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1、化工设备安全技术第 8 讲,主要内容,1,压力容器安全附件,2,压力容器基础知识,压力容器的安全装置（安全附件）：指为保证压力容器安全运行而装设在设备上的一种附属装置。重要性： （1）压力容器的安全装置必须配置齐全才能投用； （2）压力容器使用过程中，必须注意安全装置的维护和定期校验，保 证安全装置完好、灵敏、可靠； （3）压力容器定期检验中，安全装置的检查是必须进行的重要项目之 一。,2.压力容器安全附件,1、计量显示装置：计量显示装置用以显示容器运行时内部介质的实际状况。 (如压力表、温度计、液面计等）,2. 控制或控制+显示组合装置这类装置能依照设定的工艺参数自行调节，保证该工艺参数稳定
2、在一定的范围内，有时这些装置还同时能显示介质的实际情况。(如减压阀、调节阀、紧急切断阀、电接点压力表、电接点温度计、自动液面计等。),3. 超压泄放装置当容器或系统内介质压力超过额定压力时，该装置能自动泄放部分或全部气体，以防止压力持续升高而威胁到容器的正常使用。(如安全阀、爆破片、爆破帽、易熔塞、安全阀+爆破片）,按其功能分类：,2.压力容器安全附件,安全阀,一种自动阀门，它不借助任何外力而又利用介质本身的力来排出一额定数量的流体，以防止系统内压力超过预定的安全值。当压力恢复正常后，再自行关闭并阻止介质继续流出的一种阀。,安全阀的安装安全阀安装的正确与否与它日后能否正常工作有很大关系，安全阀
3、安装应符合下列要求：,（1）一切形式的安全阀应铅直安装，以使其阀杆处于铅垂方向的位置，从而保证阀瓣能顺利开启和关闭。,（2）对于压力容器，应装设在压力容器液面以上气相空间的最高处，或装设在与压力容器气相空间相连的管道上。蒸汽安全阀装在锅炉的锅筒、集箱的最高位置，液体安全阀装在正常液面的下面。,（3）安全阀与压力容器之间的连接管和管件的通孔，其截面面积不得小于安全阀的进口截面积。其接管应尽量短而直，避免较大的压力降。,（ 4）几个安全阀如同共同装置在一个与压力容器直接相连的短管上，则该短管的流通截面积应至少等于这些安全阀的进口截面积之和。,（5）安全阀与压力容器之间一般不宜装设截止阀门或其它引出
4、管；对于盛装毒性程度为极度、高度、中度危害介质，易燃介质、腐蚀、粘性介质或贵重介质的压力容器，为便于安全阀的清洗与更换，经使用单位主管压力容器的技术负责人批准，并制定可靠的防范措施，方可在安全阀与压力容器之间装设截止阀门。压力容器正常运行期间截止阀必须保证全开（加铅封或锁定），截止阀的结构和通径应不妨碍安全阀的安全泄放。,（6）采用螺纹连接的弹簧式安全阀应与带有螺纹的短管相连接，而短管与筒体应采用焊接连接。,（7）安全阀应装设排放管。排放管应尽量避免曲折和急转弯，以尽量减少阻力。 排放管应直通安全地点，并有足够的流通截面积，保证排汽畅通， 对于能相互作用产生化学反应的气体用安全阀，不能共享一根
5、排放管， 当安全阀安装在有腐蚀性的可燃气体的设备上，排放时还应采取防腐蚀措施； 当装设安全阀的设备内为有毒介质且该介质的蒸汽密度大于空气时，从安全阀排出的介质及其蒸汽应引入到专门的封闭系统中，并应从封闭系统回收到生产中使用。 同时排放管应予以固定，以免使安全阀产生过大的附加应力或引起振动。 如排放管露天布置而影响安全阀的正常动作时，应加装防护罩。排放管及其防护罩、消音器不能妨碍安全阀的正常动作与维修。 安全阀排放管底部应装有接到安全地点的疏液管上都不允许装设阀门。,（8）为减少安全阀排放时引起的噪声，一般在排放压力达到一定数值时，在排汽管的出口要装消音器，则此消音器应有足够的流通截面积，以防止
6、安全阀排放时所产生的背压过高而影响安全阀的正常动作及其排放量。消音板或其它组件的结构应避免因结垢而减少蒸汽的流通截面。,（12）安装前，应先对安全阀进行外观检查和整定压力试验及密封试验，对重要场合所使用的安全阀应先进行校验，安装后再进行现场整定压力、回座压力的调试和密封性试验，符合要求后进行铅封，再交付使用。,（11）露天安装的安全阀，应设有防止气温低于0时，阀内介质所含水分结冰而影响安全阀排放的可靠措施。,（10）与安全阀连接的连接螺栓必须均匀的上紧，以免阀体产生附加应力，破坏阀件的同心度，妨碍安全阀的正常工作。,（9）安全阀装设位置应便于检查和维修。,一、 爆破片爆破片是压力敏感元件，其形
7、状有平板形、碟形或帽形膜片等，最薄的膜片厚度小于0.1mm，它可以由金属或非金属材料制成。,爆破片、爆破帽、易熔塞,1、特点(1)密封性能好，在设备正常工作压力下能保持严密不漏。(2)泄压反应迅速，爆破片的动作一般在2 10ms内完成，而安全阀则因为机械滞后作用，全部动作时间要高12数量级。(3)对粘稠性或粉末状物料不敏感。即使气体中含有一定量的这种物料也不致影响它的正常动作，不象安全阀那样容易粘结或堵塞。(4)爆破元件(膜片)动作后不能复位，不但设备内介质全部流失，设备也得中止运行。(5)动作压力不太稳定，爆破片的爆破压力允许偏差一般都比安全阀的稳定压力允差大一些。(6)爆破片的使用寿命较短
8、，常因疲劳而早期失效。,2、爆破片的分类爆破片的结构型式较多，按材质分可以分为金属（不锈钢、铜、铝、镍、钛、钽、银等）和非金属（石墨等）两大类按加工工艺分普通型、刻槽型、开缝型、焊接型；按受力特点分：拉伸型、压缩型、剪切型；按致破型式分：爆破型、撕裂型、脱落型、带刀型、腭齿型。,（1） 剪切破坏型（切破型）爆破片（不常用）这是早期广泛使用的一种爆破片，目前用得较少。常用的有夹片式和凸台式，见图9.3-1。膜片中间部分较厚，是为了防止在承压时产生大的弯曲变形，使其周边受到大剪切载荷而沿边缘切断。这种爆破片一般用不锈钢、铜、铝、镍等塑性好的材料制作。,剪切破坏型爆破片的特点是：全面积开放，阻力小，
9、排气量系数较大；在相同条件下，膜片较厚，较易于加工制造；但爆破片的实际动作压力受周边条件（如夹持器周边的锋利程度）的影响很大，因而不够稳定；膜片破后常整体冲出，易堵塞排气管道。,图9.3-1 剪切型爆破片装置 a）夹片式 b）突台式,(2)弯曲破坏型（碎裂式）爆破片（不常用）弯曲破坏型爆破型装置是利用膜片在较高的压力下，产生弯曲应力达到材料的抗弯强度极限时即碎裂而排气的，所以膜片常用铸铁、硬塑料、石墨等脆性材料制造。常用的爆破片有夹紧式和自由嵌入式两种，见图9.3-2。,图9.3-2 弯曲型爆破片装置a）夹紧式 b）自由嵌入式,弯曲破坏型爆破片的特点是：无明显的塑性变形，动作反应最快；膜片比较
10、厚，容易按需要的尺寸加工制造；适用于动载荷的脉动载荷；动作压力受材料强度及装配误差的影响而波动很大，故最不稳定；膜片强度低，常因安装操作不慎而破裂；膜片破裂后成碎片飞出，影响排气管道的畅通。,（3）正拱普通型破坏型（破裂式）爆破片这是结构最简单的一种爆破片，用塑性良好的材料，如不锈钢、镍、铜、铝等箔材制成 由一个周边被夹持的金属圆平片(厚度通常不到1 mm)，在一侧施加静液压(或气压)，使其膨凸成拱形。预拱成形压力一般大于其工作压力， 因此爆破片在工作压力下不发生显著的塑性变形。随所受压力增加，拱形膜片发生拉伸变形，拱形高度增加，厚度减薄，当拱形膜片上的应力强度达到材料的强度极限时，膜片首先在
11、拱形顶部破裂，随即整个膜片沿夹持边缘无规则撕开。图9.3-3为其结构示意图。,需要指出的是温度对这种爆破片的爆破压力影响较大，且爆破片爆破后有碎片产生， 因此不宜在排放介质易燃易爆或碎片会对排放侧造成不良影响的场合(例如，排放侧串联有安全阀或止逆阀等)下选用。由于这种爆破片疲劳性能较差，寿命较短在压力波动剧烈的场合不宜选用。,图9.3-3正拱普通拉伸型爆破片装置,(4) 正拱开缝爆破片正拱开缝型爆破片是在普通拉伸型的基础上为解决成型箔材的厚度规格不适应各种需要的动作压力而发展起来的，它是在正拱普通形的拱形膜片上加工了几条(通常为6条)辐射状的透缝，为了防止介质漏过开缝，在受压侧(凹面侧)设置一
12、个密封膜。这种型式的爆破片的爆破压力取决于拱形顶部开缝端点两孔孔桥的强度，而不应受密封膜强度的影响。当所受压力达到其爆破压力时，孔桥断开，随即整个膜片沿开缝掀开，形状如花瓣。其结构如图9.3-4所示。,正拱开缝型爆破片的特点是：膜可以采用较大的厚度，以增加刚性；调整开缝孔带宽度可以获得任意的动作压力；开裂的程度较大，有利于气体的排放；但其加工精度要求高，制造较困难；内衬的密封薄膜易破裂而使爆破片过早失效。,图9.3-4 正拱开缝型爆破片装置,(5)反拱型（失稳型、压缩型）爆破片反拱型爆破片的特点是：在形状尺寸一定的情况下，失稳压力只与膜片材料的弹性模量E有关，而材料的E一般是比较稳定的，所以膜
13、片的动作压力较易控制；在压力与直径相同的条件下，膜片较厚，有利于加工制造；在工作压力下，膜片产生压缩应力一般小于材料的屈服极限，对疲劳、蠕变不敏感，因而膜片寿命较长；通过调整膜片的相对高度可以获得所需的动作压力，因而膜片的厚度能按箔材的成品标格厚度选用。 (主要介绍几种常见的形式）反拱带刀型反拱刻槽型反拱腭齿型,A、反拱带刀型爆破片实际上是在正拱普通型的凹面侧设置一个致破十字刀架，安装时使凸面受压。这种爆破片的爆破压力取决于拱形膜片的失稳压力，当所受压力达到其临界失稳压力时，拱形膜片首先发生局部失稳塌陷(通常在夹持边缘处)，随即整个膜片迅速屈曲反转，被设置在其后的刀刃划破而撕开。,这种爆破片的
14、特点是许用工作压力高，由于其疲劳寿命长，可用于压力、温度波动的场合 由于爆破片的致破刀架占具一定排放通遭， 因此这种爆破片不宜用于排放直径很小的场合。另外，如果拱形膜片失稳后没有足够的反转速度撞击其后的刀刃而迅速致破，则膜片的爆破压力会高于失稳压力。这是不允许的。,B、反拱刻槽型这种爆破片是在正拱普通型拱形膜片的凹面侧沿直径加工有几条(通常为两条)减弱槽，安装时使凸面受压。当所受压力达到其爆破压力时，被加工有减弱槽的拱形膜片首先失稳反转，随即沿减弱槽被规则地撕开。（如图9.3-6）,这种爆破片不仅具备反拱带刀型爆破片的所有优点，而且因无需致破刀架，爆破后排放面积很大 这种爆破片的最显著的特点是
15、，爆破后不产生碎片，适于排放介质易燃易爆的场台下选用。,C、反拱腭齿型这种爆破片是在正拱普通型的拱形膜片的四面侧沿夹持边缘设置一个环形齿圈，安装时使拱形膜片的凸面受压。当所受压力达到其爆破压力时，膜片首先失稳反转， 接着被其后的齿圈沿周边处剪开，被剪开部分由挡架托住，避免飞出。与前述的两种反拱型爆破片相比，这种爆破片的特点是适于更低的压力下选用， 由于爆破后可能有少量碎片产生， 因此在排放介质易燃易爆时要对由此产生二次爆炸的可能性有所估计。,这种爆破片的特点是适于更低的压力下选用， 由于爆破后可能有少量碎片产生， 因此在排放介质易燃易爆时要对由此产生二次爆炸的可能性有所估计。,二、爆破帽 为一
16、端封闭，中间具有一薄弱断面的厚壁段，爆破压力误差较小，泄放面积较小，多用于超高压容器，其结构如图所示，超压时其断裂的薄弱断面在开槽的A-A处(a图)和形状改变的A-A处(b图)。由于其工作时通常还有温度影响，因此，一般均选用热处理性能稳定，且随温度变化较小的高强度钢材料(如34CrNi3Mo等)制造，其爆破爆压力与材料强度之比一般为0.2-0.5,三、易熔塞易熔塞属于“熔化型”(“温度型”)安全泄放装置，它的动作取决于容器壁的温度，主要用于中、低压的小型压力容器上，而在气瓶中应用更为广泛。（1）型式和特点易熔塞实际上就是一个中央具有通孔或螺孔的带锥形螺纹的螺栓堵头、孔中灌注有易熔合金，其结构如
17、图9.3-9所示。在正常温度下，孔中的易熔合金保证了易熔塞的密封，当器壁温度升高至易熔合金熔点时，易熔合金熔化。使容器内介质泄而降压。,（2）泄放温度：易熔塞是一种温度型安全泄放装置，它要求容器中介质的压力温度之间存在互相对应的关系，即当介质温度升降时，其压力也随之升降，并且，还要求压力上升的速率只能大大低于温度上升的速率，亦即没有压力瞬时剧增的现象，因此，它特别适用于受意外加热而升温升压的盛装液化气体的容器。,（3）易熔合金易熔合金通常是指其熔点低于250的合金。由于泄放温度因介质而异，所以，必须针对不同的介质选取相应熔点的易熔合金。GB8337-1996气瓶用易熔合金塞液氯钢瓶：伍德合金（
18、类似于“保险丝”）（使用受限制，见气瓶章节）,（4）易熔塞的选用A、易熔合金的机械强度极低，抗拉强度只有20-100MPa，因此，泄放孔直径不能过大。由于泄放孔小，所以只能用于中、低压的小型容器。 B、仅仅适用于温升速率远大于压力上升速率的介质（无压力极具升高现象） C、盛装剧毒介质的容器，不宜采用。,属于计量显示装置，作用：测量压力容器内部介质压力一、压力表的选用 1.选用的压力表，必须与压力容器内的介质相适应。（弹簧管式、波纹平膜式、耐振式） 2.低压容器（设计压力小于1.6MPa)使用的压力表精度不应低于2.5级；中压及高压容器使用的压力表精度不应低于1.6级。（GB/T1226-200
19、1）（允许误差占表盘刻度值的百分数来划分的） 3.压力表盘刻度极限值应为最高工作压力的1.5-3.0倍，表盘直径不应少于100mm。 4.压力表的校验和维护应符合国家计量部门的有关规定。压力表安装前应进行校验，在刻度盘上应刻出指示最高工作压力的红线（不能画在玻璃上），注明下次校验日期。压力表校验后应加铅封。,压力表,二、压力表的安装要求用于水蒸气介质的压力表，在压力表与容器之间应装有存水弯管，使蒸汽在这一段弯管内冷凝，以避免高温蒸汽直接进入压力表的弹簧管内，致使表内元件过热变形而影响压力表的精度。（其余略,见教材）,3、压力表停止使用情况 1有限止钉的压力表，在无压力时，指针不能回到限止钉处；
20、无限止钉的压力 表，在无压力时，指针距零位的数值超过压力表的允许误差。 2表盘封面玻璃破裂或表盘刻度模糊不清。 3封印损坏或超过校验有效期限。 4表内弹簧管泄漏或压力表指针松动。 5指针断裂或外壳腐蚀严重。 6其他影响压力表准确指示的缺陷。,4、压力表的定期校验,依据中华人民共和国计量法第九条之规定，用于安全防护的压力表属于强制检定的计量器具。,根据JJG521999检定规程规定，一般压力表检定周期一般不超过6个月,根据JJG491999检定规程规定，精密压力表检定周期一般不超过12个月,检验规程有规定时，以规程为准(如安全阀校验台上精密压力表）,液面计是显示容器内液面位置变化情况的装置。,液
21、面计,盛装液化气体的贮运容器（如球罐、卧罐和罐车等），需装设液面计以防止容器内因满液而发生液体膨胀导致容器超压事故。,用作液体蒸发用的换热容器，需装设液面计以防止液面过低或无液位而发生超温烧坏容器。,一、液面计分类 液面计有玻璃管液面计、平板玻璃液面计、磁力翻板式液面计、磁力浮球式液面计、自动液面指示计（超声波）等几种。移动式压力容器常用的液面计有滑管式液位计、旋转管式液位计、磁力浮球式液位计等。,二、液面计选用原则 1.应根据压力容器的介质、最高工作压力和温度正确选用。 2.在安装使用前，低、中压容器(设计压力小于10MPa）用液面计，应进行1.5倍液面计公称压力的液压试验；高压容器的液面计
22、，应进行1.25倍液面计公称压力的液压试验。 3.盛装以下介质的压力容器上，应选用防霜液面计。 4.寒冷地区室外使用的液面计，应选用夹套型或保温型结构的液面计。 5.用于易燃、毒性程度为极度、高度危害介质的液化气体压力容器上，应有防止泄漏的保护装置； 6.要求液面指示平稳的，不应采用浮子（标）式液面计。液化气体槽车上可选用浮子（标）式液面计，不得采用玻璃管式或玻璃板式液面计,三、液面计的安装、维护安装：液面计应安装在便于观察的位置，如液面计的安装位置不便于观察，则应增加其他辅助设施。大型压力容器还应有集中控制的设施和警报装置。液面计上最高和最低安全液位，应作出明显的标记（其他略）维护：经常检查
23、液面计的工作情况，如气、液连管旋塞是否处于开启状态，连管或旋塞是否堵塞，各连接处有无渗漏现象等，以保证液位正常显示。,四、液面计停止使用的情况 1.超过检修周期。 2.玻璃板（管）有裂纹、破碎。 3.阀件固死。 4.出现假液位 5.液面计指示模糊不清。,减压阀是利用膜片、弹簧、活塞等敏感元件改变阀瓣与阀座之间的间隙，当介质通过时产生节流，压力下降而使其减压的阀门。（类似于先导式安全阀）减压阀的基本要求是：(1)能把介质的压力自动降到所需的较低压力。(2)当高压侧的介质压力波动时，它能自动调节，使低压侧的介质压力保持稳定不变。 减压阀按其结构型式可分为薄膜式、弹簧载荷式、活塞式和波纹管式等。当压
24、力容器的最高工作压力低于压源处压力时，在通向容器进口的管道上应装置减压阀。减压阀的低压侧管道上应安装安全阀和压力表。,减压阀,温度计是用来测量物质冷热程度的仪表，可用来测量压力容器介质的温度，对于需要控制壁温的容器，还必须装设测试壁温的温度计。一、分类,温度计,二、 温度计的安装、使用和校验1、温度计的定期校验，误差应在允许的范围内。2、测温点的设置应能满足工艺控制的需要，且测得的温度须具有代表性。例如，需要控制壁温的容器，应将感温元件紧贴容器的外壁或内壁；盛装液化气体的容器，感温元件应置于器内的液相部分，以测量液相的温度。3、温度计接口有无保护套管和带保护套管两类。当有保护套管时，应将套管尽量深入容器内，以减少在套管上的热损失。为了减少测量滞后，可在套管中随不同温度要求填充传热良好的填充物。测温元件露在套管外的部分越短越好，并应用绝热材料包起来,谢 谢！,本讲结束！,厚德 勤学 敬业 强能,
