壓力容器安全技術(shù)課件

壓力容器培訓(xùn)教材第三章

一、二、三、四節(jié)

一、安全門（安全閥）二、防爆膜（爆破片）三、壓力表四、液位計第一頁，共64頁。第一節(jié)：安全門安全閥是壓力容器上最常用的安全泄壓裝置。安全閥主要由閥座、閥瓣、加載機構(gòu)組成。安全閥的分類：重錘杠桿式、彈簧式。電廠一般使用彈簧式安全閥。安全閥的型號規(guī)格及主要性能參數(shù)：類型代號、連接型式代號、結(jié)構(gòu)型式代號、閥體密封面材料、公稱壓力數(shù)值、閥體材料代號。安全閥最常見的故障：泄漏、起座后不回座、拒動。安全閥一般每年至少校驗一次。第二頁，共64頁。第二節(jié)：爆破片爆破片也叫防爆膜、防爆片。是一種斷裂型的泄壓裝置，利用膜片的斷裂來泄壓，泄壓后爆破片不能繼續(xù)使用，壓力容器也被迫停運。電廠使用防爆膜的地方：汽機低壓缸、小汽機汽缸、制粉系統(tǒng)等。防爆膜的結(jié)構(gòu)型式：主要由一副夾盤和一塊很薄的膜片組成。防爆膜應(yīng)定期檢查、定期更換。第三頁，共64頁。第三節(jié)：壓力表

現(xiàn)場儀表：壓力表遠(yuǎn)傳儀表：1、壓力變送器2、差壓變送器3、壓力開關(guān)4、差壓開關(guān)第四頁，共64頁。第一一、彈性元件及其特性

目前，電廠中用的壓力測量元件主要是彈性式的，彈性元件有金屬膜片式（包括膜盒式）、波紋管式和彈簧管式三類。第五頁，共64頁。彈性元件在彈性限度內(nèi)受壓后會產(chǎn)生變形，變形大小與被測壓力成正比關(guān)系。彈性元件特性

（1）彈性特性（2）剛度和靈敏度（3）彈性滯后

第六頁，共64頁。二、壓力單位國際單位制中壓力單位為Pa，常用壓力單位還有MPa、Bar、Psi、atm等。1MPa=1×106Pa1Bar=1×105Pa1Psi=6.894×103Pa1atm=10.13×104Pa第七頁，共64頁。三、壓力檢測儀表量程的選擇被測壓力較穩(wěn)定：最大工作壓力不應(yīng)超過儀表滿量程的3/4；被測壓力波動較大或測脈動壓力：最大工作壓力不應(yīng)超過儀表滿量程的2/3；為保證測量準(zhǔn)確度：最小工作壓力不應(yīng)低于滿量程的1/3；壓力開關(guān)動作設(shè)定點應(yīng)在開關(guān)規(guī)定的可調(diào)整范圍的1/3至2/3以內(nèi)；優(yōu)先滿足最大工作壓力條件。第八頁，共64頁。四、零點遷移正遷移：壓力變送器或壓力開關(guān)安裝在取樣點的上方時需正遷移。負(fù)遷移：壓力變送器或壓力開關(guān)安裝的取樣點下方時需負(fù)遷移。第九頁，共64頁。第二

一、工作原理

壓力表彈簧管在壓力和真空作用下，產(chǎn)生彈性變形引起管端位移，其位移通過機械傳動機構(gòu)進(jìn)行放大，傳遞給指示裝置，再由指針在刻有法定計量單位的分度盤上指出被測壓力或真空量值。第十頁，共64頁。二、壓力表分類按測量精確度，可分為精密壓力表、一般壓力表。精密壓力表的測量精確度等級分別為0.1、0.16、0.25、0.4級；一般壓力表的測量精確度等級分別為1.0、1.6、2.5、4.0級。按指示壓力的基準(zhǔn)不同，分為一般壓力表、絕對壓力表、差壓表。（絕對壓力與表壓關(guān)系：絕對壓力=表壓力+大氣壓力）。按測量范圍，分為真空表、微壓表、低壓表、中壓表及高壓表。真空表用于測量小于大氣壓力的壓力值。第十一頁，共64頁。按使用場合不同，分為普通壓力表、耐震壓力表、隔膜壓力表。其中，隔膜壓力表采用間接測量結(jié)構(gòu)，適用于測量粘度大、易結(jié)晶、腐蝕性大、溫度較高的液體、氣體或顆粒狀固體介質(zhì)的壓力。隔膜式壓力表電接點壓力表，帶有控制開關(guān)，可實現(xiàn)發(fā)訊報警或控制功能。第十二頁，共64頁。三、使用中注意事項在測量范圍內(nèi),示值誤差,不應(yīng)大于允許誤差,（允許誤差=±精度×量程％）。在測量范圍內(nèi)，回程誤差應(yīng)不大于允許誤差絕對值。輕敲位移，輕敲表殼后,指針示值變動量應(yīng)不大允許誤差絕對值的1/2。第十三頁，共64頁。第三一、結(jié)構(gòu)及工作原理結(jié)構(gòu)我廠用變送器為羅斯蒙特公司生產(chǎn)的3051型變送器，其構(gòu)成主要由傳感器、信號放大器、模-數(shù)轉(zhuǎn)換器、微處理器、數(shù)-模轉(zhuǎn)換器、顯示屏等幾部分組成。工作原理

3051變送器是一種電容式壓力變送器。被測介質(zhì)的兩個壓力通入高、低兩壓室，作用在δ元件（即敏感元件）的兩側(cè)隔離膜片上，通過隔離片和元件內(nèi)的填充液傳送到測量膜片兩側(cè)。測量膜片與兩側(cè)絕緣片上的電極各組成一個電容器。如圖：第十四頁，共64頁。

當(dāng)兩側(cè)壓力不一致時，使測量膜片產(chǎn)生位移，其位移量和壓力差成正比，故兩側(cè)電容量就不等，通過振蕩和解調(diào)環(huán)節(jié)，轉(zhuǎn)換成與壓力成正比的電流信號輸出。壓力變送器和絕對壓力變送器的工作原理和差壓變送器相同，所不同的是低壓室壓力是大氣壓或真空。第十五頁，共64頁。變送器信號轉(zhuǎn)換過程：

差壓位移電容電流放大輸出

測量部分轉(zhuǎn)換部分

第十六頁，共64頁。接線方式：兩線制工作電源：24VDC(由控制系統(tǒng)提供）輸出：4～20mA直流信號第十七頁，共64頁。二、3051型變送器的組態(tài)

3051型變送器常用HART手操器進(jìn)行組態(tài)。對常用的變送器功能，列出了快捷鍵指令序列。只要在HART菜單中，按下這些快捷鍵指令序列，即可執(zhí)行所需要的變送器功能。步驟如下：將HART手操器的“+”、“-”表筆，分別掛在變送器“LOOP”回路的“+”、“-”接線端子上；打開手操器電源，選擇“Online”，使手操器處于聯(lián)機狀態(tài)，即可以出現(xiàn)聯(lián)機（Online）菜單。第十八頁，共64頁。常用快捷指令序列：

第十九頁，共64頁。三、變送器的投退過程壓力變送器投運：1檢查一次門、二次門、排污門在關(guān)閉位置；2打開排污門、微開一次門進(jìn)行放氣排污；3關(guān)閉一次門、排污門；4打開一次門，緩慢打開二次門；5檢查有無泄漏現(xiàn)象，若無泄漏，則恢復(fù)接線并送電。第二十頁，共64頁。壓力變送器的停運:1切斷電源，拆除信號線、作好標(biāo)志并用絕緣膠布包好；2關(guān)閉二次門。3關(guān)閉一次門。4開啟排污門。第二十一頁，共64頁。

差壓變送器的投入:

1檢查變送器二次門、平衡門和一次門、排污門在正確位置:二次門關(guān)閉、平衡門打開；一次門關(guān)閉、排污門關(guān)閉；2分別打開高低壓側(cè)排污門、微開一次門進(jìn)行排污；3關(guān)閉高低壓側(cè)一次門、排污門；4分別打開高、低壓側(cè)一次門；5打開高壓側(cè)二次門；6關(guān)閉平衡門；7打開低壓側(cè)二次門；8檢查有無泄漏現(xiàn)象，若正常則恢復(fù)接線。第二十二頁，共64頁。

差壓變送器停止:1切斷電源，拆除信號線、作好標(biāo)志并用絕緣膠布包好；2微開平衡門；3關(guān)閉正壓側(cè)二次門；4關(guān)閉負(fù)壓側(cè)二次門；5全開平衡門；6分別關(guān)閉高、低壓側(cè)一次門，開啟高、低壓側(cè)排污門。第二十三頁，共64頁。第四一壓力開關(guān)壓力開關(guān)是一種借助彈性元件受壓后產(chǎn)生位移以驅(qū)動微動開關(guān)工作的壓力控制儀表。通常使用于報警或聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)中。技術(shù)規(guī)范：

1、控制方式：一位式或二位式。2、安裝要求：壓力開關(guān)安裝時保持膜盒在垂直位置，否則，可能引起檢驗值的偏差。第二十四頁，共64頁。3、觸點容量：交流電壓等級：250VAC、15A直流電壓等級：125VDC、4A切換差：動作值與復(fù)位值之間的差值，應(yīng)小于量程的10%。觸發(fā)類型：上升沿：大于設(shè)定點動作；下降沿：小于設(shè)定點動作。第二十五頁，共64頁。二差壓開關(guān)高壓側(cè)和低壓側(cè)產(chǎn)生的差壓作用在差壓開關(guān)的傳感元件(活塞、彈簧管或波紋管)并產(chǎn)生位移，然后作用于開關(guān)元件上；當(dāng)達(dá)到一定壓力值時，觸到微動開關(guān)動作，送出接點信號，進(jìn)行控制或報警。

第二十六頁，共64頁。第五節(jié)：液位計浮力式物位儀表電容式物位儀表聲波式物位儀表導(dǎo)波雷達(dá)物位計差壓式物位儀表第二十七頁，共64頁。第一在容器中液體介質(zhì)的高低叫液位；容器中固體或顆粒狀物質(zhì)的堆積高度叫料位；測量液位的儀表叫液位計，測量料位的儀表叫料位計；測量兩種密度不同液體介質(zhì)的分界面的儀表叫界面計；在物位檢測中，有時需要對物位進(jìn)行連續(xù)檢測，有時只需要測量物位是否達(dá)到某一特定位置，用于定點物位測量的儀表稱為物位開關(guān)。第二十八頁，共64頁。物位檢測的作用：控制、計量、報警等。

檢測方法分類：直讀式物位表：玻璃管液位計、玻璃板液位計等。差壓式物位儀表：利用液柱或物料堆積對某定點產(chǎn)生壓力的原理而工作。浮力式物位儀表：利用浮子高度或浮力隨液位高度而變化的原理工作。電磁式物位儀表：使物位的變化轉(zhuǎn)換為一些電量的變化，如電容。聲波式物位儀表：由于物位的變化引起聲阻抗的變化、聲波的遮斷和聲波反射距離的不同，測出這些變化就可測知物位。。。。。。。第二十九頁，共64頁。第二：磁浮子液位計工作原理磁性浮子、浮球式液位計主要由本體部分、就地指示器、遠(yuǎn)傳變送器以及上、下限液位報警器等幾部分組成。磁性浮子式液位計通過與工藝容器相連的筒體內(nèi)浮子隨液面（或界面）的上下移動，由浮子內(nèi)的磁鋼利用磁耦合原理驅(qū)動磁性翻板指示器，用紅藍(lán)兩色（液紅氣藍(lán)）明顯直觀地指示出工藝容器內(nèi)的液位或界位。第三十頁，共64頁。第三十一頁，共64頁。第三：電容式物位計

基本工作原理

由兩個同軸圓柱極板組成的電容器，當(dāng)兩極板之間填充介電常數(shù)為ε1的介質(zhì)時，兩極板間的電容量為：當(dāng)極板之間一部分介質(zhì)被介電常數(shù)為ε2的另一種介質(zhì)填充時，可推導(dǎo)出電容變化量當(dāng)電容器的幾何尺寸和介電常數(shù)保持不變時，電容變化量就與物位高度H成正比。dDLDdLH第三十二頁，共64頁。特點和要求電容式物位計可以用于液位的測量，也可以用于料位的測量，但要求介質(zhì)的介電常數(shù)保持穩(wěn)定。在實際使用過程中，當(dāng)現(xiàn)場溫度、被測液體的濃度、固體介質(zhì)的濕度或成分等發(fā)生變化時，介質(zhì)的介電常數(shù)也會發(fā)生變化，應(yīng)及時對儀表進(jìn)行調(diào)整才能達(dá)到預(yù)想的測量精度。射頻導(dǎo)納物位計也是依據(jù)電容式物位測量原理。第三十三頁，共64頁。第四：超聲波液位計工作原理超聲波液位計利用波在介質(zhì)中的傳播特性。因此，在容器底部或頂部安裝超聲波發(fā)射器和接收器，發(fā)射出的超聲波在相界面被反射。并由接收器接收，測出超聲波從發(fā)射到接收的時間差，便可測出液位高低。第三十四頁，共64頁。(a)氣介式(b)液介式(c)固介式單探頭超聲波液位計

第三十五頁，共64頁。由上圖看出，超聲波傳播距離為L，波的傳播速度為C，傳播時間為Δt，則：

L是與液位有關(guān)的量，故測出L便可知液位，L的測量一般是用接收到的信號觸發(fā)門電路對振蕩器的脈沖進(jìn)行計數(shù)來實現(xiàn)。第三十六頁，共64頁。分類超聲波液位計按傳聲介質(zhì)不同，可分為氣介式、液介式和固介式三種；按探頭的工作方式可分為自發(fā)自收的單探頭方式和收發(fā)分開的雙探頭方式。相互組合可以得到六種液位計的方案。第三十七頁，共64頁。單探頭液位計使用一個換能器，由控制電路控制它分時交替作發(fā)射器與接收器。雙探頭式則使用兩個換能器分別作發(fā)射器和接收器，對于固介式，需要有兩根金屬棒或金屬管分別作發(fā)射波與接收波的傳輸管道。第三十八頁，共64頁。第五：導(dǎo)波雷達(dá)液位計導(dǎo)波雷達(dá)液（界）位變送器運用了TDR（時域反射原理）技術(shù)，發(fā)射的電磁波脈沖沿著桿或纜傳送,當(dāng)遇到比先前傳導(dǎo)介質(zhì)（空氣或蒸發(fā)汽）介電常數(shù)大的介質(zhì)表面時，脈沖波被反射回來。用超高速計來計算脈沖波的傳導(dǎo)時間，從而達(dá)到精確的液位測量。第三十九頁，共64頁。雷達(dá)式液位計示意圖由于故

雷達(dá)波由天線發(fā)出到接收到由液面來的反射波的時間t由下式確定：第四十頁，共64頁。導(dǎo)波雷達(dá)料位計組成：它主要由發(fā)射和接收裝置、信號處理變送器、操作顯示面板等幾部分組成。導(dǎo)波雷達(dá)料位計特點：適用范圍：適用于對粘度系數(shù)比較小的介質(zhì)進(jìn)行接觸連續(xù)測量，適用于溫度、壓力變化大、有惰性氣體或蒸汽存在的場合。通用性強：可測量液位及料位，可滿足不同溫度、壓力、介質(zhì)的測量要求，最高測量溫度可達(dá)800℃，最大壓力可達(dá)5MPa，并可應(yīng)用于腐蝕、沖擊等惡劣場合。防掛料：獨特的電路設(shè)計和傳感器結(jié)構(gòu)，使其測量可以不受傳感器掛料影響，無需定期清潔，避免誤測量?？垢蓴_：接觸式測量，抗干擾能力強，可克服蒸汽、泡沫及攪拌對測量的影響。組成及特點：第四十一頁，共64頁。第六：差壓液位計原理：通過把液位高度變化轉(zhuǎn)變?yōu)椴顗鹤兓瘉頊y量水位。差壓式液位計準(zhǔn)確測量水位的關(guān)鍵是水位與差壓之間的準(zhǔn)確轉(zhuǎn)換。對于非靜壓的容器液位測量需引入平衡容器。汽包、高低加、除氧器等容器液位測量均采用了平衡容器。第四十二頁，共64頁。第七：

汽包水位測量雙色水位計電接點水位計差壓式水位計第四十三頁，共64頁。一、雙色水位計第四十四頁，共64頁。測量原理雙色水位計主要由紅綠光源、云母片、玻璃棱鏡組成，直接通過工業(yè)電視將水位顯示到控制室。利用光學(xué)原理，使水顯示為綠色，蒸汽顯示為紅色來指示鍋爐內(nèi)汽包水位變化。第四十五頁，共64頁。優(yōu)點：直觀、可靠、觀察距離大，較為清晰，使用不受水質(zhì)影響。缺點：因為水位計內(nèi)水的密度大于汽包內(nèi)介質(zhì)的密度所以水位計顯示的水位比汽包的水位低，通常雙色水位計作為就地儀表在鍋爐啟、停時監(jiān)視汽包水位和正常運行時定期校對其他型式的水位計。第四十六頁，共64頁。二、電接點水位計第四十七頁，共64頁。工作原理電接點水位計是利用汽包內(nèi)汽、水介質(zhì)的電阻率相差很大的性質(zhì)來測量汽包水位的。電極芯與水位計是絕緣的，由于水的電導(dǎo)率大即電阻小，當(dāng)水位到達(dá)該點時電極芯與水位計外殼接通在二次表上的紅燈就會變綠。純水，電阻率104Ω·m飽和蒸汽，電阻率106Ω·m爐水含鹽量大，電阻率約10Ω·m第四十八頁，共64頁。優(yōu)點：電信號，便于遠(yuǎn)傳指示結(jié)構(gòu)簡單、遲延小、反應(yīng)靈敏能夠適應(yīng)鍋爐變參數(shù)運行無機械傳動部件缺點：輸出的信號是不連續(xù)的開關(guān)信號電接點失靈故障電極長期使用后容易損壞，漏氣第四十九頁，共64頁。電接點水位計測量的誤差分析1．水位測量簡內(nèi)水柱溫度的影響2．汽包工作壓力的影響3．電接點間距的影響4.掛水：爐水沿著電接點和筒內(nèi)壁濺延，導(dǎo)致某些汽側(cè)接點的“掛水”短路故障。5.開路：因水質(zhì)結(jié)構(gòu)、化學(xué)腐蝕及汽泡堆堵造成某些水側(cè)接點與測量筒體間“開路”故障。第五十頁，共64頁。三、差壓水位計工作原理差壓水位計主要由平衡容器，導(dǎo)壓管和壓差變送器組成。差壓水位計即平衡容器，通過測量變動水位和恒定水位之間的靜壓差，再通過差壓變送器將壓差信號轉(zhuǎn)換為隨水位連續(xù)變化的電信號送至DCS，DCS再將差壓值進(jìn)行處理后轉(zhuǎn)換為水位值。水位與差壓的關(guān)系是水位愈高，差壓愈小，水位愈低差壓愈大。差壓式水位計用于穩(wěn)定參數(shù)運行時的水位指示，并且用于給水自動調(diào)節(jié)及水位保護(hù)信號。第五十一頁，共64頁。差壓式水位計用于測量鍋爐汽包水位,其平衡容器通常有單室平衡容器、簡單雙室平衡容器、蒸汽罩式雙室平衡容器以及蒸汽罩補償式平衡容器(即帶中間抽頭的雙室平衡容器)4種。第五十二頁，共64頁。單室平衡容器水位計第五十三頁，共64頁。水位計算關(guān)系式ρc為平衡容器內(nèi)水密度,kg/m3ρw為汽包內(nèi)飽和水密度,kg/m3

ρs為汽包內(nèi)飽和汽密度,kg/m3H為汽包水位，m△P—差壓信號，為P+與P-的差值，kPaL為水位計量程,m第五十四頁，共64頁。單室平衡器一般用于測量低溫、低壓容器的水位,在用于測量鍋爐汽包水位時,由于汽包內(nèi)的飽和水與平衡容器內(nèi)的冷凝水溫度不同(即密度不同),會導(dǎo)致測量誤差，需要考慮密度影響的修正值。因此要運用水位測量的汽壓自動校正系統(tǒng)才能實現(xiàn)較準(zhǔn)確的測量。第五十五頁，共64頁。汽壓自動校正系統(tǒng)第五十六頁，共64頁。圖中f(x1)和f(x2)為函數(shù)轉(zhuǎn)換器,其輸出分別為(ρc-ρs)和(ρw-ρs),二者能自動跟隨汽包壓力變化而變化,達(dá)到自動校正汽包壓力的目的。由于采用單室平衡容器時ρc仍隨環(huán)境溫度變化因此測量,因此,測量上仍有一定的測量誤差,該誤差的大小取決于ρc隨環(huán)境溫度變化的大小。第五十七頁，共64頁。造成水位偏差的原因

保溫不合理。汽包至平衡容器的取樣管和平衡容器的凝結(jié)室都進(jìn)行保溫會影響測量結(jié)果。正確的方法為平衡容器的凝結(jié)室應(yīng)裸露在外，以保證足夠穩(wěn)定的參比水柱。平衡容器與汽包的連接管路應(yīng)保持一定的斜度，汽側(cè)取樣管應(yīng)向上傾斜。環(huán)境溫度對水位的影響。水的密度它會隨著季節(jié)的變化而變化，它的變化將會影響汽包水位測量的準(zhǔn)確性。燃燒偏差造