压力容器的安全附件

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1、压力容器的安全附件压力容器的安全附件是为使容器安全运行而装设的一种附属装置 通常不仅把能自动泄压的装置称为附属装置，如安全阀、防爆片等当 作安全附件，而且也把一些显示设备中与安全有关的参数计量仪器， 如压力表、液面计等也作为安全附件，因为这些装置可使操作人员及 时了解设备运行情况，发现不安全因素，以便采取措施，预防事故发 生。压力容器常用的安全附件有压力表、液面计和安全泄压装置。压力表是用来测量容器内介质压力的仪表。在压力容器中，大部 分使用弹簧管压力表，。在高压气瓶上如氧气瓶和乙炔瓶应采用专用 的压力表，而在一些工作介质具有腐蚀性的容器中，也有使用薄膜压 力表的。在低压容器上则用U型压力计。

2、一、液面计液面计只在个别压力容器上应用，如盛装易燃或剧毒、有毒介质 的液化气体的容器上，装置板式玻璃液面计或自动液面指示器。液面 计或液面指示器上应有防止泄漏的装置和防护罩。有的容器需要控制温度，必须装设温度测量或自动控温仪表，防 止超温。以上这些是保证压力容器安全运行的安全附件，均应定期检查， 保证其精确度和安全可靠性。二、安全泄压装置（一）安全泄压装置的作用及其设置原则压力容器是按预定的使用压力设计的，它的壁厚只能允许承受一 定的压力，即所谓最高使用压力，在这个范围内容器可安全运行，超 过这个压力，容器就可能遭到破坏。由于种种原因，压力容器在运行 过程中常常出现超压。如压力来自容器外的压力

3、容器，输入气量大于 输出气量时，使气体密度增大，压力升高；减压阀失灵或操作失误， 高压气体直接进入容器而造成超压；装液过量或受热温度升高，器内 液体膨胀，压力剧增；容器内介质的化学反应使压力增高等等。1安全泄压装置的作用安全泄压装置就是防止超压，保证压力容器安全运行的一种保险 装置。当容器在正常压力工作时，它保持密闭不漏，而当容器压力超 过规定时，就能把器内的气体迅速排出，使容器内的压力始终保持在 最高许用压力范围以内。它不仅有这一主要功能，还有报警作业。在开放排气时，气体流速较高，可发生较大的声响，成为超压的报 警信号。2安全泄压装置的设置原则（1）在连续操作的系统中，如装有工作压力相同的多

4、个压力容器， 而气体压力在每个容器内不会自行升高者，可按同压系统在连接管道 或其中一个容器上装设安全泄压阀。（2）压力容器内的压力是由于器内的介质化学反应而产生，或化 学反应能使压力升高者，应单独装设安全泄压装置。（3）压力容器内介质的压力会因器内外受热而增高，且容器与其 它设备的连接管道又装有阀门者，应单独装设安全泄压装置。（4）盛装或使用蒸汽的压力容器，如最高许用压力不小于蒸汽锅 炉时，可不装设安全泄压装置。如果蒸汽是经过减压阀以后输入压力 容器，且蒸汽的最高许用压力小于锅炉者，则应在容器上或减压阀出 口管上装置安全泄压装置。（二）安全泄压装置的类型 安全泄压装置的类型有阀型、断裂型、熔化

5、型和组合型等。1阀型安全泄压装置 阀型安全泄压装置就是常用的安全阀，它是通过阀的开放排气降 低容器内的压力。它的特点是仅仅排出容器内高于规定的部分压力， 当容器内的压力降至正常操作压力时，即自动关闭。避免了因出现超 压就得把全部气体排出而造成的浪费或中断生产，所以广泛应用于各 种压力容器。缺点是密闭性差，常有开放滞后现象。2断裂型安全泄压装置 常用的断裂安全泄压装置是防爆片和防爆帽。防爆片用于中、低 压容器，防爆帽用于超高压容器。它是通过装置元件（防焊片、防爆 帽）的破裂排出容器内的气体的。特点是密封性能较好，泄压反应快， 气体内所含污物对它的影响较小等。但是，泄压后不仅它不能继续使 用，而且

6、容器也要停止运行，所以一般只用于超压可能性较小或是不 易用阀型安全泄压装置的压力容器。3熔化型安全泄压装置 熔化型安全泄压装置就是常用的易熔塞。它是通过易熔合金的 熔化使容器内的气体从已熔化易熔合金形成的孔中排出而泄压的。 主要是用于因温度升高而发生的超压。因为易熔合金强度低，这种装 置的泄放面积不能太大，因此，只能装在需要泄放量很小的压力容器 上，多用于液化气体气瓶。4组合型泄压装置组合型安全泄压装置同时具有阀型和熔化型或阀型和断裂型的泄 放装置。常用的有弹簧安全阀和防爆片的组合型。它的优点是，既克 服了阀型安全泄压装置密闭性差的缺点，又可以在排放过高的压力以 后使容器继续运行。组合型安全泄

7、压装置的防爆片，可以装在安全阀 的入口侧，也可装在出口侧，前者主要是利用防爆片把安全阀和气体 隔离，以防安全阀受腐蚀和污物堵塞粘结等。容器超压时，防焊片断 裂，安全阀放开排气。待压力降至正常工作压力时，安全阀关闭，容 器可以继续运行。这种结构要求防爆片断裂对安全阀正常工作无防碍， 并在中间设置检查孔，以便及时发现防爆片的异常现象。防爆片在安 全阀的出口侧可使防爆片不受气体的压力与温度的长期作用而产生疲 劳，而利用防爆片来防止安全阀的泄漏。这种结构要求及时把安全阀 与防爆片之间的气体（由安全阀漏出的）排出，否则将使安全阀失效。（三）压力容器的安全泄放量安全泄压装置的作用是防止压力容器超压。这就是

8、必须使安全泄 压装置的排放量大于容器的安全泄放量。容器的安全泄放量是指压力 容器在超压为时保证它的压力不再升高，在单位时间内所必须泄放的 气量。不同的容器用不同的方法来确定其安全泄放量。1压缩气体或水蒸汽容器的安全泄放量用于贮存或处理压缩气体、水蒸汽的压力容器，由于容器内不可能产生气体，即使受到较高的辐射热，器内压力一般也不会显著升高。 这一类容器的安全泄放量决定于容器的气体输入量。因此对于生产有 压气体的设备的附属容器。如压缩机的贮气罐（压力缓冲器、油水分 离器）、废热锅炉的气泡等，其安全泄放量，就是产生有压气体的设 备的最大生产能力（产气量）。而对于非设备附属容器，即不是由某 一台设备直接

9、输入气体的压力容器，如气体贮槽、分蒸汽泡等，其安 全泄放量可由容器的进气管直径及气体的最大流速来确定，一般可按 下式计算：G=0.28pVdvsup2v/sup 1式中G，容器的安全泄放量（kg/h）;p气体在泄放压力下的密度（kg/m3）;d-器进气管内径（cm）;V气体在管内的流速（m/s）;对一般气体，V=1015 ;饱和蒸汽，V=2030 ;过热蒸汽，V=3060。例题：球形压缩空气贮罐的外径为20m，设计压力为98N/cm 2，进气管内径为100mm，确定其安全泄放量。解：压缩气体在表压力为98N/cm 2、温度为常 温（20弋）下的密度为p=12.8kg/m 3，取进气管的 流速为

10、V=15m/s，则由公式1可求得贮罐的安全泄放量为Gf=0.28x12.8x15x（0.1）2 =1935.36kg/ h 2液化气体容器的安全泄放量液化气体受热蒸发，体积增大，因此用以贮存或处理液化气体的压力容器，应该按它在可能遇到的最不利的受热情况下的蒸发量 来确定安全泄放量。介质为可燃液化气体的压力容器，或介质是非可燃的液化气体， 但使用环境有发生火灾可能的压力容器，它的安全泄放量按容器周围 发生火灾的情况下的蒸发量来考虑。（1）介质为易燃液化气体或装设在有可能发生火灾的环境下工作 时间非易燃液化气体：1）对无绝热材料保温层的容器安全泄放量按下式计算：2式中G，容器的安全泄放量（kg/h

11、）;q 泄放压力下液化气体的汽化潜热（J/kg ）;F系数，容器装在地面下用砂土覆盖时，取F=0.3；容器在地 面上时，取F=1 ;对设置在大于101/m 2v/sup min,喷淋 装置下时，取F=0.6。A容器的受热面积（m2）,按下列公式计算：对半圆形封头的卧式容器：A=nDo L ;对椭圆形封头的卧式容器：A=nDo（ L=0.3D o）;对立式容器：A二nDoL；对球形容器：A二或从地平面起到7.5m高度以下所包括的外表面 积，取两者中较大的值。式中D o容器外径（m ）;L容器总长（m ）;L容器内最高液位（m）o2）对有完善的绝热材料保温层的液化气体容器的安全泄放量按下 式计算3

12、式中G，容器的安全泄放量（kg/h）;t泄放压力下的饱和温度（C）;入常温下绝热材料的导线系数（J/mhC）;A容器的受热面积（m 2）;S呆温层厚度（m）;q泄放压力下液化气体的汽化潜热（J/kg ）o（2）介质为非易燃液化气体的容器，而且装设在无火灾危险的环 境下工作时，安全泄放量可根据有无保温层分别选用不低于按公式 2 或 3 计算值的 30%。由于化学反应使气体体积增大的容器，其安全泄放量，应根据容 器内反应可能生成的最大气量以及反应时所需的时间来决定。例题：卧式液化氨贮槽是椭圆形封头，直径为2.5m，总长为10 m，设计压力为液氨在50弋时的饱和蒸汽压力，贮槽无保温层，试确 定其安全

13、泄放量。解：取贮槽的泄放压力为设计压力，液氨在50弋下的饱和蒸汽压 力为202.98N/cm 2 （绝压），在此压力下的汽化热 为q=251J/kg，贮槽的受热面积为：A=nD o （ L+O.3D o ） =nx2.5x（10+0.3x2.5）84m 2因此，由 2 式即可求得其安全泄放量为（四）安全阀 1安全阀的作用和原理 安全阀的主要作用是当压力容器内的压力超过许用工作压力时， 自动开启，排出气体，以降低容器内的压力，直到容器压力降到正常 工作压力时，又自动关闭，以保证压力容器在正常压力下运行。 安全阀主要包括阀座、阀瓣和加压装置。阀座内有通道与压力容 器相通，阀瓣由加压装置的压力紧压在

14、阀座上，当阀瓣所受到压紧力 大于气体对阀瓣的作用力（等于气体压力与阀座通道面积的乘积）时， 阀瓣紧贴阀座，安全阀处于关闭状态；如果压力容器内压力升高，气 体作用于阀瓣的力增大，当这个力大于加压装置为阀瓣的压紧力时， 阀瓣上升离开阀座，这时安全阀处于开放状态，气体从阀内排出，压 力下降，安全阀又自动关闭。使容器内的压力始终保持在规定范围。2安全阀的结构 安全阀有静重式、杠杆式、弹簧式等。最常用的是弹簧式安全阀， 它的结构如图 1。它的加压装置是一个弹簧，螺旋形弹簧套在阀杆上， 利用它上面的调节螺母使弹簧放松或压紧，调整阀瓣对阀座的压紧力， 使安全阀在规定的压力下开放。弹簧式安全阀结构紧凑、体积小

15、、动作灵敏，对震动不太敏感，可装在移动式容器上。缺点是弹簧受高温影响而使弹性减低，当阀瓣开启时，弹力随之增加，这对安全阀的全 开是不利的。图1弹簧式安全阀1-阀座2-阀3-排气孔4阀套5阀体6弹簧7上体8铅封9 压力调节螺钉10阀盖从安全阀的封闭结构（阀瓣、阀座）形式来分，又可分为全启式、 微启式两种。微启式安全阀开启高度是阀座口径的 1/201/10，因而 排气量很小。全启式安全阀的开启高度等于或大于阀座口径的1/4，因 而排气量大。不过全启式安全阀结构比较复杂，阀瓣开启后回座压力 较低，有时要降至正常工作压力以下很多才能关严。3安全阀排量的计算安全阀的排量是指它处于全开状态时，在排放压力下

16、单位时间内 排出的气量。排量可按下式计算4式中G安全阀排量（kg/h ）;P容器内气体的绝对压力（N/m vsup2vsup）;C气体流量系数；A全阀量小流通面积（m2）;M气体的分子量；T 器内气体的绝对温度（273+tC）;X体特性系数；Z气体压缩系数；气体特性系数 X 是气体绝热指数 K 的函数，即，对于具有不同的 绝热指数K值的各种气体，其特性系数X值如表1。表1不同K值的气体特性系数X值安全阀最小流通面积A是喉部截面积，全启式安全阀，d是喉 部直径。在微启式安全阀中，如是平型密封面的,A=ndh,式中d为 阀口直径，h为开启高度。如是锥形密封面的，A=ndhsin申，式中申 为锥形密

17、封面的半锥角，h为开启高度。如无试验数据，通常采用：有 调节圈取，无调节圈取。 C 值的选用：全启式安全阀， C=0.60.7； 带调节圈的微启式安全阀，C=0.40.5 ;不带调节圈的微启式安全阀， C=0.250.35。例题：全启式安全阀（型号A44Y-04 ），具有调节圈与反冲盘， 公称通径D g =80 ,用于压力表为294.18N/cm 2vsup、温度为20弋的甲烷气，计算其排量。解：P（绝压）=304N/cm 2、T= （ 273+25 ） 0K,由有关图表查得 Zq0.94、K=1.315、X=259、 C=0.7。公称通径80的安全阀。喉部直径d = 50mm，故，M = 1

18、6 , P=3.04N/cm 2 =31kgf/cm 2。所以:4安全阀的选用 选用什么形式的安全阀，主要取决于容器的工艺条件和工作介质 特性。按安全阀加载结构形式选用，一般容器适用于弹簧式安全阀， 因为它结构紧凑、轻便、灵敏可靠。一般可用到200弋，带散热器的 安全阀可用到450弋。压力较低而又不受震动影响的压力容器。也可 用杠杆式安全阀。按安全阀的排气方式选用时，如容器的介质是有毒、易燃的气体 或是制冷剂和其它能污染大气的气体，应选用封闭式安全阀，只有空 气和其它不污染环境的气体才选用半封闭式和敞开式。按安全阀的封闭结构的形式选用时，高压容器以及安全泄放量大， 而壁厚又不大富裕的中、低压容

19、器量好采用全启式安全阀。选用安全阀除了正确选型外，还要注意它的压力范围，不应把高 压安全阀用于低压容器上，也不能把低压安全阀用于高压容器上。选 用时，首先要注意安全阀具有足够的排气能力，确保压力容器在规定 的压力下运行。要求安全阀的排气量不小于容器的安全泄放量。这样 才能保证容器超压、安全阀开放时能及时把气体排出，避免容器内压 力继续升高。安全阀的排气量一般应标记在它的铭牌上。如果所用的工作介质 及工作压力、温度等与铭牌不同，则应按不同介质的分子量、压力、 温度等换算成实际使用条件下的排量，要求此排量不小于容器的安全 泄放量。如果安全阀没标明排量，则应根据安全阀结构形式和工作介 质性质按公式4

20、 进行计算。5安全阀的安装与维护安全阀的安装是否正确与安全阀能否正常工作有很大关系。安装 位置、方式以及排放等不适当的安全阀，不但会失去应有的作用，而 且还会导致意外事故。因此，安全阀的安装应注意以下几个问题。（1）安全阀应有直接装在压力容器的本体上。如果安全阀与容 器用短管连接，则此短管直径不得小于安全阀的进口直径，短管 上不应装阀。（2）工作介质不宜在室内排放的压力容器，安全阀应装有排气管， 排气管的最小截面积应大于安全阀的出口截面积。排气管尽量减少阻 力，并不得装阀。（3）装设安全阀的部位要便于日常的维护和检查，并使安全阀开 放时操作人员能听到响声。（4）安全阀安装前应先做水压强度试验和

21、气密性试验，经试验合 格后才能进行调整校正，经过调整校正合乎要求的安全阀要做铅封。（5）安装杠杆式安全阀，必须严格保持阀瓣杆中心线垂直于水平 面。所有安全阀的进气管、排气管连接法兰的螺栓必须均匀上紧，以 免阀体产生附加应力，破坏阀件的同心度，影响安全阀的正常动作。要使安全阀保持灵敏好用，除了合理选用和正确安装外，还要注 意日常的维护和检查。1）安全阀要经常保持清洁，防止阀体、弹簧等被油垢、脏污所沾 满或生锈腐蚀，有排气管的安全阀要经常检查排气管的畅通。2）安全阀的加压装置经调整铅封后，不能随意松动或移动，要经 常检查铝封是否完好，检查杠杆式安全阀的重锤是否松动或被移动。 安全阀有泄漏现象时，应

22、及时检修或更换。禁止用拧紧弹簧或在杠杆 上多挂重物等方法消除安全阀的渗漏。3）为了防止阀瓣和阀座被油垢等脏物粘住或者堵塞，使安全阀不 能按规定压力开放排气，工作介质为空气、蒸汽和其它惰性气体的压 力容器上的安全阀，应定期作手提排气试验。安全阀要定期校验，每 年至少一次。6其它安全泄压装置（1）防爆片是一种断裂型的泄压装置。用于中低压容器，具有密 封性好，反应动作快，不易受介质粘污物的影响等优点。它是通过膜 片的断裂作用排泄压力的。它在完成泄压作用后，不能继续使用，且 容器也停止运行，所以一般只用于超压可能性较小，而且又不易装设 安全阀的容器上。防爆片的结构主要由一块很薄的金属板和一副特殊的管法兰夹盘组成。如图2a是膜片由夹盘用埋头螺钉夹紧后装入容器接口法 兰上。图 2b 是直接用接管的法兰夹紧膜片。图 2c 是用螺纹套管通过 垫