第一章 安全设备工程学基础知识精选文档.ppt

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1、第一章第一章 安全安全设备工程学基工程学基础知知识1 1本讲稿第一页，共七十五页n(1)适用性；适用性；尽可能采用先进技术尽可能采用先进技术,使设计的设备充分实现其预使设计的设备充分实现其预期的性能指标和功能。期的性能指标和功能。n(2)良好的可靠性良好的可靠性n(3)稳定可靠的安全性稳定可靠的安全性2 2本讲稿第二页，共七十五页n(4)完善的人机学特性；完善的人机学特性；n(5)良好的工业美学特性；良好的工业美学特性；n(6)优异的技术经济性。优异的技术经济性。“买得起、用得起、扔买得起、用得起、扔得起得起”。n上述上述6个方面个方面,随着社会文明和经济日益全球化随着社会文明和经济日益全球化

2、,设设备类产品的安全性及其稳定性备类产品的安全性及其稳定性,由过去的次要、辅由过去的次要、辅助性地位助性地位,已跃升为设备研制与开发必须优先保证已跃升为设备研制与开发必须优先保证的质量指标。的质量指标。3 3本讲稿第三页，共七十五页n1993年以来年以来,许多发达国家相继制定了机械产品许多发达国家相继制定了机械产品安全认证法规安全认证法规,要求凡在本国制造或进入本国市场要求凡在本国制造或进入本国市场流通的机械产品流通的机械产品,必须经严格的安全性认证必须经严格的安全性认证,否则否则,不许进入本国市场。不许进入本国市场。n中国也于中国也于1997年相继成立了年相继成立了“中国机械产品安中国机械产

3、品安全认证委员会全认证委员会”和和“中国机械安全认证中心中国机械安全认证中心”。4 4本讲稿第四页，共七十五页n日本著名的机械工程学教授伊藤广所著的日本著名的机械工程学教授伊藤广所著的未来未来机械设计机械设计指出指出,未来的机械设计的安全设计是最未来的机械设计的安全设计是最重要的设计。日本茄子川教授在谈到日本汽车和重要的设计。日本茄子川教授在谈到日本汽车和高速公路设计时曾说高速公路设计时曾说,“在日本在日本,安全设计是汽车和安全设计是汽车和高速公路的第一设计高速公路的第一设计”。n设备的安全性及其质量已成为当今社会关注的重设备的安全性及其质量已成为当今社会关注的重要课题。现代人类需要安全化、无

4、害化的设备要课题。现代人类需要安全化、无害化的设备,而而安全化、无害化设备安全化、无害化设备(简称安全设备简称安全设备)的开发和研的开发和研制必然需要专门的工程技术和理论制必然需要专门的工程技术和理论安全设安全设备工程学的技术和理论的指导。备工程学的技术和理论的指导。5 5本讲稿第五页，共七十五页n显然显然,以设备安全的设计、制造、检测和评价理论以设备安全的设计、制造、检测和评价理论和技术为核心和技术为核心,以实现设备安全化、无害化为基本以实现设备安全化、无害化为基本目标和宗旨的安全设备工程学目标和宗旨的安全设备工程学,是现代安全科学技是现代安全科学技术研究的前沿问题和最有实际意义的内容。同时

5、术研究的前沿问题和最有实际意义的内容。同时,它也是面向它也是面向21世纪的机械设计制造及理论的重要世纪的机械设计制造及理论的重要分支和新生长点。分支和新生长点。6 6本讲稿第六页，共七十五页1.1.2 现代可持续发展观和法制观呼唤安全设备工程现代可持续发展观和法制观呼唤安全设备工程学的萌生学的萌生n技术的双向作用；技术的双向作用；n现代设备高危害载体，设计的缺陷将发展成很大现代设备高危害载体，设计的缺陷将发展成很大的灾难；的灾难；n亡羊补牢的做法应避免；亡羊补牢的做法应避免；n法制角度。法制角度。7 7本讲稿第七页，共七十五页1.1.3 安全科学技术学科发展期待安全设备工程学发安全科学技术学科

6、发展期待安全设备工程学发展。展。n随着人们对安全的本质、规律研究和认识的不断随着人们对安全的本质、规律研究和认识的不断深化深化,人们日益感到安全的人们日益感到安全的3个基本要素个基本要素即即人、物及人与物的关系中人、物及人与物的关系中,要素要素“物物”的安全化对的安全化对于实现于实现“人、机、物、环境人、机、物、环境”整个系统的安全本整个系统的安全本质化具有决定性的意义。这里的质化具有决定性的意义。这里的“物物”,主要是指主要是指除了加工对象以外的各类设备除了加工对象以外的各类设备(包括设施和各种设包括设施和各种设备、工具在内备、工具在内)。8 8本讲稿第八页，共七十五页n安全的安全的“软软”

7、科学技术范畴科学技术范畴,例如例如:安全管理学、安全系统学、安安全管理学、安全系统学、安全法学、安全经济学等；全法学、安全经济学等；n安全安全“硬硬”科学与技术的研究较少。在国内外至今尚未见到过科学与技术的研究较少。在国内外至今尚未见到过有任何专门论述安全设备工程学有任何专门论述安全设备工程学(即安全即安全“硬硬”工程技术工程技术)的专的专著。著。n可见可见,安全科学技术学科作为一个新兴一级学科安全科学技术学科作为一个新兴一级学科,其发展是极不平其发展是极不平衡的衡的,其其“硬件硬件”部分由于研究难度大、费用高而相当落后部分由于研究难度大、费用高而相当落后,远不远不能解决当代和未来人类文明及可

8、持续发展对安全能解决当代和未来人类文明及可持续发展对安全“硬硬”工程工程技术的客观需求。技术的客观需求。9 9本讲稿第九页，共七十五页1.2 安全设备工程学研究的主要内容安全设备工程学研究的主要内容n1.2.1 安全设备工程学的定义安全设备工程学的定义n所谓安全设备工程学所谓安全设备工程学,就是研究关于各种设备就是研究关于各种设备(包包括各类工具、机械、装置和设施等括各类工具、机械、装置和设施等)安全化和无害安全化和无害化以及以保障安全为目的的各类化以及以保障安全为目的的各类“专用安全设备专用安全设备和装置和装置”的学问。的学问。1010本讲稿第十页，共七十五页n其学科属性属安全工程技术其学科

9、属性属安全工程技术(硬件硬件)范畴范畴,是在设备的安全设计、是在设备的安全设计、选材、制造、安装、养修、使用、评价、认证等一系列工程选材、制造、安装、养修、使用、评价、认证等一系列工程领域中领域中,使设备从根本上实现安全化使设备从根本上实现安全化(即安全本质化即安全本质化)、无害化以、无害化以及研制各类及研制各类“专用安全设备或安全装置专用安全设备或安全装置”所采用的普遍适用的所采用的普遍适用的科学理论、方法、工程技术、控制策略等的总称。科学理论、方法、工程技术、控制策略等的总称。n它是与现代安全科学技术理论、特别是安全本质化思想、安全它是与现代安全科学技术理论、特别是安全本质化思想、安全原理

10、、安全系统工程、安全人机工程与设备工程学等有关学科原理、安全系统工程、安全人机工程与设备工程学等有关学科相互交叉、融合的产物。相互交叉、融合的产物。1111本讲稿第十一页，共七十五页n安全设备工程学有广义和狭义之分。安全设备工程学有广义和狭义之分。n广义安全设备工程学是指关于各类设备安全化和广义安全设备工程学是指关于各类设备安全化和无害化的科学理论、工程技术和方法的知识体系无害化的科学理论、工程技术和方法的知识体系,具有广泛的工程技术适用性。具有广泛的工程技术适用性。n狭义安全设备工程学主要是指各种专门用于安全狭义安全设备工程学主要是指各种专门用于安全保障的安全保护、安全防护、安全控制装置保障

11、的安全保护、安全防护、安全控制装置(或设或设备备)的有关科学理论、技术和方法体系。的有关科学理论、技术和方法体系。1212本讲稿第十二页，共七十五页1.2.2 安全设备工程学的研究目标安全设备工程学的研究目标n安全设备工程学的目标是研究人们在生产、生活安全设备工程学的目标是研究人们在生产、生活中广泛使用的各类设备从根本上实现安全化和无中广泛使用的各类设备从根本上实现安全化和无害化害化,即设备安全本质化即设备安全本质化,以最大限度地预防和减以最大限度地预防和减轻因设备本身的不安全轻因设备本身的不安全(包括不卫生问题包括不卫生问题)和不可和不可靠而导致的事故、灾害和经济损失为最终目的。靠而导致的事

12、故、灾害和经济损失为最终目的。1313本讲稿第十三页，共七十五页1.2.3 安全设备工程学的主要研究内容安全设备工程学的主要研究内容n安全设备工程学研究内容主要集中在安全设备工程学研究内容主要集中在8个方面个方面:n(1)安全设备工程学应用基础理论。主要包括设安全设备工程学应用基础理论。主要包括设备的安全失效机理、模式及致灾、致害理论备的安全失效机理、模式及致灾、致害理论,例如例如:设备及零部件安全失效的模式、成因机制与规律设备及零部件安全失效的模式、成因机制与规律等等;设备发生事故的规律、原因和过程理论设备发生事故的规律、原因和过程理论;设备设备安全运行寿命及剩余安全寿命分析与评价理论等。安

13、全运行寿命及剩余安全寿命分析与评价理论等。1414本讲稿第十四页，共七十五页n(2)设备的安全设计理论与技术。主要包括安全设备的安全设计理论与技术。主要包括安全化、无害化设备的结构设计、造型设计、材料选化、无害化设备的结构设计、造型设计、材料选择、可靠性设计、人机工程设计、安全控制设计择、可靠性设计、人机工程设计、安全控制设计的理论与技术等。的理论与技术等。n(3)安全化、无害化设备的加工、制造、装配理安全化、无害化设备的加工、制造、装配理论。论。n(4)有关设备的安全质量检测、安全仿真、安全有关设备的安全质量检测、安全仿真、安全性评价和安全性认证的理论与技术。性评价和安全性认证的理论与技术。

14、1515本讲稿第十五页，共七十五页n(5)设备的安全使用、安全诊断、安全养修理论设备的安全使用、安全诊断、安全养修理论与技术。与技术。n(6)安全设备的技术经济学理论与方法。安全设备的技术经济学理论与方法。n(7)设备的工程心理学、卫生学设计理论与技术。设备的工程心理学、卫生学设计理论与技术。例如例如:其职业危害及公害的预防与控制的理论和技其职业危害及公害的预防与控制的理论和技术等术等n(8)专门保障安全为目的的专门保障安全为目的的“专用安全设备与装专用安全设备与装置置”的理论与技术。的理论与技术。1616本讲稿第十六页，共七十五页1.3安全设备工程学的学科构成和知识结构安全设备工程学的学科构

15、成和知识结构n1.3.1 安全设备工程学的学科构成安全设备工程学的学科构成n任何一个学科的构成及其研究内容都是由其研究任何一个学科的构成及其研究内容都是由其研究目的规定的目的规定的,即目的决定其组成部分和基本内容。即目的决定其组成部分和基本内容。n安全设备工程学是以实现设备的安全化和无害化安全设备工程学是以实现设备的安全化和无害化即安全本质化为目标即安全本质化为目标,以最大限度地预防和控制设以最大限度地预防和控制设备本身的不安全、不可靠而引起的事故、灾害和备本身的不安全、不可靠而引起的事故、灾害和经济损失为最终目的。经济损失为最终目的。1717本讲稿第十七页，共七十五页n因此因此,它是一个以它

16、是一个以“安全第一安全第一”为主导思想、以设为主导思想、以设备安全化、无害化原理为基础的备安全化、无害化原理为基础的,融众多工程学科融众多工程学科领域的相关知识、理论和技术所构成的全新的设领域的相关知识、理论和技术所构成的全新的设备工程与技术的知识体系。备工程与技术的知识体系。n这其中既有独特的安全基础理论部分这其中既有独特的安全基础理论部分(基础科学与基础科学与技术科学技术科学),也包括对实现设备安全化和无害化有也包括对实现设备安全化和无害化有用的一系列有关工程技术和方法。更确切地说用的一系列有关工程技术和方法。更确切地说,该该学科是安全科学技术不断向工程学科渗透和交叉学科是安全科学技术不断

17、向工程学科渗透和交叉的产物的产物,是二者有机融合的综合性整体。是二者有机融合的综合性整体。1818本讲稿第十八页，共七十五页1.3.2 安全设备工程学的知识结构安全设备工程学的知识结构n(1)安全设备工程学的基本原理。安全设备工程学的基本原理。n主要包括主要包括:设备致灾、致害的模式、原因、机制设备致灾、致害的模式、原因、机制;安全设备学的基本原理和原则安全设备学的基本原理和原则;设备的安全本质、设备的安全本质、安全本质化及安全质量安全本质化及安全质量;设备安全本质化的标志及设备安全本质化的标志及其设计准则、安全失效与安全寿命分析原理等。其设计准则、安全失效与安全寿命分析原理等。1919本讲稿

18、第十九页，共七十五页n(2)安全设备的结构设计理论与方法。主要包括安全设备的结构设计理论与方法。主要包括:设备的危险部位设备的危险部位(源源)与分类与分类;结构安全设计与验算结构安全设计与验算;整体布局与匹配整体布局与匹配;造型设计与方法造型设计与方法;零部件安全设零部件安全设计及要求计及要求;材料的安全选择与使用等。材料的安全选择与使用等。n(3)安全设备的人机工程学设计理论与方法。安全设备的人机工程学设计理论与方法。2020本讲稿第二十页，共七十五页n(4)设备安全可靠性技术与设计。主要包括设备安全可靠性技术与设计。主要包括:可靠性建模方法、分析计算理论及人机系统可靠可靠性建模方法、分析计

19、算理论及人机系统可靠性设计等。性设计等。n(5)安全设备的制造加工及装配、检验。主要包安全设备的制造加工及装配、检验。主要包括括:影响设备安全性及安全质量的制造、加工、装影响设备安全性及安全质量的制造、加工、装配因素配因素;安全设备的制造、加工、装配技术及设备安全设备的制造、加工、装配技术及设备安全实验及安全质量检测技术等。安全实验及安全质量检测技术等。2121本讲稿第二十一页，共七十五页n(6)设备安全控制及安全装置。主要包括设备安全控制及安全装置。主要包括:设备安设备安全防护、安全保护、安全监控原理和各类专用安全防护、安全保护、安全监控原理和各类专用安全装置的设计、造型及配置等。全装置的设

20、计、造型及配置等。n(7)安全设备的整机安全性分析、评价与认证。安全设备的整机安全性分析、评价与认证。主要包括主要包括:评价原理、指标体系、方法、标准、程评价原理、指标体系、方法、标准、程序等。序等。2222本讲稿第二十二页，共七十五页n(8)设备安全状态的动态监测、诊断与养修。设备安全状态的动态监测、诊断与养修。主要包括主要包括:设备及其零部件的故障成因理论设备及其零部件的故障成因理论;安全安全信息特征信息特征;安全状态监测、诊断技术安全状态监测、诊断技术;安全保养、安全保养、维修技术、方法及报废标准和安全回收方法等。维修技术、方法及报废标准和安全回收方法等。n(9)设备安全化技术经济分析与

21、评价。主要包括设备安全化技术经济分析与评价。主要包括:非安全化设备的负效益构成与计算非安全化设备的负效益构成与计算;确定设备最优确定设备最优安全投资的原则和方法安全投资的原则和方法;设备安全化技术措施或方设备安全化技术措施或方案的经济分析与评价等。案的经济分析与评价等。n(10)专用安全设备的理论与工程技术等。专用安全设备的理论与工程技术等。2323本讲稿第二十三页，共七十五页注册安全工程师应具备注册安全工程师应具备的知识体系结构的知识体系结构2424本讲稿第二十四页，共七十五页第一篇第一篇 安全工程技术理论安全工程技术理论n1 安全科学学科基础及理论安全科学学科基础及理论2 安全科学的定性与

22、定量理论安全科学的定性与定量理论3 事故分析、预测与预防理论事故分析、预测与预防理论4 安全人机工程学安全人机工程学5 安全系统工程安全系统工程6 危害辨识与安全评价危害辨识与安全评价2525本讲稿第二十五页，共七十五页第二篇第二篇 安全管理安全管理n7 安全管理科学理论安全管理科学理论8 安全生产法律法规和标准安全生产法律法规和标准9 安全管理模式与体系安全管理模式与体系10 安全管理技术安全管理技术11 安全生产监督管理安全生产监督管理12 先进的安全管理经验借鉴先进的安全管理经验借鉴13 我国企业安全管理实例我国企业安全管理实例2626本讲稿第二十六页，共七十五页第三篇第三篇 职业安全职

23、业安全n14 机械安全机械安全15 起重与搬运安全起重与搬运安全16 压力容器与锅炉安全压力容器与锅炉安全17 焊接安全焊接安全18 防火与防爆工程防火与防爆工程19 电气安全电气安全2727本讲稿第二十七页，共七十五页第四篇第四篇 职业健康职业健康n20 噪声与振动噪声与振动21 工厂防尘工厂防尘22 工业防毒工业防毒23 辐射安全辐射安全24 个体防护个体防护2828本讲稿第二十八页，共七十五页第五篇第五篇 行业安全行业安全n25 煤矿安全煤矿安全26 冶金安全冶金安全27 建筑安全建筑安全28 化工安全化工安全29 石油工业安全石油工业安全30 电网安全技术电网安全技术2929本讲稿第二

24、十九页，共七十五页第六篇第六篇 公共安全公共安全n31 道路交通事故与交通安全道路交通事故与交通安全32 铁路运输安全铁路运输安全33 水上交通安全水上交通安全34 民用航空安全民用航空安全35 公共场所安全公共场所安全36 自然灾害防治自然灾害防治3030本讲稿第三十页，共七十五页1.4 压力容器的基本知识n1.4.1 概述概述n广义容器器壁两边存在着一定压力差的所在密闭广义容器器壁两边存在着一定压力差的所在密闭容器，均可称作压力容器。容器，均可称作压力容器。n狭义狭义“压力容器压力容器”作为专用术语指压力达到一定作为专用术语指压力达到一定数值，同时容器的容积超过一定限度、容器所处数值，同时

25、容器的容积超过一定限度、容器所处的工作温度使其内部有呈气体状态介质的密封容的工作温度使其内部有呈气体状态介质的密封容器。器。3131本讲稿第三十一页，共七十五页n具备这些条件的容器一旦发生事故，有可能造成具备这些条件的容器一旦发生事故，有可能造成严重后果，包括物质财产的破坏和人员的伤害，严重后果，包括物质财产的破坏和人员的伤害，对环境带来不良影响。因而对这些容器的设计、对环境带来不良影响。因而对这些容器的设计、制造、安装、使用、检修和改造实施严格的管理，制造、安装、使用、检修和改造实施严格的管理，采取必要的安全技术监督措施，以保证压力容器采取必要的安全技术监督措施，以保证压力容器除具有所需的适

26、用性，同时还要确保它的安全可除具有所需的适用性，同时还要确保它的安全可靠性。靠性。3232本讲稿第三十二页，共七十五页n一、压力容器的界定一、压力容器的界定n多大的压力和容积的容器就划为压力容器没有客多大的压力和容积的容器就划为压力容器没有客观的界限，各国的规定也不尽一致。按我国压力观的界限，各国的规定也不尽一致。按我国压力容器安全技术监察规程中受监督的压力容器划定容器安全技术监察规程中受监督的压力容器划定的条件归纳为以下三条的条件归纳为以下三条n1最高工作压力n2容器的内直径，且容积 ；n3介质为气体、液化气体或标准沸点小于等于最高工作温度的液体。n同时具备以上三个条件的压力容器就是受各级劳

27、动部门锅炉压力容器安全监察机构监察范围内的容器。部分纳入压力容器安全技术监察规程的压力容器见P3。3333本讲稿第三十三页，共七十五页n核能容器、各类气体配槽车、罐车和气瓶等经常核能容器、各类气体配槽车、罐车和气瓶等经常移动的压力容器、压力超过移动的压力容器、压力超过100MPa的超高压容的超高压容器等，由于它们有各自不同的工作特点，另有专器等，由于它们有各自不同的工作特点，另有专门的规程来管理这些类别的容器，不受压力容器门的规程来管理这些类别的容器，不受压力容器安全技术监察规程的管理安全技术监察规程的管理3434本讲稿第三十四页，共七十五页n介质是指容器所盛装的，或在容器中参与反应的物质。介

28、质是指容器所盛装的，或在容器中参与反应的物质。n从介质状态看，有三种形式：（压缩）气体、介质的温度高于标从介质状态看，有三种形式：（压缩）气体、介质的温度高于标准大气压下沸点的饱和液体、沸点低于可能达到的最高使用温度准大气压下沸点的饱和液体、沸点低于可能达到的最高使用温度或环境温度的液化气体。或环境温度的液化气体。n后两种介质不是单纯的气体，这些介质在容器内只是由于压后两种介质不是单纯的气体，这些介质在容器内只是由于压力较高才呈现液态（实际在容器内是气液并存的饱和状态），力较高才呈现液态（实际在容器内是气液并存的饱和状态），工作中，一旦容器破裂，容器内的压力下降，这些饱和液体工作中，一旦容器破

29、裂，容器内的压力下降，这些饱和液体即呈现过热状态，并立即蒸发汽化，体积急剧膨胀，发生蒸即呈现过热状态，并立即蒸发汽化，体积急剧膨胀，发生蒸汽爆炸，其所释放的能量要比同体积、同压力的饱和蒸汽大汽爆炸，其所释放的能量要比同体积、同压力的饱和蒸汽大得多，发生事故的危害性也大得多。得多，发生事故的危害性也大得多。3535本讲稿第三十五页，共七十五页n对于常温下处于液体状态的介质，即使在高压力对于常温下处于液体状态的介质，即使在高压力作用下，几乎是不可压缩的，容器破裂释放的能作用下，几乎是不可压缩的，容器破裂释放的能量非常有限，破坏性很小故盛有这种液体介质量非常有限，破坏性很小故盛有这种液体介质的容器不

30、在监控范围内。的容器不在监控范围内。n而气体在温度不变的情况下，其体积与压力成反而气体在温度不变的情况下，其体积与压力成反比。换句话说，容器一旦破裂，气体将从压缩状比。换句话说，容器一旦破裂，气体将从压缩状态的压力下迅速膨胀到环境所处的大气压力，体态的压力下迅速膨胀到环境所处的大气压力，体积在瞬间扩大许多倍。如压缩气体的温度高于环积在瞬间扩大许多倍。如压缩气体的温度高于环境温度，则膨胀的体积更大，此时所释放的能量境温度，则膨胀的体积更大，此时所释放的能量也十分巨大。容器的容积越大，膨胀功就越大，也十分巨大。容器的容积越大，膨胀功就越大，如膨胀过程时间极短，则破坏性也就更强。（如膨胀过程时间极短

31、，则破坏性也就更强。（P2页的例子）页的例子）3636本讲稿第三十六页，共七十五页n二、压力容器在国民经济中的地位与作用二、压力容器在国民经济中的地位与作用n在工业生产中，压力容器的主要作用是储存、运在工业生产中，压力容器的主要作用是储存、运输有压力的气体或液化气体，或者是为这些液体输有压力的气体或液化气体，或者是为这些液体的传热、传质提供一个密闭的空间。的传热、传质提供一个密闭的空间。3737本讲稿第三十七页，共七十五页n压力容器的用途极为广泛。在工业、民用及军工压力容器的用途极为广泛。在工业、民用及军工等许多部门，在科学研究的许多领域都起着重要等许多部门，在科学研究的许多领域都起着重要作用

32、。作用。n石油化学工业中应用最为普遍，约占压力窗口总石油化学工业中应用最为普遍，约占压力窗口总使用量的使用量的50左右。石油是重要能源，在当今世左右。石油是重要能源，在当今世界的能源中占有相当的比例。石油化学工业主要界的能源中占有相当的比例。石油化学工业主要包括化肥、农药、医药、炼油、无机化工和有机包括化肥、农药、医药、炼油、无机化工和有机合成等行业。合成等行业。3838本讲稿第三十八页，共七十五页nP4页的例子：页的例子：n压缩空气作为一种使用较多的动力源。在工厂中，压缩空气作为一种使用较多的动力源。在工厂中，空压就像水电一样，已成为生产中不可或缺的公空压就像水电一样，已成为生产中不可或缺的

33、公用设施，诸如气动仪器，气动工具，喷吹、清洁用设施，诸如气动仪器，气动工具，喷吹、清洁输送及其它相关气动设备，皆依赖压缩空气作为输送及其它相关气动设备，皆依赖压缩空气作为动力源。动力源。3939本讲稿第三十九页，共七十五页n储存各种气体：制造消毒水和农药用到的氯气；储存各种气体：制造消毒水和农药用到的氯气；焊接和切割用到的氢气、氧气、氩气；食品行业焊接和切割用到的氢气、氧气、氩气；食品行业要用到的要用到的CO2气体，这些气体往往经过增压使其气体，这些气体往往经过增压使其成为压缩气体，而储运这些压缩气体的窗口，如成为压缩气体，而储运这些压缩气体的窗口，如气瓶、液化气体储罐及槽车等，都是压力容器。

34、气瓶、液化气体储罐及槽车等，都是压力容器。n制冷装置中的冷凝器，蒸发器等多数设备；制冷装置中的冷凝器，蒸发器等多数设备；4040本讲稿第四十页，共七十五页n换热装置中的换热器；换热装置中的换热器；n化工生产中的大部分反应设备；化工生产中的大部分反应设备；n核电站的核动力装置中的反应堆，当由燃料元件、核电站的核动力装置中的反应堆，当由燃料元件、堆芯结构、压力容器和控制棒、驱动机构等几个堆芯结构、压力容器和控制棒、驱动机构等几个主要部分组成。主要部分组成。4141本讲稿第四十一页，共七十五页n压力容器的应用范围是相当广泛的。仅就我国而压力容器的应用范围是相当广泛的。仅就我国而言，压力容器的设计、制

35、造、使用、维修、监察言，压力容器的设计、制造、使用、维修、监察就涉及到机械、核能、电子、航空、交通、采掘、就涉及到机械、核能、电子、航空、交通、采掘、海洋、石化、轻工、纺织、冶金、国防、医药劳海洋、石化、轻工、纺织、冶金、国防、医药劳动等众多行业和部门。动等众多行业和部门。4242本讲稿第四十二页，共七十五页n三、我国压力容器的管理和监察三、我国压力容器的管理和监察n国有企业和大型外资、合资企业对压力容器的使国有企业和大型外资、合资企业对压力容器的使用和管理较为规范；用和管理较为规范；n中小型压力容器用户生产规模较小，并受经济利中小型压力容器用户生产规模较小，并受经济利益的驱使和心存侥幸等因素

36、的影响，在生产上往益的驱使和心存侥幸等因素的影响，在生产上往往只注重配方、工艺而忽视对压力容器这类特殊往只注重配方、工艺而忽视对压力容器这类特殊的危险设备的管理。的危险设备的管理。4343本讲稿第四十三页，共七十五页n2002年年11月月1日起施行的日起施行的中华人民共和国安中华人民共和国安全生产法全生产法，对压力容器这类特种设备的使用作，对压力容器这类特种设备的使用作了强制性的规定。了强制性的规定。4444本讲稿第四十四页，共七十五页n第三十条规定第三十条规定:n生产经营单位使用涉及生命安全、危险性较大的特种设备，以及危险物品的容器运输工具必须按照国家有关规定，由专业生产单位生产，并经取得专

37、业资质的检测、检验机构检测、检验合格，取得安全使用证或者安全标志，方可投入使用。n检测、检验机构对检测、检验结果负责。n涉及生命安全、危险性较大的特种设备的目录由国务院负责特种设备厂安全监督管理的部门制定，报国务院批准后执行。4545本讲稿第四十五页，共七十五页1.4.2 压力容器分类压力容器分类n一、一般分类一、一般分类n按容器壁厚可分为薄壁容器和厚壁容器；（便于按容器壁厚可分为薄壁容器和厚壁容器；（便于容器的设计计算）容器的设计计算）n按壳体承压的方式可分为内压容器和外压容器；按壳体承压的方式可分为内压容器和外压容器；n按容器的工作壁温可分为高温容器、常温容器和按容器的工作壁温可分为高温容

38、器、常温容器和低温容器；低温容器；4646本讲稿第四十六页，共七十五页n按壳体的几何形状可分为球形容器、圆筒形容器按壳体的几何形状可分为球形容器、圆筒形容器和其他特殊形状容器等；和其他特殊形状容器等；n按容器的制造方法可分为焊接容器、锻造容器、按容器的制造方法可分为焊接容器、锻造容器、铆接容器、铸造容器、有色金属容器和非金属容铆接容器、铸造容器、有色金属容器和非金属容器；（便于容器的设计计算）器；（便于容器的设计计算）n按容器的安放形式可分为立式容器和卧式容器等。按容器的安放形式可分为立式容器和卧式容器等。n总之，各种不同的分类方法都是从各个不同需要总之，各种不同的分类方法都是从各个不同需要的

39、角度来考虑的。的角度来考虑的。4747本讲稿第四十七页，共七十五页n从压力容器的使用特点和安全管理方面考虑，压从压力容器的使用特点和安全管理方面考虑，压力容器一般分为固定式和移动式两大类力容器一般分为固定式和移动式两大类:n1、固定式、固定式n固定式容器是指除了用于运输储存气体的盛装容固定式容器是指除了用于运输储存气体的盛装容器以外的所有容器。器以外的所有容器。4848本讲稿第四十八页，共七十五页n（1）按压力等级分类）按压力等级分类压力是压力容器最主要的一个工作参数。从安全压力是压力容器最主要的一个工作参数。从安全角度考虑，容器的工作压力越大，发生爆炸事故角度考虑，容器的工作压力越大，发生爆

40、炸事故时的危害也越大时的危害也越大n根据现行根据现行压力容器安全技术监察规程压力容器安全技术监察规程，按压，按压力容器的设计压力可划分为低压、中压、高压、力容器的设计压力可划分为低压、中压、高压、超高压四个等级，具体的划分标准如下。超高压四个等级，具体的划分标准如下。n低压（代号L）0.1Mpap1.6Mpan中压（代号M）1.6Mpap10Mpan高压（代号H）10Mpap100Mpan超高压（代号U）p100Mpa4949本讲稿第四十九页，共七十五页n常用的是低压容器，中压容器多用于石油化学工常用的是低压容器，中压容器多用于石油化学工业；业；n高压容器则主要用于氮肥工业和一部分石油化学高压

41、容器则主要用于氮肥工业和一部分石油化学工业；工业；n超高压容器目前使用还不太多，除实验室设备外，超高压容器目前使用还不太多，除实验室设备外，用于工业生产的，大部分是高分子聚合设备和部用于工业生产的，大部分是高分子聚合设备和部分人造材料制造，如人造金刚石等。分人造材料制造，如人造金刚石等。5050本讲稿第五十页，共七十五页n压力是压力容器最主要的一个工作参数，但并不压力是压力容器最主要的一个工作参数，但并不是压力越大，就越容易出现事故是压力越大，就越容易出现事故.n一般中、低压容器都是薄壁容器，大部分用碳钢一般中、低压容器都是薄壁容器，大部分用碳钢板卷焊而成；高压容器因壁较厚，大多采用各种板卷焊

42、而成；高压容器因壁较厚，大多采用各种形式的组合装配焊接或锻造。形式的组合装配焊接或锻造。5151本讲稿第五十一页，共七十五页n（2）按工艺用途分类）按工艺用途分类n根据其在生产工艺过程中所起的作用可以归纳为根据其在生产工艺过程中所起的作用可以归纳为四大类，即反应压力容器、换热压力容器、分离四大类，即反应压力容器、换热压力容器、分离压力容器、储存压力容器。压力容器、储存压力容器。n反应压力容器（代号反应压力容器（代号R,reactor）主要用于完）主要用于完成介质的物理、化学反应。成介质的物理、化学反应。n换热压力容器（代号换热压力容器（代号E,Exchanger）主要用）主要用于完成介质的热量

43、交换，达到生产工艺过程所需于完成介质的热量交换，达到生产工艺过程所需要的将介质加热或冷却的目的。要的将介质加热或冷却的目的。5252本讲稿第五十二页，共七十五页n分离压力容器（代号分离压力容器（代号S,Segregator）主要是）主要是用于完成介质的流体压力平衡、缓冲和气体净化用于完成介质的流体压力平衡、缓冲和气体净化分离。分离。n储存压力容器（代号储存压力容器（代号C，其中球罐代号为，其中球罐代号为B）主）主要用于储存或盛装气体、液体、液化气体等介质，要用于储存或盛装气体、液体、液化气体等介质，保持介质压力的稳定。保持介质压力的稳定。5353本讲稿第五十三页，共七十五页n2、移动式、移动式

44、n移动式压力容器属于储运容器，它与储存容器的移动式压力容器属于储运容器，它与储存容器的区别在于移动式压力容器没有固定的使用地点，区别在于移动式压力容器没有固定的使用地点，一般也没有专职的使用操作人员，使用环境经常一般也没有专职的使用操作人员，使用环境经常变换，不确定因素较多，管理复杂，因此容易发变换，不确定因素较多，管理复杂，因此容易发生事故。生事故。n它的主要用途是盛装或运送有压力的气体或液化它的主要用途是盛装或运送有压力的气体或液化气体。容器在气体制造厂充气，然后运送到用气气体。容器在气体制造厂充气，然后运送到用气单位。单位。n移动式压力容器按其容积大小及结构形状可以分移动式压力容器按其容

45、积大小及结构形状可以分为气瓶和槽（罐）车两大类。为气瓶和槽（罐）车两大类。5454本讲稿第五十四页，共七十五页n二、按安全的重要程度分类二、按安全的重要程度分类n压力容器安全的重要程度取决于压力容器的工作压力的高低、压力容器安全的重要程度取决于压力容器的工作压力的高低、介质的危险程度以及在生产中的重要作用。介质的危险程度以及在生产中的重要作用。n压力容器安全监察规程压力容器安全监察规程中，将其适用范围的压力容器按中，将其适用范围的压力容器按安全的重要程度分为三类。安全的重要程度分为三类。n（1）第三类压力容器（代号为）n（2）第二类压力容器（代号为）n（3）第一类压力容器（代号为）除列入第三类

46、、第二类的低压容器之外的所有低压容器。n容规容规的压力容器分类方法综合考虑了设计压力、几何容积、的压力容器分类方法综合考虑了设计压力、几何容积、材料强度、应用场合和介质危害程度等影响因素。例如，因盛放材料强度、应用场合和介质危害程度等影响因素。例如，因盛放的介质特性或容器功能不同，即潜在的危害性大小，低压容器可的介质特性或容器功能不同，即潜在的危害性大小，低压容器可被划分为第一类或第二类甚至第三类压力容器。被划分为第一类或第二类甚至第三类压力容器。5555本讲稿第五十五页，共七十五页n在在1990版版容规容规中叙述容器的类别时，是按中叙述容器的类别时，是按照一类照一类二类二类三类的顺序；三类的

47、顺序；n而而1999版版容规容规是按照三类是按照三类二类二类一类的一类的顺序。顺序。两种叙述顺序在逻辑关系上并非完全相同，在具两种叙述顺序在逻辑关系上并非完全相同，在具体执行过程中，文献二类容器设计人员加强对三体执行过程中，文献二类容器设计人员加强对三类容器的学习和了解，避免因不了解三类容器导类容器的学习和了解，避免因不了解三类容器导致超范围设计的错误发生。致超范围设计的错误发生。这种用倒叙方法采用否定句式叙述的方式在标准、这种用倒叙方法采用否定句式叙述的方式在标准、法规中出现的越来越多。这种方式使许多潜台词法规中出现的越来越多。这种方式使许多潜台词被保留下来，使学习标准、法规的难度增大，但被

48、保留下来，使学习标准、法规的难度增大，但有利于标准法规的严密执行。有利于标准法规的严密执行。5656本讲稿第五十六页，共七十五页n由于类别划分涉及到容器的使用原理、压力等级、由于类别划分涉及到容器的使用原理、压力等级、容积大小、容积大小、PV乘积以及介质的状态、易燃性、毒乘积以及介质的状态、易燃性、毒性危害程度等诸多因素，设计者容易顾此失彼，性危害程度等诸多因素，设计者容易顾此失彼，造成类别划分错误。现对一些容易混淆和忽视的造成类别划分错误。现对一些容易混淆和忽视的问题说明如下。问题说明如下。5757本讲稿第五十七页，共七十五页n压力容器是否划类取决于该容器是否属于压力容器是否划类取决于该容器

49、是否属于容规容规的监察范的监察范围，围，容规容规第第2条第条第1款规定的适用范围为：款规定的适用范围为：n第1项强调的是压力。n第2项强调的是容积。这一界限值实际上是反映容器所盛装介质的内能，即容器一旦发生事故时，将释放的能量n第3项强调的是介质。n问题较多的表现在对这句话后半部分的理解，实际上可以将第三条简问题较多的表现在对这句话后半部分的理解，实际上可以将第三条简化为：盛装介质为气体和化为：盛装介质为气体和“潜在的潜在的”气体。液化气体或最高工作温度气体。液化气体或最高工作温度高于或等于标准沸点的液体，一旦摆脱容器壳体束缚，将变成气体。高于或等于标准沸点的液体，一旦摆脱容器壳体束缚，将变成

50、气体。n容规容规所管辖的容器是盛装所管辖的容器是盛装“气体气体”的容器，而不是一般意义上的的容器，而不是一般意义上的“液体液体”，并且这种，并且这种“潜在潜在”气体的爆炸威力往往远大于一般的压缩气体的爆炸威力往往远大于一般的压缩气体。气体。5858本讲稿第五十八页，共七十五页n容器划类根据容器划类根据容规容规的要求按设计压力进行，的要求按设计压力进行，而确定容器是否接受而确定容器是否接受容规容规监察的压力是最高监察的压力是最高工作压力。有时，容器的最高工作压力为常压或工作压力。有时，容器的最高工作压力为常压或小于小于0.1Mpa，但是其设计压力大于或等于，但是其设计压力大于或等于0.1Mpa，