化工測繪單元之流體輸送系統方案設計

[摘要]本文指出了大部分學校在化工制圖測繪實踐教學過程中測繪對象匱乏的現狀，設計了一種包括較多化工機械、設備和儀表的流體輸送系統。該系統將對培養學生對化工設備認知能力和化工專業測繪能力方面起到積極作用，并且通過對該系統的測繪將為學生日后進入實際工作崗位打下良好的實踐基礎。

[摘要]測繪單元 流體輸送 流程圖

布置圖化工單元測繪是化工制圖課程重要的組成部分，是化工制圖課程后期開設的一門綜合實踐課程。

通過化工單元測繪能夠培養學生綜合運用所學知識分析問題、解決問題的能力；使學生掌握化工單元測繪工作的全過程，為學好后續專業課程打下基礎；使學生在圖樣表達、管路空間走向分析和計算機繪圖等多方面技能得到提高。

目前，大部分學校在學生進行化工單元測繪環節采取的措施是：（1）和校外工廠（公司）合作建立實習基地。這在一定程度上彌補了學校實踐條件的不足，但工廠（公司）是以生產任務和經濟效益為目標的企業，難以提供以學生為主體的能力訓練，特別是石油化工及化工（含日用化工，精細化工，生物化工等）企業生產工藝流程長，因易燃易爆必須封閉運行，極大地限制了學生的實踐。（2）以機械測繪代替化工測繪。目前的很多學校在化工單元測繪環節中往往僅僅是對某一化工設備（如貯罐）進行測繪，甚至有的學校還是停留在機械制圖測繪的水平，如對齒輪油泵的測繪，這樣就遠遠起不到培養學生專業測繪能力的作用。

一、化工測繪單元方案確定

1.化工操作單元

用化工原料進行加工、處理、生產化工產品可以分為兩類：一是化學反應，通常在化學反應器中進行；二是物理過程，在若干化工單元設備中進行，單元操作用于不同的化工生產過程，其原理是相同的，進行該單元操作的設備基本是通用的。常用的化工操作單元有：（1）流體的輸送單元，能進行流體的輸送、沉降、過濾、離心分離、固體流態化等；（2）傳熱單元，能進行加熱、冷卻、蒸發等；（3）傳質單元，能進行精餾、吸收、萃取、膜分離，干燥等；（4）熱力單元，能進行加熱、冷凍等。（5）反應單元，能進行物料的化學反應。

本文試圖設計一種流體輸送系統的方案，方案中包括常用的化工機械、設備和儀表，如空氣壓縮機、貯罐、真空機組、離心泵、閥門、流量計等。通過對此單元的測繪，使學生掌握化工制圖的有關規定，掌握正確的測量方法和徒手繪制技術草圖的能力，熟悉化工設備圖示方法和標注，熟悉管線、管件、閥門、儀表的圖形符號規則等。并為日后進行實際的工程設計打下良好基礎。

2.流體輸送的三種途徑

此方案中的流體可以采用在實驗室中就可方便得到的自來水水管中的自來水PL，要把PL從低位貯罐輸送到高位槽可通過三種不同的途徑：第一種由泵打入高位槽；第二種由真空機組對高位槽抽真空，流體從貯罐吸入高位槽；第三種通過空壓機把壓縮空氣打入貯罐，將流體壓入高位槽。在實際生產過程中中，一般采用某一種。但本設計擬將三種流體輸送方法都加以實現。

二、工藝管道及儀表流程圖的設計

化工工藝流程圖是用來表達化工生產過程與聯系的圖樣，如物料的流程順序和操作順序。把各個生產單元按照一定的目的要求，有機地組合在一起，形成一個完整的生產工藝過程，并用圖形描繪出來，即是工藝流程圖。

化工工藝圖中，屬于工藝流程圖性質的圖樣有若干種，它們都用來表達工藝生產流程。由于它們的要求各不相同，所以在內容、重點和深度方面也不一致，但這些圖樣之間是有密切聯系的。

工藝管道及儀表流程圖又稱施工流程圖或生產控制流程圖。工藝管道及儀表流程圖要繪出所有生產設備和管道，以及各種儀表控制點和管件、閥門等有關圖形符號。它是設備布置、管道布置的原始依據，也是施工的參考資料和生產操作的指導性文件。

該設計中，PL（自來水）來自室內自來水管道，可分別進入三個低位貯罐V1002、V1004、V1006；PA（壓縮空氣）來自高壓儲氣缸，可進入低位貯罐V1002；VE（真空空氣）來自真空機組，可經緩沖罐V1001對兩個高位槽V1003和V1005進行抽真空。PL自三個低位貯罐V1002、V1004、V1006經離心泵V1007或經管路直達兩個高位槽V1003和V1005。兩個高位槽V1003和V1005中的水滿可溢流回低位貯罐V1006，也可通過閥門直接返回到三個低位貯罐V1002、V1004、V1006。

三、設備布置圖設計

工藝流程設計所確定的全部設備，必須根據工藝的要求和具體情況，在廠房內外空間內合理布置。這種用來表示設備與建筑物、設備與設備之間的相對位置，能直接指導設備安裝的圖樣稱為設備布置圖。設備布置圖是進行管道設計、繪制管道布置圖的依據。

為了便于學生分組同時對化工單元進行測繪，可以把實驗室內地面面積分成若干5m×5m的空間，并為了便于布置低位貯罐和高位槽，把每個空間分成上下兩層，并做好支架和扶梯。

此方案包括的設備共有緩沖罐V1001，三個低位貯罐V1002、V1004、V1006，兩個高位槽V1003和V1005以及離心泵V1007。緩沖罐V1001，三個低位貯罐V1002、V1004、V1006，離心泵V1007位于一層地面，兩個高位槽V1003和V1005位于支架二層地面。

四、管道布置圖設計

管道布置圖又稱管配圖，主要表達管道及其附件在廠房建筑物內外的空間位置、尺寸和規格，以及與有關機器、設備的連接關系。配管圖是管道安裝施工的重要技術文件。

本方案中物料是來自室內自來水管道內的水，因此不存在物料易燃、易爆、有毒等特性。在此僅表示出緩沖罐V1001，兩個高位槽V1003和V1005，離心泵V1007和其中一個低位貯罐V1006之間的配管方案。

五、總結

通過對化工測繪單元——流體輸送系統的方案設計以及實施，可以大大緩解部分學校內化工制圖測繪設備匱乏的現狀，為課程教學計劃的實施提供必要的實踐手段，而且通過對測繪實驗室的建設又可以為產、學、研相結合提供良好的途徑，教師在此過程中也可大大提高自身的科研能力。

參考文獻：

[1]葛耿.化工制圖課教學探討.科教文匯，2007，(4).

[2]王艷國.化工單元操作實訓教學的研究與實踐.教育與職業.2006，(8) .

（作者單位：黑龍江科技學院機械工程學院）