压力容器的安全技术讲稿

压力容器的安全技术讲稿第一页，共六十五页，2022年，8月28日压力容器培训教材第三章

一、二、三、四节

一、安全门（安全阀）二、防爆膜（爆破片）三、压力表四、液位计第二页，共六十五页，2022年，8月28日第一节：安全门安全阀是压力容器上最常用的安全泄压装置。安全阀主要由阀座、阀瓣、加载机构组成。安全阀的分类：重锤杠杆式、弹簧式。电厂一般使用弹簧式安全阀。安全阀的型号规格及主要性能参数：类型代号、连接型式代号、结构型式代号、阀体密封面材料、公称压力数值、阀体材料代号。安全阀最常见的故障：泄漏、起座后不回座、拒动。安全阀一般每年至少校验一次。第三页，共六十五页，2022年，8月28日第二节：爆破片爆破片也叫防爆膜、防爆片。是一种断裂型的泄压装置，利用膜片的断裂来泄压，泄压后爆破片不能继续使用，压力容器也被迫停运。电厂使用防爆膜的地方：汽机低压缸、小汽机汽缸、制粉系统等。防爆膜的结构型式：主要由一副夹盘和一块很薄的膜片组成。防爆膜应定期检查、定期更换。第四页，共六十五页，2022年，8月28日第三节：压力表

现场仪表：压力表远传仪表：1、压力变送器2、差压变送器3、压力开关4、差压开关第五页，共六十五页，2022年，8月28日第一一、弹性元件及其特性

目前，电厂中用的压力测量元件主要是弹性式的，弹性元件有金属膜片式（包括膜盒式）、波纹管式和弹簧管式三类。第六页，共六十五页，2022年，8月28日弹性元件在弹性限度内受压后会产生变形，变形大小与被测压力成正比关系。弹性元件特性

（1）弹性特性（2）刚度和灵敏度（3）弹性滞后

第七页，共六十五页，2022年，8月28日二、压力单位国际单位制中压力单位为Pa，常用压力单位还有MPa、Bar、Psi、atm等。

1MPa=1×106Pa1Bar=1×105Pa1Psi=6.894×103Pa1atm=10.13×104Pa第八页，共六十五页，2022年，8月28日三、压力检测仪表量程的选择被测压力较稳定：最大工作压力不应超过仪表满量程的3/4；被测压力波动较大或测脉动压力：最大工作压力不应超过仪表满量程的2/3；为保证测量准确度：最小工作压力不应低于满量程的1/3；压力开关动作设定点应在开关规定的可调整范围的1/3至2/3以内；优先满足最大工作压力条件。第九页，共六十五页，2022年，8月28日四、零点迁移正迁移：压力变送器或压力开关安装在取样点的上方时需正迁移。负迁移：压力变送器或压力开关安装的取样点下方时需负迁移。第十页，共六十五页，2022年，8月28日第二

一、工作原理

压力表弹簧管在压力和真空作用下，产生弹性变形引起管端位移，其位移通过机械传动机构进行放大，传递给指示装置，再由指针在刻有法定计量单位的分度盘上指出被测压力或真空量值。第十一页，共六十五页，2022年，8月28日二、压力表分类按测量精确度，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。按指示压力的基准不同，分为一般压力表、绝对压力表、差压表。（绝对压力与表压关系：绝对压力=表压力+大气压力）。按测量范围，分为真空表、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。第十二页，共六十五页，2022年，8月28日按使用场合不同，分为普通压力表、耐震压力表、隔膜压力表。其中，隔膜压力表采用间接测量结构，适用于测量粘度大、易结晶、腐蚀性大、温度较高的液体、气体或颗粒状固体介质的压力。隔膜式压力表电接点压力表，带有控制开关，可实现发讯报警或控制功能。第十三页，共六十五页，2022年，8月28日三、使用中注意事项在测量范围内,示值误差,不应大于允许误差,（允许误差=±精度×量程％）。在测量范围内，回程误差应不大于允许误差绝对值。轻敲位移，轻敲表壳后,指针示值变动量应不大允许误差绝对值的1/2。第十四页，共六十五页，2022年，8月28日第三一、结构及工作原理结构我厂用变送器为罗斯蒙特公司生产的3051型变送器，其构成主要由传感器、信号放大器、模-数转换器、微处理器、数-模转换器、显示屏等几部分组成。工作原理

3051变送器是一种电容式压力变送器。被测介质的两个压力通入高、低两压室，作用在δ元件（即敏感元件）的两侧隔离膜片上，通过隔离片和元件内的填充液传送到测量膜片两侧。测量膜片与两侧绝缘片上的电极各组成一个电容器。如图：第十五页，共六十五页，2022年，8月28日

当两侧压力不一致时，使测量膜片产生位移，其位移量和压力差成正比，故两侧电容量就不等，通过振荡和解调环节，转换成与压力成正比的电流信号输出。压力变送器和绝对压力变送器的工作原理和差压变送器相同，所不同的是低压室压力是大气压或真空。第十六页，共六十五页，2022年，8月28日变送器信号转换过程：

差压位移电容电流放大输出

测量部分转换部分

第十七页，共六十五页，2022年，8月28日接线方式：两线制工作电源：24VDC(由控制系统提供）输出：

4～20mA直流信号第十八页，共六十五页，2022年，8月28日二、3051型变送器的组态

3051型变送器常用HART手操器进行组态。对常用的变送器功能，列出了快捷键指令序列。只要在HART菜单中，按下这些快捷键指令序列，即可执行所需要的变送器功能。步骤如下：将HART手操器的“+”、“-”表笔，分别挂在变送器“LOOP”回路的“+”、“-”接线端子上；打开手操器电源，选择“Online”，使手操器处于联机状态，即可以出现联机（Online）菜单。第十九页，共六十五页，2022年，8月28日常用快捷指令序列：

设定单位132设定输出方式135设定阻尼136零点微调12331重设量程12312第二十页，共六十五页，2022年，8月28日三、变送器的投退过程压力变送器投运：1检查一次门、二次门、排污门在关闭位置；2打开排污门、微开一次门进行放气排污；3关闭一次门、排污门；4打开一次门，缓慢打开二次门；5检查有无泄漏现象，若无泄漏，则恢复接线并送电。第二十一页，共六十五页，2022年，8月28日压力变送器的停运:1切断电源，拆除信号线、作好标志并用绝缘胶布包好；2关闭二次门。3关闭一次门。4开启排污门。第二十二页，共六十五页，2022年，8月28日

差压变送器的投入:

1检查变送器二次门、平衡门和一次门、排污门在正确位置:二次门关闭、平衡门打开；一次门关闭、排污门关闭；2分别打开高低压侧排污门、微开一次门进行排污；3关闭高低压侧一次门、排污门；4分别打开高、低压侧一次门；5打开高压侧二次门；6关闭平衡门；7打开低压侧二次门；8检查有无泄漏现象，若正常则恢复接线。第二十三页，共六十五页，2022年，8月28日

差压变送器停止:1切断电源，拆除信号线、作好标志并用绝缘胶布包好；2微开平衡门；3关闭正压侧二次门；4关闭负压侧二次门；5全开平衡门；6分别关闭高、低压侧一次门，开启高、低压侧排污门。第二十四页，共六十五页，2022年，8月28日第四一压力开关压力开关是一种借助弹性元件受压后产生位移以驱动微动开关工作的压力控制仪表。通常使用于报警或联锁保护系统中。技术规范：

1、控制方式：一位式或二位式。2、安装要求：压力开关安装时保持膜盒在垂直位置，否则，可能引起检验值的偏差。第二十五页，共六十五页，2022年，8月28日3、触点容量：交流电压等级：250VAC、15A

直流电压等级：125VDC、4A切换差：动作值与复位值之间的差值，应小于量程的10%。触发类型：上升沿：大于设定点动作；下降沿：小于设定点动作。第二十六页，共六十五页，2022年，8月28日二差压开关高压侧和低压侧产生的差压作用在差压开关的传感元件(活塞、弹簧管或波纹管)并产生位移，然后作用于开关元件上；当达到一定压力值时，触到微动开关动作，送出接点信号，进行控制或报警。

第二十七页，共六十五页，2022年，8月28日第五节：液位计浮力式物位仪表电容式物位仪表声波式物位仪表导波雷达物位计差压式物位仪表第二十八页，共六十五页，2022年，8月28日第一在容器中液体介质的高低叫液位；容器中固体或颗粒状物质的堆积高度叫料位；测量液位的仪表叫液位计，测量料位的仪表叫料位计；测量两种密度不同液体介质的分界面的仪表叫界面计；在物位检测中，有时需要对物位进行连续检测，有时只需要测量物位是否达到某一特定位置，用于定点物位测量的仪表称为物位开关。第二十九页，共六十五页，2022年，8月28日物位检测的作用：控制、计量、报警等。

检测方法分类：直读式物位表：玻璃管液位计、玻璃板液位计等。差压式物位仪表：利用液柱或物料堆积对某定点产生压力的原理而工作。浮力式物位仪表：利用浮子高度或浮力随液位高度而变化的原理工作。电磁式物位仪表：使物位的变化转换为一些电量的变化，如电容。声波式物位仪表：由于物位的变化引起声阻抗的变化、声波的遮断和声波反射距离的不同，测出这些变化就可测知物位。。。。。。。第三十页，共六十五页，2022年，8月28日第二：磁浮子液位计工作原理磁性浮子、浮球式液位计主要由本体部分、就地指示器、远传变送器以及上、下限液位报警器等几部分组成。磁性浮子式液位计通过与工艺容器相连的筒体内浮子随液面（或界面）的上下移动，由浮子内的磁钢利用磁耦合原理驱动磁性翻板指示器，用红蓝两色（液红气蓝）明显直观地指示出工艺容器内的液位或界位。第三十一页，共六十五页，2022年，8月28日第三十二页，共六十五页，2022年，8月28日第三：电容式物位计

基本工作原理

由两个同轴圆柱极板组成的电容器，当两极板之间填充介电常数为ε1的介质时，两极板间的电容量为：当极板之间一部分介质被介电常数为ε2的另一种介质填充时，可推导出电容变化量当电容器的几何尺寸和介电常数保持不变时，电容变化量就与物位高度H成正比。dDLDdLH第三十三页，共六十五页，2022年，8月28日特点和要求电容式物位计可以用于液位的测量，也可以用于料位的测量，但要求介质的介电常数保持稳定。在实际使用过程中，当现场温度、被测液体的浓度、固体介质的湿度或成分等发生变化时，介质的介电常数也会发生变化，应及时对仪表进行调整才能达到预想的测量精度。射频导纳物位计也是依据电容式物位测量原理。第三十四页，共六十五页，2022年，8月28日第四：超声波液位计工作原理超声波液位计利用波在介质中的传播特性。因此，在容器底部或顶部安装超声波发射器和接收器，发射出的超声波在相界面被反射。并由接收器接收，测出超声波从发射到接收的时间差，便可测出液位高低。第三十五页，共六十五页，2022年，8月28日(a)气介式(b)液介式(c)固介式单探头超声波液位计

第三十六页，共六十五页，2022年，8月28日由上图看出，超声波传播距离为L，波的传播速度为C，传播时间为Δt

，则：

L是与液位有关的量，故测出L便可知液位，L的测量一般是用接收到的信号触发门电路对振荡器的脉冲进行计数来实现。第三十七页，共六十五页，2022年，8月28日分类超声波液位计按传声介质不同，可分为气介式、液介式和固介式三种；按探头的工作方式可分为自发自收的单探头方式和收发分开的双探头方式。相互组合可以得到六种液位计的方案。第三十八页，共六十五页，2022年，8月28日单探头液位计使用一个换能器，由控制电路控制它分时交替作发射器与接收器。双探头式则使用两个换能器分别作发射器和接收器，对于固介式，需要有两根金属棒或金属管分别作发射波与接收波的传输管道。第三十九页，共六十五页，2022年，8月28日第五：导波雷达液位计导波雷达液（界）位变送器运用了TDR（时域反射原理）技术，发射的电磁波脉冲沿着杆或缆传送,当遇到比先前传导介质（空气或蒸发汽）介电常数大的介质表面时，脉冲波被反射回来。用超高速计来计算脉冲波的传导时间，从而达到精确的液位测量。第四十页，共六十五页，2022年，8月28日雷达式液位计示意图由于故

雷达波由天线发出到接收到由液面来的反射波的时间t由下式确定：第四十一页，共六十五页，2022年，8月28日导波雷达料位计组成：它主要由发射和接收装置、信号处理变送器、操作显示面板等几部分组成。导波雷达料位计特点：适用范围：适用于对粘度系数比较小的介质进行接触连续测量，适用于温度、压力变化大、有惰性气体或蒸汽存在的场合。通用性强：可测量液位及料位，可满足不同温度、压力、介质的测量要求，最高测量温度可达800℃，最大压力可达5MPa，并可应用于腐蚀、冲击等恶劣场合。防挂料：独特的电路设计和传感器结构，使其测量可以不受传感器挂料影响，无需定期清洁，避免误测量。抗干扰：接触式测量，抗干扰能力强，可克服蒸汽、泡沫及搅拌对测量的影响。组成及特点：第四十二页，共六十五页，2022年，8月28日第六：差压液位计原理：通过把液位高度变化转变为差压变化来测量水位。差压式液位计准确测量水位的关键是水位与差压之间的准确转换。对于非静压的容器液位测量需引入平衡容器。汽包、高低加、除氧器等容器液位测量均采用了平衡容器。第四十三页，共六十五页，2022年，8月28日第七：

汽包水位测量双色水位计电接点水位计差压式水位计第四十四页，共六十五页，2022年，8月28日一、双色水位计第四十五页，共六十五页，2022年，8月28日测量原理双色水位计主要由红绿光源、云母片、玻璃棱镜组成，直接通过工业电视将水位显示到控制室。利用光学原理，使水显示为绿色，蒸汽显示为红色来指示锅炉内汽包水位变化。第四十六页，共六十五页，2022年，8月28日优点：直观、可靠、观察距离大，较为清晰，使用不受水质影响。缺点：因为水位计内水的密度大于汽包内介质的密度所以水位计显示的水位比汽包的水位低，通常双色水位计作为就地仪表在锅炉启、停时监视汽包水位和正常运行时定期校对其他型式的水位计。第四十七页，共六十五页，2022年，8月28日二、电接点水位计第四十八页，共六十五页，2022年，8月28日工作原理电接点水位计是利用汽包内汽、水介质的电阻率相差很大的性质来测量汽包水位的。电极芯与水位计是绝缘的，由于水的电导率大即电阻小，当水位到达该点时电极芯与水位计外壳接通在二次表上的红灯就会变绿。纯水，电阻率104Ω·m饱和蒸汽，电阻率106Ω·m炉水含盐量大，电阻率约10Ω·m第四十九页，共六十五页，2022年，8月28日优点：电信号，便于远传指示结构简单、迟延小、反应灵敏能够适应锅炉变参数运行无机械传动部件缺点：输出的信号是不连续的开关信号电接点失灵故障电极长期使用后容易损坏，漏气第五十页，共六十五页，2022年，8月28日电接点水位计测量的误差分析1．水位测量简内水柱温度的影响2．汽包工作压力的影响3．电接点间距的影响4.挂水：炉水沿着电接点和筒内壁溅延，导致某些汽侧接点的“挂水”短路故障。5.开路：因水质结构、化学腐蚀及汽泡堆堵造成某些水侧接点与测量筒体间“开路”故障。第五十一页，共六十五页，2022年，8月28日三、差压水位计工作原理差压水位计主要由平衡容器，导压管和压差变送器组成。差压水位计即平衡容器，通过测量变动水位和恒定水位之间的静压差，再通过差压变送器将压差信号转换为随水位连续变化的电信号送至DCS，DCS再将差压值进行处理后转换为水位值。水位与差压的关系是水位愈高，差压愈小，水位愈低差压愈大。差压式水位计用于稳定参数运行时的水位指示，并且用于给水自动调节及水位保护信号。第五十二页，共六十五页，2022年，8月28日差压式水位计用于测量锅炉汽包水位,其平衡容器通常有单室平衡容器、简单双室平衡容器、蒸汽罩式双室平衡容器以及蒸汽罩补偿式平衡容器(即带中间抽头的双室平衡容器)4种。第五十三页，共六十五页，2022年，8月28日单室平衡容器水位计第五十四页，共六十五页，2022年，8月28日水位计算关系式ρc为平衡容器内水密度,kg/m3ρw为汽包内饱和水密度,kg/m3

ρs为汽包内饱和汽密度,kg/m3H为汽包水位，m△P—差压信号，为P+与P-的差值，kPaL为水位计量程,m第五十五页，共六十五页，2022年，8月28日单室平衡器一般用于测量低温、低压容器的水位,在用于测量锅炉汽包水位时,由于汽包内的饱和水与平衡容器内的冷凝水温度不同(即密度不同),会导致测量误差，需要考虑密度影响的修正值。因此要运用水位测量的汽压自动校正系统才能实现较准确的测量。第五十六页，共六十五页，2022年，8月28日汽压自动校正系统第五十七页，共六十五页，2022年，8月28日图中f(x1)和f(x2)为函数转换器,其输出分别为(ρc-ρs)和(ρw-ρs),二者能自动跟随汽包压力变化而变化,达到自动校正汽包压力的目的。由于采用单室平衡容器时ρc仍随环境温度变化因此测量,因此,测量上仍有一定的测量误差,该误差的大小取决于ρc随环境温度变化的大小。第五十八页，共六十五页，2022年，8月28日造成水位偏差的原因

保温不合理。汽包至平衡容器的取样管和平衡容器的凝结室都进行保温会影响测量结果。正确的方法为平衡容器的凝结室应裸露在外，以保证足够稳定的参比水柱。平衡容器与汽包的连接管路应保持一定的斜度，汽侧取样管应向上倾斜。环境温度对水位的影响。水的密度它会随着季节的变化而变化，它的变化将会影响汽包水位测量的准确性。燃烧偏