一种开放性过程装备与控制工程综合实验系统

摘要

本发明公开了一种开放性过程装备与控制工程综合实验系统。本发明中，所述压力容器模块的输出端连接有所述储存罐模块的输入端，所述储存罐模块的输出端连接有所述输送泵模块的输入端，所述输送泵模块的输出端连接有所述流量计模块，设计了内压容器模块、外压容器模块、爆破筒体模块和缓冲罐模块，为压力容器模块的工作试验过程，提供了更好的保护，同时爆破筒体模块的结构简单，制造方便，降低了生产使用成本，缓冲罐在工作时承受高压，从而提供了该系统在使用时的安全稳定性，减少了安全事故的发生，同时本实验系统采用了分层结构，即每个实验系统布置在一层，这样就减少了管道的相互交错，提高了后续整理清洁过程指导便利性。

说明书

技术领域

本发明属于过程装备与控制工程技术领域，具体为一种开放性过程装备与控制工程综合实验系统。

背景技术

过程装备与控制工程综合实验系统是进行过程装备与控制工程专业课程实验的综合性实验装置。化工设备与机械专业是工科高校的一个传统专业，曾培养出了很多优秀的专业技术人才，为我国的经济建设，特别是石油化学工业的建设和发展作出了突出贡献。随着我国工业结构的调整，出现了很多新的知识和技术，因此教育部对传统的化工设备与机械专业进行了改革，把原有的"化工设备与机械"专业改为"过程装备与控制工程"专业，并增加了控制方面的课程，其目的是提高大学生的创新能力和综合素质。

但是常见的试验系统的安全性不够高，发生安全意外时，容易使得人们受到伤害。

发明内容

本发明的目的在于：为了解决上述提出的问题，提供一种开放性过程装备与控制工程综合实验系统。

本发明采用的技术方案如下：一种开放性过程装备与控制工程综合实验系统，包括启动控制模块、多级离心泵模块、换热器模块、压力容器模块、储存罐模块、输送泵模块、流量计模块、内压容器模块、外压容器模块、爆破筒体模块和缓冲罐模块，所述启动控制模块的输出端连接有所述多级离心泵模块的输入端，所述多级离心泵模块的输出端连接有所述换热器模块的输入端，所述换热器模块的输出端连接有所述压力容器模块的输入端，所述压力容器模块的输出端连接有所述储存罐模块的输入端，所述储存罐模块的输出端连接有所述输送泵模块的输入端，所述输送泵模块的输出端连接有所述流量计模块。

在一优选的实施方式中，所述流量计模块的内部固定安装有内压容器模块、外压容器模块、爆破筒体模块和缓冲罐模块。

在一优选的实施方式中，所述多级离心泵模块以电机和与之相连的转速转矩测量仪、多级离心粟安装在水泥台上。

在一优选的实施方式中，所述换热器模块为填料函式换热器；该填料函式换热器采用填料函式密封结构，使得管束在壳体轴向可以自由伸缩，不会产生壳壁与管壁热变形差而引起的热应力；其结构较浮头式换热器简单，加工制造方便，节省材料，造价比较低廉，且管束从壳体内可以抽出，管内、管间都能进行清洗，维修方便。

在一优选的实施方式中，所述压力容器模块由筒体、封头、进出口管及附件构成。

在一优选的实施方式中，所述储存罐模块是用来储存生产用的原料半成品及成品等物料的设备。

在一优选的实施方式中，所述内压容器模块的封头采用椭圆形封头和锥形封头；椭圆形封头是由长半轴和短半轴的半椭球和高度为h 的短圆筒两部分所组成；直边的作用是为了保证封头的制造质量和避免筒体与封头间的环向焊缝受边缘应力作用的影响；选择和筒体一样的材料；锥形封头由锥形壳和直边组成；直边和锥形壳可以直接连接，这叫无折边的锥形封头，也可以由过渡圆弧连接，这叫有折边的锥形封头；为了降低锥形壳与直边的连接应力，所以我们采用有折边的锥形封头；锥形封头的材料和壳体相同，即用低合金钢16MnR。

在一优选的实施方式中，所述外压容器模块的材料选用碳素钢 20R，其弹性模量E＝2.0×10

在一优选的实施方式中，所述爆破筒体模块的封头采用半球形封头，内径、厚度和材料均与与钢管相同，封头与壳体的连接采用焊接。

在一优选的实施方式中，所述缓冲罐模块的底部设置有安全阀和支座、接管；安全阀是受压设备上的超压保护装置；当设备压力升高达到预定值时，安全阀自动开启泄压，防止设备压力继续升高；当压力降低到规定值时，安全阀及时自动关闭，防止设备内介质大量流失；稳压罐的承受压力按20Mpa设计，安全阀选用DN25，PN20的A-42Y 系列；支座选用腿式支座；水的进料管、出料管、排净管路我们均选用带颈平焊法兰。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

本发明中，设计了内压容器模块、外压容器模块、爆破筒体模块和缓冲罐模块，为压力容器模块的工作试验过程，提供了更好的保护，同时爆破筒体模块的结构简单，制造方便，降低了生产使用成本，缓冲罐在工作时承受高压，从而提供了该系统在使用时的安全稳定性，减少了安全事故的发生，同时本实验系统采用了分层结构，即每个实验系统布置在一层，这样就减少了管道的相互交错，提高了后续整理清洁过程指导便利性。

附图说明

图1为本发明的系统框图；

图2为本发明中流量计模块系统框图。

图中标记：1-启动控制模块、2-多级离心泵模块、3-换热器模块、 4-压力容器模块、5-储存罐模块、6-输送泵模块、7-流量计模块、8- 内压容器模块、9-外压容器模块、10-爆破筒体模块、11-缓冲罐模块。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

参照图1-2，

一种开放性过程装备与控制工程综合实验系统，包括启动控制模块1、多级离心泵模块2、换热器模块3、压力容器模块4、储存罐模块5、输送泵模块6、流量计模块7、内压容器模块8、外压容器模块 9、爆破筒体模块10和缓冲罐模块11，启动控制模块1的输出端连接有多级离心泵模块2的输入端，多级离心泵模块2的输出端连接有换热器模块3的输入端，换热器模块3的输出端连接有压力容器模块 4的输入端，压力容器模块4的输出端连接有储存罐模块5的输入端，储存罐模块5的输出端连接有输送泵模块6的输入端，输送泵模块6 的输出端连接有流量计模块7。

流量计模块7的内部固定安装有内压容器模块8、外压容器模块9、爆破筒体模块10和缓冲罐模块11。

多级离心泵模块2以电机和与之相连的转速转矩测量仪、多级离心粟安装在水泥台上。

换热器模块3为填料函式换热器；该填料函式换热器采用填料函式密封结构，使得管束在壳体轴向可以自由伸缩，不会产生壳壁与管壁热变形差而引起的热应力；其结构较浮头式换热器简单，加工制造方便，节省材料，造价比较低廉，且管束从壳体内可以抽出，管内、管间都能进行清洗，维修方便。

压力容器模块4由筒体、封头、进出口管及附件构成。

储存罐模块5是用来储存生产用的原料半成品及成品等物料的设备。

内压容器模块8的封头采用椭圆形封头和锥形封头；所示是由长半轴和短半轴的半椭球和高度为h的短圆筒两部分所组成；直边的作用是为了保证封头的制造质量和避免筒体与封头间的环向焊缝受边缘应力作用的影响；选择和筒体一样的材料；锥形封头由锥形壳和直边组成；直边和锥形壳可以直接连接，这叫无折边的锥形封头，也可以由过渡圆弧连接，这叫有折边的锥形封头；为了降低锥形壳与直边的连接应力，所以我们采用有折边的锥形封头；锥形封头的材料和壳体相同，即用低合金钢16MnR。

外压容器模块9的材料选用碳素钢20R，其弹性模量E＝2.0×10

爆破筒体模块10的封头采用半球形封头，内径、厚度和材料均与与钢管相同，封头与壳体的连接采用焊接。

缓冲罐模块11的底部设置有安全阀和支座、接管；安全阀是受压设备上的超压保护装置；当设备压力升高达到预定值时，安全阀自动开启泄压，防止设备压力继续升高；当压力降低到规定值时，安全阀及时自动关闭，防止设备内介质大量流失；稳压罐的承受压力按20Mpa 设计，安全阀选用DN25，PN20的A-42Y系列；支座选用腿式支座；水的进料管、出料管、排净管路我们均选用带颈平焊法兰。

本发明中，设计了内压容器模块8、外压容器模块9、爆破筒体模块10和缓冲罐模块11，为压力容器模块4的工作试验过程，提供了更好的保护，同时爆破筒体模块10的结构简单，制造方便，降低了生产使用成本，缓冲罐在工作时承受高压，从而提供了该系统在使用时的安全稳定性，减少了安全事故的发生，同时本实验系统采用了分层结构，即每个实验系统布置在一层，这样就减少了管道的相互交错，提高了后续整理清洁过程指导便利性。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。