第五章鍋爐壓力容器

中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）工程學(xué)院安全工程倪曉陽第五章鍋爐壓力容器

安全裝置第一節(jié)概述第二節(jié)安全閥第三節(jié)爆破片裝置第四節(jié)其他安全裝置中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）工程學(xué)院安全工程倪曉陽第一節(jié)概述一、安全裝置分類二、安全泄壓裝置分類三、壓力容器的安全泄放量中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）工程學(xué)院安全工程倪曉陽一、安全裝置分類安全裝置分類連鎖裝置報警裝置是指為了防止操作失誤而裝設(shè)的控制機(jī)構(gòu)，如聯(lián)鎖開關(guān)、聯(lián)動閥等。缺水聯(lián)鎖保護(hù)裝置、熄火聯(lián)鎖保護(hù)裝置、超壓聯(lián)鎖保護(hù)裝置等均屬此類。是指設(shè)備在運(yùn)行過程中出現(xiàn)不安全因素致使其處于危險狀態(tài)時，能自動發(fā)出聲光或其他明顯報警信號的儀器，加高低水位報警器、壓力報警器、超溫報警器等。泄壓裝置計(jì)量裝置是指能自動顯示設(shè)備運(yùn)行中與安全有關(guān)的參數(shù)或信息的儀表、裝置，如壓力表、溫度計(jì)等。是指設(shè)備超壓時能自動排放介質(zhì)降低壓力的裝置。中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）工程學(xué)院安全工程倪曉陽二、安全泄壓裝置分類安全泄壓裝置：為保證鍋爐壓力容器安全運(yùn)行，防止其超壓的一種附屬裝置。安全泄壓裝置功能：當(dāng)容器在正常的工作壓力下運(yùn)行時，保持嚴(yán)密不漏；一旦器內(nèi)的壓力超過規(guī)定，就能自動地、迅速地排泄出器內(nèi)的介質(zhì)，使設(shè)備內(nèi)的壓力始終保持在最高許用壓力范圍之內(nèi)，還有自動報警的作用。因其啟動排放氣體時，由于氣體以高速噴出，發(fā)出較大的聲響，相當(dāng)于發(fā)出了設(shè)備壓力過高的報警音響信號。中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）工程學(xué)院安全工程倪曉陽二、安全泄壓裝置分類(一)設(shè)備的超壓及原因（1）操作失誤或零件破損使器內(nèi)壓力升高①壓力較高的氣體進(jìn)入許用壓力較低的容器內(nèi)（減壓閥損壞或操作失誤打開旁通閥）；②器內(nèi)產(chǎn)生的氣體無法排出造成壓力不斷上升。（2）滿液后的容器固液體熱膨脹仍超壓中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）工程學(xué)院安全工程倪曉陽(一)設(shè)備的超壓及原因（3）器內(nèi)燃燒爆炸生成高溫高壓氣體器內(nèi)混合氣體操炸。器內(nèi)發(fā)生燃燒反應(yīng)。（4）器內(nèi)化學(xué)反應(yīng)失控造成容器超壓（5）液化氣體意外受熱飽和蒸汽壓增大因操作失誤或自動調(diào)節(jié)裝置失靈使器內(nèi)液化氣體受熱壓力上升。貯罐內(nèi)分子單體聚合放熱。周圍火災(zāi)使液化氣體受熱壓力升高。中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）工程學(xué)院安全工程倪曉陽（二）選用安全泄壓

裝置的原則裝置的類型及型式應(yīng)與工藝條件相適應(yīng)包括器內(nèi)升壓速度、物料特性、運(yùn)行條件等；裝置的規(guī)格應(yīng)保證能及時泄出氣體迅速降壓。要求安全泄壓裝置的排量不得小于容器的安全泄放量。中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）工程學(xué)院安全工程倪曉陽

(三)安全泄壓裝置類型安全泄壓裝置按其結(jié)構(gòu)型式分為：閥型；斷裂型；熔化型；組合型等。

中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）工程學(xué)院安全工程倪曉陽1、閥型基本原理：通過閥的開啟排出氣體以降低設(shè)備內(nèi)的壓力。優(yōu)點(diǎn)：僅僅排泄壓力設(shè)備內(nèi)高于規(guī)定的部分壓力，而當(dāng)設(shè)備內(nèi)的壓力降至正常操作壓力時它即自動關(guān)閉。所以可以避免一旦出現(xiàn)設(shè)備超壓就得把全部氣體排出而造成的浪費(fèi)和生產(chǎn)中斷，其可重復(fù)使用多次，安裝調(diào)整也比較容易。缺點(diǎn)是密封性能較差，即使是合格的安全悶，在正常的工作壓力下也難免有輕微的泄漏；由于彈簧等的慣性作用，閥的開放有滯后現(xiàn)象，因而泄壓反應(yīng)慢。另外，安全閥用于介質(zhì)為一些不潔凈的氣體時，閥口有被堵塞或閥瓣有被粘住的可能。適用范圍：于介質(zhì)比較潔凈的氣體，如空氣、水蒸汽等的設(shè)備，不宜用于介質(zhì)具有劇毒性的設(shè)備，也不能用于器內(nèi)有可能產(chǎn)生劇烈化學(xué)反應(yīng)而使壓力急劇升高的設(shè)備。中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）工程學(xué)院安全工程倪曉陽1、閥型結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：由主閥和泄壓導(dǎo)閥、球閥及接管系統(tǒng)組成，主閥采用全通道、直流式、流線型設(shè)計(jì)，并采用膜片式或活塞式兩類結(jié)構(gòu)。閥門利用泄壓導(dǎo)閥設(shè)定泄壓壓力，調(diào)節(jié)導(dǎo)閥的彈簧可以設(shè)定不同的泄壓值。通過主閥控制室控制閥門啟閉，實(shí)現(xiàn)安全泄壓功能。由主閥和泄壓導(dǎo)閥及接管系統(tǒng)等進(jìn)行水壓自力控制，不再需要其它附加裝置和能源，結(jié)構(gòu)簡單可靠，壓力控制準(zhǔn)確，維護(hù)保養(yǎng)簡便。中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）工程學(xué)院安全工程倪曉陽1、閥型工作原理：當(dāng)管道從進(jìn)水端給水時，如果水壓小于設(shè)定的正常水壓值，此時導(dǎo)閥關(guān)閉，這時進(jìn)入主閥控制室上腔的水不能排出，控制室上腔水壓等于閥門的進(jìn)口壓力，控制室上腔的壓力使主閥關(guān)閉，無泄壓水排出。當(dāng)主閥進(jìn)口端的水壓高于設(shè)定水壓時導(dǎo)閥開啟，控制室上腔的水經(jīng)過導(dǎo)閥流到出口端，控制室上腔的進(jìn)水量小于排水量，上腔水壓下降，主閥開啟，排出泄壓水。水壓正常后，導(dǎo)閥關(guān)閉，上腔壓力上升，關(guān)閉主閥，排水停止。工作特點(diǎn)：關(guān)閉嚴(yán)密可靠。主閥密封采用橡膠密封環(huán)密封，關(guān)閉動力由主閥控制室自動形成，保持合適關(guān)閉力，密封壽命和可靠性高。操作方便，無需為閥門另配電控系統(tǒng)和其它附加裝置。控制壓力不受流量等因素影響泄壓準(zhǔn)確。中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）工程學(xué)院安全工程倪曉陽2、斷裂型類型：有爆破片和爆破帽，前者用于中低壓容器，后者多用于超高壓容器?；驹恚簲嗔研桶踩箟貉b置是通過爆破元件(爆破片)在較高壓力下發(fā)生斷裂而排放氣體的。優(yōu)點(diǎn)：密封性能較好，卸壓反應(yīng)較快，氣體中的污物對裝置元件的動作壓力影響較小。缺點(diǎn)：在完成降壓作用以后，元件即不能繼續(xù)使用，容器也得停止運(yùn)行；爆破元件長期在高壓力作用下，易產(chǎn)生疲勞損壞，因而元件壽命短；此外，爆破元件的動作壓力也不易控制。適用范圍：斷裂型泄壓裝置宜用于器內(nèi)因化學(xué)反應(yīng)等升壓速率高或介質(zhì)具有劇毒性的容器，不宜用于液化氣體貯罐。對于壓力波動較大，即超壓的機(jī)會較多的容器也不宜采用。中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）工程學(xué)院安全工程倪曉陽3、熔化型基本原理：熔化型安全泄壓裝置是利用裝置內(nèi)的低溶點(diǎn)合金在較高的溫度下熔化，打開通道，使氣體從原來填充有易熔合金的孔中排放出來而泄放壓力的。優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，更換容易，由熔化溫度而確定的動作壓力較易控制。缺點(diǎn)：在完成降壓作用后不能繼續(xù)使用，容器得停止運(yùn)行，而且因易熔合金強(qiáng)度的限制，泄放面積不能太大，還可能在不應(yīng)該發(fā)生動作的情況下，因合金受壓或其它原因而脫落或熔化致使發(fā)生意外事故。適用范圍：熔化型泄壓裝置只能用于器內(nèi)氣體壓力完全取決于溫度的小型容器（如氣瓶等）。中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）工程學(xué)院安全工程倪曉陽

4、組合型具有閥型和斷裂型或閥型和熔化型的。常見的是彈簧式安全閥與爆破片的串聯(lián)組合。既具有閥型和斷裂型優(yōu)點(diǎn)可以防止閥型安全泄壓裝置的泄漏，又可以在排放過高的壓力以后使容器繼續(xù)運(yùn)行。組合裝置的爆破片可以根據(jù)不同的需要設(shè)置在安全閥的入口側(cè)或出口側(cè)。爆破片在安全閥入口側(cè)：可以利用爆破片把安全閥與氣體隔離，防止安全閥受腐蝕或被氣體中的污物堵塞或粘結(jié)。當(dāng)容器超壓時，爆破片斷裂，安全閥開放后再關(guān)閉，容器可繼續(xù)暫時運(yùn)行，待設(shè)備檢修時再裝上爆破片。這種結(jié)構(gòu)要求爆破片的斷裂不妨礙后面安全閥的正常動作，而且要在爆破片與安全閥之間設(shè)置檢查儀器，防止這中間有壓力，影響爆破片的正常動作。爆破片在安全閥出口側(cè)：可以使爆破片免受氣體壓力與溫度的長期作用而產(chǎn)生疲勞而爆破片則用以防止安全閥的泄漏。這種結(jié)構(gòu)要求及時將安全閥與爆破片之間的氣體排出(由安全閥漏出)，否則安全閥即失去作用。中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）工程學(xué)院安全工程倪曉陽三、安全泄放量壓力容器的安全泄放量應(yīng)該是容器在單位時間內(nèi)由產(chǎn)生氣體壓力的設(shè)備（如壓縮機(jī)、蒸汽鍋爐等）所能輸入的最大氣量；或容器在受熱時單位時間內(nèi)器內(nèi)所能蒸發(fā)、分解的最大氣量；或容器內(nèi)部的工作介質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，在單位時間內(nèi)所能產(chǎn)生的最大氣量。中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）工程學(xué)院安全工程倪曉陽

(一)氣體(蒸汽)貯罐的安全泄放量用以貯存或處理壓縮氣體、水蒸汽的壓力容器，由于器內(nèi)不可能產(chǎn)生氣體，而且即使容器受到較強(qiáng)的輻射熱的影響，器內(nèi)的氣體的壓力也不至于顯著升高。這樣的安全泄放量主要決定于容器的氣體輸入量。中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）工程學(xué)院安全工程倪曉陽(一)氣體(蒸汽)貯罐的

安全泄放量1、單機(jī)附屬貯罐壓力機(jī)貯氣罐、廢熱鍋爐汽包等的安全泄放量按下式計(jì)算：中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）工程學(xué)院安全工程倪曉陽

2、集氣罐或分氣罐由兩臺或兩臺以上的設(shè)備集中輸氣到一個貯罐(集氣罐)，或由一臺設(shè)備分別輸氣到幾個貯罐(分氣罐)時，貯罐的安全泄放量按下式計(jì)算：中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）工程學(xué)院安全工程倪曉陽2、集氣罐或分氣罐例：確定安全泄壓裝置排放壓力為1MPa，進(jìn)氣管內(nèi)徑為100mm的球形壓縮空氣貯罐的安全泄放裝置。[解]壓縮空氣在表壓力1MPa,溫度為常溫（20℃）下和密度為ρ=12.87kg/m3,取進(jìn)氣管的氣體流速為v=15m/s，則由公式得中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）工程學(xué)院安全工程倪曉陽(二)液化氣貯罐的

安全泄放量1、周圍環(huán)境有火災(zāi)可能的容器安全泄放量要用按容器周圍發(fā)生火災(zāi)的情況下的蒸發(fā)量來考慮。也就是確定容據(jù)在火災(zāi)情況下的吸熱量。美國石油協(xié)會(API)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和事故實(shí)例分析，提出容器在沒有絕熱材料保溫層時，單位時間內(nèi)吸收的熱量為：中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）工程學(xué)院安全工程倪曉陽

1、周圍環(huán)境有火災(zāi)

可能的容器如果將上式改用國際單位，即吸熱量Q的單位用kJ/h，面積A的單位用m2，則容器的吸熱量應(yīng)為：中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）工程學(xué)院安全工程倪曉陽

1．周圍環(huán)境有火災(zāi)

可能的容器故可得出這種液化氣體壓力容器的安全泄放量為：日本高壓氣體安全協(xié)會提出應(yīng)按實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的中間值所確定的吸熱量，即中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）工程學(xué)院安全工程倪曉陽選取壓力容器受熱面積（1）封頭為半球型的臥式容器（2）封頭為橢圓型的臥式容器（3）立式容器（4）球形容器或從地面起到7.5m高度以下所包含的球殼外表面積，取二者中較大者。式中D0為容器外徑，L為容器總長，L′為器內(nèi)最高液位。中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）工程學(xué)院安全工程倪曉陽1、周圍環(huán)境有火災(zāi)

可能的容器具有完善的絕熱材料保溫層的液化氣容器(可燃液化氣體或有火災(zāi)可能的非可燃液化氣體)，安全泄放量可以按下式計(jì)算：中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）工程學(xué)院安全工程倪曉陽2、無火災(zāi)危險環(huán)境下的液化氣貯罐介質(zhì)為非可燃液化氣體而且裝設(shè)在不存在火災(zāi)危險的環(huán)境下(例如周圍不存放燃料，或用耐火建筑材料與其它可燃物料隔離)的壓力容器，安全泄放量可據(jù)其有無保溫層分別選用不低于上式二公式計(jì)算值的30%。中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）工程學(xué)院安全工程倪曉陽舉例例：具有橢形封頭的臥式液氨貯槽，內(nèi)直徑Di=2.5m，壁厚S=20mm；總長L=10m；若排放壓力下液氨的汽化潮熱為1.05×103kJ/kg，貯槽無保溫層，試確定其安全泄壓量。[解]貯罐的受熱面積為由公式得其安全泄放量為中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）工程學(xué)院安全工程倪曉陽

(三)蒸發(fā)、反應(yīng)容器

安全泄放量由器內(nèi)液體受熱蒸發(fā)而產(chǎn)生(或增大)壓力，或由于介質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)而使氣體的體積增大，即反應(yīng)后器內(nèi)壓力升高的壓力容器，其安全泄放量分別根據(jù)輸入載熱體的最大熱量或器內(nèi)化學(xué)反向可能生成的最大氣量，以及反應(yīng)所需的時間來決定。中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）工程學(xué)院安全工程倪曉陽第二節(jié)安全閥一、安全閥的工作原理及對安全閥的基本要求二、安全閥的分類及結(jié)構(gòu)三、安全閥的排量四、安全閥的安裝、調(diào)試和維護(hù)中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）工程學(xué)院安全工程倪曉陽一、安全閥的工作原理及基本要求(一)工作原理及基本要求1、工作原理2、對安全閥的基本要求中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）工程學(xué)院安全工程倪曉陽1、工作原理安全閥組成閥座閥瓣加裁機(jī)構(gòu)內(nèi)裝全啟式彈簧安全閥GA49H-40型沖量安全閥1.閥體2.閥門3.彈簧4.墊片5.閥蓋6.彈簧托盤7.螺桿8.閥帽9.螺母10.固定螺釘11.螺母12.螺柱13墊圈中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）工程學(xué)院安全工程倪曉陽1、工作原理閥座和閥體有的是整體，有的是組裝，與設(shè)備連通。閥瓣常連有閥桿，它緊扣在閥座上。閥瓣上面是加載機(jī)構(gòu)，載荷的大小可調(diào)節(jié)。當(dāng)設(shè)備內(nèi)的壓力在規(guī)定的工作壓力范圍內(nèi)，內(nèi)壓作用于閥瓣上的力<加載機(jī)構(gòu)施加的力，兩者之差構(gòu)成閥瓣與閥座之間的密封力，使閥瓣緊壓著閥座，設(shè)備內(nèi)的氣體無法排出。當(dāng)設(shè)備內(nèi)的壓力超過規(guī)定的工作壓力并達(dá)到安全閥的開啟壓力時，內(nèi)壓作用于閥瓣上的力>加載機(jī)構(gòu)施加的力，于是閥瓣離開閥座，安全閥開啟，設(shè)備內(nèi)的氣體即通過閥瓣排出。如果安全閥的排量≥設(shè)備的安全泄放量，設(shè)備內(nèi)壓力即逐漸下降，且經(jīng)短時間的排氣后，壓力會很快降回至正常工作壓力。此時內(nèi)壓作用于閥瓣上的力又小于加載機(jī)構(gòu)施加的力，閥瓣又緊壓著閥座，氣體停止排出，設(shè)備保持正常的工作壓力繼續(xù)運(yùn)行。所以，安全閥是通過作用在閥瓣上的兩個力來使它關(guān)閉或開啟以達(dá)到防止鍋爐、壓力容器超壓的目的。中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）工程學(xué)院安全工程倪曉陽2、對安全閥的基本要求動作靈敏可靠，當(dāng)壓力達(dá)到開啟壓力時，閥瓣即能自動地迅速跳開，順利地排出氣體；在排放壓力下，閥瓣應(yīng)達(dá)到全開位置、并能排放出規(guī)定的氣量；密封性能良好。不但在正常工作壓力下應(yīng)保持不漏，而且要求在開啟排氣并降低壓力后能及時關(guān)閉，關(guān)閉后繼續(xù)保持密封。除此以外，還應(yīng)具有結(jié)構(gòu)緊湊，調(diào)節(jié)方便等性能。中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）工程學(xué)院安全工程倪曉陽二、安全閥的分類及其結(jié)構(gòu)

(一)安全閥的種類；安全閥的種類，按其整體結(jié)構(gòu)及加載機(jī)構(gòu)的不同分為：重錘杠桿式安全閥；彈簧式安全閥；脈沖式安全閥。中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）工程學(xué)院安全工程倪曉陽1、重錘杠桿式安全閥原理：重錘杠桿式安全閥是利用重錘和杠桿來平衡作用在閥瓣上的力。中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）工程學(xué)院安全工程倪曉陽1、重錘杠桿式安全閥優(yōu)點(diǎn)：重錘桿杠式安全閥結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)整容易而又比較準(zhǔn)確，所加的載荷不會因閥瓣的升高而有較大的增加，且適宜溫度較高的場合下，因此過去用得比較普遍，特別是用在鍋爐和溫度較高的壓力容器上。缺點(diǎn)：它的結(jié)構(gòu)比較笨重，重錘與閥體的尺寸很不相稱，用于高壓下就受到限制，加載機(jī)構(gòu)比較容易振動。中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）工程學(xué)院安全工程倪曉陽2、彈簧式安全閥原理：彈簧式安全閥是利用壓縮彈簧的力來平衡作用在閥瓣上的力。最簡單的彈簧式安全閥中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）工程學(xué)院安全工程倪曉陽2、彈簧式安全閥

LFWA42C型磅級波紋管平衡式彈簧安全閥A37H/A38Y-25雙聯(lián)彈簧式安全閥全啟式安全閥A44Y-16C型全封閉帶板手全啟式安全閥A28H-16C型帶手柄彈簧全啟式安全閥中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）工程學(xué)院安全工程倪曉陽

3、脈沖式安全閥原理：脈沖式安全閥由主閥和輔閥構(gòu)成，通過輔閥的脈沖作用帶動主閥動作。適用范圍：脈沖式安全閥結(jié)構(gòu)復(fù)雜，它通常只適用于安全泄放置很大的鍋爐和壓力容器。因?yàn)榭趶胶艽蟮陌踩y如果用杠桿式或彈簧式，要用質(zhì)量很大的重錘或用彈力很大的彈簧，而這兩者一般都是有一定的限制的。為了操作調(diào)整方便，杠桿式安全閥重錘的質(zhì)量一般不宜超過60kg，而彈簧式安全閥過大、過硬的彈簧不能準(zhǔn)確地工作。中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）工程學(xué)院安全工程倪曉陽

4、其他形式安全閥真空負(fù)壓安全閥單杠桿安全閥雙杠桿式安全閥先導(dǎo)式安全閥高壓安全閥中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）工程學(xué)院安全工程倪曉陽

4、其他形式安全閥JA22H-2.5型靜重式安全閥AQ-20型空壓機(jī)安全閥AHN42F-P25型平衡式安全回流閥手輪式安全閥外螺紋安全閥中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）工程學(xué)院安全工程倪曉陽三、安全閥的排量(一)安全閥排量的計(jì)算式中Pd、T分別為安全閥的排放壓力(絕對)和排氣溫度（熱力學(xué)溫度，K），M為氣體分子量，A0為安全閥的排放面積(閥排放時流體通道的最小截面積)，C為額定排量系數(shù)，X是氣體特性系數(shù)，Z是氣體的壓縮系數(shù)。中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）工程學(xué)院安全工程倪曉陽四、安全閥的選用、

安裝和維護(hù)(一)安全閥的選用1、閥型的選定鍋爐、壓力容器選用安全閥主要決定于設(shè)備的工藝條件及工作介質(zhì)的特性。按安全閥加強(qiáng)機(jī)構(gòu)形式選用，一般容器宜用彈簧式安全閥，因它結(jié)構(gòu)緊湊，輕便，也比較靈敏可靠。按安全閥氣體排放方式選用，如容器的工作介質(zhì)是高溫有毒、易燃的氣體或是制冷劑及其它能污染大氣的氣體，則選用封閉式安全閥。只有蒸氣和其它不會污染環(huán)境的高溫氣體才采用開放式。中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）工程學(xué)院安全工程倪曉陽1、閥型的選用按安全閥封閉機(jī)構(gòu)的形式選用 鍋爐和高壓容器及安全泄放量較大而壁厚又不太富裕的中低壓容器最好用全啟式安全閥。

原因：因同樣排量，全啟式安全閥的直徑比微啟式的要小得多，采用全啟式安全閥可減小容器的開孔尺寸。但全啟式安全閥的回座壓力較低，一般都比鍋爐或容器的正常操作壓力低，故對要求壓力高度穩(wěn)定的容器不適合。中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）工程學(xué)院安全工程倪曉陽

2、確定公稱壓力安全閥是按公稱壓力（PN）標(biāo)準(zhǔn)系列進(jìn)行設(shè)計(jì)制造的，它的壓力系列為1.6、2.5、4、6.4、10、16、32MPa。公稱壓力表示安全閥在常溫狀態(tài)下的最高許用壓力，用公式表示即為：中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）工程學(xué)院安全工程倪曉陽3、確定安全閥的規(guī)格

(公稱直徑DN)為了保證安全閥在容器超壓并排放氣體后，器內(nèi)的壓力不再繼續(xù)升高，要求安全閥的排量必須不小于容器的安全泄放量。這樣，在安全泄放量己知的情況下，就可以很容易地確定安全閥需要的排放面積A0及閥的流道直徑。即：根據(jù)計(jì)算得的流道直徑取稍大而相近于的標(biāo)準(zhǔn)系列直徑，并按表確定安全閥的公稱直徑DN。中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）工程學(xué)院安全工程倪曉陽4、確定安全閥的型號根據(jù)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，安全閥的型號出六個單元組成，其排列如下：中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）工程學(xué)院安全工程倪曉陽表1連接形式代號（2）連接形式內(nèi)螺紋外螺紋法蘭焊接代號12464、確定安全閥的型號中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）工程學(xué)院安全工程倪曉陽表2結(jié)構(gòu)型式代號（3）

4、確定安全閥的型號中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）工程學(xué)院安全工程倪曉陽表3密封面或襯里材料代號（4）注：由閥體直接加工的閥座密封面材料用“W”表示；當(dāng)閥座和閥瓣密封面材料不同時，用低硬度材料閥體材料代號用漢語拼音字母表示。如表4所列。4、確定安全閥的型號中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）工程學(xué)院安全工程倪曉陽表4閥體材料代號（5）注：PN≤1.6Mpa的灰鑄鐵閥體和PN≥2.5Mpa碳素鋼閥體，省略本代號。型號示例：A42-16C表示：彈簧封閉全啟式安全閥，法蘭連接，密封面材料硬質(zhì)合金，公稱壓力1.6Mpa，閥體材料為碳素鋼。4、確定安全閥的型號中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）工程學(xué)院安全工程倪曉陽(二)安全閥的安裝、

調(diào)試和維護(hù)1、安全閥的安裝安裝位置、方式以及排放管道等不適當(dāng)?shù)陌踩y，不但會失去應(yīng)有的作用，而且還會導(dǎo)致意外的事故。2、安全閥的試驗(yàn)和調(diào)整3、安全閥的維護(hù)自習(xí)中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）工程學(xué)院安全工程倪曉陽五、安全閥常見故障閥門漏泄閥體結(jié)合面滲漏沖量安全閥動作后主安全閥不動作沖量安全閥回座后主安全閥延遲回座時間過長安全閥的回座壓力低安全閥的頻跳安全閥的顫振中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）工程學(xué)院安全工程倪曉陽第三節(jié)爆破片裝置一、爆破片裝置在壓力容器中的使用二、爆破片的類型三、爆破片的爆破壓力與容器的設(shè)計(jì)壓力四、爆破片泄放面積的確定五、爆破片裝置的質(zhì)量要求六、爆破片的使用與檢驗(yàn)中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）工程學(xué)院安全工程倪曉陽一、爆破片裝置在

壓力容器中的使用爆破片又稱防爆膜、防爆片，是一種斷裂的安全泄壓裝置。由于它是利用膜片的斷裂來泄壓的，所以泄壓以后即不能繼續(xù)有效地使用，容器也被迫停止運(yùn)行。因此，它只是在不適宜裝設(shè)安全閥的壓力容器中使用。爆破片裝置是由爆破片和夾持器兩部分組成。爆破片是在標(biāo)定爆破壓力及溫度下爆破泄壓的元件；夾持器則是在容器的適當(dāng)部位裝接夾持爆破片的輔助元件。中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）工程學(xué)院安全工程倪曉陽夾持器的作用夾持器的作用；提供一個與容器安全泄放量相當(dāng)?shù)慕橘|(zhì)泄放管口；保證爆破片周邊夾持牢靠、密封嚴(yán)密；與爆破片元件匹配，使之在標(biāo)定爆破壓力爆破泄壓。中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）工程學(xué)院安全工程倪曉陽需裝設(shè)爆破片的

壓力容器種類工作介質(zhì)為不潔凈氣體的壓力容器；由物料的化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生或增加壓力的反應(yīng)容器；工作介質(zhì)為劇毒氣體的壓力容器；氣體排放口小于12mm或大于150mm，要求全量泄放或全量泄放時要求毫無阻礙的場合；其他不適用安全閥面適用爆破片的場合。中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）工程學(xué)院安全工程倪曉陽二、爆破片裝置的

型式與特點(diǎn)

(一)剪切型(切破式)常用的有夾片式和突臺式。爆破片(膜片)中間部分較厚，目的是防止它在承壓時產(chǎn)生較大的彎曲變形，使它的周邊受較大的剪切載荷而沿邊緣切斷。中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）工程學(xué)院安全工程倪曉陽(一)剪切型(切破式)特點(diǎn)：全面積排放，阻力小，排量系數(shù)較大；在相同條件下，膜片較厚，較易于制造加工；爆破片的實(shí)際動作壓力(爆破壓力Pb)受周邊條件(膜片突臺與周邊交界處的過渡圓角的大小，夾持周邊的鋒利程度等)的影響很大，因而不夠穩(wěn)定，膜片切破后常被整體沖出，易阻塞排氣管道。中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）工程學(xué)院安全工程倪曉陽二、爆破片裝置的

型式與特點(diǎn)(二)彎曲型(碎裂式)彎曲破壞型爆破片裝置常用的爆破片型式有夾緊式和材料的抗彎強(qiáng)度極限時便碎裂而排氣的自由嵌入式兩種。是利用膜片在較高的壓力載荷下產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力達(dá)到。中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）工程學(xué)院安全工程倪曉陽(二)彎曲型(碎裂式)特點(diǎn)：無明顯的塑性變形，動作反應(yīng)最快；膜片比較厚，容易按需要的尺寸制造加工，適用于動載荷與脈動載荷；動作壓力受材料強(qiáng)度及裝配誤差的影響波動很大，故最不穩(wěn)定；膜片強(qiáng)度低，常因安裝不慎而破裂，膜片破裂后成碎片飛出，影響排氣管道的暢通。中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）工程學(xué)院安全工程倪曉陽二、爆破片裝置的

型式與特點(diǎn)(三)正拱普通拉伸型(破裂型)正拱普通拉伸型爆破片裝置是用塑性良好的材料，如不銹鋼、鎳、銅、鋁等箔材制成爆破片裝在一副夾持器內(nèi)而構(gòu)成。中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）工程學(xué)院安全工程倪曉陽(三)正拱普通拉伸型

(破裂型)特點(diǎn)：無碎片飛出、阻力也不大；膜片的動作壓力較前兩種穩(wěn)定；膜片在高的拉伸應(yīng)力長期作用下，尤其是受脈動載荷時，壽命較短；由于受成型箔材厚度規(guī)格的限制，往往難以取得所需要的動作壓力。中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）工程學(xué)院安全工程倪曉陽二、爆破片裝置的

型式與特點(diǎn)(四)正拱開縫型正拱開縫型爆破片是在普通拉伸型的基礎(chǔ)上，為解決成型箔材的厚度規(guī)格不能適應(yīng)各種需要的動作壓力而發(fā)展起來的。正拱開縫型爆破片1—強(qiáng)度膜；2—密封膜；3—加強(qiáng)膜中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）工程學(xué)院安全工程倪曉陽(四)正拱開縫型特點(diǎn)：膜片可以采用較大的厚度，以增加剛性；調(diào)整小孔的孔橋?qū)挾瓤梢垣@得任意的動作壓力；開裂的程度較大，有利于氣體的排放；加工精度要求高，制造較困難；內(nèi)襯的密封薄膜易破裂而使爆破片早期失效。中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）工程學(xué)院安全工程倪曉陽二、爆破片裝置的

型式與特點(diǎn)

(五)反拱型(壓縮型、失穩(wěn)型)反拱型爆破片曲面承受壓力，當(dāng)壓力達(dá)到一定值時，凸形膜片會失穩(wěn)而突然翻轉(zhuǎn)，于是被裝設(shè)在其上面的刀具切破或整片脫落彈出。中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）工程學(xué)院安全工程倪曉陽

(五)反拱型

(壓縮型、失穩(wěn)型)特點(diǎn)：在幾何尺寸一定的情況下，失穩(wěn)壓力只與彈性模量E有關(guān)，而材料的E一般是比較穩(wěn)定的，所以膜片的動作壓力較易控制；在壓力與直徑相同的條件下，膜片較厚，有利于加工制造；在工作壓力下，膜片產(chǎn)生的壓縮應(yīng)力小于材料的屈服強(qiáng)度，對疲勞、蠕變不敏感，因而膜片壽命較長；可以通過調(diào)整彎形的相對高度h來調(diào)整動作壓力，因而膜片的厚度能按箔材的成品規(guī)格厚度選用；由于要裝設(shè)切破工具等，排放面積受到影響，排量系數(shù)減小；加工組裝精度要求校高(膜片表面要無傷痕疤點(diǎn)，夾緊牢固無松脫現(xiàn)象)。中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）工程學(xué)院安全工程倪曉陽

常見的爆破片正拱型爆破片中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）工程學(xué)院安全工程倪曉陽

常見的爆破片LK型產(chǎn)品正拱型爆破片反拱形爆破片中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）工程學(xué)院安全工程倪曉陽

常見的爆破片鍋爐煙道用爆破片防粉塵爆破用爆破片消防氣瓶用爆破片中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）工程學(xué)院安全工程倪曉陽三、爆破片裝置的選用(一)類型的選擇壓力容器應(yīng)該根據(jù)介質(zhì)的性質(zhì)、工藝條件及載荷特性等來選用爆破片裝置。在介質(zhì)性質(zhì)方面，首先要考慮所用的介質(zhì)在工作溫度下對膜片有無腐蝕作用。如果介質(zhì)是可燃?xì)怏w，則不宜選用鑄鐵或碳鋼等材料制造的膜片，以免膜片破裂財(cái)產(chǎn)生火花，在器外引起可燃?xì)怏w的燃燒爆炸。為了防止膜片金屬在高溫下產(chǎn)生蠕變，致使它在低于設(shè)計(jì)爆破壓力時即爆破，應(yīng)選用許用溫度極限不低于實(shí)際使用溫度的材料來制造膜片。中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）工程學(xué)院安全工程倪曉陽常用膜片材料的最高工作溫度常用膜片材料的

許用溫度極限膜片材料鋁銅不銹鋼鎳蒙乃爾合金最高工作溫度（℃）100200400400430中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）工程學(xué)院安全工程倪曉陽三、爆破片裝置的選用(二)爆破片動作壓力的選定爆破片的動作壓力應(yīng)不大于壓力容器的設(shè)計(jì)壓力。各國有關(guān)規(guī)范中對爆破片的動作壓力與工作壓力之比值的規(guī)定大不相同。蘇聯(lián)鍋爐安全監(jiān)察手冊規(guī)定為1.25，英國壓力容器規(guī)范規(guī)定為1.5，而日本安全泄放裝置使用準(zhǔn)則要求根據(jù)壓力容器的壓力波動情況來確定，對穩(wěn)壓狀態(tài)的爆破片，動作壓力與工作壓力之比為1.2；用于脈動壓力狀態(tài)時為1.7。我國有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：確定爆破片的最低標(biāo)定爆破壓力，可根據(jù)容器的最大工體壓力Pw按表選取，或由設(shè)計(jì)者根據(jù)成熟的經(jīng)驗(yàn)或可靠數(shù)據(jù)確定。中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）工程學(xué)院安全工程倪曉陽爆破片的最低標(biāo)定

爆破壓力爆破片的最低標(biāo)定爆破壓力爆破片型式爆破壓力，MPa爆破片型式爆破壓力，MPa正拱普通型1.43pw反拱型1.1pw正拱開縫型1.25pw正拱型，脈動載荷1.7pw中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）工程學(xué)院安全工程倪曉陽三、爆破片裝置的選用(三)排泄面積的確定爆破片的排泄量應(yīng)不小于容器的安全泄放量。由此即得爆破片的泄放面積為：中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）工程學(xué)院安全工程倪曉陽四、爆破片裝置的

質(zhì)量要求爆破片實(shí)際動作壓力的準(zhǔn)確與否，在很大程度上取決于膜片的制造質(zhì)量，故必須有嚴(yán)格的質(zhì)量要求。(一)一般要求(二)產(chǎn)品外觀質(zhì)量(三)爆破性能中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）工程學(xué)院安全工程倪曉陽五、爆破帽

(一)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)爆破帽又稱防爆帽，是一種斷裂型的安全泄壓裝置。爆破帽的樣式較多，但基本作用原理是一樣的。它的主要元件是個一端封閉，中間具有薄弱斷面的厚壁短管。當(dāng)容器內(nèi)的壓力超過規(guī)定，以致它的薄弱斷面上的拉伸應(yīng)力達(dá)到材料的強(qiáng)度極限時，爆破帽即從此處斷裂，氣體便由管孔中排出。中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）工程學(xué)院安全工程倪曉陽

(一)爆破帽結(jié)構(gòu)特點(diǎn)特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，制造也比較容易，而且爆破壓力誤差較小，比較易于控制但它一般只適用于超高壓容器，因?yàn)檫@些容器的安全泄壓裝置不需要有太大的泄放面積，而且爆破壓力較高，爆破帽的薄弱斷面可以保持有較大的厚度，使它易于制造。中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）工程學(xué)院安全工程倪曉陽(二)爆破帽壁厚計(jì)算爆破帽是考慮當(dāng)容器超壓時它能從最薄弱的斷面處被拉斷而進(jìn)行泄壓的，所以它的爆破壓力決定于顯形弱斷面的實(shí)際壁厚。其壁厚的計(jì)算方法：1、按軸向拉伸應(yīng)力計(jì)算2、按經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）工程學(xué)院安全工程倪曉陽1、按軸向拉伸應(yīng)力計(jì)算這種方法把爆破帽在內(nèi)壓力作用下在最薄弱斷面上所產(chǎn)生的軸向拉伸應(yīng)力作為當(dāng)量應(yīng)力，并假定它達(dá)到材料的強(qiáng)度極限，爆破帽即斷裂。因此得：中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）工程學(xué)院安全工程倪曉陽2、按經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）工程學(xué)院安全工程倪曉陽(三)爆破帽制造同爆破片的制造一樣，制造爆破帽的材料也要求具有比較均勻的成分與性能，所以同批制造爆破帽的材料也必須保持相同的成分與熱處理?xiàng)l件。爆破帽的內(nèi)外徑尺寸公差不一定要求過嚴(yán)，但對它的薄弱斷面的實(shí)際壁厚必須嚴(yán)格控制，薄弱斷面的壁厚大于1mm的爆破帽，允許偏差可以控制在0.5~1％的范國內(nèi)。制成后的爆破帽也必須經(jīng)過抽樣作爆破壓力試驗(yàn)，只有經(jīng)過試樣試驗(yàn)合格，爆破帽才能投入使用。中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）工程學(xué)院安全工程倪曉陽第四節(jié)其它安全裝置一、壓力表二、水位表三、鍋爐排污裝置四、鍋爐保護(hù)裝置中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）工程學(xué)院安全工程倪曉陽一、壓力表(一)壓力表的結(jié)構(gòu)和原理壓力表，又稱壓力計(jì)，是用以測量流體壓力強(qiáng)度的器具。凡是鍋爐以及需要單獨(dú)裝設(shè)安全泄壓裝置的壓力容器，都必須裝有壓力表。按它的結(jié)構(gòu)和工作原理分為：液柱式、彈性元件式、活塞式和電量式。中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）工程學(xué)院安全工程倪曉陽液柱式壓力表液柱式壓力表是利用液體靜壓力作用的原理，根據(jù)液柱的高度差來確定所測的壓力值。有U型、單管、斜管等形式。這類壓力表的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、測量準(zhǔn)確。但因?yàn)槭芤褐叨鹊南拗?，只適用于測量較低的壓力。中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）工程學(xué)院安全工程倪曉陽彈性元件式壓力表彈性元件式壓力表是利用彈性元件的彈力與被測壓力平衡的原理，根據(jù)元件變形的程度來測定被測的壓力值。有單圈彈簧管式、螺旋形(多圈)彈簧管式、薄膜式(又有波紋平膜式)、波紋筒式和遠(yuǎn)距離傳送式(接觸點(diǎn)式、帶變阻器式的傳送器)等多種形式。其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，不易泄漏，具有較高的準(zhǔn)確度，對使用條件的要求也不高。但使用期間必須經(jīng)常檢驗(yàn)，且不宜用于測定頻率較高的脈動壓力。中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）工程學(xué)院安全工程倪曉陽其它壓力表活塞式壓力表利用加在活塞上的力與被測壓力平衡的原理，根據(jù)活塞面積和加在其上的力來確定所測的壓力。它的優(yōu)點(diǎn)是準(zhǔn)確度很高，測定范圍較廣。但不能連續(xù)測量，所以只適宜于作校驗(yàn)用的標(biāo)準(zhǔn)儀表。電量式壓力表利用物體的各種不同的物理現(xiàn)象，根據(jù)物體在不同壓力下產(chǎn)生物理量(電量)的變化來確定所測的壓力值。有電阻式、電容式、壓電式、電磁式等多種形式。這類壓力表可以測量快速變化的壓力和超高壓壓力。中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）工程學(xué)院安全工程倪曉陽1、單彈簧管式壓力表單彈簧管式壓力表是利用中空的彈簧彎管在內(nèi)壓作用下產(chǎn)生變形的原理制成的。按位移量的轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)的不同，這種壓力表又可以分成扇形齒輪式和杠桿式兩種。它的主要元件是一根橫斷面至橢圓形或扁平形的中空彎管，通過壓力表的接頭與承壓設(shè)備相連接。當(dāng)有壓力的流體進(jìn)入這根彎管時，由于內(nèi)壓的作用，彎管向外伸展，發(fā)生位移變形。這些位移通過拉桿、彎曲杠桿的傳動，帶動壓力表的指針轉(zhuǎn)動。進(jìn)入彎管內(nèi)的流體壓力超高，彎管的位移量也越大，指針轉(zhuǎn)動的角度也越大。這樣，器內(nèi)氣體的壓力即出指針在刻度盤上指示出來。中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）工程學(xué)院安全工程倪曉陽1、單彈簧管式壓力表中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）工程學(xué)院安全工程倪曉陽2、波紋膜式壓力表它的彈性元件是波紋薄膜。薄膜被一副特制的盒形法蘭夾持住，上下法蘭分別與壓力表表殼及管接頭相連。容器內(nèi)的流體壓力通過管接頭進(jìn)入薄膜下部的氣腔內(nèi)，使薄膜受壓向上凸起，并通過銷注、拉桿、齒輪轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)等帶動指針，從而在刻度盤上指示出容器內(nèi)流體的壓力值。中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）工程學(xué)院安全工程倪曉陽2、波紋膜式壓力表1－薄膜；2－下法蘭；3－上法蘭；4－接頭；5－表殼；6－銷柱；7－拉桿；8－扇形齒輪；9－小齒輪；10－指針；11－游絲；12－刻度盤中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）工程學(xué)院安全工程倪曉陽(二)壓力表的選用注意裝在鍋爐、壓力容器上的壓力表，其最大量程(表盤上的刻度極限值)應(yīng)與設(shè)備的工作壓力相適應(yīng)。鍋爐、壓力容器用壓力表應(yīng)具有足夠的精度。為了使操作工人能準(zhǔn)確地看清壓力值，壓力表的表盤直徑不應(yīng)過小。中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）工程學(xué)院安全工程倪曉陽一、壓力表(三)壓力表的裝設(shè)(四)壓力表的維護(hù)自學(xué)