大规模培训压力容器基础知识

大规模培训,压 力 容 器 基 础 知 识,大规模培训,第一部分 压力容器基础知识一、压力容器的含义 1. 容器，顾名思义就是用以盛装物质的器皿。 2. 从广义上来讲,压力容器是指盛装气体或者液体,具有一定压力的密闭设备 。 如化工装置中的塔,反应器,换热器等设备的外壳绝大部分属于压力容器 。 3. 压力容器的特点：容器中的介质大部分具有一定的压力和温度,甚至是高温高压,且介质多数具有易燃,易爆和有毒 。 4.监察要求：在压力和温度的联合作用下,容器器壁的承载能力如何,能否发生容器的爆破,容器上的各密封点是否可靠,能否发生泄漏而造成火灾,爆炸和人员中毒 。根据压力容器对外界产生影响的不同,为了保证压力容器操作者的人身安全以及设备安全,根据不同容器所具有的不同特点,给予不同的设计理论和不同的监察规定。 5. 特种设备安全监察条例对压力容器的定义：是指盛装气体或者液体，承载一定压力的密闭设备，其范围规定为最高工作压力大于或者等于0.1MPa（表压），且压力与容积的乘积大于或者等于2.5MPaL的气体、液化气体和最高工作温度高于或者等于标准沸点的液体的固定式容器和移动式容器；盛装公称工作压力大于或者等于0.2MPa（表压），且压力与容积的乘积大于或者等于1.0MPaL的气体、液化气体和标准沸点等于或者低于60液体的气瓶；氧舱等。 根据这一定义，压力容器包括：固定式容器、气瓶、铁路罐车、汽车罐车、医用氧仓、超高压（100MPa）容器、非金属压力容器、简单压力容器等。,大规模培训,6.TSG R0004-2009固定式压力容器安全技术监察规程所管辖范围内的压力容器： 固定式压力容器是指安装在固定位置使用的压力容器。 需要同时具备下列条件： （1）、最高工作压力大于或者等于 0.1MPa（表压）； （2）、压力与容积的乘积大于或者等于 2.5MPa/L； （3）、盛装介质为气体、液化气体和最高工作温度高于或者等于标准沸点的液体。 公司压力容器管理规定中所称的压力容器就是该部分压力容器。以下讲述内容是针对该部分压力容器的。 二、压力容器的参数1、设计压力（ 1）压力,是物质垂直均匀地作用于物体表面单位面积上力的度量。在物理学中称为压强，工程上习惯称为压力。在压力容器中单位多以 MPa表示。,大规模培训,（ 2）表压,用测量压力的仪表上所测出的压力值为表压 。表压是表上显示压力的简称。表压只是表明容器内压力高于周围大气压的差值。（ 3）工作压力,工作压力也称最高工作压力，最高工作压力指在正常工作情况下，容器顶部可能达到的最高压力。即为标注在产品铭牌上的压力。（ 4）设计压力,指设定的容器顶部的最高压力,与相应的设计温度一起作为设计载荷条件，其值不低于工作压力。对装有安全泄放装置的压力容器，其设计压力不得低于安全阀开启压力或爆破片的爆破压力。设计压力需标注在产品铭牌上。 2、公称直径:压力容器的公称直径是按容器的零部件标准化系列而选定的壳体直径,用符号 DN及数字表示,单位为毫米 。 应该注意的是,焊接的圆筒形容器,公称直径是指它的内径 。,大规模培训,而用无缝钢管制作的圆筒形容器,公称直径是指它的外径 。因为无缝钢管的公称直径不是内径,而是接近而又小于外径的一个数值 。 为了方便,用无缝钢管作为容器的筒体时,选它的外径作为容器的公称直径压力容器的容积是指容器内壁面所包围的体积，单位为立方米，并需标注在产品铭牌上。3、容器厚度（ 1） 计算厚度,指按各计算公式计算所得的厚度 。（ 2） 设计厚度,指计算厚度与腐蚀裕量之和 。 （ 3） 名义厚度,指设计厚度加上钢材厚度负偏差后向上圆整至钢材标准规格的厚度 ，即标注在图样上的厚度 。4、设计温度（ 1） 介质温度,指容器内工作介质的温度,可以用仪表测得 。 （ 2） 金属温度,指容器受压元件沿厚度截面的平均温度 。 在任何情况下元件金属的表面温度不得超过钢材的允许使用温度 。,大规模培训,（ 3） 设计温度,指容器在正常工作情况下,设定的元件的金属温度 （ 沿元件金属截面的温度平均值 ） 。 设计温度和设计压力一起作为设计载荷条件 。 设计温度需标注在产品铭牌上 。 确定设计温度时应按GB150钢制压力容器3.5.2条款去考虑 。三、压力容器承受的的载荷 压力容器是一种特殊设备,其工作条件十分恶劣,它和一般的机械设备不同,除承受介质压力、温度引起的载荷外,还应考虑其它因素引起的各种载荷 。 压力容器所承受的各种载荷,主要有： （ 1） 介质压力 （ 内压,外压或最大压差 ） ； （ 2） 液体静压力 ； （ 3） 容器的自重 （ 包括内件和填料等 ）,以及正常工作条件下或压力试验状态下内装物料的重力载荷； （ 4） 附属设备及隔热材料,衬里,管道,扶梯,平台等重力载荷； （ 5） 风载荷,地震力,雪载荷； （ 6） 支座、底座圈、支耳、及其它型式支撑件的反作用力 。,大规模培训,四、压力容器的压力来源 1、工作介质 压力容器所盛装的或在压力容器内参加反应的物质称之为工作介质 。 2、压力容器所承受的压力 按其来源可以分为两类：一类是气体或液体介质在容器之外的设备内通过加压或增压后送入压力容器中,使容器壳体承受来自于介质对容器单位面积上产生的垂直方向的作用力； 另一类是介质送入压力容器之前没有压力,送入容器内后,由于它在容器内介质聚集状态发生改变,介质的密度发生变化，介质温度升高或介质在容器内发生体积增大的化学反应 等,使容器内产生或增大压力 。 3、容器外来压力 在器外产生或增大压力的压力源一般为气体压缩机,液体泵或蒸汽锅炉 。 压缩机和液体泵通过机械方法提高气体或液体压力 。,大规模培训,（1）容积式压缩机及容积式泵是通过机械运动缩小气体或液体体积,增加气体及液体密度来提高气体及液体的压力,如活塞式或螺杆式压缩机,计量泵或螺杆泵等属于此类 。 （2）速度型压缩机及泵则通过增加气体或液体的流速,并将其动能转变为静压能来提高气体及液体的压力,如离心式或轴流式压缩机及泵等属于此类 。 （3）压力产生于压缩机工作介质为压缩气体的容器，压力由压缩机对气体进行压缩而产生，这些容器所承受的压力大小主要决定于压缩机出口压力。因此，工作介质为压缩气体的压力容器，其最高工作压力一般不会超过压缩机出口压力，除非介质在容器内温度升高或产生其他物理化学变化或有更高压力的介质进入 。 （4）以水蒸汽为工作介质的压力容器，它的压力来源于蒸汽锅炉。水在蒸汽锅炉内受热蒸发为水蒸汽，由于在相同的压力下，同质量的水与水蒸汽相比，水蒸汽占的体积要比水大得多，如在 0.1MPa（绝对）压力下的水转变为相同压力的饱和水蒸汽时，饱和水的比容约为 0.001m3/kg，而饱和水蒸汽的比容则约为 1.7m3/kg，即由饱和水变为,大规模培训,饱和蒸汽体积约增大 1700倍。锅炉属于密闭设备，水在锅筒内蒸发时，蒸汽压力不断增大，直到达到锅炉的排出压力。 因此，工作介质为水蒸汽的压力容器，这些容器的工作压力取决锅炉的排出压力，如果压力容器需要的压力比锅炉出口蒸汽压力低，则可在容器进口管上装设蒸汽减压阀装置，如果容器内工作条件不发生变化，一般容器内的压力不会突然增大。 4、容器内部产生压力 靠容器内介质聚集状态发生改变,介质的密度发生变化介质温度升高或介质在容器内发生体积增大的化学反应等作用,使容器内产生或增大压力 。 工作介质为液化气体的容器，其内部压力是由于液化气体的蒸发而产生,但由于容器壳体的束缚，使得容器内气体分子数增多，密度增大，压力增大。如液氯，在 0 时的饱和蒸汽压为 0.36MPa(绝对 )，温度 55 时压力即升高至 1.51MPa(绝对 )。,大规模培训,某些固体高分子化合物，如果在容器内受热解聚，变为气态单体分子，也会因体积膨胀受到限制，而压力急剧升高，如固态聚甲醛的比容约为 0.0007m3/kg，当它解聚为气态甲醛时其比容约为 0.746m3/kg(标准状态下 )，即体积约增大 1065倍。 如果在一个密闭的容器内发生这种聚集状态的改变，则会产生很高的气体压力。留有足够气化空间的液化气体容器的压力等于相应温度下的饱和蒸汽压。五 、压力容器的分类 压力容器的形式多样，为了便于对不同类型的容器进行研究、制造或管理，常将容器按不同方法分类。,大规模培训,固定式压力容器的分类1. 固定式压力容器安全技术监察规程TSG R0004-2009所辖范围内的固定式压力容器 固定式压力容器是指安装在固定位置使用的压力容器。也指除移动式压力容器（铁路罐车、汽车罐车、长管拖车、罐式集装箱等）、气瓶、医用氧舱之外的压力容器。 2. 适用范围 本规程适用于特种设备安全监察条例范围内，同时具备下列条件的固定式压力容器（以下简称压力容器）： (1)工作压力大于或者等于0.1MPa（表压，不含液体静压力，下同）；（注1） (2)工作压力与容积的乘积大于或者等于2.5MPaL；(注2) (3)盛装介质为气体、液化气体或者介质最高工作温度高于或者等于其标准沸点的液体。(注3) 其中，超高压容器应当符合超高压容器安全技术监察规程的规定；非金属压力容器应当符合非金属压力容器安全技术监察规程的规定；简单压力容器应当符合简单压力容器安全技术监察规程的规定。不在上述规程管辖范围内的压力容器，均应当符合本规程的规定。,大规模培训,3. 压力容器范围界定 本规程管辖的压力容器，其范围包括： 3.1 主要受压元件 压力容器的主要受压元件包括筒体、封头（端盖）、人孔盖、人孔法兰、人孔接管、膨胀节、设备法兰；球罐的球壳板；换热器的管板和换热管；M36（含M36）以上的设备主螺柱及公称直径大于或者等于250mm的接管和管法兰。 3.2 相关联的零部件、部位 (1)压力容器与外部管道或者装置焊接连接的第一道环向焊接接头的焊接坡口、螺纹连接的第一个螺纹接头、法兰连接的第一个法兰密封面、专用连接件或者管件连接的第一个密封面； (2)压力容器开孔部分的承压盖及其紧固件； (3)非受压元件与压力容器的连接焊缝。 3.3 安全附件 直接连接在压力容器上的安全阀、爆破片装置、紧急切断装置、安全联锁装置、压力表、液位计、测温仪表等。,大规模培训,4. 压力容器分类 根据危险程度的不同，本规程适用范围内的压力容器在监督管理上划分为三类（分类方法见附件A），实行分类监督管理。附件A 压力容器的分类及压力等级、品种的划分A1 压力容器的分类 A1.1 介质分组 压力容器的介质分为以下两组，包括气体、液化气体或者最高工作温度高于或者等于标准沸点的液体。 (1)第一组介质：毒性程度为极度危害、高度危害的化学介质，易燃介质，液化气体。 (2)第二组介质：由除第一组以外的介质组成，如水蒸汽、氮气等。 A1.2 介质危害性,大规模培训,介质危害性指压力容器在生产过程中因事故致使介质与人体大量接触，发生爆炸或者因经常泄漏引起职业性慢性危害的严重程度，用介质毒性程度和爆炸危害程度表示。 A1.2.1 毒性程度: 综合考虑急性毒性、最高容许浓度和职业性慢性危害等因素。极度危害最高容许浓度小于0.1mg/m3；高度危害最高容许浓度0.11.0 mg/m3; 中度危害最高容许浓度1.010.0 mg/m3; 轻度危害最高容许浓度大于或者等于10.0 mg/m3。 A1.2.2 易燃介质: 指气体或者液体的蒸汽、薄雾与空气混合形成的爆炸混合物，并且其爆炸下限小于10%，或者爆炸上限和爆炸下限的差值大于或者等于20%的介质。 A1.2.3 介质毒性危害强度和爆炸危害程度按GB 50441985 职业性接触毒物危害程度分级、HG 206602000 压力容器中化学介质毒性危害和爆炸危险程度分类两个标准确定。两者不一致时，以危害（危险）程度高的为准。 A1.2 分类方法 A1.2.1 基本分类 压力容器分类应当先按照介质特性，选择分类图，再根据设计压力p（单位MPa）和容积V（单位L），标出坐标点，确定容器类别。,大规模培训,(1)对于第一组介质，压力容器的分类见图A1。 (2)对于第二组介质，压力容器的分类见图A2。 A1.2.2 多腔压力容器分类 多腔压力容器（如换热器的管程和壳程、夹套容器等）按照类别高的压力腔作为该容器的类别并且按该类别进行使用管理。但应当按照每个压力腔各自的类别分别提出设计、制造技术要求。对各压力腔进行类别划定时，设计压力取本压力腔的设计压力，容积取本压力腔的几何容积。 A1.2.3 同腔多种介质容器分类 一个压力腔内有多种介质时，按组别高的介质分类。 A1.2.4 介质含量极小容器分类 当某一危害性物质在介质中含量极小时，应当按其危害程度及其含量综合考虑，由压力容器设计单位决定介质组别。,大规模培训,A1.2.5 特殊情况分类 (1)坐标点位于图1或者图2的分类线上时，按较高的类别划分其类别。 (2)对于GB 5044和HG 20660两个标准中没有明确规定的介质，应当按化学性质、危害程度及其含量综合考虑，由压力容器设计单位决定介质组别。 图A1 压力容器分类图第一组介质图A2 压力容器分类图第二组介质A2 压力等级划分 压力容器的设计压力（p）划分为低压、中压、高压和超高压四个压力等级： (1)低压(代号L)容器 0.1MPap1.6MPa; (2)中压(代号M)容器 1.6MPap10.0MPa; (3)高压(代号H)容器 10MPap100MPa; (4)超高压(代号U)容器 p100MPa。,大规模培训,A3 压力容器品种划分 按压力容器在生产工艺过程中的作用原理，分为反应压力容器、换热压力容器、分离压力容器、储存压力容器。具体划分如下： (1)反应压力容器（代号R）：主要是用于完成介质的物理、化学反应的压力容器，如反应器、反应釜、分解锅、硫化罐、分解塔、聚合釜、高压釜、超高压釜、合成塔、变换炉、蒸煮锅、蒸球、蒸压釜、煤气发生炉等； (2)换热压力容器（代号E）：主要是用于完成介质的热量交换的压力容器，如管壳式余热锅炉、热交换器、冷却器、冷凝器、蒸发器、加热器、消毒锅、染色器、烘缸、蒸炒锅、预热锅、溶剂预热器、蒸锅、蒸脱机、电热蒸汽发生器、煤气发生炉水夹套等； (3)分离压力容器（代号S）：主要是用于完成介质的流体压力平衡缓冲和气体净化分离的压力容器，如分离器、过滤器、集油器、缓冲器、洗涤器、吸收塔、铜洗塔、干燥塔、汽提塔、分汽缸、除氧器等； (4)储存压力容器（代号C，其中球罐代号B）：主要是用于储存、盛装气体、液体、液化气体等介质的压力容器，如各种型式的储罐。 在一种压力容器中，如同时具备两个以上的工艺作用原理时，应当按工艺过程中的主要作用来划分品种。,大规模培训,六、压力容器的结构 一般压力容器常见结构包括壳体结构、接管及开孔补强结构、法兰密封结构、支座结构等，其中接管及开孔补强结构、法兰密封结构、支座结构等又被称为压力容器的部件。 1、压力容器的结构型式 压力容器按其用途不同，结构型式也多种多样，常见的结构型式主要有球形、圆筒形、锥形、箱形等。 （ 1）球形容器 球形容器的本体是一个球壳，此种结构由许多块预先按一定尺寸压制成形的球面板拼焊而成。直径较大。由于球壳是中心对称的结构，在气体介质压力作用下，球壳壁内的受力是均匀分布的。球形容器与圆筒形容器在容积相等、压力相等的情况下，在制造时可节约材料 30%-40%。但由于制造工艺复杂、拼焊要求高，再加上内部工艺附件安装困难，故一般常用作大型储罐。,大规模培训,（ 2）圆筒形容器 圆筒形容器的壳体结构是由筒体和凸形封头 (端盖 )或平盖而构成的，是轴对称结构。在筒体与封头连接处，由于筒体和封头的几何形状不一样，在介质压力作用下其各自的变形也是不一样的，相互之间的变形将受到相互的约束，因此在相互连接处的壳壁内产生较高的局部应力，成为导致圆筒形压力容器不安全的因素。虽然不如球形容器，但比其他结构型式压力容器好得多，圆筒形容器制造工艺简单，便于内部工艺附件的安装，便于工作介质的流动，因而是使用最普遍的一种压力容器。圆筒形容器一般多采用焊接结构。 （ 3）箱形容器 箱形容器结构可分为正方形结构和长方形结构两种。其结构特点是非轴对称结构，存在壳体几何形状突变，壳壁内的受力不均匀，且转角处的受力值较高。这类容器的结构不合理，除常用在压力较低的消毒柜、汽柜外，在其它生产场合一般很少采用。 （ 4）锥形容器 单纯的锥形容器是不存在的，一般用到的都是由圆筒体与锥形体组合而成的组合结构。由于锥形壳体与圆筒壳连接处结构不连续，同样在连接处壳壁内产生较高的局部应力，其受力状况与锥壳的锥角大小有直接的关系，锥角越大会导致受力状况越不好，故这类压力容器通常是生产工艺有特殊要求时采用，如有结晶或粒状物料需排出等。,大规模培训,2、压力容器的接管、开孔及其补强结构（1）接管。是压力容器与介质输送管道或仪表、安全附件管道等进行连接的附件。常用的接管有三种，即螺纹短管、法兰短管与平法兰。（2）开孔。为了便于检查、清理容器的内部，装卸、修理工艺内件及满足工艺的需要，一般压力容器都开设有手孔和人孔。一般手孔直径不小于150mm。对于内径大于1000mm的容器，如不能其可拆装置进行内部检验和清洗 时，应开设人孔，手孔和人孔有椭圆形和圆形两种。人孔以圆形多见。手孔和人孔的封闭型式有内闭式和外闭式两种。,大规模培训,（3）开孔补强结构。容器的筒体或封头开孔后，不但减小了容器壁的受力面积，而且因为开孔造成结构不连续而引起受力集中，使开孔边缘处的应力大大增加，对容器的安全运行极为不利。为了补偿开孔处的薄弱部位，就需要进行补偿措施。开孔补偿有整体补强和局部补偿两种方法。3、压力容器支座3.1、立式容器支座。 在直立状态下工作的容器称为立式容器。其支座主要有悬挂式、支承式及裙式三类。（1）悬挂式支座，俗称耳架，适用于中小型容器。它是由两块筋板及一块底板焊接而成，通过筋板与容器筒体焊在一起。（2）支承式支座（支腿）。（3）裙式支座，常用于高大的立式容器。裙座上端与容器壁焊接，下端与搁在基础上的基础环连接，用地脚螺栓加以固定。,大规模培训,3.2、卧式容器支座。 在水平状态下工作的容器为卧式容器，其支座主要有鞍式、圈座及支承式三类。（1）鞍式支座，这是卧式容器使用最多的一种支座形式。在生产运行中要注意解决容器的热胀问题，要求支座的设置不能影响容器在长度方向的自由伸缩；在使用时要注意观察容器的膨胀情况。（2）圈座，圈座的结构比较简单。对于大直径薄壁容器，真空下操作的容器和需要两个以上支承的容器，一般均采用圈座支承。压力容器采用圈座支承时，除常温常压下操作外，也应考虑容器的膨胀问题。（3）支承式支座，其结构也较为简单。因支承式支座在与容器壳体连接处会造成严重的局部应力，所以只适用与小型卧式容器。,大规模培训,3.3、球形容器支座 一般球形容器都设置在室外，会受到各种自然环境（如风载荷、地震载荷及环境温度变化）的影响，且重量较大，外形又呈圆球状，因而支座的结构设计和强度计算比较复杂。 概括起来可分为柱式支承和裙式支承两大类。其中柱式支承又可分为赤道正切柱式支承、V型柱式支承和三柱会一柱式支承等三种主要类型。裙式支座则包括圆筒形裙式支座锥形支承、钢筋混凝土连续基础支承、半埋式支承、锥底支承等多种。在上述各种支座中，以赤道正切柱式支承使用最为普遍。1、赤道正切柱式支承 这种支承的结构特点是由多根圆柱状的支柱，在球壳的赤道带部位等距离分布，支柱的上端加工成与球壳相切或近似的形状并与球壳焊在一起。为了保证球壳的稳定性，必要时在支柱之间加设松紧可调的连接拉杆。支柱上端的盖板有半球式和平板式两种，目前大多采用半球式盖板。支柱和球壳的连接又可分为有加强垫板和无加强垫板两种结构。加强垫板虽可增加球壳连接处的刚性，但由于加强垫板与球壳之间采用搭接焊，不仅增加了探伤的难度，而且当球壳采用低合金高强度钢时，在加强垫板与球壳焊接过程中易产生裂纹。因此球形贮罐设计规定采用无垫板结构。支柱与球壳连接的下部结构可分为直接连接和托板连接两种，球形贮罐设计规定中规定采用托板连接结构，它有利于改善支承和焊接条件。 赤道正切柱式支承的支柱有整体和分段之别。整体支柱主要用于常温球罐以及采用无焊接裂纹敏感性材料做壳体的球罐。支柱上端在制造厂加工成与球壳外形相吻合的圆弧状，下端与底板焊好，然后运到现场与球壳赤道板焊接在一起。分段支柱由上、下两段支柱组成，其上段与球壳赤道板的连接焊缝应在制造厂焊好并进行焊后热处理，上段支柱长度一般为支柱总长度的1/2。分段支柱适用于低温球罐以及采用具有焊接裂纹敏感性材料做壳体的球罐。在常温球罐中，当希望改善支柱与球壳连接部位的应力状态，也可以采用分段支柱。,大规模培训,对于储存易燃、易爆及液化石油气物料的球罐，每个立柱应设置易熔塞排气口及防火隔热层。 对需进行现场整体热处理的球形容器，因热处理时球壳受热膨胀，将引起支柱的移动，因此要求支柱与基础之间应有相应的移动措施。支柱可采用无缝钢管或卷制焊接钢管制造。2、其他类型球罐支座。（1）V型柱式支座 V型柱式支座的结构特点是每二根支柱呈V字形设置，且等距离与赤道带相连，故柱间无需设置拉杆。这种支座比较稳定，适用于承受热膨胀变形的工况。（2）圆筒型裙式支座 圆筒型裙式支座是用钢板卷焊成的圆筒形裙架，通过圆环形垫板固定在基础上，一般适用于小型球形容器。其特点是支座低而省料，稳定性较好，但低支座造成容器底部配管困难，工艺操作、施工与检修也不方便。（3）钢筋混凝土连续基础支承 钢筋混凝土连续基础支承是将支座与基础设计成一个整体，即用钢筋混凝土制成圆筒形的连续基础，该基础的直径一般近似等于球壳的半径。这种支座的特点是球壳重心低，支承稳定；支座与球壳接触面积大，荷重量较大；但制造时对形状公差的要求较严。,大规模培训,七、压力容器安全附件 安全阀、爆破片、压力表、液位计、温度计都是压力容器的安全附件，也是压力容器得以安全和经济运行所必需的构成部分。容器操作人员通过对这些附件和仪表的监视和操作来实现和控制压力容器的运行。如果这些安全附件及仪表不齐全或不灵敏，就会直接影响压力容器的安全运行。（一）安全阀 安全阀是防止介质压力超过规定数值起安全作用的阀门。安全阀在管路中，当介质工作压力超过规定数值时，阀门便自动开启，排放出多余介质；而当工作压力恢复到规定值时，又自动关闭。它是压力容器应用最为普遍的重要安全附件之一。 安全阀型式 重锤（杠杆）式安全阀：用杠杆和重锤来平衡阀瓣的压力。重锤式安全阀靠移动重锤的位置或改变重锤的重量来调整压力。它的优点在于结构简单；缺点是比较笨重回座力低。这种结构的安全阀只能用于固定的设备上。 弹簧式安全阀：利用压缩弹簧的力来平衡阀瓣的压力并使之密封。弹簧式安全阀靠调节弹簧的压缩量来调整压力。它的优点在于比重锤式安全阀体积小、轻便，灵敏度高，安装位置不受严格限制；缺点是作用在阀杆上的力随弹簧变形而发生变化。同时必须注意弹簧的隔热和散热问题。弹簧式安全阀的弹簧作用力一般不要超过2000公斤。因为过大过硬的弹簧不适于精确的工作。 脉冲式安全阀：脉冲式安全阀由主阀和辅阀组成。主阀和辅阀连在一起，通过辅阀的脉冲作用带动主阀动作。脉冲式安全阀通常用于大口径管路上。因为大口径安全阀如采用重锤或弹簧式时都不适应。脉冲式安全阀由主阀和辅阀两部分组成。当管路中介质超过额定值时，辅阀首先动作带动主阀动作，排放出多余介质。,大规模培训,1、弹簧式安全阀的结构型式和工作原理 弹簧式安全阀由阀体、阀芯、阀座、阀杆、弹簧、弹簧压盖、调节螺栓、销子、外罩、提升手柄等构件组成，是利用弹簧被压缩后的弹力来平衡气体作用在阀芯上的力。当气体作用在阀芯上的力超过弹簧的弹力时，弹簧被进一步压缩，阀芯被抬起离开阀座，安全阀开启排汽泄压；当气体作用在阀芯上的力小于弹簧的弹力时，阀芯紧压在阀座上，安全阀处于关闭状态。其开启压力的大小可以通过调节弹簧的预紧力度来实现。将调节螺栓拧紧，弹簧被压缩量增大，作用在阀芯上的弹力也增大，安全阀开启压力增高，反之降低。弹簧式安全阀的结构紧凑，轻便，较严密，受振动不易泄漏，灵敏度高，调整方便，使用范围广。但制造较为复杂，对弹簧的材质及加工工艺要求较高，使用久了弹簧容易发生变形而影响灵敏度。,大规模培训,2、安全阀选用原则（1） 形式及材料安全阀的形式按加载方式来选，工作压力不高、温度较高的容器大多选杠杆式，高压容器一般多选用弹簧式；按气体排放方式选，如容器内介质为有毒、易燃、易爆的气体或为制冷剂和其他会污染大气的气体，应选用封闭式，空气或其他无害气体可采用半封闭式或敞开式；按开启程度来选，高压容器及安全泄放量较大而强度裕度不多的中、低压容器都可采用全启式安全阀，以减少容器的开孔面积。当介质为空气、水蒸气及要求安全阀作定期开启检验时，应选用带扳手的，而对于有毒、易燃、易爆介质除非有特殊要求，一律选用不带扳手的，若需要带扳手时则应选用封闭式带扳手的安全阀。安全阀的阀体材料若无特殊要求，当阀的公称压力小于等于1.6MPa 时，选灰铸铁；公称压力小于等于2.5MPa时选碳素钢；对腐蚀性介质，选不锈钢，温度较高时宜选铬钼钢。 （ 2）额定泄放量安全阀的额定泄放量必须大于等于容器的安全泄放量。安全阀的额定泄放量可由其铭牌查取，容器的安全泄放量可按GB150-1998的有关规定计算。适当的额定泄放量使安全阀开启时，阀瓣迅速开启并稳定地保持在泄放状态，容器内最大压力始终在容器允许承受的压力范围内，待压力下降后阀门关闭无阀瓣振荡现象。若额定泄放量过小，则使容器内压力超过允许承受的压力而造成危险，特别是对压缩性很小的液体介质危险性更大。但若额定泄放量过大，因泄放面积太大，阀瓣开启时介质迅速泄放，使容器内安全阀附近的压力急剧下降到回座压力，刚升起的阀瓣很快又回落到阀座，产生剧烈的撞击而关闭，然而远离阀门处的高压并未消除，当安全阀附近的压力又升到开启压力时，阀瓣再次开启，如此反复，对阀瓣和密封面造成损伤，当用于液体介质时还会引起系统的水击现象。,大规模培训,（3）工作压力范围最大工作压力是指安全阀在某一工作温度下允许承受的最大压力，同一公称压力的安全阀在工作温度超过其材质相对应的额定介质温度后(如碳钢制造的安全阀工作温度在200以上)，因为材料强度随温度升高而降低，故这时安全阀的最大工作压力公称压力。即安全阀的公称压力并不等于最大允许工作压力，还需考虑温度因素。 安全阀铭牌上所载明的公称压力是阀体在工作温度不超过200时所允许承受的最高压力，超过200后允许承受的压力将低于其公称压力。安全阀的公称压力与不同温度下允许承受的最大压力见下表：表1-1 弹簧式安全阀的公称压力与许可压力阀体材料 公称压力 在下列温度时允许承受的最大压力 /MPa PN/MPa 200 250 300 350 400 450 500 600碳钢 1.57 1.57 1.47 1.28 1.18 0.98 0.69 - - 2.45 2.45 2.26 1.96 1.77 1.57 1.08 - - 3.92 3.92 3.63 3.24 2.94 2.75 1.77 - -含钼钢 1.57 1.57 1.57 1.57 1.57 1.47 1.28 0.88 0.59 2.45 2.45 2.45 2.45 2.45 2.26 1.96 1.37 0.88 3.92 3.92 3.92 3.92 3.92 3.53 3.14 2.16 1.37,大规模培训,安全阀的选用，由操作压力决定安全阀的公称压力，由操作温度决定安全阀的使用温度范围，以下为安全阀选用的一般规则。 （1）热水锅炉一般用不封闭带扳手微启式安全阀。 （2）蒸汽锅炉或蒸汽管道一般用不封闭带扳手全启式安全阀。 （3）水等液体不可压缩介质一般用封闭微启式安全阀，或用安全泄放阀。 （4）高压给水一般用封闭全启式安全阀，如高压给水加热器、换热器等。 （5）气体等可压缩性介质一般用封闭全启式安全阀，如储气罐、气体管道等。 （6）运送液化气的火车槽车、汽车槽车、贮罐等一般用内装式安全阀。（7）油罐顶部一般用液压安全阀，需与呼吸阀配合使用。（8）液化石油气站罐泵出口的液相回流管道上一般用安全回流阀。（9）负压或操作过程中可能会产生负压的系统一般用真空负压安全阀。（10）背压波动较大和有毒易燃的容器或管路系统一般用波纹管安全阀。（11）介质凝固点较低的系统一般选用保温夹套式安全阀。,大规模培训,3、安全阀的安装安全阀必须垂直安装在容器的本体上；液化气贮罐上的安全阀必须装在它的气相位置。若安全阀确实不便装在容器本体上而需用短管连接时，则接管的直径必须大于安全阀的进口直径，接管上一般应禁止装设阀门或其它引出管。对于易燃、易爆，有毒或粘性介质的容器，为便于安全阀更换、清洗，可装一只截止阀，但截止阀的流通面积不得小于安全阀的最小流通面积，并且要有可靠的措施和严格的制度，以保证在运行中截止阀全开。选择安装位置时，应考虑到安全阀的日常检查的方便。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。装有排气管的安全阀，排气管的最小截面应大于安全阀的出口截面积，排气管应尽可能短而直，并且不得装阀。有毒介质的排放应导入封闭系统。易燃易爆介质的排放最好导入火炬。所有进气管、排气管连接法兰的螺栓必须均匀上紧，以免阀体产生附加压力，破坏阀体的同心度，影响安全阀的正常动作。,大规模培训,4、安全阀的调整、维护和检验（1）安全阀的调整 安全阀在安装前应进行水压试验和气密性试验，合格后才能进行校正。安全阀的开启压力一般应为最高工作压力的1.051.10倍。在压力容器上，通过调整安全阀调节圈与阀瓣的间隙，来精确地确定排放压力和回座压力。如在开启压力下仅有泄漏声而不起跳或虽起跳但压力下降后有剧烈振动和蜂“鸣声”，则是间隙偏大；如果是回座压力过低，则是间隙过小；校正调整后的安全阀应进行铅封。（2）安全阀的维护 欲使安全阀动作灵敏可靠和密封性良好必须加强日常维护检查。安全阀应经常保持清洁，防止阀体弹簧被油垢脏物所粘满或被锈蚀，还应经常检查安全阀的铅封是否完好，温度过低时有无冻结的可能，检查安全阀有无泄漏。（3）安全阀的定期检查 安全阀要定期检查，每年至少检验一次；定期检验工作包括清洗、研磨、试验、校正和铅封。,大规模培训,（二）防爆片1、防爆片的使用要求：防爆片又称爆破片，是一种断裂型的超压防护装置，常装设在那些不适宜装设安全阀的压力容器上，当容器内的压力超过正常工作压力并达到设计压力时即自行爆破，使容器内的气体经防爆片断裂后形成的流出口向外排出，避免容器本体发生爆炸。泄压后断裂的防爆片不能继续使用，容器也被迫停止运行。因此防爆片只用在不宜装设安全阀的一种代用装置。其装设一般应符合以下几种情况：（1）容器内的介质易于结晶或聚合，或带有较多的粘性（或粉状）物质时，如果采用安全阀作为安全泄压装置，经长期运行，这些杂质或结晶就会聚集在阀芯上，可能使阀芯与阀座产生较大的粘结力，经过长期运行，或者堵塞阀的通道，减少气体对阀芯的作用面积，使安全阀不能按规定的压力开启而失去作用，故应装设防爆片。,大规模培训,（2）容器内的压力由于化学反应或其他原因迅猛上升，装置安全阀难以及时排除过高的压力。这样的压力容器因操作不当，例如投料错误、原料质量不纯、反应速度控制不严、温度过高等造成压力剧增，在这种情况下，其上装置安全阀一般是难以及时泄放压力的，故应采用防爆片。（3）容器内介质为剧毒气体或不允许微量泄漏气体，用安全阀难以保证这些气体不泄漏时应采用防爆片。（4）容器介质为强腐蚀性气体，安全阀需采用特殊材料的阀门，其价格昂贵，用爆破片可节约费用。2、防爆片的结构型式 防爆片主要由一块很薄的膜片和一副夹盘所组成，通常所说的防爆片已经包括了夹盘等部件，所以也成为防爆片组件。防爆片有拱形、反拱形等。为了防止爆破后形成的碎片堵塞通道或摩擦产生静电、火花而引起爆炸，在防爆片上加工一定的刻槽，使爆破后防爆片只是被撕裂而不形成碎片。3、防爆帽 是一种断裂破坏型的一次性使用的安全卸压装置。当容器内部压力达到爆破帽断裂的压力时，爆破帽就在薄弱断面处破坏。其功用与爆破片类似，主要用在高压、超高压容器上。,大规模培训,（三）压力表 压力容器以及需要控制压力的设备都必须装压力表，在压力容器上装压力表是为了测量容器内介质的压力，操作人员可以根据压力表所指示的压力进行操作，将压力控制在指标内；如果压力表不准或失灵，安全阀也同时失灵的话，则压力容器将发生事故。因此，压力表的准确与否直接关系着压力容器的安全。目前，单弹簧管式压力表广泛用于压力容器中。这种压力表具有结构坚固、不易泄漏、准确度高、安装使用方便、测量范围较宽、价格低廉等优点。在测量范围内的压力值由指针显示，刻度盘的指示范围一般做成270度。1、压力表的分类： （1）压力表按其测量精确度，可分为精密压力表、一般压力表。精密压力表的测量精确度等级分别为0.1、0.16、0.25、0.4级；一般压力表的测量精确度等级分别为1.0、1.6、2.5、4.0级。,大规模培训,（2）压力表按其测量范围，分为真空表、压力真空表、微压表、低压表、中压表及高压表。真空表用于测量小于大气压力的压力值；压力真空表用于测量小于和大于大气压力的压力值；微压表用于测量小于60000 Pa的压力值；低压表用于测量06MPa压力值；中压表用于测量1060MPa压力值；高压表用于测量100MPa以上压力值。 2、压力表的选用 （1）压力表的量程：装在压力容器上的压力表，最大量程最好选用为容器的工作压力的2倍，最小不能小于1.5倍，最大不能大于3倍。因为表的量程越大，同样精度的压力表，其允许误差的绝对值也越大，所以如果压力容器选用量程过大的压力表，就会影响压力表读数的准确性。如果压力表的量程过小，容器的工作压力接近或等于压力表的刻度值，又会使弹簧弯管经常处于极大的变形状态下，因而容易产生永久变形，导致压力表的误差增大。同时压力表的量程过小，万一容器超压，还会使指针越过最高量程达到零位，使操作人员产生错觉而误认为容器内无压力造成更大的事故。所以从压力表的寿命与维护方面来要求，压力表的使用范围不应超过刻度极限的70，在波动压力下，不应超过60。,大规模培训,（2）压力表的精度：精度是以压力表的允许误差占表盘刻度极限值的百分数来表示的，例如精确度为1.6级的压力表，其允许误差为表盘刻度极限值的1.6，精确度一般都标在表盘上。所以选用压力表应根据容器的压力等级和实际工作需要确定精确度（低压容器一般不应低于2.5级；中压容器不应低于1.6；高压容器应为1级），具体可参看国标一般压力表（ GB/T1226-2001 ）。（3）压力表的表盘直径：为了使操作人员能清楚准确看出压力表指示值，压力表表盘直径不能太小，一般不应小于100mm。如果压力表距离观察地点较远，表盘直径还应增大。（4）类型：压力表应根据其介质选用与之相适应的压力表，否则会引起压力表损坏。3、压力表的安装（1）应便于操作人员观察。压力表应安装在最醒目的地方，并要有足够的照明。压力表的接管应直接与压力容器本体相连，同时要注意避免受辐射热、低温及振动的影响。装在高处的压力表应稍微向前倾斜（但倾斜角应小于30）。,大规模培训,（2）应便于更换和校验。为便于更换和校验压力表，压力表与容器之间应装有阀门，并要有开启标志，以便校对和更换。（3）应注意高温介质的影响。工作介质为高温蒸汽的压力容器，这类容器压力表的接管上要装有一段弯管，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内的弹簧管中，使表内元件过热变形而影响压力表的精确度。（4）应注意腐蚀介质的影响。若容器内工作介质对压力表零件材料具有腐蚀作用，则应在弹簧管式压力表与容器的连接管路上装置充填有液体的隔离装置，充填液不应与工作介质起化学反应或生成物理混合物。（5）压力表表盘上应有警戒红线。每一个压力表最好固定用于相同压力的容器上，这样可以根据容器的最高许用压力在压力表的刻度盘上划出警戒红线。不应把表示容器最高许用压力的警戒红线涂画在玻璃上，以免玻璃转动使操作人员产生错觉，造成事故。4、压力表的维护,大规模培训,在压力容器运行中，应加强对压力表的及时维护和检查。压力容器的操作人员对压力表的维护应做好以下几点工作：（1）压力表应保持清洁（2）压力表接管要定期吹洗以免堵塞（3）压力表要定期校验，及时校验。5、压力表的更换条件（1）指针不能回到限制钉处。（2）表盘玻璃破裂或刻度模糊不清。（3）封印损坏或超过校验有效期限。（4）表内弹簧管泄露或压力表指针松动。（5）指针断裂外壳腐蚀。,大规模培训,6、压力表常见的故障及原因（1）当压力升高后，压力表指针不动。其原因可能是：阀未开；存水弯管堵塞；指针与中心轴松动或指针卡住。（2）指针抖动造成指针抖动。原因是：游丝损坏；存水弯管通道局部被堵塞；中心轴两端转动不同心。（3）指针在无压时回不到零位造成这种现象原因是：弹簧弯管产生永久变形失去弹性；指针与中心轴松动，或指针卡住；压力表连管或存水弯管的通道堵塞。（4）指示不正确。原因是：由于弹簧管因高温或过载而产生过量变形；齿轮磨损松动；游丝紊乱；旋塞泄漏等造成的。（四）液位计 液位计是用来测量液体的液位、流量、装量、投料量的一种计量仪表。压力容器操作人员根据其指示的液位高低来调节控制充装量，从而保证容器内介质的液位始终在正常范围内，不发生因超装过量而导致事故或由于投料过量而造成物料反应不平衡现象。历年来，由于操作人员误操作，导致压力容器充装或投料过量的事故是很多的。所以每个压力容器操作人员及管理人员均需重视液位计问题，保证其准确、灵敏、可靠。,大规模培训,1、液位计的型式（1）玻璃管式液位计（2）玻璃板式液位计（3）浮球式液位计（4）磁翻板式液位计2、对液位计的安全技术要求（1）液位计要求结构简单、安全可靠、测量数据准确、精度要高、液位指示明确醒目、操作维修方便，精度高误差不大于5mm。此外，还有的容器增加了液位报警器，当液位达到或超过警告线时，做到自动报警，使操作人员迅速采取措施，预防了事故的发生。（2）液位计安装完毕并经校正后，应在刻度表盘上用红色油漆画出最高、最低液位的警告红线。同时操作人员要经常巡回检查，保持液位计的清洁，谨防泄漏，特别在冬季，要防止液位计冻堵和产生假液位。玻璃板或玻璃管内要定期擦洗或冲洗。排放液位计内有毒、剧毒、易燃易爆介质时，要采用引出管将介质排放至安全地带妥善处理。,大规模培训,（3）液位计安装在便于操作人员观察的地方，并有防爆、照明装置。在通常情况下，当液位计的液位距离操作地面高于2m或大型容器采用多段连接的板式液位计时，一定要先将液位计的两端阀门关闭，并将管内或管内剩余介质排净后，才能进行检修。（4）对于盛装其它介质的大型容器还应装设安全可靠的液位指示器。液位计或液位指示器上应有防止液位计泄漏的装置和保护罩。液化石油气液位计使用的电器部分应符合安全规定，必须达到防爆隔爆要求，并且安全可靠。3、怎样选用合适的液位计（1）根据压力容器的介质性质、最高工作压力和温度正确选用。（2）安装前，中低压容器液面计应进行1.5倍液压试验，高压容器应进行1.25倍液压试验。（3）盛装以下介质，应选用防霜液面计。寒冷地区室外液面计，应选用夹套型或保温型结构的液面计。（4）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，应采用板式或自动液面指示计，并应有防止泄漏的保护装置。（5）要求液面指示平稳的，不应采用浮子式液面计 。,大规模培训,（五）温度计压力容器在操作运行中，对温度的控制一般都比压力控制更严格，因为温度对生产反应物