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压力容器的安全装置,安全装置类型及安全泄放量 压力容器的安全装置是指为了使压力容器能够安全运行而装设在设备上的一种附属机构，又常称之为安全附件。 压力容器的安全装置，按其使用性能或用途可以分为四大类型：（1）联锁装置（2）警报装置 （3）计量装置（4）超压泄放装置,压力容器的安全装置,安全装置类型（1）联锁装置：为了防止人为操作失误而设置的控制机构，如紧急切断装置、联锁开关、联动阀等。 （2）警报装置：容器在运行过程中出现不安全因素而使容器处于危险状态时能自动给出声响或其他明显报警信号的仪器，如压力报警器、温度监测仪、液位报警器等。 （3）计量装置：能自动显示容器运行中与安全有关的工艺参数的器具，如压力表、温度计、液位计等。,压力容器的安全装置,安全装置类型（4）超压泄放装置：容器或系统内介质压力超过额定压力时，能自动地泄放部分或全部介质，以防止容器压力持续升高而威胁到容器正常使用的自动装置，如安全阀、爆破片等。 在压力容器的安全装置中，最常用且最关键的是超压泄放装置。 超压泄放装置按其工作原理和结构形式可以分为阀型、断裂型、熔化型和组合型等几种。,压力容器的安全装置,（4）超压泄放装置的类型 超压泄放装置按其工作原则和结构形式可以分为：阀型泄放装置安全阀断裂型泄放装置爆破片，爆破帽熔化型泄放装置易熔塞组合型泄放装置安全阀与爆破片组合,压力容器的安全装置,（4）超压泄放装置阀型泄放装置 常用的是安全阀。它是通过阀的自动开启排出气体来降低容器内的过高压力。 特点：仅仅排出容器内高于规定部分的压力，当容器内压力降至正常操作压力时，即自动关闭。可以避免容器因出现超压就把全部气体排出而造成物料浪费或中断生产，因此被广泛采用。,压力容器的安全装置,（4）超压泄放装置阀型泄放装置 缺点：密封性较差，即使是合格的安全阀，在正常工作压力下也难免有轻微的泄漏；由于弹簧的惯性作用，阀有开启滞后现象，泄压反应较慢；用于一些不洁净的气体时，阀口有被堵塞或阀瓣有被粘住的可能。 安全阀对压力容器的介质有选择性，它适用于比较洁净的气体（如空气、水蒸气、水等），不宜用于有毒性的介质，更不适用于有可能发生剧烈化学反应而使容器内压力急剧升高的介质。,压力容器的安全装置,（4）超压泄放装置断裂型泄放装置 常用的是爆破片和爆破帽。它是通过装置元件（爆破片、爆破帽）的破裂排出容器内的气体。爆破片用于中、低压容器，爆破帽用于高压和超高压容器。 特点：密封性能好、泄压反应较快，气体内所含的污物对它的影响较小等。,压力容器的安全装置,（4）超压泄放装置断裂型泄放装置 断裂型泄放装置在完成泄压后不能继续使用，而且容器必须停止运行，更换新的，所以一般只被用于不宜装设阀型泄放装置的容器上。 断裂型泄放装置宜用于介质有剧毒的容器和器内因化学反应使压力急剧升高的容器，不宜用于液化气体贮罐。,压力容器的安全装置,（4）超压泄放装置熔化型泄放装置 常用的是易熔塞。它是利用装置内的低熔点合金在较高温度下熔化，打开通路，使容器的气体从原来填充有易熔合金的孔中排出而泄放压力的。 主要用于防止容器由于温度升高而发生的超压，一般多用于液化气体钢瓶。,压力容器的安全装置,（4）超压泄放装置组合型泄放装置 是一种同时具有阀型和断裂型或者是阀型和熔化型的泄放装置。常见的是弹簧安全阀和爆破片的组合型。 它具有阀型和断裂型的优点，即能防止阀型安全泄压装置的泄漏，又可以在排放过高的压力以后使容器继续运行。 组合型泄压装置的爆破片，可以装在安全阀的入口侧，也可装在出口侧。,压力容器的安全装置,超压泄放装置的设置原则 凡是属于下列情况之一的压力容器，必须单独装设超压泄放装置：液化气体储存容器（温度影响）；压气机附属气体贮罐（气体压力不断产生）；器内进行放热或分解反应时能使压力升高的反应容器；高分子聚合设备；由载热物料加热，使器内液体蒸发气化的换热容器；经减压阀降压后进气（汽），且其许用压力小于压源设备（如锅炉、压气机贮罐等）的容器。,压力容器的安全装置,超压泄放装置的设置原则 选用超压泄放装置的基本原则： （1）超压泄放装置的类型和形式必须与容器的工艺条件相适应，包括容器内压力升高速率，物料特性及运行条件等。 （2）超压泄放装置的规格应保证能及时泄出气体并迅速降压。为此，要求超压泄放装置的泄放量不得小于压力容器的安全泄放量。,压力容器的安全装置,压力容器的安全泄放量 压力容器的安全泄放量是指压力容器超压时为保证它的压力不会再升高，在单位时间内所必须泄放的气量。 压力容器的安全泄放量应该是（1）容器在单位时间内由产生气体压力的设备所能输入的最大气量，（2）或容器在受热时单位时间内所能蒸发、分解出的最大气量，（3）或容器内的工作介质发生化学反应，在单位时间内所能产生的最大气量。 对不同压力容器，应该按不同的方法确定其安全泄放量。,压力容器的安全装置,承装压缩气体或水蒸气的容器安全泄放量 用以储存或处理压缩气体、水蒸气的压力容器，容器内部不可能产生气体，容器受到较强的辐射热的影响时容器内气体的压力不会显著升高。 这类容器的安全泄放量取决于容器的气体输入量。对压缩机储气罐和蒸汽罐等容器的安全泄放量，分别取该压缩机和蒸汽发生器在单位时间内的最大产气（汽）量，安全泄放量为：,压力容器的安全装置,承装压缩气体或水蒸气的容器安全泄放量式中 Ws 压力容器的安全泄放量，kg/h； d 容器进料管内直径，mm； 泄放条件（设定温度与设定压力）下的介质密度，kg/m3； v 容器进料管内的介质流速，m/s。 压力容器有多个进料管，d须采用所有进料管总流通面积折算出的总内径。 介质流速确定：对一般气体，v = 1015 m/s；对饱和蒸汽，v = 2030 m/s；对过热蒸汽，v = 3060 m/s。出于安全考虑，通常应取大值。,压力容器的安全装置,产生蒸汽的换热设备安全泄放量 产生蒸汽的换热设备，安全泄放量为：式中 Ws压力容器的安全泄放量，kg/h；Q 输入热量，kJ/h；q 在泄放压力下，液体的汽化潜热，kJ/kg。,压力容器的安全装置,承装液化气体的容器安全泄放量 用以储存或处理液化气体的压力容器，当环境温度升高时，器内的液化气体受热蒸发，体积迅速增大，从而造成压力容器超压，危及压力容器的安全。因此，应该按它在可能遇到的最不利情况下的蒸发量来确定安全泄放量。 （1）对于介质为易燃液化气体，或装设在有可能发生火灾环境下工作的非易燃液化气体的压力容器，分有、无绝热保温层计算其安全泄放量。,压力容器的安全装置,（1）易燃液化气体，火灾环境a）无绝热保温层时，安全泄放量计算为：b）有完善的绝热保温层时(例如在火灾条件下，保温层不被破坏)，安全泄放量计算为：,Ws 压力容器的安全泄放量，kg/h；Ar 压力容器的受热面积，mm2。F 系数，容器置于地面以下用沙土覆盖时，F = 0.3；容器置于地面上时，F = 1.0；容器置于低于10L /（m2min）喷淋装置下时，F = 0.6；q 在泄放压力下，液化气体的汽化 潜热，kJ/kg；t泄放压力下介质的饱和温度，； 容器保温层厚度，m；常温下绝热材料的导热系数， kJ/(mh)；,压力容器的安全装置,（1）易燃液化气体，火灾环境 各种形式的压力容器，其受热面积Ar计算为： 半球形封头的卧式容器 椭圆形封头的卧式容器 立式容器 球形容器 或从地面起到7.5m高度以下所包含的球壳外表面积，取两者中的较大值。 式中 Do 容器外直径，m； L 容器总长，m； h1容器最高液位，m。,压力容器的安全装置,承装液化气体的容器安全泄放量 （2）介质为非易燃液化气体的压力容器，置于无火灾危险的环境下工作， 压力容器的安全泄放量可根据有、无绝热保温层，分别计算，取不低于计算值的30%。 因化学反应使气体体积增大的容器 由于介质的化学反应使气体体积增大，容器的安全泄放量应根据容器内化学反应可能生成的最大气量及反应所需的时间来确定。,压力容器的安全装置,安全阀结构 主要由阀座、阀瓣和加载机构三部分组成。 阀座和座体有的是一个整体，有的组装在一起，与容器连通。阀瓣通常带有阀杆，紧扣在阀座上。阀瓣上面是加载机构，用来调节载荷的大小。,压力容器的安全装置,安全阀原理 当容器内的压力在规定的工作压力范围之内时，容器内介质作用于阀瓣上的力小于加载机构施加在它上面的力，两者之差构成阀瓣与阀座之间的密封力，使阀瓣紧压着阀座，容器内的气体无法排出。,压力容器的安全装置,安全阀原理 当容器内的压力超过规定的工作压力并达到安全阀的开启压力时，介质作用于阀瓣上的力大于加载机构施加在它上面的力，阀瓣离开阀座，安全阀开启，容器内的气体通过阀座排出。,压力容器的安全装置,安全阀原理 如果压力容器的安全泄放量小于安全阀的排量，容器内的压力逐渐下降，且经过短时间的排放后，容器内压力很快降回到容器正常工作压力。此时介质作用于阀瓣上的力又小于加载机构施加在阀瓣上面的压紧力，阀瓣回落压紧阀座，气体停止排出，压力容器保持正常的工作压力继续运行。 安全阀是通过作用在阀瓣上的两个力的不平衡作用，使它关闭或开启，以达到自动控制压力容器超压的目的。,压力容器的安全装置,安全阀类型 按加载机构分类 1. 重锤杠杆式安全阀利用重锤和杠杆来平衡作用在阀瓣上的力。 2. 弹簧式安全阀利用弹簧被压缩的弹力来平衡作用在阀瓣上的力。 3. 脉冲式安全阀又称先导式安全阀，是一种非直接作用式安全阀，由主阀和脉冲阀构成。脉冲阀为主阀提供驱动源，通过脉冲阀的作用带动主阀动作。,压力容器的安全装置,1. 重锤杠杆式安全阀 根据杠杆原理，加载机构（重锤和杠杆等）作用在阀瓣上的力与重锤重力之比等于重锤至支点的距离与阀杆中心至支点的距离之比。可以利用质量较小的重锤通过杠杆的增大作用获得较大的力，并通过移动重锤的位置（或改变重锤的质量）来调整安全阀的开启压力。,压力容器的安全装置,1. 重锤杠杆式安全阀 特点：结构简单、调整容易且比较准确，所加载荷不会随阀瓣的升高而显著增大，动作与性能不太受高温的影响。 缺点：结构比较笨重，重锤与阀体的尺寸不相称，阀的密封性能对振动较敏感，阀瓣回座时容易偏斜，回座压力较低，有的甚至要降到正常工作压力的70%才能保持密封，这对压力容器的持续正常运行是不利的。 用于高温场合下，特别是锅炉和高温容器上 。,压力容器的安全装置,2. 弹簧式安全阀 弹簧式安全阀是利用弹簧被压缩的弹力来平衡作用在阀瓣上的力，通过弹簧顶部的调整螺母3来调整安全阀的开启（整定）压力。,压力容器的安全装置,2. 弹簧式安全阀 特点：结构轻便紧凑，灵敏度较高，安装位置不受限制，对振动不敏感。 缺点：不能迅速开启至顺畅排放，排放泄压滞后明显。这是因为施加在阀瓣上的载荷会随着阀的开启而发生变化。阀瓣升高，弹簧的压缩量增大，作用在阀瓣上的力也随之增加，所以必须通过内压的继续升高来抵消弹簧因压缩而增加的力，使安全阀有足够的开启高度来确保排气量。结果造成弹簧式安全阀的开启压力略小于排放压力。弹簧还会受高温的影响而弹力减弱。 适用于移动压力容器和介质压力脉动的固定式压力容器。,压力容器的安全装置,3. 脉冲式安全阀 又称先导式安全阀，是一种非直接作用式安全阀，它由主阀和脉冲阀构成。脉冲阀为主阀提供驱动源，通过脉冲阀的作用带动主阀动作。,压力容器的安全装置,3. 脉冲式安全阀 脉冲阀是符合标准要求的直接载荷式安全阀，通过管子与装接主阀的管路相通。当容器内的压力超过规定的工作压力时，脉冲阀会像一般的安全阀一样，阀瓣开启，气体由脉冲阀排出后通过一根旁通管进入主阀下面的空室，并推动活塞。由于主阀的活塞与阀瓣是用阀杆连接的，且活塞的横截面积比阀瓣面积大，所以在相同的气体压力下，气体作用在活塞上的作用力大于作用在阀瓣上的力，于是活塞通过阀杆将主阀瓣顶开，大量的气体从主阀排出。,压力容器的安全装置,3. 脉冲式安全阀 当容器内的压力降至工作压力时，脉冲阀上加载机构施加于阀瓣上的力大于气体作用在它上面的力，阀瓣即下降，脉冲阀关闭，使主阀活塞下面空室内的气体压力降低，作用在活塞上的力再也无法维持活塞通过阀杆将阀瓣继续顶开，主阀跟着关闭，容器继续运行。 脉冲式安全阀比直接作用式安全阀密封性能好，在同等条件下加载机构的尺寸可以大大减小。脉冲式安全阀结构复杂，动作的可靠性不仅取决于主阀，也取决于脉冲阀和辅助控制系统，目前仅在大型电站锅炉或水库中应用。,压力容器的安全装置,安全阀类型 按安全阀的开启高度（阀瓣开启的最大高度与阀孔直径之比）分类： 1. 全启式安全阀 阀瓣开启高度等于或大于阀座流通直径的1/4，动作敏捷、排放量大，应用在气体、蒸汽及液化气介质的系统。 2. 微启式安全阀 阀瓣开启高度等于或大于阀座流通直径的1/201/40，开启与回座过程中阀瓣无突跳和突然关闭动作，系统中的压力不会引起剧烈的波动，适用于液体介质的系统。,压力容器的安全装置,安全阀类型 按介质的排放方式分类 1. 敞开式安全阀 阀盖是敞开的，使弹簧腔室或杠杆支点腔与大气相通，排放的气体直接进入周围的空间。适用于介质为蒸汽、压缩空气以及对大气不造成污染的高温气体的压力容器。 2. 半封闭式安全阀 排出的气体大部分经排气管排走，但仍有一部分从阀盖与阀杆之间的间隙中漏出，用于介质为不会污染环境的气体的压力容器。,压力容器的安全装置,安全阀类型 按介质的排放方式分类 3. 全封闭式安全阀 排出的气体全部通过排气管排放，排气管排出的气体被收集起来重新利用或作其他处理。安全阀排气侧要求密封严密，介质不能向外泄漏。用于介质为有毒、易燃和其他对大气造成污染的压力容器。,压力容器的安全装置,安全阀安装 安全阀安装的一般要求： 1. 安全阀应垂直安装，并应安装在压力容器液面以上气相空间部分，或装设在与压力容器气相空间相连的管道上。 2. 压力容器与安全阀之间的连接管和管件的通孔，其截面积不得小于安全阀的进口面积。,压力容器的安全装置,安全阀安装 安全阀安装的一般要求： 3. 压力容器与安全阀之间不宜装设截止阀。对于盛装易燃、毒性程度为极度、高度、中度危害或粘性介质的压力容器，为便于安全阀的更换、清洗，可在压力容器与安全阀之间装截止阀，截止阀的结构和通径尺寸应不妨碍安全阀的正常泄放。压力容器正常运行时，截止阀必须保持全开，并加封。凡动用此截止阀都应有操作记录。,压力容器的安全装置,安全阀安装的一般要求 4. 安全阀装设位置，应便于它的日常检查、维护和检修，并应考虑能听到安全阀开启时的响声。安装在室外露天的安全阀，要有防止冬季阀内水分冻结的可靠措施。 5. 介质为极度和高度危害或易燃易爆介质的容器，安全阀的排出口应引至安全地点，并进行妥善处理。两个以上的安全阀若共用一根排放管，排放管的截面积应不小于所有安全阀出口截面积的总和，但氧气或可燃气体以及其他能相互产生化学反应的两种气体不能共用一根排放。,压力容器的安全装置,安全阀选用选用安全阀应考虑： 1）结构形式 2）公称压力 3）安全阀规格 4）安全阀型号,压力容器的安全装置,安全阀选用 1）结构形式主要决定于设备的工艺条件及工作介质的特性。一般情况下，压力容器大多用弹簧式安全阀；压力较低、温度较高且无振动的压力容器，可以选用重锤杠杆式安全阀。容器的工作介质为易燃、有毒气体或制冷剂和其他能污染大气的气体，应选用全封闭式安全阀；,压力容器的安全装置,安全阀选用1）结构形式对压缩空气、蒸汽或如氧气、氮气等不会污染环境的气体，选用敞开式或半封闭式安全阀。对高压容器以及安全泄放量较大而壳体强度裕度又不太大的中、低压容器，一般应选用全启式安全阀；对于安全泄放量较小或操作压力要求平稳的压力容器，宜选用微启式安全阀；在两者均可选择时，应首选全启式安全阀。,压力容器的安全装置,安全阀选用2）公称压力安全阀按公称压力（PN）标准系列进行设计制造，压力标准系列为1.6、2.5、4、6.4、10、16、32MPa。选用时应按压力容器的最大允许工作压力选用合适公称压力的安全阀。 公称压力表示安全阀在常温状态下的最高许用压力。高温容器选用安全阀时还应考虑阀件材料在高温下许用应力的降低。,压力容器的安全装置,安全阀选用3）安全阀规格为了保证安全阀在容器超压并排放气体后，容器内的压力不再继续升高，要求安全阀的泄放量必须不小于容器的安全泄放量。这样，在容器安全泄放量已知的情况下，就可以确定安全阀需要的泄放面积及阀的流道直径。根据流道直径，确定安全阀的公称直径DN。安全阀泄放面积的计算与爆破片泄放面积计算相同 。,压力容器的安全装置,安全阀选用4）安全阀型号,压力容器的安全装置,安全阀日常维护1. 经常检查安全阀的铅封是否完好，检查重锤杠杆式安全阀的重锤是否有松动，被移动以及加挂重物的现象。2. 发现安全阀有泄漏迹象时，应及时进行更换或检修。3. 禁止用加载荷的方法（如加大弹簧的压缩量或移动重锤和加挂重物等）来减少安全阀的泄漏。4. 经常保持安全阀清洁，以防止阀体弹簧等被油垢脏物等粘满或被锈蚀，防止安全阀排放管被油垢或其他异物堵塞。设置在室外露天的安全阀，冬季气温过低时应检查它有无冻结的可能性。,压力容器的安全装置,安全阀定期检验 1. 安全阀一般每年至少应校验一次。检验工作包括清洗、研磨、试验和校正，拆卸有困难时应采用现场校验（在线校验）。 2. 检查安全阀的开启压力、回座压力、密封程度以及在额定泄放压力下阀的开启高度等，其要求与安全阀调试时相同。,压力容器的安全装置,爆破片 爆破片又称防爆膜、防爆片，是一种断裂型的安全泄压装置。由于它是利用膜片的断裂来泄压的，所以泄压以后即不能继续有效使用，容器也被迫停止运行，因此它只是在不宜装设安全阀的压力容器中才使用。,压力容器的安全装置,爆破片 需要装设爆破片的压力容器，大体有以下几类：（1）工作介质为不洁净气体的压力容器（2）工作介质为剧毒气体的压力容器（3）工作介质为强腐蚀介质的压力容器 （4）由于物料的化学反应可能使压力迅速升高的压力容器,压力容器的安全装置,爆破片的结构 爆破片装置由爆破片和夹持器两部分组成。 爆破片是在标定爆破压力及温度下爆破泄压的元件，夹持器则是在容器的适当部位装接夹持爆破片的辅助元件。通常所说的爆破片包括夹持器等部件。,压力容器的安全装置,爆破片的类型 按照结构形状不同，爆破片可分为平板形、正拱形和反拱形三类； 按照破坏时的受力形式不同，爆破片可分为拉伸破坏形、剪切破坏形、弯曲破坏形和失稳破坏形四类。,压力容器的安全装置,爆破片的类型平板形 爆破片呈平板形（弯曲破坏形），有平板普通型、平板开缝型和平板带槽型三种。特点是结构简单，安装方便，但抗疲劳性能较差，用于压力不高及压力较稳定的场合。,压力容器的安全装置,爆破片的类型平板形 平板开缝型及爆破后,压力容器的安全装置,爆破片的类型平板形 平板带槽型及爆破后,压力容器的安全装置,爆破片的类型正拱形 爆破片呈正拱形。安装后拱的凹面处于压力系统的高压侧，动作时爆破片发生拉伸破裂。抗疲劳性能好，具有长寿命和较高的爆破精度，已成为我国主要使用的爆破片品种之一。 有正拱普通型、正拱开缝型爆破片、正拱带槽型爆破片三种形式。,压力容器的安全装置,爆破片的类型正拱形 正拱普通型：由单层塑性金属材料制成，爆破时有碎片，适用于静载中压或高压容器。,压力容器的安全装置,爆破片的类型正拱形 正拱开缝型爆破片：由两片曲率相同的普通正拱形爆破片组合而成，与介质接触的一面由耐腐蚀的金属或非金属材料制成，不开缝槽；另一片由金属材料制成，拱形部分设若干条穿透的槽隙，槽隙沿径向分布，两端有小孔，通过变动槽孔的疏密可调节爆破片的爆破压力。适用于中、高压静载荷或介质有腐蚀性的容器。,压力容器的安全装置,爆破片的类型正拱形 正拱开缝型爆破片,压力容器的安全装置,爆破片的类型正拱形 正拱带槽型爆破片：在爆破片拱壳上加工有“十”字或环形槽。,压力容器的安全装置,爆破片的类型反拱形 爆破片呈反拱形。安装后拱的凸面处于压力系统的高压侧，动作时爆破片发生压缩失稳，致使破裂或脱落。与正拱形爆破片相比，反拱形爆破片抗疲劳性能好，适用于承受脉动载荷且介质为气体的压力容器，如反应釜等。 根据泄放的方式不同，反拱形爆破片分为反拱带刀型爆破片、反拱鳄齿型爆破片、反拱带槽型爆破片、反拱开缝型爆破片和反拱脱落型爆破片,压力容器的安全装置,爆破片的类型反拱形 反拱带刀型爆破片：爆破片是完整的拱面，拱面受压，失稳翻转后触及夹持器内的刀刃而破裂，以泄放压力。,压力容器的安全装置,爆破片的类型反拱形 反拱鳄齿型爆破片：爆破片由单体膜片和鳄齿环构成，单体膜片拱面受压，失稳翻转后因触及鳄齿环而破裂，泄放压力。,压力容器的安全装置,爆破片的类型反拱形 反拱带槽型爆破片：爆破片拱顶的凹面上加工有“十”字形或环形减弱槽，当系统超压时，爆破片向凹面失稳翻转的同时沿减弱槽撕裂破坏，泄放压力。,压力容器的安全装置,爆破片的类型反拱形 反拱带槽型爆破片,压力容器的安全装置,爆破片的类型反拱形 反拱开缝型爆破片：爆破片由单体膜片、鳄齿环压杆的压力敏感元件和密封膜构成，爆破片拱面受压，压杆失稳使膜片翻转，金属膜片被压力敏感元件上的鳄齿刺破，泄放压力。,压力容器的安全装置,爆破片的类型反拱形 反拱脱落型爆破片：爆破片失稳翻转时沿支承边缘破裂或脱落，并随高压介质冲出。,压力容器的安全装置,爆破片的选用 1. 类型的选择 2. 爆破片动作压力的选定 3. 泄放面积的确定,压力容器的安全装置,爆破片的选用类型的选择 根据介质的性质、工艺条件及载荷特征等选用爆破片装置。 在介质性质方面，首先要考虑介质在工作温度下对膜片是否有腐蚀作用。如果介质是可燃气体，则不宜选用铸铁或碳钢等材料制造的膜片，以免膜片断裂时产生火花，在器外引起可燃气体的燃烧爆炸。 当工作介质为液体时，不宜选用反拱形爆破片。因为超压液体的能量不足以使反拱形爆破片失稳翻转。,压力容器的安全装置,爆破片的选用类型的选择 为了防止膜片金属在高温下产生蠕变，致使它在低于设计爆破压力时即爆破，应选用温度极限不低于实际使用温度的材料来制造膜片。 当容器内为易燃、易爆介质或爆破片与安全阀组合使用时，需选择无碎片的爆破片，如正、反拱带槽型，也可选用开缝形或反拱带刀型、鳄齿型。,压力容器的安全装置,爆破片的选用类型的选择 在压力较高时，宜选用正拱形爆破片；压力较低时，宜选用开缝性和反拱形。脉动载荷或压力大幅频繁波动的容器，最好选用反拱型或弯曲型爆破片，因为其他类型爆破片在工作压力下膜片都处于高应力状态，较易发生疲劳失效。 如果系统有真空工况或承受背压时，爆破片需配置背压支架。,压力容器的安全装置,爆破片的选用动作压力的确定 为了确保压力容器不超压运行，爆破片的动作压力应不大于压力容器的设计压力。在设计压力确定以后，可以根据爆破片动作压力确定容器的操作压力。我国标准规定，确定爆破片的最低标定爆破压力，可以根据容器的最大工作压力pw选取。,压力容器的安全装置,爆破片的选用泄放面积的确定 为了保证爆破片断裂时能及时泄放容器内的压力，防止容器继续升压操作，爆破片的排放能力必须大于或者等于压力容器的安全泄放量，为此爆破片必须具有足够的泄放面积。 爆破片和安全阀的泄放面积计算方法相同。选用的泄放装置实际泄放面积应不小于按容器的安全泄放量计算出的最小泄放面积A。,压力容器的安全装置,爆破片的选用泄放面积的确定 1）介质为气体 a）临界条件，即 时，泄放装置的泄放面积为：,C 气体特性系数，；K 泄放装置的泄放系数；po 泄放装置的出口侧压力（绝压），MPa；pf 泄放装置的泄放压力（绝压），包括设计压力和超压限度两部分，MPa；Ws 容器的安全泄放量，kg/h；k 气体的绝热指数；Z气体的压缩系数；Tf 泄放装置的泄放温度，K；M 气体的摩尔质量，kg / kmol。,压力容器的安全装置,b）亚临界条件，即 时，泄放装置的泄放面积为：,压力容器的安全装置,2）介质为饱和蒸汽（饱和蒸汽中蒸汽含量应不小于98%，过热度不大于11）a）当pf 10 MPa时，泄放装置的泄放面积为：b）当10 MPapf 22 MPa时，泄放装置的泄放面积为：,压力容器的安全装置,3）介质为液体 泄放装置的泄放面积为：式中 液体动力粘度校正系数； 泄放条件下（设定温度与设定压力）下的介质密度，kg/m3； p 泄放装置泄放时内、外侧的压力差，MPa。,压力容器的安全装置,爆破片的布置 爆破片的布置：单独使用爆破片作为超压泄放装置，爆破片与安全阀组合布置作为超压泄放装置使用两种型式，这主要根据压力容器的用途、介质的性质及容器的操作条件来确定。,压力容器的安全装置,爆破片的布置 爆破片单独作为超压泄放装置布置爆破片单独布置 爆破片串联布置 爆破片并联布置,压力容器的安全装置,爆破片的布置单独作为超压泄放装置布置 爆破片单独布置：爆破片在其入口侧设置一个截止阀，该阀处于常开状态，只是在更换爆破片时才关闭，以防止介质外泄，截止阀的泄放能力应大于爆破片的泄放能力。,压力容器的安全装置,爆破片的布置单独作为超压泄放装置布置 爆破片串联布置：在两个爆破片之间设置压力表和放气阀，主要用于强腐蚀性流体。,压力容器的安全装置,爆破片的布置单独作为超压泄放装置布置 爆破片并联布置：分带双向截止阀和带截止阀两种情况。前种情况是在两个爆破片连接管的中部设置一个双向截止阀。其中一向处于常关闭状态，只有在更换爆破片时才打开，不致影响设备运转。后种情况是在两个爆破片入口侧各串联一个截止阀，截止阀的泄放能力必须大于爆破片的泄放能力。,压力容器的安全装置,爆破片的布置与安全阀组合布置 爆破片与安全阀组合布置：同时具有阀型和断裂型的优点，既可以防止单独用安全阀的泄漏，又可以在完成排放过高压力的动作后恢复容器的继续使用。 一般用于介质具有腐蚀性的液化气体，或剧毒、稀有气体的容器。由于装置中的安全阀有滞后作用，不能用于容器内升压速度极高的反应容器。 常见组合形式：爆破片与安全阀串联布置、爆破片与安全阀并联布置、爆破片与安全阀串、并联组合布置。,压力容器的安全装置,爆破片的布置与安全阀组合布置 爆破片与安全阀串联布置：爆破片串联在安全阀的入口侧时，利用爆破片把安全阀与器内的气体隔离，以防止安全阀受腐蚀或被气体中污物堵塞或粘住。当容器超压时，爆破片断裂，安全阀也开启；容器降压后，安全阀再关闭，容器可以继续暂运行，等设备停机检修时再安装上爆破片。要求爆破片断裂时不允许有碎片，且爆破片与安全阀之间应设置压力表、排气口及报警指示器等。,压力容器的安全装置,爆破片的布置与安全阀组合布置 爆破片与安全阀串联布置：爆破片串联在安全阀的出口侧时，可以使爆破片免受气体压力与温度的长期作用而疲劳破坏，爆破片则用以补偿安全阀的泄漏。这种结构要求将爆破片与安全阀之间的气体及时排出，否则安全阀即失去作用。,压力容器的安全装置,爆破片的布置与安全阀组合布置 爆破片与安全阀并联布置：此时爆破片的爆破压力比安全阀的开启压力稍高，安装爆破片是为了防止安全阀失效，并延长爆破片本身的寿命。,压力容器的安全装置,爆破片的布置与安全阀组合布置 爆破片与安全阀串联、并联组合布置：上述两种情况的组合。并联的爆破片爆破压力应稍高，当系统超压时，串联的爆破片爆破，起泄放作用。如果压力继续升高，则并联的爆破片爆破，使系统泄压。,压力容器的安全装置,爆破片的安装与更换1. 爆破片排放时速度很高，对人体和设备都可能产生损害，所以安装爆破片时首先要考虑爆破片的安装位置必须使介质排放到安全区域，以避免爆破片排放的介质对工作人员或者对设备产生损害。2. 安装位置应尽量接近压力源，爆破片前的管道要求短、直而粗，且管道截面积应不小于膜片的泄放面积，以减少爆破片入口阻力。3. 要求正确安装，其受力方向不能装反，爆破片不能有擦伤、划痕，其爆破压力与容器要求一致。,压力容器的安全装置,爆破片的安装与更换4. 若爆破片破裂有碎片产生时，应装设拦网，以免碎片填塞管道。5. 爆破片装置应定期进行更换。更换周期应当根据设备使用条件、介质性质等具体影响因素，或者设计预期使用年限合理确定。一般情况下爆破片装置更换周期为2至3年。对于腐蚀性、毒性介质以及苛刻条件下使用的爆破片装置应当缩短更换周期。,压力容器的安全装置,爆破片的安装与更换6. 爆破片装置出现以下情况时，应当立即更换：a）超过最大设计爆破压力而未爆破的爆破片；b）容器超压时未破裂或者正常运行中已有明显变形的爆破片；c）设备运行中出现使用温度超过爆破片装置材料允许使用温度范围的爆破片；d）设备检修中拆卸的爆破片；e）设备长时间停工后（超过6个月），再次投入使用的爆破片。,压力容器的安全装置,爆破片的使用与维护 爆破片在使用期间不需要特殊维护，但应当对爆破片装置进行日常检查、定期检查，并且保留爆破片装置使用技术档案。 日常检查：使用单位应当经常检查爆破片装置是否有介质渗漏现象。如果爆破片为外露式安装时，应当查看爆破片是否有表面损伤、腐蚀和明显变形等现象。 定期检查：定期检查周期可以根据使用单位具体情况作出相应的规定，但是定期检查周期最长不得超过1年。,压力容器的安全装置,爆破片的使用与维护 定期检查应当包括以下内容： 1.检查爆破片装置安装方向是否正确，核实铭牌上的爆破压力和爆破温度是否符合运行要求； 2.检查爆破片外表面有无损伤和腐蚀情况，是否有明显变形，有无异物黏附，有无泄漏等； 3.爆破片装置与安全阀串联使用时，检查爆破片装置与安全阀之间的压力指示装置，确认爆破片装置、安全阀是否有泄漏；,压力容器的安全装置,爆破片的使用与维护 定期检查应当包括以下内容： 4.检查排放接管是否畅通，是否有严重腐蚀，支撑是否牢固； 5.带刀架的夹持器，检查其刀片（如有可能）是否有损伤缺口或者刀口变钝； 6.如果在爆破片装置与设备之间安装有截止阀，检查截止阀是否处于全开状态，铅封是否完好。,压力容器的安全装置,其他安全装置 压力表 液位计 温度计 紧急切断阀,压力容器的安全装置,压力表 又称压力计，是测量容器内部压力的仪表。 操作人员可以根据压力表指示的压力对容器进行操作，将压力控制允许的范围内。 凡是需要单独装设超压泄放装置的压力容器，都必须装有压力表。,压力容器的安全装置,压力表的类型 压力表的种类很多，结构和工作原理可以分为液柱式、弹性式、活塞式和电量式四大类。其中，弹性式压力表使用最多。 弹性式压力表是利用弹性元件的弹力与被测压力平衡的原理，根据元件变形的程度来测量压力。 有单圈弹簧管式、螺旋形（多圈）弹簧管式、薄膜式（又称波纹膜式）、波纹筒式和远距离传送式等形式。,压力容器的安全装置,压力表的类型 弹性式压力表可以测量的压力范围较大，结构坚固，不易泄漏，具有较高的准确度。 单圈弹簧管式压力表在压力容器中应用广泛；工作介质有腐蚀性的容器，常使用波纹膜式压力表。,压力容器的安全装置,压力表的类型 单弹簧管式压力表是利用中空的弹簧弯管在内压作用下产生变形的原理制成。弹性元件是一根弯成270度的椭圆形或扁圆形金属管，通过压力表接头与容器相连。当有压力的流体进入这根弯管时，由于内压的作用，弯管向外伸展，发生位移变形，这个位移变形通过拉杆及弯曲杠杆的传动带着压力表的指针转动，显示被测压力的大小。,压力容器的安全装置,压力表的类型 按位移量的转换机构，可以分为扇形齿轮式和杠杆式两种。,压力容器的安全装置,压力表的类型 波纹膜式压力表的弹性元件是波纹薄膜，薄膜被一副特制的盒形法兰夹持住，上下法兰分别与压力表表壳和管接头相连，容器内的气体压力通过管接头进入薄膜下部的气腔内，使薄膜受压向上凸起，并通过销柱、拉杆及齿轮传动机构等带动指针，从而在刻度盘上指示容器内的流体压力。,压力容器的安全装置,压力表的选用（1）选用的压力表，应当与压力容器内的工作介质相适应。（2）压力容器用的压力表应具有足够的精度。精度等级一般标在表盘上。设计压力小于1.6 MPa压力容器使用的压力表的精度不得低于2.5级；设计压力大于或者等于1.6MPa压力容器使用的压力表的精度不得低于1.5级。,压力容器的安全装置,压力表的选用（3）装在压力容器上的压力表，其最大量程（压力表盘刻度极限值）应与容器的工作压力相适应。压力表盘刻度极限值应当为最大允许工作压力的1.53倍，常选用2倍。（4）为了使操作工人能准确地看清压力表，压力表的表盘直径不应过小。一般情况下，压力表表盘直径应不小于100 mm，如果压力表装得较高或离岗位较远，表盘直径还应增大。,压力容器的安全装置,压力表的安装（1）装设位置应当便于操作人员观察和清洗，并且应当避免受到辐射热、冻结或者震动的不良影响。（2）压力表与压力容器之间，应当装设三通旋塞或者针型阀；三通旋塞或者针型阀上应当有开启标记和锁紧装置；压力表与压力容器之间，不得连接其他用途的任何配件或者接管。,压力容器的安全装置,压力表的安装（3）用于水蒸气介质的压力表，在压力表与压力容器之间应当装设有存水弯管。目的是让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，使表内元件过热产生变形，影响压力表的精度。接管上的旋塞应装在这段弯管和压力表之间的垂直管段上。,压力容器的安全装置,压力表的安装（4）用于具有腐蚀性或者高粘度介质的压力表，在压力表与压力容器之间应当装设能隔离介质的缓冲装置。缓冲装置内加入的充填液不应与工作介质起化学反应或产生混合物。如果操作条件不允许采取这种缓冲装置时，则应选用有抗腐蚀的压力表，如波纹膜式压力表等。,压力容器的安全装置,压力表的维护（1）应保持清洁，表盘上玻璃要明亮清晰，使表盘内指针指示的压力值能够清楚易见。表盘玻璃破碎或表盘刻度不清的压力表应停止使用。（2）连接管要定期吹洗，以免堵塞。特别是对用于油垢或黏性物质气体的压力表连接管，要经常检查压力表的指针转动与波动是否正常、连接管旋塞是否处于开启状态。（3）要定期进行校验，已经超过校验期限的压力表应停止使用。在容器正常运行过程中发现压力表指示不正常或有其他可疑迹象时，应立即校验校正。,压力容器的安全装置,压力表的校验（1）应力表的校验和维护应符合国家计量部门的有关规定。（2）应力表安装前应进行校验，在刻度盘上应该刻出指示工作压力的红线（不能画在玻璃上），注明下次校验日期。压力表校验后应当加铅封。（3）普通压力表的校验周期一般不超过6个月，精密应力表的校验周期一般不超过12个月。,压力容器的安全装置,液位计 液位计是用以测量容器内液面（气液交界面）高度的一种计量仪表。 压力容器操作人员可以根据液位计所指示的液面高低来调节或控制液体介质的量，保证压力容器内介质的液位始终在设计的正常范围内，不至于发生因充装过量而导致的事故或由于投料过量而造成物料反应不平衡等事故。 计量罐、中间罐、盛装液化气体的储存容器，包括大型球形储罐、卧式储罐、槽（罐）车和气液相反应容器都必须装设液位计。,压力容器的安全装置,液位计的类型 液位计是根据连通管原理制成的，结构比较简单。 常用的有玻璃管式液位计、玻璃板式液位计、浮球液位计、旋转管式液位计、滑管式液位计等。,压力容器的安全装置,液位计的类型玻璃管式液位计 由上阀体、下阀体、玻璃管和放水阀等构件组成，应用在工作压力为0.6 MPa和介质为非易燃、易爆或无毒的容器中。 玻璃管式液位计有定型产品，玻璃管的公称通径有15 mm和25 mm两种规格。,压力容器的安全装置,液位计的类型玻璃管式液位计 液位计应有防护罩，防止玻璃管损坏时介质外溢造成事故。防护罩最好用较厚的耐温钢化玻璃板制成，将玻璃管罩住，但不应影响观察液位。防护罩也有用铁皮制作。 为了便于观察液位，应在防护罩的前面开有宽度大于12mm、长度与玻璃管可见长度相等的缝隙，并在防护罩后面留有较宽的缝隙，以便光线射入，使压力容器操作人员清晰地看到液位。,压力容器的安全装置,液位计的类型玻璃板式液位计 由上阀体、下阀体、框盒、平板玻璃等构件组成。 要求玻璃板式液位计耐压，故不能做得太长。大型储罐安装玻璃板式液位计时，需要把几段玻璃板连接起来使用，安装检修不太方便。但由于其比管式液位计耐高压、安全可靠性好，所以介质为易燃、剧毒、有毒、压力和温度较高的压力容器，采用板式液位计比较安全。 固定式压力容器常用的液位计是玻璃管式液位计和玻璃板式液位计两种。,压力容器的安全装置,液位计的