2010检验师-安全附加资料.ppt
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1、压力容器安全装置,浙江省特种设备检验研究院 程 茂 电话:13606804047 E-mail: 2010年7月,1、 安全阀安全技术监察规程TSG ZF001-2006 2、固定式压力容器安全技术监察规程(8.3) 3、压力容器定期检验规则 TSGR7001-2004 4、钢制压力容器GB150-1998 附录B 5、安全阀 一般要求GB/T12241-2005 6、压力释放装置 性能试验规范 GB/T12242-2005 7、 弹簧直接载荷式安全阀 GB/T12243-2005 8、爆破片与爆破片装置GB567-1999 9、阀门型号 编制方法 JB/T308-2004 10、爆破片的设置
2、和选用 HG/T20570.3-1995 11、安全阀的设置和选用 HG/T20570.2-1995,1、压力容器检验-压力容器检验师培训教材(第九章) 2、安全阀-安全阀维修作业人员培训教材(2010年3月版),参考书籍:,引用的技术标准:,压力容器的安全装置(安全附件):指为保证压力容器安全运行而装设在设备上的一种附属装置。 重要性: (1)压力容器的安全装置必须配置齐全才能投用; (2)压力容器使用过程中,必须注意安全装置的维护和定期校验,保 证安全装置完好、灵敏、可靠; (3)压力容器定期检验中,安全装置的检查是必须进行的重要项目之 一。,第一节 安全装置分类及选用原则,1、计量显示装
3、置:计量显示装置用以显示容器运行时内部介质的实际状况。 (如压力表、温度计、液面计等),2. 控制或控制+显示组合装置 这类装置能依照设定的工艺参数自行调节,保证该工艺参数稳定在一定的范围内,有时这些装置还同时能显示介质的实际情况。 (如减压阀、调节阀、紧急切断阀、电接点压力表、电接点温度计、自动液面计等。),3. 超压泄放装置 当容器或系统内介质压力超过额定压力时,该装置能自动泄放部分或全部气体,以防止压力持续升高而威胁到容器的正常使用。 (如安全阀、爆破片、爆破帽、易熔塞、安全阀+爆破片),按其功能分类:,超压泄放装置按其结构形式可分为四种类型 (1)阀型安全泄压装置(安全阀) (2)断裂
4、型安全泄压装置(常见的有爆破片和爆破帽) (3)熔化型安全泄压装置(易熔塞) (4)组合型安全泄压装置(爆破片+安全阀),(1)爆破片和安全阀串联使用,如果爆破片装在安全阀的进口侧(图2),应当检查爆破片和安全阀之间装设的压力表有无压力显示,打开截止阀检查有无气体排出;(爆破片受背压,影响动作),(2)爆破片和安全阀串联使用,如果爆破片装在安全阀的出口侧(图3),应当检查爆破片和安全阀之间装设的压力表有无压力显示,如果有压力显示应当打开截止阀,检查能否顺利疏水、排气; (安全阀受背压,选用先导式、波纹管式),(3)爆破片和安全阀并联使用(图4)时,检查爆破片与容器间装设的截止阀是否处于全开状态
5、,铅封是否完好。,超压过程行为分析,根据超压过程中是否发生化学反应,容器超压可分为:物理超压和化学超压 物理超压:,(3)冷热侧发生相变的容器例如换热容器): 因热媒超量超温使冷媒侧液体蒸发汽化量增大,引起压力上升; 因冷媒供应中断,使热媒侧气体冷却量减少,引起压力上升。,(2)容器自身有两个或两个以上压力腔分另取不同的设计压力,当隔离元件或焊缝产生裂纹,高压腔介质窜人低压腔,导致低压腔超压。,(1)压力源来自外部的容器 出口阀门因误操作被关闭或由于腐蚀及物料积滞等原因适成出口被堵,当进口流量大于出口流量时会引起容器超压; 进口压力靠上游减压阀控制,当压力源的工作压力高于容器的设计压力而减压阀
6、失灵时,会引起容器超压。,(4充装液化气体过量的容器,随着环境温升高,不仅使饱和蒸汽压增大,且液体体积增大,挤占气相空间形成“满液”并引起超压。 (5)储存液化气体的容器遇到火焰或不可预料外来热源加热导致容器内液化气体大量气化并迅速超压。 (6)在封闭循环系统中,不凝气的累计造成压力上升。,化学反应超压 1)容器中进行生成气体体积增大的反应或放热反应例如聚合反应、氧化反应、硝化反应、氯化反应、磺化反应、中和反应),由于加料过快、混有杂质、冷却系统失灵或出口被堵等原因造成压力上升。 (2)易燃介质具有自燃性、混合危险性的介质,由于意外情况引起燃烧或其他化学反应,产生的反应热加快了反应过程而迅速超
7、压。 3)储存高分子单体聚合物的容器由于未及时补充阻聚剂或容器中混入诱聚物质从而引发聚合反应,二.超压泄放装置的设置原则,4、装设安全阀、爆破片装置的压力容器,设计单位应向使用单位提供压力容器安全泄放量、安全阀排量和爆破片泄放面积的计算书。无法计算时,设计单位应当会同设计委托单位或者使用单位意见,协商选用安全泄放装置固容规3.4.1(2),3、压力容器最高工作压力低于压力源压力时,在通向压力容器进口的管道上必须装设减压阀;如介质条件影响减压阀工作可靠性时,可用调节阀代替减压阀。在减压阀或调节阀的低压侧,必须装设安全阀和压力表。,2、在容器上,若安全阀安装后不能可靠地工作时,应装设爆破片装置或采
8、用爆破片装置与安全阀装置组合结构。采用组合结构时,应符合GBl50附录B等有关规定(动作压力,安全泄放量等)。凡串联在组合结构中的爆破片在动作时不允许产生碎片。固容规8.2(2),1凡固定式压力容器安全技术监察规程适用范围内的压力容器,应根据设计要求装设超压泄放装置(安全阀或爆破片)。 (压力源来自压力容器外部,且得到可靠控制时,超压泄放装置可以不直接安装在压力容器上。) 固容规8.2(1),5一般应单独装设安全泄压装置的有以下几种情况:,(1)液化气体贮存容器; (2)在容器内进行放热或分解等能使压力升高的化学反应的反应容器; (3)压气机附属气体贮罐; (4)高分子聚合设备; (5)由载热
9、物料加热,使容器内液体蒸发气化的换热容器; (6)用减压阀降压后进气,且其许用压力小于压源设备(如锅炉、压气机贮罐等)的容器。 (7) 与压力源直通,而压力源未设置安全阀的容器。,三、 超压泄放装置的选用原则,注:排放能力的计算-见技术标准如GB/T12241、GB567 安全泄放量的计算见GB150附录B,3. 压力容器设计时,如采用最高允许工作压力作为安全阀、爆破片的调整依据,应在设计图样上和压力容器铭牌上注明。,1. 超压泄放装置的设计制造应符合固定式压力容器安全技术监察规程和相应国家标准、行业标准的规定。使用单位必须选用持有特种设备制造许可证单位生产的产品。,2. 安全阀、爆破片的排放
10、能力必须大于等于压力容器的安全泄放量。,第二节 安全阀,一、安全阀定义:一种自动阀门,它不借助任何外力而又利用介质本身的力来排出一额定数量的流体,以防止系统内压力超过预定的安全值。当压力恢复正常后,再自行关闭并阻止介质继续流出的一种阀。,Fd =P0*S+ f Fd弹簧力 P0*S介质作用力 f密封力,三个部分组成,阀座、阀瓣和加载机构,安全阀的几个定义,整定压力(开启压力) 安全阀在运行条件下开始开启的预定压力,是在阀门进口处测量的表压力。在该压力下,在规定的运行条件下由介质压力产生的使阀门开启的力同使阀瓣保持在阀座上的力相互平衡。,排放压力 整定压力加超过压力。,回座压力 安全阀排放后其阀
11、瓣重新与阀座接触,即开启高度变为零时的进口静压力。,启闭压差 整定压力与回座压力之差。通常用整定压力的百分数来表示;而当整定压力小于0.3MPa时则以MPa为单位表示。,背压力 安全阀排放出口处压力。它是排放背压力和附加背压力的总和。,排放背压力 由于介质流经安全阀及排放系统而在阀出口处形成的压力。,附加背压力 安全阀即将动作前在其出口处存在的静压力,是由其他压力源在排放系统中引起的。,安全阀的基本要求 A 准确地开启(整定压力的偏差) B稳定地排放 (开启高度、排放量) C及时的回座(启闭压差) D可靠的密封(密封压力) 二、安全阀的分类 1、按阀瓣加载型式分类:静重式安全阀(重锤式安全阀及
12、杠杆重锤式两种) 弹簧式安全阀 2、按作用原理分类:直接作用式安全阀(介质作用力) 非直接作用式安全阀(先导式、带动力辅助装置安全阀) 3、按开启高度分类:微启式、全启式和中启式安全阀 (阀瓣开启的最大高度与阀孔直径之比来划分) 4、其他分类:如背压平衡(波纹管)、气体排放方式等,安全阀基本要求,杠杆式安全阀曾广泛应用于发电厂和石油化学工业中。其特点是载荷不随阀瓣升高而变化,并可以十分精确地加载。但其加载方式决定了其载荷不可能很大(一般小于7 500N ) ,而且不适合于移动和振动的场合,先导式安全阀特别适用于高压、大口径的场合先导式安全阀的主阀还可以设计成依靠工作介质来密封的形式,或者可以对
13、阀瓣施加比直接作用式安全阀大得多的机械载荷,因而具有良好的密封性能。同时,它的动作很少受背压变化的影响。基于上述原因,先导式安全阀同直接作用式安全阀一样得到了广泛的应用,这种安全阀的缺点在于它的可靠性同主阀和导阀两者有关,动作也不如直接作用式安全阀那样直接和敏捷,而且,结构较复杂,全启式安全阀:就是指它的阀瓣开启高度已经使阀座上形成的柱形面积不小于阀喉部的横截面积。因为阀瓣开启后,阀座上柱形面积为* d0*h( d0为阀口直径, h为阀瓣的开启高度),而阀喉部的横截面积为 *d02*/4,要达到柱形面积不小于阀孔的横截面积,必须使 hd0/4 。也就是说,全启式安全阀的阀瓣最大开启高度应不小于
14、阀座喉部直径的1/4。(如何实现全启),微启式安全阀:阀瓣最大开启高度应为阀座喉部直径的1/20-1/40。,三、安全阀排放量的计算,1、 理论排量 流道横截面积与安全阀流道面积相等的理想喷管的计算排量,以质量流量或容积流量表示。,2、排量系数 实际排量与理论排量的比值。,3、 额定排量系数 排量系数与减低系数(取0.9)的乘积。,4、额定排量 实际排量中允许作为安全阀应用基准的那一部份。额定排量可以取以下三者之一: (1)实际排量乘以减低系数(取0.9); (2)理论排量乘以排量系数,再乘以减低系数(取0.9); (3)理论排量乘以额定排量系数。,(安全阀排量计算),(1)安全阀的选用步骤
15、A、确定安全阀的公称压力 B、确定压力温度等级 C、确定弹簧的工作压力等级 D、确定公称通径、 E、确定基本形式 F、最后确定选用安全阀的型号,安全阀选用,安全阀型号编制,4、安全阀的选用和安装,(2)安全阀的安装安全阀安装的正确与否与它日后能否正常工作有很大关系,安全阀安装应符合下列要求:,(1)一切形式的安全阀应铅直安装,以使其阀杆处于铅垂方向的位置,从而保证阀瓣能顺利开启和关闭。,(2)对于压力容器,应装设在压力容器液面以上气相空间的最高处,或装设在与压力容器气相空间相连的管道上。蒸汽安全阀装在锅炉的锅筒、集箱的最高位置, 液体安全阀装在正常液面的下面。,(3)安全阀与压力容器之间的连接
16、管和管件的通孔,其截面面积不得小于安全阀的进口截面积。其接管应尽量短而直,避免较大的压力降。,( 4)几个安全阀如同共同装置在一个与压力容器直接相连的短管上,则该短管的流通截面积应至少等于这些安全阀的进口截面积之和。,(5)安全阀与压力容器之间一般不宜装设截止阀门或其它引出管;对于盛装毒性程度为极度、高度、中度危害介质,易燃介质、腐蚀、粘性介质或贵重介质的压力容器,为便于安全阀的清洗与更换,经使用单位主管压力容器的技术负责人批准,并制定可靠的防范措施,方可在安全阀与压力容器之间装设截止阀门。压力容器正常运行期间截止阀必须保证全开(加铅封或锁定),截止阀的结构和通径应不妨碍安全阀的安全泄放。,(
17、6)采用螺纹连接的弹簧式安全阀应与带有螺纹的短管相连接,而短管与筒体应采用焊接连接。,(7)安全阀应装设排放管。排放管应尽量避免曲折和急转弯,以尽量减少阻力。 排放管应直通安全地点,并有足够的流通截面积,保证排汽畅通, 对于能相互作用产生化学反应的气体用安全阀,不能共享一根排放管, 当安全阀安装在有腐蚀性的可燃气体的设备上,排放时还应采取防腐蚀措施; 当装设安全阀的设备内为有毒介质且该介质的蒸汽密度大于空气时,从安全阀排出的介质及其蒸汽应引入到专门的封闭系统中,并应从封闭系统回收到生产中使用。 同时排放管应予以固定,以免使安全阀产生过大的附加应力或引起振动。 如排放管露天布置而影响安全阀的正常
18、动作时,应加装防护罩。排放管及其防护罩、消音器不能妨碍安全阀的正常动作与维修。 安全阀排放管底部应装有接到安全地点的疏液管上都不允许装设阀门。,(8)为减少安全阀排放时引起的噪声,一般在排放压力达到一定数值时,在排汽管的出口要装消音器,则此消音器应有足够的流通截面积,以防止安全阀排放时所产生的背压过高而影响安全阀的正常动作及其排放量。消音板或其它组件的结构应避免因结垢而减少蒸汽的流通截面。,(12)安装前,应先对安全阀进行外观检查和整定压力试验及密封试验,对重要场合所使用的安全阀应先进行校验,安装后再进行现场整定压力、回座压力的调试和密封性试验,符合要求后进行铅封,再交付使用。,(11)露天安
19、装的安全阀,应设有防止气温低于0时,阀内介质所含水分结冰而影响安全阀排放的可靠措施。,(10)与安全阀连接的连接螺栓必须均匀的上紧,以免阀体产生附加应力,破坏阀件的同心度,妨碍安全阀的正常工作。,(9)安全阀装设位置应便于检查和维修。,安全阀的2种典型安装图,(1)安全阀的维护 A、要经常保持安全阀清洁,防止阀体弹簧等被油垢脏物所沾满或被锈蚀,防止安全阀排入管被油垢或其他异物堵塞。设置在室外露天的安全阀,还要注意防冻。 B、经常检查安全阀的铅封是否完好。检查杠杆式安全阀的重锤是否有松动、被移动以及另挂重物的现象。 C、发现安全阀有泄漏迹象时,应及时修理或更换。禁止用增加载荷的方法(如加大弹簧的
20、压缩量或移动重锤和加挂重物等)减除阀的泄漏。 D、对空气、水蒸气以及带有粘滞性物质而排气又不会造成危害的其他气体的安全阀,应定期作手提排气试验。手提排气试验的间隔期限,可以根据气体的洁净程度来确定。(75%),5、安全阀的维护、检查和校验,(2)安全阀的检查和检测 安全阀的定期检查和检测分为在线和离线二种。(安全阀安全技术监察规程) 在线检查和检测:在在线状态下(安全阀安装在设备上受压或不受压状态下)对安全阀进行的检查和检测。 在线检测方法如下:采用被保护系统及其压力进行试验;采用其它压力源进行试验;采用辅助开启装置进行试验。,离线检查:离线状态下,将安全阀从设备上拆下,对安全阀进行的检查。
21、(注意:需要携带一个可以识别的标签,标明设备号、工位号、整定压力、最后一次校验日期),安全阀有以下情况时,应当停止使用并且更换,其中有A至E项问题的应当予以报废: A、阀瓣和阀座密封面损坏,已经无法修复; B、导向零件锈蚀严重,已经无法修复; C、调节圈锈蚀严重,已经无法进行调节; D、弹簧腐蚀,已经无法使用; E、附件不全而无法配置; F、历史记录丢失; G、选型不当。,(3)安全阀的校验 A、校验的项目:整定压力和密封压力, 有条件校验回座压力,固定式压力容器安全阀的整定压力一般不大于该压力容器的设计压力。设计图样或者铭牌上标注有最高允许工作压力的,也可以采用最高允许工作压力确定安全阀的整
22、定压力。 即:PzP PtPw(按检验核定的最高工作压力调试),移动式压力容器安全阀的开启压力应为罐体设计压力的1.051.10 倍,安全阀的额定排放压力不得高于罐体设计压力的1.2 倍,回座压力不应低于开启压力的0.8倍。,整定压力的确定:,压力容器的最高允许工作压力是根据容器有效厚度计算得到的容器实际可承受压力。可以采用最高允许工作压力做为超压泄放装置的动作压力, 由于在设计和制造阶段均存在厚度圆整等因素,压力容器的最高允许工作压力一般都大于设计压力,如以设计压力作为确定超压泄放装置动作压力的基准,将不利于充分发挥众多压力容器产品的实际承压能力。 境外压力容器标准,多以最高允许工作压力作为
23、确定超压泄放装置动作压力的基准。 许多压力容器的设计压力与工作压力(即正常工况下,压力容器顶部可能出现的最高压力)较为接近(或者说差值较小),以设计压力作为确定超压泄放装置的作压力的基准,有可能导致在正常工况下超压泄放装置出现不应有的频繁动作,既不利于稳定生产,又会造成物料浪费,甚至导致环境污染。,固定式压力容器安全技术监察规程制造部分4.8.3(2)规定“进行气密性试验时,一般应当将安全附件装配齐全”。 而超压泄放装置的动作压力一般不得高于设计压力(3.9.2(1)规定), 这样以设计压力进行气密性试验时,就会造成超压泄放装置的开启。要求设计者给出最高允许工作压力,就是为了在进行气密性试验时
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