常用化工设备操作与维护
学习内容
一、机械设备的安全
二、化工设备运行作业安全
三、常用化工设备
第一部分化工设备的安全
一、安全措施和安全防护用品
1.安全措施
（1）消防（2）通风（3）降温（4）防湿（5）避雷
2.安全防护用品
劳动防护用品是指在劳动过程中人参安全域健康的防御性装备。劳动防护用品按照防护部位有以下几大类：
（1）头部防护用品：安全帽、工作帽
（2）眼部防护用品：各种防护眼镜等
（3）耳部防护用品：耳塞、耳罩等
（4）面部防护用品：防护面罩等
（5）呼吸道防护用品：如防毒面具、呼吸器等
（6）手部防护用品：手套、指套等
（7）足部防护用品：防砸鞋、隔热鞋、绝缘鞋等
（8）体部防护用品：工作服、隔热服等
（9）其他防护用品：安全带、安全绳等
二、机械设备伤害
1.机械设备的
机械能量大，人体无法自我保护；能量大而集中；整体环境之危害；机械危害融入背景不易察觉；设备传动/旋转/凸出部分。
（1）人的不安全行为
操作失误
误入危区
主要针对设备的运动部分，比如水平移动(直线运动)的危险；转动，旋转的危险因素；物体打击，物件飞出击伤的危险；静止状态的危险因素。如果设备有缺陷、防护装置失效或操作不当，则随时可能造成人身伤亡事故。
2．机械设备异常处理
（1）机台检修、维护保养
①先停机，关闭电源，检查确认；
②设置警示标识；
③作业过程应设专人现场看护；
④上锁。
（2）紧急状况
①机台爆水(油)管
停机——查看有无人员受伤——报告设备部门——协助场地清理
②着火冒烟
关闭电源——就近消防器材扑救(支援)——灭完火后报告安全及设备部门——调查事故原因——报告
③人身伤害事故
切断电源或停机——抢救受伤员工——报告设备及安全部门协助
3.机械设备操作人员的安全管理规定
（1）要求操作者持证上岗
（2）必须正确穿戴好个人防护用品和用具；
（3）操作前对机械设备进行全面检查；
（4）设备运转时，操作者不得离开工作岗位；
（5）设备运转时，严禁用手调整设备；
（6）工作结束后，确认设备停止状态的安全，并清理好工作场地，将零件、夹具摆放整齐。
按化工设备的损坏程度或危害程度，一般可分为五个等级：一级，对系统造成致命性的损坏；二级，对系统的运行造成一定的影响；三级，对单台设备本身的功能带来递减；四级，对设备目前尚无影响，但如对劣化不及时维修，将会发展成为一种故障；五级，十分轻微，不担心会发展成为一种故障，但还是维修为好。
第二部分化工设备运行作业安全
化工生产具有易燃、易爆、易中毒、高温、高压、有腐蚀等特点，因而化工生产较其它工业部门有更大的危险性。因此，在化工生产中，安全有着举足轻重的地位。失去了安全保障，各种事故会接踵而至，顺利生产也就无从谈起。
设备的安全管理主要包括设备的设计、制造、安装、运行、检修等五个方面，这其中，设备的运行、检修与人员的三违”引发的事故具有最直接的关系。因此，我认为设备的安全管理主要应从设备的运行安全和检修安全两个方面着手加强。
1．作为生产一线的车间设备管理人员必须做到及时巡回检查，最好每天进行检查，并做好记录，发现设备异常问题，必须及时发出异常情况反馈单，并就存在的问题制定纠正和预防措施，予以整改。作为设备管理的职能部门就该做到每周至少检查一次，而其它的相关部门(比如安全管理部门)应每月组织一次综合安全大检查，并不定期检查设备运行及安全管理状况。
2．作为操作人员必须掌握设备操作的“四懂、三会”；做到持证上岗；严格按操作规程进行设备的启动、运行与停车，严禁违章操作；坚守岗位，严格执行巡回检查制度，认真填写运行记录；认真做好设备润滑工作，并做好记录。设备润滑应严格按“五定”、“三过滤”执行；严格执行交接班制度，将班内所有情况交接清楚；经常擦拭设备的各个部件，使其无油垢、无漏油，运转灵活，及时消除设备的跑、冒、滴、漏。3．作为维修人员应主动了解设备运行状况，并定时、定点检查。维修或操作人员发现设备不正常；应立即检查原因，及时上报有关部门或人员，在紧急情况下，应采取果断措施或立即。停车，不弄清原因、不排除故障，不得盲目开车。发生的情况及处理情况必须详细如实地记录，并向下一班交待清楚。4．设备停运期间，应有专人负责，定期检查维护，注意防尘、防潮、防冻、防腐蚀，对于传动设备还应定期进行盘车和切换，使其处于良好状态
大力发展安全文化，细化职工安全技术培训和教育，加强职工安全意识的培养，杜绝违章指挥、违章作业，防患于未然。
第三部分
设备一化工用泵
课题一泵
分课题一概述
一、泵在化工生产中的地位和作用
泵是用来输送液体并提高其压力的机器，它能够将液体从低处送往高处，从低压升为高压，或者从一个地方送往另一个地方。因为许多化工原料、中间体和最终产品都是液体，必须用泵来进行输送，以满足工艺流程的要求，所以在化工行业中，泵是必不可少的重要设备。
二、泵的分类
（一）按泵的作用原理分类
泵按照液体从吸入腔输往排出腔的方式，可以将其分为两大类：一种是容积泵，容积泵包括往复泵、转子泵（螺杆泵、齿轮泵、罗茨泵、滑片泵）；另一种是叶片泵（离心泵、轴流泵、混流泵（轴流+离心）、旋涡泵）；其它还有喷射泵、真空泵等。容积泵是利用泵内工作室的容积作周期性变化来输送液体的，有些容积式泵的排液过程是间歇的；叶片泵是依靠泵内作高速旋转的叶轮把能量传递给液体，进行液体的输送，排液是连续的。
（二）按泵的用途分类
（1）供料泵将液态物料从贮池或其它装置中吸进，加压后送到工艺流程装置中去的泵，也称增压泵。
（2）循环泵在工艺流程中用于液体增压的泵。
（3）成品泵在装置中将液态成品或半成品输送至贮池或其它装置使用的泵。
（4）废液泵将生产中的废液排出的泵
（5）低温和高温泵输送接近凝固点（或5℃以下）和输送300以上高温流体用泵。
（6）特殊用途泵如液压系统中的油泵、水泵等。
三、泵的特点及应用范围
分课题二离心泵
一、离心泵的结构与工作原理
二、离心泵的主要部件：离心泵的主要部件为叶轮、泵壳和轴封装置。
三、离心泵的性能参数与性能曲线
（一）离心泵的性能参数
（1）流量
（2）扬程
（3）效率
（4）轴功率
（二）离心泵的特性曲线
（三）影响离心泵的性能因素
（1）液体密度的影响
（2）粘度的影响
（3）转速的影响
（4）离心泵叶轮直径的影响
四、离心泵的汽蚀
（一）离心泵汽蚀产生的原因及危害
（二）汽蚀余量
（三）提高离心泵抗汽蚀能力的措施
五、离心泵的运转
（一）离心泵的工作点及流量调节
（二）离心泵的并联和串联操作
（三）离心泵操作
（1）启动前的准备工作：①检查②充水③暖泵
（2）启动运行
①离心泵泵腔和吸水管内全部充满水并无空气，出口阀关闭，给水泵暖泵完毕。对于强制润滑的泵，启动油泵向各轴承供油。
②启动冷却水泵或打开冷却水阀。
③合闸启动，启动后泵空转时间不允许超过2～4min，使转速达到额定值后，逐渐打开离心泵的出口阀，增加流量，并达到输送要求的负荷。
（3）运行中的注意事项
泵制造厂对轴承的温度有规定，滚动轴承的温升一般不超过40℃，表面温度不超过70℃，否则就说明滚动轴承内部出现毛病，应停机检查。如果继续运行，可能引起事故。对于滑动轴承的温度规定，应参阅有关泵的技术文件，处理方法与滚动轴承一样。
（4）停车：停车时，要先关闭出口阀，再关电机，以免高压液体倒灌，造成叶轮反转，引起事故。在寒冷地区，短时停车要采取保温措施，长期停车必须排净泵内及冷却系统内的液体，以免冻结胀坏系统。
（四）离心泵常见故障及排除措施
六、离心泵的类型与选择
由于化工生产中被输送液体的性质、压强和流量等差异很大，为了适应各种不同的要求，离心泵的类型也是多种多样的。各种类型的离心泵按照其结构特点各自成为一个系列，并以一个或几个汉语拼音字母作为系列代号。在每一系列中，由于有各种规格，因而附以不同的字母和数字予以区别。
离心泵通常有下列几种分类方法
（1）按吸液方式分类
（2）按级数分类
（3）按扬程的大小分类
（4）按泵的用途和工作介质性质分类
（二）离心泵的选择
①确定输送系统的流量与压头
②选择泵的类型与型号
③校核泵的特性参数
分课题三其它类型泵
一、往复泵
（一）往复泵的结构、工作原理
（二）往复泵的主要性能参数：（1）流量（2）压头（3）功率与效率
（三）往复泵的流量调节
（1）旁路调节法
（2）调节活塞的行程
改变活塞行程的大小，可以改变往复泵的流量。一般通过改变曲柄销的位置，调节柱塞与十字头连接处的间隙或采用活塞行程大小调节机构来改变活塞的行程。活塞行程调节机构可进行无级调节，行程可调至零，使泵的流量在最大和零之间调节，而广泛用于计量泵中流量的无级调节和准确计量。
（3）改变活塞往复频率
对于动力泵可采用变速箱或塔轮改变泵轴的转速，从而改变活塞的往复频率，改变流量。同旁路调节法相比，此法在能量利用上是合理的。特别是对于蒸汽式往复泵，可以通过调节蒸汽压力方便的实现。但对经常性流量调节是不适宜的。
（四）往复泵的特点、适用场合
（五）往复泵的操作
①检查压力表读数及润滑等情况是否正常；
②盘车检查是否有异常；
③先打开放空阀、进口阀、出口阀、旁路阀等，再启动电机，关放空阀；
④通过调节旁路阀使流量符合任务要求；
⑤做好运行中的检查，确保压力、阀门、润滑、温度、声音等均处在正常状态，发现问题及时处理。严禁在超压、超转速及排空状态下运转。
二、计量泵
三、旋转泵
（一）齿轮泵
（二）螺杆泵
（三）滑片泵
四、旋涡泵
设备二化工容器
分课题一化工容器的基础知识
一、化工容器的结构
二、化工容器的分类
（一）按压力容器承压等级分类
（1）内压容器（2）外压容器
（二）按压力容器的工艺用途分类
（1）反应压力容器（R）；（2）换热压力容器（E）；（3）分离压力容器（S）；（4）储存压力容器（C，球罐B）主要用于储存或盛装气体、液体、液化气体等介质的压力容器。
（三）按照容器的管理等级分类
（1）第一类化工容器除了第二类、第三类化工容器以外的所有低压容器。
（2）第二类化工容器除第三类容器以外的所有中压容器、剧毒介质的低压容器、易燃或有毒介质的低压反应器和储运器、内径小于1m的低压废热锅炉。
（3）第三类化工容器高压或超高压容器、剧毒介质且工作压力p与容积v的乘积pv≥0.2m3·Mpa的中压储运器、中压废热锅炉或直径大于1m的低压废热锅炉。
三、化工压力容器的基本要求
（一）强度
（二）刚度
（三）稳定性
（四）耐久性
（五）密封性
（六）制造工艺
（七）运输、安装与维修
分课题二化工设备常用金属材料与非金属材料
一、材料的性能
（一）力学性能
（1）强度：设备的强度指的是构件抵抗外载荷而不破坏的能力。
（2）硬度：它反映金属抵抗比它更硬物体压入其表面的能力，常用的硬度试验指标有布氏硬度和洛氏硬度两种。
（3）塑性：反映材料在外力作用下发生塑性变形而不破坏的能力，即材料能发生较大的变形而不破坏，则该材料的塑性好。
（4）冲击韧性αk：以很快的速度作用于工件上的载荷称为冲击载荷，材料抵抗冲击载荷作用不破坏的能力称为冲击韧性,αkAk越大，则材料的冲击韧性越好。低温容器所用钢板αk值不得低于30J/cm2
（5）疲劳：材料在变应力的作用下，经过一段时间，而发生断裂的现象，叫疲劳。
（二）物理性能
物理性能是材料固有的的属性，包括密度、熔点、比热容、热导率、线膨胀系数、导电性、磁性、弹性模量与泊松比等。
（四）加工工艺性能
加工工艺性能是指材料满足生产加工的能力，是材料在加工中所表现出来的特性，如可铸性、可锻性、焊接性、可切削加工性。
二、金属材料
（一）碳钢与铸铁
（1）铁碳合金
（2）钢的热处理
（3）碳钢分类
①普通碳素钢
②优质碳素钢
③高级优质钢
（4）碳钢的品种及规格
①钢板（压力容器用热扎厚钢板）②钢管③型钢④铸钢和煅钢
（5）铸铁
含碳量2%以上，含有S、P、Si、Mn等杂质。脆性材料，抗拉强度较低，但有良好铸造性、耐磨性、减振性及切削加工性。在一些介质(浓硫酸、醋酸、盐溶液、有机溶剂等)中有相当好的耐腐蚀性能。铸铁可分为灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁、耐蚀铸铁和特殊性能铸铁等。
（二）合金钢
合金钢指在碳钢的基础上特意地加入一种或几种合金元素，使其使用性能和工艺性能得以提高的铁基的合金称为合金钢。
（1）合金钢的分类
（2）合金元素在钢中的作用
（3）合金钢的牌号
①合金结构钢的编号中,前面两位数字表示钢中碳的平均质量分数的万倍，元素后面的数字表示该元素平均质量分数的百倍。
②对于滚动轴承，在钢号前面冠以字母“G”(“滚”字汉语拼音)，Cr后面的数字为含铬平均质量分数的千倍,碳含量不予标出，其它元素仍用平均质量分数的百倍表示。
③合金工具纲的编号
④特殊性能钢的编号基本上与合金工具钢相同
（三）有色金属
（1）铝及其合金
（2）铜及其合金：①纯铜（紫铜）②铜合金
（3）钛及其合金
（4）镍及其合金
（5）铅及其合金
三、非金属材料和复合材料
（一）常用高分子材料
（1）工程塑料
①塑料的组成
②塑料的分类
③塑料的性能特点
④工程塑料的用途及发展
（2）橡胶
①橡胶的组成：生胶、配合剂
②橡胶的性能特点
橡胶具有高的弹性、一定的腐蚀性、良好的耐磨性、吸振性、绝缘性及足够的强度和积储能量的能力。橡胶在化工行业主要应用于衬里、密封件等。
（3）陶瓷材料
陶瓷材料是指以天然硅酸盐（粘土、石英、长石等）或人工合成化合物（氮化物、氧化物、碳化物等）为原料，经过制粉、配料、成形、高温烧结而成的无机非金属材料。陶瓷可分为普通陶瓷、特种陶瓷和金属陶瓷。
（4）复合材料
①复合材料的组成及分类
②常用的复合材料
四、化工设备的腐蚀及防腐措施
（一）腐蚀基本概念
（二）常见的腐蚀类型及腐蚀机理
（1）化学腐蚀
（2）电化学腐蚀
（3）常见的腐蚀破坏形式：①均匀腐蚀②局部腐蚀③小孔腐蚀④晶间腐蚀
(四)材料防腐措施
（1）隔离腐蚀介质
（2）电化学保护
（3）缓蚀剂保护
分课题三化工容器的基本结构和附件
一、内压容器封头
（一）常用封头的形式
（二）标准椭圆形封头
（三）半球形封头
（五）锥形封头
（六）平板形封头
二、法兰联接
（一）法兰联接结构与密封原理
（二）法兰的分类：
（三）影响法兰密封的因素
（1）螺栓预紧力
①预紧力不能过大，也不能过小。过大会使垫片压坏或挤出；过小会达不到垫片压紧并实现初始密封条件。
②适当提高预紧力，可以增加垫片的密封能力。因为：使渗透性垫片材料的毛细管孔隙减小。
③使预紧力均匀作用于垫片——可以采取减小螺栓直径以及增加螺栓个数的办法。
（2）压紧面(密封面)型式。
①平面型压紧面②凹凸型③榫槽型④锥形压紧面
（3）垫片
①非金属垫片②金属垫片③金属——非金属组合垫片
（4）法兰刚度
法兰刚度不足，导致过大的翘曲变形，往往是导致密封失效的原因。刚性大的，法兰变形小，并可以使分散分布的螺栓力均匀地传给垫片，故可以提高密封性能。法兰刚度的提高措施主要有增加法兰厚度、减小螺栓力作用的力臂(即缩小中心圆直径)、增大法兰盘外径。
（5）操作条件
指压力、温度、介质。单纯的压力或介质因素对泄漏的影响并不是主要的，但当压力、介质和温度联合作用时，问题会显得严重。
（四）法兰标准及选用
（1）法兰的标准
（2）压力容器法兰的选用
①平焊法兰
②对焊法兰
（3）管法兰的选用
三、容器支座
（一）卧式容器支座：
（1）鞍式支座（2）圈座（3）支腿
（二）立式容器支座
（1）耳式支座（2）支承式和腿式支座（3）裙式支座
四、容器的开孔补强
（一）设备需开孔的装置
（1）设备的管口
（2）人孔、手孔
（二）开孔应力集中现象
（1）开孔削弱了器壁材料，破坏了原有应力分布并引起应力集中；
（2）壳体与接管连接处形成结构不连续应力；
（3）壳体与接管的拐角处因不等截面过渡面引起应力集中。
（三）开孔补强设计的原则与补强结构：
（1）补强设计原则
（2）补强形式
（3）补强结构
分课题四化工容器的安全附件
一、视镜
二、安全阀
三、爆破片装置
四、液面计
五、压力表
六、测温仪表
七、化工容器的检验
（1）外部检查是指在用化工容器运行中的定期检验，每年至少一次。
（2）内部检查是指在用化工容器停机时的检验，其检验周期分为：安全状况等级为1、2级的，每隔6年至少一次；安全状况等级为3、4级的，每年至少一次。
（3）耐压试验是指化工容器停机检验时，所进行的超过最高工作压力的液压或气压试验。对固定式化工容器，每两次内部检验期间内，至少进行一次耐压试验，对移动式化工容器，每6年至少进行一次耐压试验。
（二）化工容器定期检验内容
（1）外部检查内容包括：
①化工容器本体检查；②外表面腐蚀情况检查；③保温层检查；④容器与相邻管道或构件的检查；⑤容器安全附件检查；⑥容器支座或基础的检查。
（2）内部检查：
①外部检查的全部内容；②检查容器的结构。③几何尺寸检查。④表面缺陷检查。⑤壁厚测定。⑥材质检查。⑦焊缝埋藏缺陷检查。⑧安全附件和紧固件检查。
(三)容器压力试验
（1）液压试验
①试验介质及要求
②水压试验装置及过程
③试验压力的校核
（2）气压试验
液压试验后的化工容器，若无渗漏、无可见变形、试验过程中无异常的响声，既为合格；气压试验的化工容器，若无异常响声、经肥皂液或其他检漏液检查无漏气无可见变行，即为合格。
分课题四压力容器的安全使用
一、压力容器的使用登记与技术档案
(一)压力容器的使用登记
（1）使用登记的依据
（2）使用登记的要求
（3）使用登记的审核
登记机关经审核合格，办理使用登记证。并按照《锅炉压力容器注册代码和使用登记证号码编制规定》，编写注册代码和使用登记证号码。登记机关在发证后5个工作日内将登记信息传送使用地县级质检部门。县级质检部门接到登记信息后，应当及时对新增锅炉压力容器的使用情况实施安全监察。
(二)压力容器的技术档案
(1)压力容器登记卡。
(2)压力容器设计技术文件。
(3)压力容器的制造、安装技术文件和相关资料。
(4)压力容器定期检验、检测记录以及检验的相关技术文件和资料。
(5)压力容器安全附件的校验、修理及更换记录。
(6)压力容器修理方案、实际修理情况记录以及相关技术文件和资料。
(7)压力容器技术改造的方案、图样、材料质量证明书，施工质量检验及技术文件和资料。
(8)压力容器有关事故的记录和处理报告。
(三)压力容器的安全状况等级
二、压力容器的安全操作
(一)压力容器使用单位的职责
(1)贯彻执行《特种设备安全监察条例》、《压力容器安全技术监察规程》等压力容器的技术法规，编制压力容器的安全规章制度。
(2)参与压力容器安装的验收和试车工作，检查容器的检验、维修和安全附件的校验情况。
(3)编制压力容器的定期检验计划，并负责实施；对容器的检验、修理、改造和报废等进行技术审查。
(4)向主管部门报送当年压力容器数量和变动情况的统计表，容器定期检验计划的实施情况及存在的主要问题等。
(5)负责压力容器的检验、焊接及操作人员安全技术培训的管理，容器使用登记和技术资料的管理。
(6)负责或协助进行压力容器事故的调查和处理工作。
（二）压力容器安全操作的基本要求
（1）严格遵守操作规程，认真填写操作记录压力容器操作人员应了解容器的来源和历史，掌握其基本技术参数和结构特征，熟悉操作工艺条件。
（2）平稳操作，严禁超温超压运行
（3）坚持运行期间巡回检查，防止异常情况发生
（4）压力容器作业人员应具备的知识和技能
（4）压力容器作业人员应具备的知识和技能
①掌握压力容器的基本知识，了解化工设备的技术特性，结构特点和安全操作知识。
②了解所在工段的工艺流程、工艺参数，熟知岗位操作法，熟悉并严格执行本岗位工艺操作规程。
③能正确使用设备，如容器的开、停车操作和安全注意事项。
④掌握各种安全装置的型号、规格、性能及用途，会检查、判断设备安全附件是否正常。
⑤针对可能发生的事故采取防范措施，在设备出现异常情况时，能及时、正确地进行紧急处理。
（三）压力容器的维护与保养
压力容器的维护保养工作包括防止腐蚀和消除“跑、冒，滴、漏”等方面。容器通常会受到来自内部的工作介质，外部的大气、水或土壤等的腐蚀。目前，大多数容器都采用防腐层进行防腐，如金属涂层、化学涂层、金属内衬及搪瓷玻璃等。如果容器的防腐层脱落或损坏，腐蚀介质与容器本体直接接触使腐蚀速度加快，因此检查和维护防腐层的完好情况是做好防腐工作的关键。在日常巡检时应特别注意，及时发现问题消除影响；同时也应及时清除积附在容器、管道、阀门及安全附件上的灰尘、油污和腐蚀性物质等，经常保持其清洁和干燥。
三、压力容器的紧急停运
（1）压力容器紧急停止运行的条件
①容器的工作压力、介质温度或壁温超过规定值，采取措施仍不能得到有效控制。
②容器的主要受压元件发生裂缝、鼓包、变形、泄漏等危及安全的缺陷。
③容器的安全附件失效。
④接管、紧固件损坏，难以保证设备安全运行。
⑤发生火灾直接威胁到压力容器的安全运行。
⑥容器充装过量。
⑦容器的液位失控，采取措施仍得不到有效控制。
⑧容器与管道发生严重振动，危及设备的安全运行。
⑨低温绝热压力容器外壁局部存在严重结冰，介质的压力和温度明显上升。
（2）压力容器紧急停止运行的操作
压力容器紧急停止运行时，应先切断外来原料，再有效撤除处于危险状态的容器内的物料。首先应迅速切断电源，使向容器内输送物料的运转设备，如泵、压缩机等停止运行，同时联系有关岗位停止向容器内输送物料。其次再迅速打开出口阀，泄放容器内的气体或其他物料，必要且可行时可打开放空口将气体排人大气中；对于系统性连续生产的设备，紧急停止运行时必须做好与前后有关岗位的联系工作；操作人员在处理紧急情况的同时，应立即与上级主管部门及有关的技术人员、领导取得联系，以便有效地控制险情，避免发生更大的事故。
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