PLC控制传热综合实训装置操作规程

PAGEPLC控制传热综合实训装置说明书天津大学过程工业技术与装备研究所天津市睿智天成科技发展有限公司PAGEI目录TOC\o"1-2"\h\z\u目录 I一、安全与环保 1二、实训目的 2三、实训原理 33.1传热的基本方式 33.2传热原理 43.3传热设备 6四、装置认识 104.1装置流程 114.2主体设备 114.3测量仪表 13五、技能训练1传热装置的开车操作 135.1开车前的准备工作 135.2正常开车 15六、技能训练2正常操作 17七、技能训练3停车操作 18八、技能训练4异常现象及处理方法 20九、技能训练5换热器的切换及串联操作 229.1换热器的切换操作 229.2换热器的串联操作 24十、技能训练6换热器的维护与检修 24十一、技能训练7PLC控制运行模式 2610.1系统启动步骤（教师机上） 2610.2监控启动步骤 2610.3监控界面 2810.4手自动控制说明 30附录1物料性质 31附录2变频器的使用 33附录3仪表的使用 35附录4仪表与传感器连线电路图 37PAGE2PLC控制传热综合实训装置一、安全与环保●火警电话119，报警电话110，急救电话120●个人防护化工单元实训基地的老师和学生进入化工单元实训基地后必须穿戴劳防用品：在指定区域正确戴上安全帽，穿上安全鞋，在进入任何作业过程中佩戴安全防护眼镜，在任何作业过程中佩戴合适的防护手套。无关人员不得进入化工单元实训基地。●行为规范1.不准吸烟2.保持实训环境的整洁3.不准从高处乱扔杂物4.不准随意坐在灭火器箱、地板和教室外的凳子上5.非紧急情况下不得随意使用消防器材（训练除外）6.不得靠在实训装置上7.在实训场地、在教室里不得打骂和嬉闹8.使用后的清洁用具按规定放置整齐●用电安全1.进行实训之前必须了解室内总电源开关与分电源开关的位置，以便出现用电事故时及时切断电源。2.在启动仪表柜电源前，必须清楚每个开关的作用。3.启动电机，上电前先用手转动一下电机的轴，通电后，立即查看电机是否已转动；若不转动，应立即断电，否则电机很容易烧毁。4.在实训过程中，如果发生停电现象，必须切断电闸。以防操作人员离开现场后，因突然供电而导致电器设备在无人看管下运行。5.不要打开仪表控制柜的后盖和强电桥架盖，应请专业人员进行电器的维修。●烫伤的防护本实训装置导热油循环管线中的物料温度很高，应注意防护，以免烫伤。由于装置使用蒸汽，因此凡是有蒸汽通过的地方都有烫伤的可能，尤其是没有保温层覆盖的地方更应注意。疏水器的排液温度很高，不能站在疏水器排液出口处，以免烫伤。●蒸汽发生器的使用按照国家标准蒸汽分配器为压力容器，应按国家标准进行定期检验与维护，不允许不经检验使用。●环保不得随意丢弃化学品，不得随意乱扔垃圾，避免水、能源和其它资源的浪费，保持实训基地的环境卫生。本实训装置无三废产生。传热，即热量传递，是自然界和工程技术领域中极普遍的一种传递过程。热力学第二定律指出，凡是有温度差存在的地方，就必然有热量传递，故在几乎所有工业部门，如化工、能源、冶金、机械、建筑等都涉及传热问题。化学工业与传热的关系尤为密切，这是因为化工生产中的很多过程和单元操作，都需要进行加热或冷却，例如，化学反应通常都是在一定温度下进行的，为此就需要向反应器输入或移出热量以使其达到并保持在一定的温度；化工设备的保温，生产过程中热能的合理应用以及废热的回收等都涉及传热问题。所以，化工生产中对传热过程的要求主要有以下两种情况：其一是强化过程传热，如各种换热设备中的传热；其二是削弱传热过程，如对设备和管道的保温，以减少损失。二、实训目的1.认识各种传热设备的结构2.认识传热装置流程及仪表3.掌握各种传热装置的运行操作技能4.学会常见异常现象的判别及处理三、实训原理3.1传热的基本方式根据传热机理的不同，热量传递有三种基本方式：热传导、对流传热和辐射传热，但根据具体情况，热量传递可以以其中一种方式进行，也可以以两种或三种方式同时进行。在无外功输入时，静的热流方向总是由高温处向低温处流动。1.热传导（又称导热）热量不依靠宏观混合运动而从物体中的高温区向低温区移动的过程叫热传导，简称导热，热传导在固体、液体和气体中都可以发生。2.对流传热对流传热是由流体内部各部分质点发生宏观运动而引起的热量传递过程，因而对流传热只能发生在有流体流动的场合，在化工生产中经常遇见到的对流传热有热能由流体传到固体壁面或由固体壁面传入周围流体两种，对流传热可以由强制对流引起，亦可以由自然对流引起，前者是将外力（泵或搅拌器）施加于流体上，从而使流体微团发生运动；而后者则是由于流体内部存在温度差，形成流体的密度差，从而使微团在固体壁面与其附近流体之间产生上下方向的循环流动。3.辐射传热因热的原因而产生的电磁波在空间的传递称为热辐射。热辐射与热传导和对流传热的最大的区别就在于它可以在完全真空的地方传递而无需任何介质。图1套管式换热器示意图工业上经常遇到的是两流体间的换热问题。换热器是化工生产传热过程中最常用的设备之一，右图为简单套管式换热器，它是由直径不同的两根管子同心套在一起组成的，冷热流体分别流经内管和环隙，而进行热的传递。在管壳式换热器中，一种流体在管内流动（管程流体），而另一种流体在壳与管束之间从管外表面流过（壳程流体），为了保证壳程流体能够横向流过管束，以形成较高的传热速率，在外壳上装有许多挡板。视换热器端部结构的不同，可采用一个或多个管程。若管程流体在管束内只流过一次，则称为单程管壳式换热器。换热器的传热一般是通过热传导和热对流等方式来实现的，传热的快慢用传热速率来表示。传热速率Q是指单位时间内通过传热面的热量，其单位为W。热通量则是指单位面积的传热速率，其单位为W/m2。由于换热器的传热面积可以用圆管的内表面积、外表面积或平均面积表示，因此相应的热通量的数值各不相同，计算时应标明选择的基准面积。3.2传热原理1.对流传热速率方程根据传递过程普遍关系，壁面与流体间的对流传热速率应该等于推动力和阻力之比，即若以流体和壁面间的对流传热为例，对流传热速率方程可以表示为：(1)式中，dQ——局部对流传热速率，WdS——微分传热面积，m2t——换热器的任一截面上热流体的平均温度，℃tw——换热器的任一截面上与热流体相接触一侧的壁面温度，℃——比例系数，又称局部对流传热系数，W/(m2℃2．对流传热系数的测定对流传热系数可以根据牛顿冷却定律，用实验来测定(2)式中：—管内流体对流传热系数，W/(m2℃)；—管内对流传热速率，W；Si—管内换热面积，m2；—平均温差，℃。平均温差由下式确定：(3)式中：ti1，ti2—冷流体的入口、出口温度，℃；tw—壁面平均温度，℃。管内换热面积可由下式计算：(4)式中：di—传热管管内径，m；Li—传热管测量段的实际长度，m。由热量衡算式：(5)其中质量流量由下式求得：(6)式中：qv,i—冷流体在套管内的平均体积流量，m3/h；qm,i—冷流体在套管内的平均质量流量，kg/h；cpi—冷流体的定压比热容，kJ/(kg·℃)；ρi—冷流体的密度，kg/m3。cpi和ρi可根据定性温度tm查得（为冷流体进出口平均温度）。3.对流传热系数准数关联式的实验确定流体在管内作强制湍流时，处于被加热状态，准数关联式的形式为(7)其中：物性数据λI、cpi、ρi、μi可根据定性温度tm查得。对于管内被加热的空气，则关联式的形式简化为：(8)这样通过实验确定不同流量下的Rei与，然后用线性回归方法确定A和m的值。4.蒸汽冷凝传热蒸汽冷凝作为一种加热方式在工业生产中得到广泛应用。在蒸汽冷凝加热过程中，加热介质为饱和蒸汽。饱和蒸汽与低于其温度的冷壁接触时，将凝结为液体，释放出汽化潜热。在饱和蒸汽冷凝过程中，气液两相共存，对于纯物质蒸汽的冷凝，系统只有一个自由度。因此，恒压下只能有一个气相温度。也就是说，在冷凝给热时气相不可能存在温度梯度。在冷凝给热过程中，蒸汽凝结而产生的冷凝液形成液膜将壁面覆盖。因此，蒸汽的冷凝只能在冷凝液表面上发生，冷凝时放出的潜热必须通过这层液膜才能传给冷壁。可见，冷凝给热过程的热阻几乎全部集中于冷凝液膜内。这是蒸汽冷凝给热过程的一个主要特点。冷凝液在壁面上的存在和流动方式有两种类型：膜状和滴状。当冷凝液能润湿壁面时，冷凝液在壁面上呈膜状，否则将成为滴状。呈滴状冷凝时，冷凝液在壁面上不能形成完整的液膜就将蒸汽与壁面隔开，大部分冷壁直接暴露于蒸汽，因此热阻小得多。但是，到目前位置，在工业冷凝器即使采用了促进滴状冷凝的措施，也不能持久。所以，工业冷凝器的设计都按膜状冷凝考虑。工业上通常使用饱和蒸汽作为加热介质的原因有两个：一是饱和蒸汽有恒定的温度；二是它有较大的给热系数。由于蒸汽一侧温度恒定，因此以管程冷流体为基准计算传热系数。3.3传热设备换热器是化工、石油、动力、食品及其它许多工业部门的通用设备，在生产中占有重要地位。化工生产中，换热器可作为加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器等，应用甚为广泛。换热器种类很多，但根据冷、热流体热量交换的原理和方式基本可分三大类，即间壁式、混合式和蓄热式。在三类换热器中，间壁式换热器应用最多。3.3.1喷淋式换热器图2喷淋式换热器这种换热器是将换热管成排地固定在钢架上，热流体在管内流动，冷却水从上方喷淋装置均匀淋下，故也称喷淋式冷却器。喷淋式换热器的管外是一层湍动程度较高的液膜，管外给热系数较沉浸式增大很多。另外，这种换热器大多数放置在空气流通之处，冷却水的蒸发亦带走一部分热量，可起到降低冷却水温度、增大传热推动力的作用。3.3.2套管式换热器套管式换热器是由直径不同的直管制成的同心套管，并由U形弯头连接而成。在这种换热器中，一种流体走管内，另一种流体走环隙，两者皆可得到较高的流速，故传热系数较大。另外，在套管换热器中，两种流体可为纯逆流，对数平均推动力较大。图3套管式换热器套管换热器结构简单，能承受高压，应用亦方便（可根据需要增减管段数目）。特别是由于套管换热器同事具备传热系数大、传热推动力大及能够承受高压强的优点，在超高压生产过程（例如操作压力为300MPa的高压聚乙烯生产过程）中所用的换热器几乎全部是套管式。3.3.3管壳式（又称列管式）换热器是最典型的间壁式换热器，它在工业上的应用有着悠久的历史，而且至今仍在所有换热器中占据主导地位。管壳式换热器主要有壳体、管束、管板和封头等部分组成，壳体多呈圆形，内部装有平行管束，管束两端固定于管板上。在管壳换热器内进行换热的两种流体，一种在管内流动，其行程称为管程；一种在管外流动，其行程称为壳程。管束的壁面即为传热面。图4列管式换热器为提高管外流体给热系数，通常在壳体内安装一定数量的横向折流挡板。折流挡板不仅可防止流体短路、增加流体速度，还迫使流体按规定路径多次错流通过管束，使湍动程度大为增加。常用的挡板有圆缺形和圆盘形两种，前者应用更为广泛。图5流体的折流及折流挡板的形式流体在管内每通过管束一次称为一个管程，每通过壳体一次称为一个壳程。为提高管内流体的速度，可在两端封头内设置适当隔板，将全部管子平均分隔成若干组。这样，流体可每次只通过部分管子而往返管束多次，称为多管程。同样，为提高管外流速，可在壳体内安装纵向挡板使流体多次通过壳体空间，称多壳程。在管壳式换热器内，由于管内外温度不同，壳体和管束的温度也不同。如两者温差很大，换热器内部将出现很大的热应力，可能使管子弯曲、断裂或从管板上松脱。因此，当管束和壳体温度差超过50℃1.固定管板式当冷、热流体温差不大时，可采用固定管板即两端管板与壳体制成一体的结构形式。这种换热器结构简单成本低，但壳程清洗困难，要求管外流体必须是清洁而不易结构的。当温差稍大而壳体内压力又不太高时，可在壳体壁上安装膨胀节以减小热应力。2.浮头式换热器这种换热器中两端的管板有一端可以沿轴向自由浮动，这种结构不但完全消除了热应力，而且整个管束可以从壳体中抽出，便于清洗和检修。因此，浮头式换热器是应用较多的一种结构形式，尽管其结构比较复杂、造价亦较高。3.U形管式换热器U形管式换热器的每根换热管都弯成U形，进出口分别安装在同一管板的两侧，封头以隔板分成两室。这样，每根管子皆可自由伸缩，而与外壳无关。在结构上U形管式换热器比浮头式简单，但管程不易清洗，只适用于洁净而不易结构的流体，如高压气体的换热。3.3.4螺旋板式换热器在传统的间壁式换热器中，除夹套式而外，几乎都是管式换热器。但是，在流动面积相等条件下，圆形通道表面积最小，而且管子之间不能紧密排列，故管式换热器的共同缺点是结构不紧凑，单位换热器容积所提供的传热面积小，金属消耗量大。随着工业的发展，陆续出现了不少高效紧凑的换热器并逐渐趋于完善。这些换热器基本上可分为两类：一类是在管式换热器的基础上加以改进，而另一类则根本上摆脱圆管而采用各种板状换热表面。板式换热表面可以紧密排列，因此各种板式换热器都有结构紧凑、材料消耗低、传热系数大的特点。这类换热器一般不能承受高压和高温，但对于压强较低、温度不高或腐蚀性强而必须用贵重材料的场合，各种板式换热器都显示出更大的优越性。图6螺旋板式换热器螺旋板式换热器是由两张平行薄钢板卷制而成，在其内部形成一对同心的螺旋形通道。换热器中央设有隔板，将两螺旋形通道隔开。两板之间焊有定距柱以维持通道间距，在螺旋板两端焊有盖板。冷热流体分别由两螺旋形通道流过，通过薄板进行换热。螺旋板换热器的主要优点如下：1.由于离心力的作用和定距柱的干扰，流体湍动程度高，故给热系数大。例如，水对水的传热系数可达2000～3000W/(m2℃)，而管壳式换热器一般为1000～2000W/(m22.由于离心力的作用，流体中悬浮的固体颗粒被抛向螺旋形通道的外缘而被流体本身冲走，故螺旋板换热器不易堵塞，适于处理悬浮液体及高黏度介质。3.冷热流体可作纯逆流流动，传热平均推动力大。4.结构紧凑，单位容积的传热面积为管壳式的3倍，可节约金属材料。螺旋板换热器的主要缺点：1.操作压力和温度不能太高，一般压力不超过2MPa，温度不超过300～400℃2.因整个换热器被焊成一体，一旦损坏不易修复。四、装置认识●认识目标熟悉装置流程、主体设备及其名称、各类测量仪表的作用及名称。●认识方法现场认知、老师指导。4.1装置流程传热操作实训装置见图7。4.2主体设备根据对装置的认识，在表1中填写相关内容。表1换热设备的结构认识位号名称用途规格V101导热油炉提供实训所需热量Φ400×800mm，36KWP101导热油泵使导热油循环供热BRY-20-20-125，流量1.5m3/h，扬程P102热水泵为换热器提供热流体DW2-60/075，流量2.0m3/h，扬程P103冷水泵为换热器提供冷流体DW2-60/075，流量2.0m3V103蒸汽发生器提供蒸汽Φ400×800mm，盘管面积0.75mE101套管换热器换热设备外管Φ133×3mm，内管Φ89×1mm，换热面积0.55mE102浮头换热器换热设备壳程Φ108×3mm，管程Φ12×1mm，换热面积0.35mE103列管换热器换热设备壳程Φ108×3mm，管程Φ12×1mm，换热面积0.35mE104螺旋板换热器换热设备换热面积1mE105冷淋器换热设备热流体管Φ38×1mm，冷流体管Φ32×2mmPAGE12图7PLC控制传热综合实训装置流程图PAGE284.3测量仪表根据对流程的认识，在表2填写相关内容。表2测量仪表认识设备名称介质温度测量单位压力测量单位流量测量单位入口出口入口出口套管换热器蒸汽TI07TI08℃PI02PI03MPam3/h纯水TI09TIC10PI04PI05FIC01列管换热器冷水TI17TI18PI13PI14FIC05热水TI15TI16PI11PI12FIC04浮头换热器冷水TI13TI14PI09PI10FIC03热水TI11TI12PI07PI08FIC02螺旋板换热器冷水TI21TI22PI17PI18FIC07热水TI19TI20PI15PI16FIC06冷淋器冷水TI25TI26热水TI23TI24五、技能训练1传热装置的开车操作●训练目标掌握正确的开车操作步骤，了解相应的操作原理。●训练方法在实训设备上按照下述内容及步骤进行操作练习。5.1开车前的准备工作1.了解各种换热器传热的基本原理；2.熟悉汽－液、液－液传热实训工艺流程、实训装置及主要设备；3.检查公用工程（导热油、水蒸汽、电）是否处于正常供应状态；4.检查流程中各阀门是否处于正常开车状态：手动控制：关闭阀门VA100、VA101、VA102、VA103、VA104、VA106、VA200、VA201、VA202、VA203、VA204、VA206、VA211、VA213、VA300、VA302、VA304、VA305、VA308、VA309、VA310、VA311、VA312、VA315、VA316、VA317、VA322、VA320、VA321、VA323、VA324、VA325、VA401、VA403、VA407、VA408、VA409、VA410、VA411、VA414、VA415、VA416、VA419、VA420、VA421、VA422、VA425、VA426、VA427、VA428、VA429、VA423、VA424、VA434、VA435、VA436、VA437、VA438、VA439、VA440、VA441；全开阀门VA105、VA207、VA208、VA210、VA301、VA306、VA307、VA313、VA314、VA318、VA319、VA402、VA404、VA412、VA413、VA417、VA418、VA430、VA431、VA432、VA433；自动控制：关闭阀门VA100、VA101、VA102、VA103、VA104、VA106、VA200、VA201、VA202、VA203、VA204、VA206、VA211、VA213、VA300、VA302、VA304、VA305、VA306、VA307、VA310、VA311、VA312、VA315、VA316、VA317、VA322、VA320、VA321、VA323、VA324、VA325、VA401、VA403、VA407、VA408、VA409、VA410、VA411、VA414、VA415、VA416、VA419、VA420、VA421、VA422、VA423、VA424、VA427、VA428、VA429、VA430、VA431、VA434、VA435、VA436、VA437、VA438、VA439、VA440、VA441；全开阀门VA105、VA207、VA208、VA210、VA301、VA308、VA309、VA313、VA314、VA318、VA319、VA402、VA404、VA412、VA413、VA417、VA418、VA425、VA426、VA432、VA433；5.设备上电，检查各仪表状态是否正常，动设备试车；6.了解本实训所用导热油、蒸汽、水和压缩空气的来源；7.检查导热油炉V101液位LI01，是否有足够导热油供实训使用（300mm，否则加热器干烧），如不够，则关闭阀门VA103、VA104，打开阀门VA100、VA102启动导热油泵P101a加入适量的导热油后关闭阀门；8.检查蒸汽发生器V104液位LIA03是否有足够纯水（500mm）供实训使用，如不够，则打开阀门VA200和VA202加入纯水；或打开阀门VA201和VA303，然后启动热水泵P102a9.检查热水罐V105液位LIA04是否有足够纯水（600mm）供实训使用，如液位不足则打开阀门VA300和VA301，向储罐中加入纯水。10.检查冷水罐V106b液位LIA06是否有足够纯水（700mm）供实训使用，如液位不足，则关闭阀门VA407、VA411、VA416和VA422，打开阀门VA402、VA404、VA406、VA408、VA409、VA410，然后启动冷水泵P103a，将V106a中的纯水导入V106b中；如V106b液位仍不足，则打开阀门VA401、VA402，向V106b中加入纯水。11.按照要求制定操作方案。发现异常情况，必须及时报告指导教师进行处理。5.2正常开车1.导热油炉：本实训所需热量由电加热导热油炉V101提供，采用电加热器加热导热油，然后用导热油加热纯水，产生热水和蒸汽。1.1启动操作台电源，设备上电，仪表预热。1.2启动导热油炉V101的电加热开关，设定加热温度TIC01为100℃，开始加热。待导热油温度上升到100℃后，再将温度调至150℃；待导热油温度上升到151.3启动导热油炉V101电加热的同时，打开阀门VA101、VA103和VA105，关闭阀门VA100、VA102、VA106和VA107，启动导热油泵P101a，使导热油进行循环加热。1.4当导热油炉内的温度TIC01到达设定温度（200℃）时，导热油可以投入使用。打开阀门VA106和VA107，分别对蒸汽发生器V104和热水罐V1051.5关闭阀门VA101，打开阀门VA107进行热水加热，将热水温度设定到规定值（60－80℃）；启动导热油泵P101b，打开阀门VA106，加热蒸汽发生器V104，将蒸汽发生器V104压力设定在规定值[100－200KPa（表压）]。待热水温度到达设定值后便可进行冷热水的传热实训；2.套管换热器E101：套管换热器采用蒸汽加热冷水2.1冷流体：套管换热器的冷流体为室温的纯水，由冷水罐V106b提供。关闭阀门VA406、VA410，打开阀门VA407、VA408、VA409、VA428、VA441后，启动冷水泵P103a，调节VA422使冷水流量达到规定值（500－1000L/h）。冷水经转子流量计进入套管换热器E101管程。2.2热流体：套管换热器的热流体为水蒸汽，由蒸汽发生器V104提供，将套管换热器蒸汽压力设置到规定值（50－100KPa），同时打开阀门VA207排放不凝汽。不凝汽放静后关闭VA207，蒸汽通过电动调节阀进入套管换热器壳程，蒸汽冷凝之后通过阀门VA208、VA209、VA210和VA212排放。待数据稳定之后开始记录数据。注意：正常操作中，可通过视镜观察蒸汽的冷凝 开车过程发生异常现象，必须及时报告指导教师进行处理。考考你：考考你：A.如何判断不凝气已排放干净，什么时候可以关闭不凝气放空阀？B.是否可以先送入水蒸汽，再送入室温纯水，为什么？C.根据理论知识判断：在开车时，有可能造成热膨胀的错误操作是什么？热膨胀能产生哪些危害？3.浮头换热器E102：浮头换热器采用热水加热冷水。3.1冷流体：浮头换热器的冷流体为室温的纯水，由冷水罐V106b提供。关闭阀门VA406、VA410、VA438，打开阀门VA407、VA408、VA409、VA420、VA421和VA441后，启动冷水泵P103a，调节VA416使冷水流量达到规定值（500－1000L/h）。冷水经转子流量计进入浮头换热器E102壳程。3.2热流体：浮头换热器的热流体为导热油加热的纯水，由热水罐V105提供。关闭阀门VA322，打开阀门VA301、VA304和VA311，启动热水泵P102b，调节阀门VA305使热水流量达到规定值（500－1000L/h）。热水经转子流量计进入浮头换热器的管程，在浮头端转向，从入口端出换热器，是为两管程（双管程）。待数据稳定之后开始记录数据。4.列管换热器E103：列管换热器采用热水加热室温水。4.1冷流体：列管换热器的冷流体为室温的纯水，由冷水罐V106b提供。关闭阀门VA406、VA410、VA437，打开阀门VA407、VA408、VA409、VA415、VA441后，启动冷水泵P103a，调节VA411使冷水流量达到规定值（500－1000L/h）。冷水经转子流量计进入列管换热器E103壳程。4.2热流体：列管换热器的热流体为导热油加热的纯水，由热水罐V105提供。关闭阀门VA321、VA322、VA323，打开阀门VA301、VA304和VA316，启动热水泵P102b，调节阀门VA312使热水流量达到规定值（500－1000L/h）。热水经转子流量计进入列管换热器的管程。待数据稳定之后开始记录数据。5.螺旋板换热器E104：螺旋板换热器采用热水加热室温水。5.1冷流体：螺旋板换热器的冷流体为室温的纯水，由冷水罐V106b提供。关闭阀门VA406、VA415、VA436，打开阀门VA407、VA408、VA435、VA441后，启动冷水泵P103b，调节VA429使冷水流量达到规定值（500－1000L/h）。冷水经转子流量计进入螺旋板换热器E104。5.2热流体：螺旋板换热器的热流体为导热油加热的纯水，由热水罐V105提供。关闭阀门VA311、VA316、VA323、VA324，打开阀门VA301、VA304和VA321，启动热水泵P102b，调节阀门VA317使热水流量达到规定值（500－1000L/h）。热水经转子流量计进入螺旋板换热器。待数据稳定之后开始记录数据。6.冷淋器E105：冷淋器采用室温纯水冷却热水。6.1冷流体：冷淋器的冷流体为室温的纯水，由冷水罐V106b提供。关闭阀门VA406、VA410、VA411、VA422，打开阀门VA404、VA440后，启动冷水泵P103a，观察冷水的喷淋状态。冷水经冷淋器进入冷水罐V106.2热流体：冷淋器的热流体为经过换热之后的热水，由热水罐V105提供。关闭阀门VA301，打开阀门VA324和VA325。热水经冷淋器进入冷水罐V106a。待数据稳定之后开始记录数据。六、技能训练2正常操作●训练目标熟悉换热器在正常工作状态下的常规检查内容，掌握换热器正常运行时的工艺指标及相互影响关系，掌握调节工艺参数和控制换热过程稳定的方法。●训练方法根据传热过程中的各项工艺指标，判断操作过程是否运行正常；改变某项工艺指标，观察其他参数的变化情况，并分析变化的原因。●操作要求1.经常检查流体的流量是否在正常范围内。2.经常检查水蒸汽的压力变化，避免出现因压力变化而造成的温度变化，还应避免水蒸汽压力过高造成的危险，出现异常现象要及时查明原因，排除故障。3.经常检查或定期测定换热器进出口各流体的温度变化，每5分钟记录一次数据。4.在操作过程中，应定时排除不凝性气体和冷凝液（套管换热器）。5.定时检查换热器有无渗漏，有无振动现象，注意及时排除异常现象。6.当换热过程稳定20分钟后，准备停车。七、技能训练3停车操作●训练目标掌握正确的停车步骤，了解每一步的操作原理及操作要求。●训练方法按照下述操作步骤进行操作练习。●操作要求1.关闭导热油加热电源，关闭导热油泵P101，关闭阀门VA101和VA106。2.将蒸汽发生器V104压力设置到0，蒸汽发生器的温度和压力逐渐降低。3.套管换热器E1013.1待套管换热器E101的放空口VA207没有蒸汽逸出后，关闭换热器蒸汽入口阀门。3.2等冷水出口温度降至40℃后，关闭阀门VA422，关闭冷水泵P103a4浮头换热器E1024.1关闭阀门VA304，关闭热水泵P102b。4.2等冷水出口温度降至40℃后，关闭阀门VA409，关闭冷水泵P103a5列管换热器E1035.1关闭阀门VA304，关闭热水泵P102b。5.2等冷水出口温度降至40℃后，关闭阀门VA409，关闭冷水泵P103a6螺旋板换热器E1046.1关闭阀门VA304，关闭热水泵P102b。6.2等冷水出口温度降至40℃后，关闭阀门VA429，关闭冷水泵P103b7冷淋器7.1打开阀门VA301，关闭阀门VA324和VA325。7.2关闭冷水泵P101a，关闭阀门VA439，待冷淋器中积水排静之后，关闭阀门VA440。 8.关闭总电源。 9.检查停车后各设备、阀门、蒸汽分配器的状态。●操作数据记录表3换热器正常操作记录=1\*ROMANI）日期：年月日时分至时分=2\*ROMANII)操作人员名单：=3\*ROMANIII）实训项目：换热器正常运行操作=4\*ROMANIV）设备代号：()换热器；设备编号：第()套介质时间冷流体热流体入口温度℃入口压力KPa出口温度℃出口压力KPa流量m3/h入口温度℃入口压力KPa出口温度℃出口压力KPa流量m3/h●数据处理当操作稳定后，任取两组数据进行如下处理。表4数据处理时间空气水蒸汽t定℃ρkg/m3CpkJ/(kg•℃)t2-t1℃QcKWTC℃rkJ/kgqmhkg/s八、技能训练4异常现象及处理方法●训练目标了解运行过程中常见的异常现象及处理方法。●训练方法针对运行过程中出现的不正常现象，如流量、压力或温度不稳等，进行讨论，提出解决的方法，并通过实际操作排除这些现象。换热设备的常见异常现象及处理方法：1.冷水出口温度突然升高造成冷水出口温度突然升高的原因主要有冷水流量下降、热水流量升高、换热器热水温度（蒸汽压力）升高、冷水入口温度升高和热水（加热蒸汽）漏入冷水。首先，检查冷（热）水流量、入口温度（蒸汽压力）的示值。（1）如冷（热）水入口温度（蒸汽压力）和冷（热）水流量的示值正常，则通知维修工进行换热器的检修。（2）如冷（热）水流量（蒸汽压力）的示值正常而冷水入口温度升高，则将热水流量（蒸汽压力）下调，观测冷水出口温度，至回到正常值停止调节。（3）如热水温度（蒸汽压力）和冷水入口温度的示值正常而冷水流量下降，则将冷水流量调回原值，观测冷水出口温度是否回到正常值。（4）如冷水流量和冷水入口温度的示值正常而蒸汽压力上升，则可能是蒸汽发生器至换热器管路上的电动调节阀发生故障无法关小或蒸汽发生器压力过大而导致电动调节阀调节不过来造成的，首先要检查蒸汽发生器的蒸汽压力，如压力过大则将导热油泵P101b的电源频率调低，看换热器蒸汽压力是否回到正常值，如蒸汽发生器压力正常而换热器蒸汽压力无法回到正常值，则减小蒸汽发生器至换热器管路上的阀门开度，使蒸汽压力调回至正常值，同时向指导教师报告电动调节阀故障。待操作稳定后，记录实训数据；继续进行其它实训。 2.冷水出口温度变低造成冷水出口温度变低的原因主要有冷水流量升高、热水流量（蒸汽压力）下降、冷水入口温度下降、热水入口温度下降、换热器中冷凝液未及时排除、换热器中存在不凝气和换热器传热性能的下降（如污垢热阻的增加）。首先，进行检查冷（热）水流量、冷（热、蒸汽压力）水入口温度的示值。（1）如冷（热）水入口温度（蒸汽压力）、冷（热）水流量的示值正常，则通知维修工进行换热器的检修。对于套管换热器如冷水入口温度、蒸汽压力、冷水流量的示值正常，则（A）打开换热器上的不凝气排空阀VA207约2-3分钟；排除不凝气后，观测冷水出口温度是否回到正常值；（B）如冷水出口温度依然偏低，检查冷凝水排除管路上的阀门的状态是否正确，如正确可初步判断为电磁阀损坏，可以打开与其并联的阀VA213，将冷凝水排除，观察疏水器是否有冷凝水排除，如无冷凝水排除，可打开与疏水器并联的阀VA211少许，观测是否有冷凝水排除，观测冷凝水排除后，观测冷水出口温度是否回到正常值；（C）如上述操作还无法使冷水出口温度正常，则通知维修工进行换热器的检修。（2）如冷（热）水入口温度的示值正常而冷水流量升高，则将冷水流量调回原值，观测冷水出口温度是否回到正常值。（3）如冷水流量和冷水入口温度的示值正常而蒸汽压力下降，则可能是蒸汽发生器至换热器管路上的阀门发生故障导致阻力太大使蒸汽无法通过或蒸汽发生器压力过低造成的，首先要检查蒸汽发生器的蒸汽压力，如压力过低则将导热油泵P101b的电源频率调高，看换热器蒸汽压力是否回到正常值，如蒸汽发生器压力正常而换热器蒸汽压力无法回到正常值，此时可以将与电动调节阀并联的阀门VA205打开，观察蒸汽压力是否能自动调回原值，观测冷水出口温度是否回到正常值，能回到正常，进行操作并向指导教师汇报电动调节阀故障；如蒸汽发生器的蒸汽压力PIC01过小不能使换热器蒸汽压力PIC02回到正常值，则应及时向指导教师报告并给出减量操作的冷水流量值。待操作稳定后，记录实训数据；继续进行其它实训。九、技能训练5换热器的切换及串联操作9.1换热器的切换操作●训练目标掌握备用换热器的投用。●训练方法在实训设备上进行切换练习。在工业生产过程中，当运行的换热器的传热性能发生无法调节的变化时，应进行换热器的切换，将备用的换热器投入生产，退出无法调节的换热器。换热器的切换过程中要保证两个稳定：（1）物料流量的稳定；（2）物料出口温度的稳定。本实训装置中通过控制仪表来保证冷水流量的稳定，而冷水出口温度的恒定要通过切换过程中，两个换热器中冷水流量随时间的变化而调整。●操作要求1.浮头换热器和列管换热器的切换：将备用换热器启动至正常状态。将列管换热器（或浮头换热器）热（或冷）水流量调节到规定值（500－1000L/h）。冷水：冷水的流量为500－1000L2.关闭阀门VA322、VA323，打开阀门VA316，调节阀门VA312，逐渐调节热水流量预热列管换热器；关闭阀门VA436、VA437，打开阀门VA415，逐渐调节阀门VA411，使列管换热器冷水流量达到浮头换热器的冷水流量；再调节阀门VA312，使列管换热器冷水出口温度达到浮头换热器的冷水出口的温度。调大列管换热器冷水流量的同时调小浮头换热器的冷水流量，使二者的加和维持恒定。3.切换操作过程中，要平衡过渡，不致引起冷水出口温度明显波动，要使TI14所显示的温度与TI18所显示的温度基本一致。4.整个切换过程中每5分钟记录一次参数。●操作数据记录表5换热器切换操作记录表=1\*ROMANI）日期：年月日时分至时分=2\*ROMANII)操作人员名单：=3\*ROMANIII）实训项目：换热器正常运行操作=4\*ROMANIV）设备代号：()换热器；设备编号：第()套介质时间冷流体热流体入口温度℃入口压力KPa出口温度℃出口压力KPa流量m3/h入口温度℃入口压力KPa出口温度℃出口压力KPa流量m3/h9.2换热器的串联操作●训练目标掌握多个换热器的串联使用。●训练方法在实训设备上进行串联练习。●操作要求浮头换热器、列管换热器和螺旋板换热器串联1.关闭阀门VA406、VA411、VA415、VA416、VA421和VA441，打开阀门VA407、VA408、VA420、VA435、VA436、VA437和VA438启动冷水泵P103b，通过阀门VA429调节冷水流量。冷水由冷水泵P103b输送，依次经过螺旋板换热器E104、列管换热器E103和浮头换热器E102，进入热水罐V105。2.关闭阀门VA311、VA312、VA316和VA317，打开，阀门VA304、VA321、VA322、VA323，启动热水泵P102b，通过阀门VA305调节热水流量。热水由热水泵P102b输送，依次经过浮头换热器E102、列管换热器E103和螺旋板换热器E104，回到热水罐V105。3.待数据稳定后，开始记录。十、技能训练6换热器的维护与检修●训练目标掌握换热器的维护与检修。●训练方法在实训设备上进行维护与检修练习。1.换热器日常维护（1）设备检查：a.查泄漏；b.查腐蚀；c.查松动。（2）日常保养：由操作人员负责，每天进行。要求：一是巡回检查设备运行状态及完好状态；二是保持设备清洁、稳固。（3）注意防垢。2.换热器的检修操作人员要配合做好下列工作：（1）全面检查壳程、壳壁的腐蚀程度；（2）修理换热管；（3）修补壳体；（4）清除污垢；（5）更新部分螺栓、螺母、法兰垫片、密封圈及填料；（6）检查修理换热器附件。表6换热器串联操作记录表=1\*ROMANI）日期：年月日时分至时分=2\*ROMANII)操作人员名单：=3\*ROMANIII）实训项目：换热器正常运行操作=4\*ROMANIV）设备代号：()换热器；设备编号：第()套介质时间冷流体热流体入口温度℃入口压力KPa出口温度℃出口压力KPa流量m3/h入口温度℃入口压力KPa出口温度℃出口压力KPa流量m3/h十一、技能训练7PLC控制运行模式10.1系统启动步骤（教师机上）1.确认总教师机上的USB接口上已插上加密狗（紫色，U盘状的物品）。2.确认核心程序处于启动状态：即状态。3.若核心程序没有启动，则按下面方法启动核心程序。4.图标呈此状态则证明核心程序已启动。10.2监控启动步骤1.教师机上启动核心程序：2.教师机上启动监控：3.学生机上启动监控①点击图标，在弹出的网页中输入教师机的IP地址。（例：192.168.0.2）②弹出如下网页，并点击实时监控，在弹出的登陆网页中输入用户名和密码③即进入监控界面10.3监控界面1.流程界面 2.数据趋势界面3.调节控制界面4.干扰控制界面10.4手自动控制说明此按钮为手自动切换按钮,点击它进行手/自动切换，在手动状态下操作台可进行加热、泵等设备的启动/停止动作。在自动状态下，计算机可进行加热、泵等设备的启动/停止动作。（注无论手自动状态如何，干扰开关量均从计算机中给出）工具栏说明PAGE37附录1物料性质附表1水的物理性质温度℃饱和蒸汽压KPa密度kg/m3焓kJ/kg比热容kJ/(kg·℃)导热系数W/(kg·℃)黏度×105Pa·S00.6082999.904.21255.13179.21101.2262999.742.044.19157.45130.77202.3346998.283.94.18359.89100.5304.2474995.7125.694.17461.7680.07407.3766992.2167.514.17463.3865.65012.34988.1209.34.17464.7854.946019.923983.2251.124.17865.9446.887031.164977.8292.994.18766.7640.618047.379971.8334.944.19567.4535.659070.136965.3376.984.20868.0431.65100101.32958.4419.14.2268.2728.38110143.31951.0461.344.23868.525.89120198.64943.1503.674.26068.6223.73130270.25934.8546.384.26668.6221.77140361.47926.1589.084.28768.5020.10150476.24917.0632.204.31268.3818.63160618.28907.4675.334.34668.2717.36170792.59897.3719.294.37967.9216.281801003.5886.9763.254.41767.4515.301901255.6876.0807.634.46066.9914.422101554.77863.0852.434.50566.2913.63附表2饱和水蒸汽表（以用kPa为单位的压强为准）绝对压强kPa温度℃蒸汽的密度kg/m3焓kJ/kg汽化热kJ/kg液体气体90.096.40.53384403.492670.82267.4100.099.60.58961416.902676.32259.5120.0104.50.69868437.512684.32246.8140.0109.20.80758457.672692.12234.4160.0113.00.82981473.882698.12224.2180.0116.61.0209489.322703.72214.3200.0120.21.1273493.712709.22204.6250.0127.21.3904534.392719.72185.4300.0133.31.6501560.382728.52168.1400.0143.42.1618603.61