用新型多功能傳熱實訓裝置予以實現的技術方案是，包括設置在DCS控制室的裝有MCGS系統的計算機，設置在循環管路中的蒸汽發生器、分氣包、換熱器組、渦旋氣泵、風機A、風機B、截止閥和排空閥，所述蒸汽發生器設有液位計、壓力計PIl和不冷凝氣排空閥，所述換熱器組包括一個螺旋板式換熱器、一個蛇管式換熱器、一個列管式換熱器和兩個套管式換熱器，其中，所述螺旋板式換熱器設置在分氣包與風機B之間的管路上；所述螺旋板式換熱器的上遊與所述風機A之間設有一支路，所述列管式換熱器設置在該支路上；所述蛇管式換熱器和兩個套管式換熱器均並聯在所述列管式換熱器與所述風機A之間；還包括連接至所述計算機的20個溫度測點、5個流量測點、5個壓差測點和1-2個冷凝水量測點；所述分氣包設置在所述蒸汽發生器的排氣口與5個流量測點的並聯節點之間的管路上；還設置有下列擾動點所述蒸汽發生器與所述換熱器組之間設置有熱流體量擾動點；所述換熱器組的一端連接有不凝性氣體擾動點；所述換熱器組的另一端連接有冷凝水擾動點。進一步講，本實用新型多功能傳熱實訓裝置，其中，所述熱流體量擾動點包括並聯後的常閉電磁閥和截止閥與並聯後的電動調節閥和截止閥連接構成。所述不凝氣體擾動點由分別與所述換熱器組中每個換熱器一端依次連接的截止閥、常閉電磁閥和減壓閥構成。所述冷凝水擾動點由分氣包和設置在每個換熱器的另一端依次連接的常開電磁閥、截止閥和疏水閥構成；所述疏水閥的排出口連接至一冷凝液吸收槽。與現有技術相比，本實用新型的有益效果是本實用新型多功能傳熱實訓裝置可以通過DCS控制室中的的裝有MCGS系統的計算機對現場數據進行採集和監控，並利用Internet網絡進行數據傳送和遠程監控，可以應用計算機多媒體技術進行網上實訓。本實用新型多功能傳熱實訓裝置可實現多種技能訓練，如13項化工傳熱過程崗位操作技能訓練(如換熱器崗位操作技能訓練等)；可以了解孔板式流量計、熱電阻溫度傳感器、液位計、壓差傳感器、變頻調速器、電動調節閥的結構、測量原理和操作方法；可以了解不同類型換熱器(螺旋板式、列管式、蛇管式和套管式)的工作原理、性能參數、使用方法及如何維護保養，並能夠進行串、並聯操作和換熱器切換；實現手動和自動無擾切換操作。通過不定時地改變各擾動點中某些閥門的工作狀態來擾動正常的工作狀態，模擬真實異常現象，培訓學員發現、分析、排除工業生產過程故障的技能，以加強學員對工藝流程的認識度和實際動手能力，極大地滿足了高等院校化學工程等專業的教學需求，提高了教學效率。也為廠家提供了給新員工進行模擬實際操作的平臺，從而避免在以後生產過程中遇到相似故障時，員工束手無策而造成的經濟損失，還能實現對操作人員進行資格培訓考核。
附圖是本實用新型多功能傳熱實訓裝置的結構示意圖。圖中TI-熱電阻溫度傳感器 LI-液位計PI1、PI2-壓力計X0101-分氣包E0101-蒸汽發生器 E0102、E0103-套管式換熱器E0104-蛇管式換熱器 E0105-列管式換熱器P0101、P0102-渦旋氣泵E0106-螺旋板式換熱器 V0101、V0102-冷凝液吸收槽PD0101、PD0102、PD0103、PD0104、PD0105-壓差傳感器FI0101、FI0102、FI0103、FI0104、FI0105-孔板式流量計
具體實施方式
下面結合具體實施方式
對本實用新型作進一步詳細地描述。如附圖所示，本實用新型多功能傳熱實訓裝置，包括設置在DCS控制室的裝有MCGS系統的計算機，和設置在循環管路中的蒸汽發生器E0101、分氣包X0101、換熱器組、兩個渦旋氣泵P0101、P0102、分別與兩個渦旋氣泵P0101、P0102連接的風機A和風機B、截止閥和放氣閥，所述蒸汽發生器E0101設有液位計LI、壓力計PIl和不冷凝氣排空閥，所述分氣包X0101上設有一壓力計PI2，所述風機A和風機B均設有變頻調速器。所述換熱器組包括一個螺旋板式換熱器E0106、一個蛇管式換熱器E0104、一個列管式換熱器EO105和兩個套管式換熱器E0102、E0103，其中，所述螺旋板式換熱器EO106設置在分氣包X0101與風機B之間的管路上；所述螺旋板式換熱器E0106的上遊與所述風機A之間設有一支路，所述列管式換熱器E0105設置在該支路上；所述蛇管式換熱器E0104和兩個套管式換熱器E0102、E0103均並聯在所述列管式換熱器E0105與所述風機A之間的管路上。本實用新型還包括連接至所述計算機的20個溫度測點、5個流量測點、5個壓差測點和2個冷凝水量測點；所有溫度測點由分別設置在螺旋板式換熱器E0106、蛇管式換熱器E0104、列管式換熱器E0105和兩個套管式換熱器E0102、E0103與循環管路及支路連接點處的熱電阻溫度傳感器TI構成。5個流量測點由分別設置在螺旋板式換熱器E0106、蛇管式換熱器E0104、列管式換熱器E0105和兩個套管式換熱器E0102、E0103上遊管路處的5個孔板式流量計FIOlOl FI0105構成。5個壓差測點由分別與所述5個流量測點並聯的壓差傳感器rooioi rooio5構成。所述分氣包χοιοι設置在所述蒸汽發生器eoioi的排氣口與5個流量測點，即5個壓差傳感器rooioi rooio5的並聯節點之間的管路上。本實用新型還設置有熱流體量擾動點、不凝性氣體擾動點和冷凝水擾動點；其中·[0023]所述熱流體量擾動點設置在蒸汽發生器E0101與所述換熱器組(E0102 E0106)之間的連接管路上，所述熱流體量擾動點包括並聯後的常閉電磁閥和截止閥與並聯後的電動調節閥和截止閥連接構成。所述不凝性氣體擾動點設置在換熱器組(E0102 E0106)的一端，所述不凝氣體擾動點由分別與所述換熱器組中每個換熱器一端依次連接的截止閥、常閉電磁閥和減壓閥構成。所述冷凝水擾動點設置在換熱器組的另一端，所述冷凝水擾動點由分氣包和設置在每個換熱器的另一端依次連接的常開電磁閥、截止閥和疏水閥構成，所述疏水閥的排出口連接至一冷凝液吸收槽。當然，既可以將五個換熱器該端的截止閥並聯後連接至一個疏水閥後再連接至一個冷凝液吸收槽，由此形成一個冷凝水量測點，也可以像附圖顯示的那樣，即將蛇管式換熱器E0104、列管式換熱器E0105和兩個套管式換熱器E0102、E0103該端的截止閥並聯後順次連接至一個疏水閥和一個冷凝液吸收槽V0101，將螺旋板式換熱器E0106該端的截止閥單獨順次連接一個疏水閥和一個冷凝液吸收槽V0102，由此形成了 2個冷凝水量測點，當然，也不排除每個換熱器均連接有一個疏水閥後再連接至一個冷凝液吸收槽。本實用新型傳熱實訓裝置中，蒸汽發生器E0101為換熱器組(包括一個螺旋板式換熱器E0106、一個蛇管式換熱器E0104、一個列管式換熱器E0105和兩個套管式換熱器E0102、E0103)提供熱蒸汽，風機A和風機B為換熱器組提供冷空氣，而冷熱流體在每個換熱器間進行換熱操作。此外，本實用新型傳熱實訓裝置利用設置在DCS控制室內裝有MCGS控制系統的計算機通過Internet網絡對現場數據進行採集和監控，應用計算機多媒體技術進行網上實訓。本實用新型傳熱實訓裝置的工作過程是打開與蒸汽發生器E0101連接的進水閥進水，觀察蒸汽發生器E0101上液位計LI所顯示的液位變化，當水位達到1/2 1/3液位時，停止進水。關閉進水閥。準備工作結束，轉入正常開車操作，隨時觀察蒸汽發生器E0101的液位變化，及時開進水閥補充水位，保持液位在1/2 1/3之間，水溫逐漸升高，打開蒸汽發生器E0101的不凝氣排空閥，將蒸汽發生器E0101中的不凝氣排出。當不凝氣放淨後有蒸汽冒出時，關閉不凝氣排空閥。當蒸汽發生器EOlOl上的壓力計PIl指針緩緩抬起，試用儀表櫃的電加熱棒的加熱按鈕調節電壓維持壓力值穩定，從壓力計PIl讀數O. 05,0. 1,0. 15,0. 20,0. 25MPa的電壓讀數記錄下來。當操作可控後，就可以通知換熱器系統準備開車，同時將蒸汽發生器E0101穩定在某一壓力值，同時，根據情況補充水量保持水位不能低於1/2液位。接到換熱器崗位通知後，準備供氣，觀察分氣包X0101上的壓力計PI2讀數，打開分氣包X0101的排冷凝水閥經疏水閥將冷凝水排至冷凝液吸收槽V0101中，當分氣包X0101上的壓力計PI2與蒸汽發生器E0101上的壓力計PIl讀數一致時，即可給換熱系統供氣。與蒸汽發生器崗位密切聯繫，維持穩定的蒸汽壓力值的情況下，調節(空氣)流量大小由100m3/h、80m3/h、60m3/h、40m3/h不同的空氣流量下，蒸汽壓力值由O. 05,0. 10,0. 15、O. 20,0. 25、MPa五種穩定壓力值下穩定操作。當某一組數據能用變動一個條件要穩定10 15分鐘後在取數據記錄溫度、壓力、冷凝水量、流量的變化情況，最後記錄下冷凝水的水量。當一種換熱器的條件實驗都操作完畢，要換另一種換熱器進行條件試驗。從附圖中可以看出，本實用新型的實訓裝置中設有5個流量測點，由5個孔板式流量計FIOlOl FI0105構成；5個壓差測點，由5個分別於每個孔板式流量計並聯的5個壓差傳感器PD0101 Η)0106構成；所有壓差測點均可由MCGS控制系統遠程監控。此外，本實用新型實訓裝置還可進行其他實訓教學，如使學員了解多種換熱設備如(列管式換熱器、螺旋板式換熱器、蛇管式換熱器等)的結構、工作原理及其使用方法，通過閥體的導通和關閉能夠進行串、並聯操作和換熱器切換。儘管上面結合圖對本實用新型進行了描述，但是本實用新型並不局限於上述的具體實施方式
，上述的具體實施方式
僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領域的普通技術人員在本實用新型的啟示下，在不脫離本實用新型宗旨的情況下，還可以作出很多變形，這些均屬於本實用新型的保護之內。
權利要求1.一種多功能傳熱實訓裝置，包括循環管路中的蒸汽發生器、分氣包、換熱器組、渦旋氣泵、風機A、風機B、截止閥和放氣閥，所述蒸汽發生器設有液位計、壓力計PIl和不冷凝氣排空閥，其特徵在於 所述換熱器組包括一個螺旋板式換熱器、一個蛇管式換熱器、一個列管式換熱器和兩個套管式換熱器，其中， 所述螺旋板式換熱器設置在分氣包與風機B之間的管路上； 所述螺旋板式換熱器的上遊與所述風機A之間設有一支路，所述列管式換熱器設置在該支路上； 所述蛇管式換熱器和兩個套管式換熱器均並聯在所述列管式換熱器與所述風機A之間； 還包括設置在DCS控制室的裝有MCGS系統的計算機， 還包括連接至所述計算機的20個溫度測點、5個流量測點、5個壓差測點和1-2個冷凝水量測點； 所述分氣包設置在所述蒸汽發生器的排氣口與5個流量測點的並聯節點之間的管路上，所述分氣包上設有壓力計PI2 ； 還設置有下列擾動點 所述蒸汽發生器與所述換熱器組之間設置有熱流體量擾動點； 所述換熱器組的一端連接有不凝性氣體擾動點； 所述換熱器組的另一端連接有冷凝水擾動點。
2.根據權利要求I所述多功能傳熱實訓裝置，其特徵在於，所述熱流體量擾動點包括並聯後的常閉電磁閥和截止閥與並聯後的電動調節閥和截止閥連接構成。
3.根據權利要求I所述多功能傳熱實訓裝置，其特徵在於，所述不凝氣體擾動點由分別與所述換熱器組中每個換熱器一端依次連接的截止閥、常閉電磁閥和減壓閥構成。
4.根據權利要求3所述多功能傳熱實訓裝置，其特徵在於，所述冷凝水擾動點由分氣包和設置在每個換熱器的另一端依次連接的常開電磁閥、截止閥和疏水閥構成；所述疏水閥的排出口連接至一冷凝液吸收槽。
5.根據權利要求I所述多功能傳熱實訓裝置，其特徵在於，所有溫度測點由分別設置在螺旋板式換熱器、蛇管式換熱器、列管式換熱器和套管式換熱器與循環管路及支路連接點處的熱電阻溫度傳感器構成。
6.根據權利要求I所述多功能傳熱實訓裝置，其特徵在於，5個流量測點由分別設置在螺旋板式換熱器、蛇管式換熱器、列管式換熱器和套管式換熱器上遊管路處的5個孔板式流量計構成。
7.根據權利要求I所述多功能傳熱實訓裝置，其特徵在於，5個壓差測點由分別與所述5個流量測點並聯的壓差傳感器構成。
8.根據權利要求I所述多功能傳熱實訓裝置，其特徵在於，所述風機A和風機B均設有變頻調速器。
專利摘要本實用新型公開了一種多功能傳熱實訓裝置，包括DCS控制室的MCGS系統計算機，循環管路中的蒸汽發生器、分氣包、換熱器組、渦旋氣泵、風機A、風機B、截止閥和排空閥，換熱器組包括螺旋板式、蛇管式、列管式和套管式換熱器，其中，螺旋板式、列管式換熱器並聯在分氣包與風機B之間；蛇管式和兩套管式換熱器並聯在分氣包與風機A之間，兩套管式換熱器還可串聯操作；還包括多個溫度、流量、壓差和冷凝水量測點和下列擾動點，蒸汽發生器與換熱器組之間的熱流體量擾動點；換熱器組的一端連接有不凝性氣體擾動點；換熱器組的另一端連接有冷凝水擾動點。本實用新型是適用範圍較廣、自動化程度較高、具有工業級規模動態特性的多功能反應實訓裝置。
文檔編號G09B25/02GK202677707SQ20122037216
公開日2013年1月16日 申請日期2012年7月30日 優先權日2012年7月30日
發明者馬駿, 張賽丹, 李 榮, 林杉 申請人:天津津大萊博科技有限公司