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化工工艺流程图画法


第十二章

化工工艺图

第十二章 化工工艺图
教学内容: ? 1、 化工制图中的一些标准规范和绘制方法; ? 2、 化工制图前的准备工作; ? 3、 化工工艺图。 ? 教学要求: ? 1、熟悉化工设备图样的基本知识; ? 2、掌握化工流程方案图、带控制点的工艺流程图 的画法与阅读。 ? 重难点: ? 化工流程方案图、带控制点的

工艺流程图的画法。
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? §1
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化工制图中的一些标准规范和绘制方法

一、视图的选择 ? 绘制化工专业图样(这里主要指化工零件图、化 工设备图),首先要选定视图的表达方案,其基本 要求和机械制图大致相同,要求能准确地反映实 际物体的结构、大小及其安装尺寸,并使读图者 能较容易地明白图纸所反映的实际情况。 ? 大多数化工设备具有回转体特征,在选择主视 图的时候常会将回转体主轴所在的平面作为主视 图的投影平面。如常见的换热器、反应釜等。一 般情况下,按设备的工作位置,将最能表达各种 零部件装配关系、设备工作原理及主要零部件关 键结构形状的视图作为主视图。

? 主视图常采用整体全剖局部部分剖(如引

出的接管、人孔等)并通过多次旋转的画 法,将各种管口(可作旋转)、人孔、手 孔、支座等零部件的轴向位置、装配关系 及连接方法表达出来。 ? 选定主视图后,一般再选择一个基本视图。 对于立式设备,一般选择俯视图作为另一 个基本视图;而对于卧式设备,一般选择 左视图作为另一个基本视图。另一个基本 视图主要用以表达管口、温度测量孔、手 孔、人孔等各种有关零部件在设备上的周 向方位。

? 有了两个基本视图后,根据设备的复杂程度,

常常需要各种辅助视图及其他表达方法如局 部放大图、某某向视图等用以补充表达零部 件的连接、管口和法兰的连接以及其他由于 尺寸过小无法在基本视图中表达清楚的装配 关系和主要尺寸。需要注意,不管是局部放 大图还是某某向视图均需在基本视图中作上 标记,并在辅助视图中也标上相同的标记, 辅助视图可按比例绘制,也可不按比例绘制, 而仅表示结构关系。

? 二、绘图的比例及图幅

化工绘图的比例通常采用1:5, 1:10, 1:15 等几种,但考虑到化工设备的特殊性,也可 采用1:6,、1:30等比例。对于和基本视图采用 不同比例的局部放大图、剖视的局部图等必 须分别标明其比例。一般在辅助视图上方, 采用如 方法表示,若图形不按比例 A?A 绘制,则采用如 不按比例 方法表示。 ? 化工专业图样的图幅除按国家《机械制图》 标准外,还允许将2号图纸加长其短边后使用, 加长量应按短边的1/2倍递增,如594×630。
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I A?A 、 M5: 1 M2: 1

? 一个合理的图幅需满足以下条件:

⑴ 化工设备的全部内容包括明细栏、技 术特性表、管口表等相关内容全部布置在 图幅上; ? ⑵ 图面各内容布局合理、匀称美观; ? ⑶ 比例大小合理。 三、图面安排 ? 图12—1所示为常见的化工图幅安排。 四、尺寸标注
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化工设备的尺寸标注一般包括以下几个方面

1、设备特性尺寸 ? 反映设备主要性能及规格尺寸。如设备筒体的 内径“Φ 500”,封头的高度“125”.封头的厚度 “8”等尺寸。 ? 2、设备装配尺寸 ? 表示零部件和主体设备之间的装配关系和相对位 置。如换热器中冷热流体进出管口的安装位置.一 般需两个尺寸.一个在主视图中表示管口中心线距 筒体顶端的距离。另一个在管口方位图或俯视图中 表示,如果管口的位置正好处在中心或两正交轴上, 可不表示角度,否则就需要表示管口安装的角度 (如“60°”).

3、设备安装尺寸 ? 是指设备和基础或其他构件之间关系的尺寸。如 精馏塔裙座和地基之间的各种尺寸,地脚螺栓孔 的中心距及螺栓孔孔径等尺寸。 ? 4、设备外观尺寸 ? 表示设备的总高、总宽、总长的尺寸,以表示该 设备的空间大小,便于设备在运输和安装过程中 考虑应采取的工具和方法。有些设备的总尺寸并 不一定绝对精确,因为在装配过程中允许有一定 的误差,所以总尺寸常常以“~2300”表示。 ? 5、设备其他尺寸 ? 根据需要应注出的其他尺寸。如一些主要零部件 的规格或尺寸;不另行绘图的零件的有关尺寸, 如在封头上开了一个孔,则需表明该孔的直径及 有关其他尺寸。
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五、尺寸基准 ? 设备尺寸的基准选择要合理,其原则是标注的 尺寸既能使设备在制造和安装过程中达到设计要求, 又能便于测量和检验,通常作为尺寸基准的有如下 几种。 ? 1、各种回转体的中心线如筒体、封头、接管、人 孔等的中心线。 ? 2、两回转体的环焊缝如筒体和封头的焊缝。 ? 3、各种法兰的密封面如接管上的法兰、筒体上的 法兰。 ? 4、设备基础或支座的底面。 ? 六、管口符号及管口表的填写 ? 任何一个化工设备都有数量不等的用于物料进 出的接管以及其他用途的各种开孔和接管。为了使 读图者更好地分清不同的接管,均需在各种接管的
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管口投影旁注写管口符号,管口符号的编写顺序 应从主视图的左下方开始,按顺时针方向依次编 写。用小写英文字母表示,相同性质接管的管口 符号可采用相同的英文字母,但利用不同的下标 表示,如d1、d2表示某液位计的两个管口。管口 除了在视图上标注管口符号外,还需在图纸的右 边居中位置填写管口表,管口表的基本内容和尺 寸见下表。

七、技术特性表、明细栏及主标题栏尺寸 ? 技术特性表格根据不同的设备会有不同的形式, 一般每列长度为40mm,每行宽度为8mm,画在管口 表上方,列和行的数目可根据实际需要而定,表 格的外框线及表头和列分割线采用粗实线,其他 采用细实线。 ? 明细栏及主标题栏是每一个化工设备图纸不 可缺少的内容,主标题栏在图纸的右下方,右下 边界和图框线共用,常见的形式见下表,其总长 度为180mm,总高度为50mm,外边框线及不同内容 分隔线均为粗实线,其余为细实线。见图12-4和 图12-5。
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? §2
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化工制图前的准备工作

1、工艺条件确定在化工制图前,首先要确定绘制 设备的工艺条件。
以绘制列管式换热器为例,应知道进出换热器两股流体 物料的性质(有无腐蚀性)、流量、压力、温度的参数, 进而为设备材料的选用和工艺计算提供基础。

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2、工艺计算
在工艺条件确定的情况下进行工艺计算,确定(仍以换 热器为例,以后不再说明),换热器的换热面积,根据换热 面积及其他标准(如管内的流速等要求,确定换热器内列管 的直径、长度及管子数目,根据管子数目及具体的排列方 式确定换热器简体的大致直径。

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3、强度计算
根据工艺条件中确定的工作压力及在工艺计算中确定的 筒体大致直径,结合选择的具体材料,利用一定的力学原 理(一般为薄壳理论),确定筒体的厚度:一般封头的厚度 也可以和筒体取一样的厚度。

? 4、具体尺寸确定 ? 确定物料进出管的长度、直径及安装位置;

换热器中折流板的大小、厚度及安装的间 隔尺寸;接管上法兰的大小及规格、管板 法兰的大小及规格,筒体法兰的大小等具 体尺寸。 ? 5、标准的查取 ? 根据前面确定的各种法兰大小(一般为公称 直径)和型号如平焊法兰.凹凸法兰等)查 各种具体的标准,确定法兰的外径、内径、 螺栓孔中心距、厚度等在绘制过程中需要 用到的主要轮廓尺寸。

6、视图的表达方式及图幅比例的选取 ? 根据前面的工作,确定视图的表达方式。一般换热 器只需两个视图即可,一个为将整个筒体剖开的正 面全剖图(接管部分可部分剖),另一个为俯视图 (立式)或左视图(卧式),如果对于管板、折板等 零件不再另用图纸绘制,则需要增加一些辅助图, 以便将这些零件的结构、尺寸表达清楚。图幅的比 例应根据换热器的总高、总长等外轮廓大小,并结 合各种辅助图、技术要求、技术特性表、管口表、 明细栏、标题栏等所占的空间确定具体的图幅和比 例,以表达清楚、图面美观、布局均衡为准。
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? §3
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化工工艺图

化工工艺图包括工艺流程图、设备布置 图和管路布置图,本章主要介绍工艺流程 图。工艺流程图是用于表达生产过程中物 料的流动次序和生产操作顺序的图样。由 于不同的使用要求,属于工艺流程图性质 的图样有许多种。一般我们在各种论文或 教科书见到的工艺流程图各具特色,没有 强制统一的标准,只要表达了主要的生产 单元及物流走向既可,图12-6所示为生产 燃料级二甲醚(DME)的工艺流程图。

化工工艺流程图是用来表达整个工厂或车间生 产流程的图样。它既可用于设计开始时施工方案 的讨论,亦是进一步设计施工流程图的主要依据。 它通过图解的方式体现出如何由原料变成化工产 品的全部过程。化工工艺流程图的设计过程可以 分为如下三个阶段: ? ① 生产工艺流程示意图 ? ② 生产工艺流程草图; ? ③ 生产工艺流程图。 ? 生产工艺流程图的设计或绘制过程是随着化工 工艺设计的展开而逐步进行的。化工工艺设计是 化工工程设计的主体,它是整个工程设计成败优 劣的关键。就工艺设计而言,首先要进行的是生 产工艺流程的设计。
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工艺流程设计是设计方案中规定的原则和主导 思想的具体体现,也是下一步工艺设计和其他各 专业设计的基础,即决定了以后工艺设计和其他 专业设计的内容和条件。 ? 生产工艺流程设计就是如何从原料通过化工过 程和设备,经过化学或物理变化逐步变成需要的 产品,即化工产品。在复杂的化工生产过程中, 原料不是直接变成产品的,与此同时还会产生副 产品、废渣、废液和废气等,有的副产品还要经 过一些加工步骤才成为合格的副产品,而生产的 三废又必须经过合格处理后才能抛弃和排放。因 此,生产工艺流程的设计是一项非常复杂而细致 的工作,除了极少数工艺流程十分简单外,都要 经过反复推敲,精心安排,不断修改和完善才能
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? 善才能完成。随着生产工艺流程设计的不

断展开,就需要绘制生产工艺流程示意图、 生产工艺流程草图和生产工艺流程图等。 ? 一般在编制设计方案时,生产方法和生 产规模确定后就可以考虑设计并绘制生产 工艺流程示意图了。有了工艺流程示意图 就可以进行物料衡算、能量衡算以及部分 设备计算,然后才可以进行生产工艺流程 草图的设计及绘制。待设备设计全部完成 后,再修改和补充工艺流程草图,由流程 草图和设备设计进行车间布置,根据车间 布置图再来修改工艺流程草图,最后得出 工艺流程图。

? 本节在介绍工艺流程图基本知识的基础上,

着重讲述工艺流程图的组成内容、各部件 的绘制方法或标注要求,如生产工艺流程 图中设备如何表示、物料管线如何绘制、 仪器仪表如何表示等。 ? 3.1 工艺流程图的分类 ? 较规范的工艺图流程图一般有以下3种。 ? 一、总工艺流程图 ? 也称全厂物料平衡图,用于表达全厂各 生产单位(车间或工段)之间主要物流的 流动路线及物料衡算结果。

? 二、物料流程图 ?

也称方案流程图,是在总工艺流程图的 基础上,分别表达各车间内部工艺物料流 程的图样。见图12-8、图12-9。

? 三、带控制点工艺流程图(PID图)
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也称生产控制流程图或施工工艺流程图, 它是以物料流程图为依据,内容较为详细 的一种工艺流程图,见图12-10。

? 3.2
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工艺流程图的绘制要求

工艺流程图是工艺设计的关键文件,它以形象 的图形、符号、代号,表示出工艺过程选用的化 工设备、管路、附件和仪表等的排列及连接,借 以表达在一个化工生产中物量和能量的变化过程。 流程图是管道、仪表、设备设计和装置布置专业 的设计基础,也是操作运行及检修的指南。 ? 工艺流程图一般分三个阶段进行绘制,即: 生产工艺流程草图的绘制、物料流程图的绘制、 带控制点的工艺流程图的绘制。 ? 下面分别对这三种流程图进行介绍。

? 一、生产工艺流程草图 ?

生产方法确定后,可进行生产工艺流 程草图的绘制,绘制依据是可行性研究报 告中提出的工艺路线,绘制不需在绘图技 术上花费时间,而把主要精力用在工艺技 术问题上,它只是定性地标出由原料转变 为产品的变化、流向顺序以及采用的各种 化工过程及设备,生产工艺流程草图一般 由物料流程、图例、标题栏三部分组 成.其中物料流程包括如下。

? ①设备示意图

可按设备大致几何形状画出(或用方块图表 示),设备位置的相对高低不要求准确,但要 标出设备名称及位号。 ? ②物流管线及流向箭头 ? 包括全部物料管线和部分辅助管线,如: 水、气、压缩空气冷冻盐水,真空等。 ? ③必要的文字注释,包括设备名称、物料名 称、物料流向等。
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图例只要标出管线图例,阀门、仪表等 不必标出,标题栏包括图名、图号、设计 阶段等内容。全图采用由左至右展开式绘 制,先物料流程,再图例,最后设备一览 表。设备一览表一般在图例下面,全图的 布局大致如图8-2所示。所用线条遵循设备 轮廓线用细实线、物料管线用粗实线、辅 助管线用中实线的基本原则,绘制技术不 要求十分精确。

? 二、物料流程图

物料流程图是在生产工艺流程草图的 基础上,完成物料衡算和热量衡算后绘制 的流程图。它是一种以图形与表格相结合 的形式反映设计计算某些结果图样;它既 可用作提供审查的资料,又可作为进一步 设计的依据。物料流程图一般包括下列内 容:物料流程图例图 ? 12-12 生产工艺流程草图布局情况图 ? 12-13 物料列表说明示意图
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①图形 ? 包括设备示意图形、各种仪表示意图形及各种 管线示意图形。 ? ②标注内容 ? 主要标注设备的位号、名称及特性数据,如流 程中物料的组分、流量等。 ? ③标题栏 ? 包括图名,图号、设计阶段等。 ? 图样采用展开式,按工艺流程的次序从左至 右绘出一系列图形,并配以物料流程线和必要的 标注,物料流程图一般以车间为单位进行绘制。 通常用加长A2或A3幅面的长边而得,图面过长也 可分张绘制。图中一般只画出工艺物料的流程, 物料线用粗实线,流动方向在流程线上以箭头表 示。
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? 三、带控制点的工艺流程图 ?

带控制点的工艺流程图一般分为初步 设计阶段的带控制点工艺流程图和施工设 计阶段带控制点的工艺流程图,而施工设 计阶段带控制点的工艺流程图也称管道及 仪表流程图(PID图)。在不同的设计阶段, 图样所表达的深度有所不同。初步设计阶 段带控制点的工艺流程图是在物料流程图、 设备设计计算及控制方案确定完成之后进 行的,所绘制的图样往往只对过程中的主 要和关键设备进行稍为详细的设计,次要 设备及仪表控制点等考虑得比较粗略。

? 3.3 工艺流程图绘制内容及表示方法 ? 一、流程图的设计及绘制内容 ? 管道及仪表流程图是设备布置设计和管道布置 设计的基本资料,也是仪表测量点和控制调节器安 装的指导性文件,我们以其为例说明流程图的设计 内容及绘制方法。该流程图包括图形、标注、图例、 标题栏等四部分,具体内容分别如下。 ? ①图形 ? 将全部工艺设备按简单形式展开在同一平面上, 再配以连接的主、辅管线及管件,阀门、仪表控制 点等符号。 ? ②标注 ? 主要注写设备位号及名称、管段编号、控制点 代号、必要的尺寸数据等。

? ③图例

为代号、符号及其他标注说明。 ? ④标题栏 ? 注写图名、图号、设计阶段等。 ? 管道及仪表流程图是以车间(装置)或工段 为主项进行绘制,原则上一个车间或工段绘 一张图,如流程复杂可分成数张,但仍算一 张图,使用同一图号。 ? 所有工艺流程图不按精确比例绘制,一般 设备(机器)图例只取相对比例.允许实际尺 寸过大的设备
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? (机器)按比例适当缩小,实际尺寸过小的

设备(机器)按比例可适当放大,可以相对 示意出各设备位置高低,整个图面要协调、 美观。
?一)设备的表示方法
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1、在流程图上化工设备按大致比例用细 实线绘制.要求画出能显示形状特征的主 要轮廓,有时也画出显示工艺特征的内部 示意结构,也可将设备画成剖视形式表示, 设备的传动装置也应简单示意出。设备示 意画法见图12-14。

? 2、对安装高度有要求的设备须标出设备要

求的最低标高。塔和立式器,须标明自地 面到塔和容器下切线的实际距离或标高, 卧式容器应标明容器底部到地面的实际距 离或标高。 ? 3、工艺流程图中一般应绘出全部工艺设备 及附件,两组或两组以上相同系统或设备, 可只绘出—组设备,并用细实线框定,其 它几组以细双点划线方框表示,方框内标 注设备位号和名称。

? 4、流程图上的设备必须标注设备位号和名称,

其它所有图纸和表格上的设备位号和名称必 须与流程图保持—致.设备位号—般标注在 两个地方.第一是在图的上方或下方,要求 排列整齐,并尽可能正对设备,在位号线的 下方标注设备名称;第二是在设备内或其近 旁,此处仅注位号,不注名称。当几个设备 或机器为垂直排列时,它们的位号和名称可 以由上而下按顺序标注,也可水平标注。)

工艺设备位号的编法:每个工艺设备均应编一个 位号,在流程图、设备布置图和管道布置图上标注 位号时,应在位号下方画一条粗实线,图线宽度为 0.9~1.2mm,位号的组成如图所示。

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主项代号一般用两位数字组成,前一位 数字表示装置(或车间)代号。后一位数字表 示主项代号,在一般工程设计中,只用主 项代号即可。装置或车间代号和主项代号 由设计总负责人在开工报告中给定;设备 顺序号用两位数字01、02…、10、11…表 示;相同设备的尾号用于区别同一位号的 相同设备,用英文字母A、B、C、……尾 号表示。常用的设备分类代号见表12-1, 一般用设备英文名称的首字母作代号。

? ⑤对于需隔热的设备和机器要,在其相应

部位面出一段隔热层图例.必要时注出其 隔热等级;有伴热者也要在相应部位画 出—段伴热管,必要时可注出伴热类型和 介质代号,如下图所示。
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? 二)管道的表示方法
? ①工艺流程图中一般应画出所有工艺材料和

辅助物料的管道,当辅助管道比较简单时, 可将总管绘制在流程图的上方,向下引支管 至有关设备。当辅助管道系统比较复杂时, 需另绘制辅助管道系统图予以补充。 ? ②一般情况下主工艺物料管道用粗实线绘制, 辅助管线用中实线绘制,仪表及信号 ? 传输管线用细实线或细虚线绘制。管道图例

? 及图线宽按HG20519.28——92标准规定,

见表12-2。

? ③管线排布应做到横平竖直,尽量避免穿

过设备或交叉,必须交叉时,一般采用横 断竖不断的画法,也可竖断,管道转弯应 画成直角,如图12-15所示。管道上的放空 口、排液管、取样口、液封管等应全部画 出。若管道与其它图纸有关时,应将管道 画到近图框线左方或右方,用空心箭头表 示物料出(或入)方向,空心箭头画法如 图12-16所示,箭头为粗实线,箭头内写连 接的图纸图号,箭头附近注明来(或去) 的设备位号或管道号,见图12-17。

? ④工艺管道用管道组合号标注,管道组合

号由四部分组成,即管道号(或管段号,由 三个单元组成)、管径、管道等级和隔热或 隔声。共分为三组,用一短横线将组与组 之间隔开,隔开两组间留适当的空隙,组 合号一般标注在管道的上方,如图12-18所 示。 ? 第一组有三个单元,分别为物料代号、主 项编号及管道顺序号。其中第1单元为物料 代号,由1~3位英文字母表示,各种物料代 号见表12-3,表中未规定的物料代号的由 专业技术人员按英文字母选取。

第2单元为主项编号,按工程规定的主项编号填 写,采用两位数字,从01、02开始至99为止;第 3单元为管道顺序号,相同类别的物料在同一主项 内以流向先后为序,顺序编号。采用两位数字, 从01、02开始,至99为止。第一组的三个单元组 成管道号(管段号)。 ? 第二组由第4、第5两个单元组成,其中第4单 元为管道尺寸,一般标注公称直径.以mm为单 位,但只注数字,不注单位;第5单元为管道等级 由三个部分组成,见图12-4所示,其中第一部分 为管道的公称压力(MPa)等级代号,用大写英 文字母表示,A-K用于ANSI标准压力等级代号(其 中I、J不用),L~Z用于国内标准压力等级代号(其 中O、X不用)。
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管道压力等级代号具体含义参见表8-3;第二部 分为顺序号,用阿拉伯数字表示,由1开始;第三 部分为管道材质类别,用大写英文字母表示,其 含义如下:A —铸铁;B—碳钢;C —普通低合金 钢;D —合金钢;E —不锈钢;F —有色金属; G —非金属;H —衬里及内防腐。
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? 第三组由第6单元组成,为隔热或隔声

代号,其表示方法见表12-5。当工艺 流程简单,管道品种规格不多时,管 道组合号中的第5、6两个单元可省略。 第4单元的尺寸可直接填写管子的外径 ×壁厚,并标注工程规定的管道材料 代号。

? 三)阀门与管件的表示方法
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在管道上用细实线画出全部阀门和各种管路附 件(化工部HG20519.32——92),如补偿器, 软管、永久(临时)过滤器、盲板、疏水器、视镜、 阻火器、异径接头、下水漏斗及非标准管件等都 要在图上表示出来,并用图例示出阀门的形状。 工艺流程图中竖管上阀门的高低位置应大致符合 实际高度,当阀门的压力等级与管道的压力等级 不一致时,要标注清楚,如果压力等级相同,但 法兰面的形式不同,也要标明,以免安装设计时 配错法兰,导致无法安装,见表12-6。

? 四)仪表控制及分析取样点表示方法
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工艺流程图中应给出和标注全部与工 艺有关的检测仪表、调节控制系统、分析 取样点和取样阀。其符号、代号规定见表 12-7。仪表控制点的符号图形一般用细实 线绘制,常见的符号图形见表12-8。各种 执行机构和调节阀的符号也用细实线绘制, 具体表示方法见图12-20和图12-21。

仪表图形符号和字母代号组合起来,可以 表示工业仪表所处理的被测变量和功能, 或表示仪表、设备、元件、管线的名称; 字母代号和阿拉伯数字编号组合起来,就 组成了仪表的位号。 ? 在检测控制系统中,一个回路中的每一 个仪表或元件都应标注仪表位号。仪表位 号由字母组合和阿拉伯数字编号组成。第 一个字母表示被测变量,后继字母表示仪 表的功能。数字编号表示仪表的顺序号, 数字编号可按车间或工段进行编制,如下 图所示。
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在管道及仪表流程图中,标注仪表位号 的方法是将字母代号填写在圆圈的上半部 分,数字编号填写在圆圈的下半部分。
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检测仪表按其检测项目、功能、位置 (就地和控制室)进行绘制和标注,对其 所需绘出的管道、阀门、管件等由专业人 员完成。 ? 调节阀系统按其具体组成形式(单阀、 四阀等)将所包括的管道、阀门、管道附 件一一画出,对其调节控制项目、功能、 位置分别注出,其编号由仪表专业确定。 调节阀自身的特征也要注明,例如传动形 式:气动、电动或液动;气开或气闭;有 无手动控制机构等。
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分析取样点在选定位置(设备管口或管道) 处标注和编号,其取样阀组、取样冷却器也要绘 制和标注或加文字注明。如图12—22所示。

图12-22分析取样点 A —人工取样点;1201 —取样点编号;12 — 主项编号;01 —取样点序号

? 小结:
? 1、化工制图中的标准规范。 ? 2、工艺流程图中的规定画法。 ? 3、有关的图形符号、位号的表示方法。


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