绪 论

化工生产是以流程性物料（气体、液体、粉体）为原料，以化学处理和物理处理为手段，以获得设计规定的产品为目的的工业生产。化工生产过程与化工机械装备密切相关。化工机械是化工生产得以进行的外部条件。如介质的化学反应，由反应器提供符合反应条件要求的空间；质量传递通常在塔设备中完成；热量传递一般在换热器中进行；能量转换由泵、压缩机等装置承担。近年来，随着化工机械技术的发展和进步，促进了新工艺的诞生和实施，促进了化工工艺过程的发展。

化工机械通常可分为化工设备和化工机器两大类。化工设备指静设备，如塔器、换热器、各类储罐等；化工机器指动设备，如各种泵、压缩机等。这些机械在使用中的状态，直接影响到化工生产能否顺利进行，因此，机械设备的安装与维护保养工作就显得尤为重要。本书主要介绍化工设备的维护与维修。

一、化工生产的特点

与其他工业生产相比，化工生产具有其自身的特点。

1.生产连续性强

由于化工生产所处理的大多是气体、液体和粉体，便于输送和控制，处理过程如传质、传热、化学反应可连续进行，生产过程大都在管道和容器内连续进行，因此化工生产过程一般采用连续的工艺流程。

2.生产条件苛刻

①易燃、易爆和有毒、有腐蚀性的物质多。我国经常使用和生产的化工物品（包括产品、原材料和中间产物）大约有两万多种，其中70%以上的化学物品属于易燃、易爆、有毒和有腐蚀性的化学危险品，这些介质一旦泄漏，就会造成环境的污染，甚至发生火灾、爆炸、中毒或烧（灼）伤等事故。

②高温、高压、低温、负压的设备多。根据不同的工艺条件要求，介质的温度和压力各不相同。介质的温度从深冷到高温，压力从真空到数百兆帕。多数化工生产过程都离不开高温、高压、低温、负压等，所使用的设备50%以上属于压力容器。

③工艺复杂、操作要求严格。化工生产过程按作用原理可分为质量传递、热量传递、能量传递和化学反应等若干类型，同一类型中的功能原理也多种多样，所使用化工设备的用途、操作条件、结构形式也千差万别。此外，化工产品的生产还具有工序繁多、连续性强的特点，每个工序或操作单元包含有许多特殊要求的设备和仪表，对操作的要求十分严格，在操作上微小的失误，就有可能导致不幸事故的发生。

④“三废”多、污染严重。化工生产的过程总是伴随着废气、废水、固体废物的不断产生，如果处理不及时，或者没有进行处理，不但对环境造成污染，也存在许多潜在的不安全因素，会危害人体健康或引起中毒、着火、爆炸等灾害性事故。

⑤生产的技术含量高。现代化工生产既包含了先进的生产工艺，又需要先进的生产设备，还离不开先进的控制与检测手段。因此，生产技术含量要求高。并呈现出学科综合，专业复合，化、机、电一体化的发展态势。

二、化工生产对化工设备的基本要求

1.安全性能要求

（1）足够的强度　材料强度是指载荷作用下材料抵抗永久变形和断裂的能力。屈服点和抗拉强度是钢材常用的强度指标。化工设备是由材料制造而成的，其安全性与材料的强度紧密相关。在相同的设计条件下，提高材料强度，可以增大许用应力，减薄化工设备的壁厚，减轻重量、便于制造、运输和安装，从而降低成本，提高综合经济性。对于大型化工设备，采用高强度材料的效果尤为显著。

（2）良好的韧性　韧性是指材料断裂前吸收变形能量的能力。由于原材料制造（特别是焊接）和使用（如疲劳、应力腐蚀）等方面的原因，化工设备的构件常带有各种各样的缺陷，如裂纹、气孔、夹渣等。如果材料的韧性差，就可能因其本身的缺陷或在波动载荷作用下发生脆性破断。

（3）足够的刚度和抗失稳能力　刚度是化工设备在载荷作用下保持原有形状的能力。刚度不足是化工设备过度变形的主要原因之一。例如，螺栓、法兰和垫片组成的连接结构，若法兰因刚度不足而发生过度变形，将导致密封失效而泄漏。

（4）良好的抗腐蚀性　过程设备的介质往往是腐蚀性强的酸、碱、盐。材料被腐蚀后，不仅会导致壁厚减薄，而且有可能导致组织和性能的改变。因此，材料必须具有较强的耐腐蚀性能。

（5）可靠的密封性　密封性是指化工设备防止介质泄漏的能力。由于化工生产中的介质往往具有危害性，若发生泄漏不仅有可能造成环境污染，还可能引起中毒、燃烧和爆炸。因此密封的可靠性是化工设备安全运行的必要条件。

2.工艺性能要求

（1）达到工艺指标　化工设备都有一定的工艺指标要求，以满足生产的需要。如储罐的储存量、换热器的传热量、反应器的反应速率、塔设备的传质效率等。工艺指标达不到要求，将影响整个过程的生产效率，造成经济损失。

（2）生产效率高、消耗低　化工设备的生产效率用单位时间内单位体积（或面积）所完成的生产任务来衡量。如换热器在单位时间单位传热面积的传热量、反应器在单位时间单位容积的产品数量等。消耗是指生产单位质量或体积产品所需要的资源（如原料、燃料、电能等）。设计时应从工艺、结构等方面来考虑提高化工设备的生产效率和降低消耗。

3.使用性能要求

（1）结构合理、制造简单　化工设备的结构要紧凑、设计要合理、材料利用率要高。制造方法要有利于实现机械化、自动化。有利于成批生产，以降低生产成本。

（2）运输与安装要方便　化工设备一般由机械制造厂生产，再运至使用单位安装。对于中小型设备运输安装一般比较方便，但对于大型设备，应考虑运输的可行性，如运载工具的能力、空间大小、码头深度、桥梁与路面的承载能力、吊装设备的吨位等。对于特大型设备或有特殊要求的设备，则应考虑采用现场组装的条件和方法。

（3）操作、控制、维护简便　化工设备的操作程序和方法要简单，最好能设有防止错误操作的报警装置。设备上要有测量、报警和调节装置，能检测流量、温度、压力、浓度、液位等状态参数，当操作过程中出现超温、超压和其他异常情况时，能发出警报信号，并可对操作状态进行调节。

4.经济性能要求

在满足安全性、工业性、使用性的前提下，应尽量减少化工设备的基建投资和日常维护、操作费用，并使设备在使用期内安全运行，以获得较好的经济效益。

三、化工设备维护与检修工作内容

化工设备维修工作是化工生产中的一项很重要的工作，在化工企业中占有十分重要的地位。由于化工生产过程的连续性，化工设备需要按工艺流程依次相连，其操作条件从高温到低温，从高压到高真空，工作范围很广，所处理的物料又多具有易燃、易爆、有毒等特点。因而化工设备一旦发生故障，不但会造成整个生产系统停产，而且会引起着火、爆炸、中毒、灼伤等事故，设备事故会给生产带来重大经济损失。做好化工设备的维护检修工作，提高化工设备的使用可靠性，在经济上和安全上都是极为重要的。

对化工设备进行经常性的维护、检查和修理，是为了防患于未然，使化工设备处于良好的状态，使化工生产能持续、稳产高产、安全地进行下去。

1.化工设备连续运行中的维护与检查

此项工作又称为日常保养，它是维护检修技术的重要组成部分。从经济效果来看，化工生产装置应尽可能做到长周期连续运转，即便是需要停车检修，也应做到合理和按计划进行。对运行中的化工设备进行维护与检查，目的在于延长设备的使用寿命，及早发现影响设备性能的因素和可能出现的缺陷或故障，并采取适当措施，尽量避免因事故造成的非计划停车，使设备经常处于完好状态，做到长周期连续安全运行。此外，做好运行中的维护与检查，还能为停车检修提供依据，使检修工作迅速，缩短停车时间。

在连续运行中对化工设备进行检查，通常又可分为防止性检查和预测性检查两种。防止性检查主要是靠人的五官感觉，随时观察设备运行情况，目的是及早发现运行中的异常现象。预测性检查主要是指有计划地对设备进行定点壁厚测定、检查污垢堆集情况和表面腐蚀情况，以及进行缺陷探伤等工作，其目的是对设备的优劣及发展倾向作出判断，并找出合理的修理周期，必要时需进行不停车的应急修补工作。

2.运行中的物理、化学监控

运行中的物理、化学监控是指对设备运行中的各项工艺指标所进行的控制。应严格遵守操作规程中的压力、温度、流量、物料成分、pH值、电导率以及冷却水的质量等所允许的范围操作。若工艺指标控制不当，常使设备过早出现缺陷或故障。

运行中的物理、化学监控主要由设备操作人员进行，为做好此项工作，要求操作人员能通过五感和仪表（必要时须依靠化工分析），随时掌握和调整工艺指标，并填写操作记录，而且还要熟悉设备的结构、性能等等。其目的在于大致判断出设备可能存在的缺陷，以便为进一步检查提供依据。例如设备运行中存在的泄漏、污物堵塞、水垢堆积、冷凝水排放不畅等缺陷，在压力、温度、流量、物料成分等工艺指标方面均会有所反映。

化工设备运行中经常性检查的项目见表0-1。

3.停车后的检查和修理

由于化工设备运行中检查尚有一定局限性，对设备的某些检查仍需在停车后进行。而且运行中检查所发现的问题，有时还需通过停车、拆卸和进一步检查来证实，故停车后的检查被作为判断故障的最后手段。停车检修，其根本目的在于用最短的时间，判断并消除设备存在的缺陷或故障，恢复设备的生产能力和效率。

4.化工机械的检修制度

化工行业中化工机械的检修制度（即对化工机器和设备进行检查和修理的制度）与其他行业不同。化工行业目前普遍实行的是预防检修（简称PM，预检修）制度。即化工机器和设备是按照预先制定好的计划来进行检查和修理的。每一台（类）化工机器的正常运转周期是固定的、是人为地根据估算和经验制定出来的。预检修制度中，针对各种不同的机器和设备，制定出它们各自的检修间隔期、检修工期和检修类别。

（1）检修类别　对于化工机械，按其检修规模，大致可将检修类别分为小修、中修、大修和抢修。检修类别不同，其检修内容也不同。

①小修。小修是检查性修理，其内容较少，主要是对机器或设备进行检查、维护和保养。清洗、更换和修复少量容易磨损、松动、锈蚀的零部件或部位，检查疏通润滑油系统，更换密封填料。对机器或设备的外围零件进行较简单的修理或更换。

②中修。中修是对机器或设备的内、外部零件进行比较详细的检查、修理或更换的过程。对设备主要部件及设备主件，进行检查和局部修理，并更换不能使用到下一个检修周期的零部件；对机器或设备进行中修时，往往也包含小修的内容。

③大修。大修是对机器或设备的所有零部件进行检查、测量、判断、修理与更换的过程。对单机设备进行恢复性的修理，应严格执行大修方案，大修后一般应达到完好标准；定型设备全部拆卸和更新主要部件，其修理费占设备原值的40%～70%，超过70%的则应列入更新计划，即予以报废。除此之外，还包含对机器或设备的附属设备、电器仪表、辅助装置、润滑装置、管道阀门、机座和混凝土基础等的修理内容，最后还要对机器或设备进行防腐涂漆。大修是对机器或设备进行的全面的、彻底性的修理。检修内容是按照机器或设备的检修规程制定出来的。

④抢修。抢修是针对正常生产中出现的设备问题进行恢复性修理，强调时效性；其内容可能包括小、中、大修的部分或全部内容。

（2）检修间隔期　检修间隔期也叫正常运转周期，它是指一台机器相邻两次检修工作之间时间间隔的长短。同一台（类）机器或设备的检修间隔期是相同的，不同的机器有不同的检修间隔期。一般情况下，检修间隔时间的终止，就是这台机器应该进行检修的时间。检修间隔期有长有短。即使同一台机器，其检修间隔期的长短，也不尽相同，它与检修类别有直接的关系。通常情况下，化工机器检修间隔期的规定如表0-2所示。

检修间隔期是一个严格的时间概念。当某一台机器只要运行时间达到了检修间隔期，则不论这台机器是正在运行，或者已经停产，也不论是完好无损，或者是已经有所损伤，一律都要按计划进行停车检修。

需要说明的是，一般当年进行过大修就不进行中修，当月进行过大、中修，就不进行小修，隔三个月后再进行小修。

（3）检修工期　检修工期（也称修理时间）是化工检修钳工对化工机器和设备进行检查、维护、修理时，所需要的实际工时。检修工期过长，会贻误化工生产，甚至使化工生产不能持续进行。因而，在保证维修质量的前提下，应尽量缩短检修工期，使修复的化工机器能尽快地用于化工生产。通常情况下，化工机器的检修工期如表0-3所示。

四、化工设备安装的基本工序

各种不同类型的设备千差万别，其安装方式虽然很多，但安装过程却有共同之处。一般安装过程可分为以下几个工序：