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压力容器安全泄放装置

  安全泄放装置是一种保证压力容器安全运行,超压时能自动卸压,防止发生超压爆炸的附属机构，是压力容器的安全附件之一。主要包括安全阀,爆破片,以及两者的组合装置。
        安全泄放原理及作用主要有两点：一是正常工作压力下运行时,保持严密不漏;超过限定值时,能自动,迅速地排泄出容器内介质,使容器内的压力始终保持在许用压力范围以内。二是自动报警作用。因为排放气体时,介质是以高速喷出,常发出较大的响声,相当于报警音响讯号。
        安全泄放装置的设置一般规定：1．容器装有泄放装置时，一般以容器的设计压力作为容器超压限度的起始压力。需要时，可用容器的最大允许工作压力作为容器超压限度的起始压力。采用最大允许工作压力时，应对容器的水压试验、气压试验和气密性试验相应地取1.25倍、1.15倍和1.00倍的最大允许工作压力值，并在图样和铭牌中注明。2．当容器上安装一个泄放装置时，泄放装置的动作压力应不大于设计压力，且该空间的超压限度应不大于设计压力的10%或20kPa中的较大值。3．当容器上安装多个泄放装置时，其中一个泄放装置的动作压力应不大于设计压力，其他泄放装置的动作压力可提高，但不得超压设计的4%。该空间的超压限度应不大于设计压力的12%或30kPa中的较大值。4．当容器有可能遇到火灾或接近不能预料的外来热源而可能酿成危险时，应安装辅助的泄放装置，应使容器内超压限度不超过设计压力的16%。5．有以下情况之一者，可看成是一个容器，只需在危险的空间（容器或管道上）设置一个泄放装置。但在计算泄放装置的泄放量时，应把容器间的连接管道包括在内。a) 与压力源相连接的、本身不产生压力的压力容器，该容器的设计压力达到了压力源的设计压力时。b) 诸压力容器的设计压力相同或稍有差异，容器间采用足够大的管道连接，且中间无阀门隔断时。6．同一台压力容器，由于有几种工况而具有两个以上设计压力时，该容器泄放装置的动作压力应能适用于各种工况下的设计压力。8．换热器等压力容器，若高温介质有可能泄漏到低温介质而产生蒸汽时，应在低温空间设置泄放装置。7．容器内的压力若有可能小于大气压力，而该容器不能承受此负压条件时，应装设防负压的泄放装置。9．一般可任选一种类型的泄放装置，但符合下列条件之一者，必须采用爆破片装置。a) 压力快速增长；b) 对密封有更高要求；c) 容器内物料会导致安全阀失效；d) 安全阀不能适用的其他情况；

    （二）超压泄放装置的设置：1．应将超压泄放装置设置在压力容器本体或其附属管线上容易检查、修理的部位。安全阀的阀体处于垂直方向。2．全启式安全阀和返拱型爆破片装置必须装在气相空间。用于液体的安全阀出口管工程直径至少为15mm.。3．容器与泄放装置之间一般不得设置中间截止阀。对于连续操作的容器，可在与泄放装置之间设置截止阀专供检修用。该截止阀应具有锁住机构，在容器正常工作期间，截止阀必须处于全开的位置并被锁住。4．泄放装置的结构应有足够的强度，能承受该泄放装置泄放时所产生的反力。
    二 安全阀（Safety Valve，又称泄压阀Relief Valve）
    安全阀是一种安全保护用阀，它的启闭件受外力作用下处于常闭状态，当设备或管道内的介质压力升高，超过规定值时自动开启，通过向系统外排放介质来防止管道或设备内介质压力超过规定数值。安全阀属于自动阀类，主要用于锅炉、压力容器和管道上，控制压力不超过规定值，对人身安全和设备运行起重要保护作用。常用的安全阀材质分为铸铁安全阀，铸钢安全阀，不锈钢安全阀，铸铜安全阀。安全阀是根据压力系统的工作压力自动启闭，一般安装于封闭系统的设备或管路上保护系统安全。当设备或管道内压力超过安全阀设定压力时，自动开启泄压，保证设备和管道内介质压力在设定压力之下，保护设备和管道正常工作，防止发生意外，减少损失。
    安全阀的作用：安全阀在系统中起安全保护作用。当系统压力超过规定值时，安全阀打开，将系统中的一部分气体/流体排入大气/管道外，使系统压力不超过允许值，从而保证系统不因压力过高而发生事故。
    安全阀的分类：

    安全阀结构主要有两大类：弹簧式和杠杆式。弹簧式是指阀瓣与阀座的密封靠弹簧的作用力。杠杆式是靠杠杆和重锤的作用力。随着大容量的需要，又有一种脉冲式安全阀，也称为先导式安全阀，由主安全阀和辅助阀组成。当管道内介质压力超过规定压力值时，辅助阀先开启，介质沿着导管进入主安全阀，并将主安全阀打开，使增高的介质压力降低。安全阀的排放量决定于阀座的口径与阀瓣的开启高度，也可分为两种：微启式开启高度是阀座内径的（1/15）～（1/20），全启式是（1/3）～（1/4）。此外，随着使用要求的不同，有封闭式和不封闭式。封闭式即排出的介质不外泄，全部沿着规定的出口排出，一般用于有毒和有腐蚀性的介质。不封闭式一般用于无毒或无腐蚀性的介质。
    一按其整体结构及加载机构的不同可以分为重锤杠杆式弹簧式和脉冲式三种。
    二按照介质排放方式的不同，安全阀又可以分为全封闭式、半封闭式和开放式等三种。三按照阀瓣开启的最大高度与安全阀流道直径之比来划分，安全阀又可分为弹簧微启封闭高压式安全阀和弹簧全启式安全阀两种。四按作用原理分类可以分为直接作用式安全阀和非直接作用式安全阀。五按压力是否能调节分类，可分为固定不可调安全阀和可调安全阀。六按工作温度分为常温安全阀和高温安全阀。
    安全阀的操作方法
    一 安全阀开启压力的调整
    ①安全阀出厂前，应逐台调整其开启压力到用户要求的整定值。若用户提出弹簧工作压力级，则按一般应按压力级的下限值调整出厂。②使用者在将安全阀安装到被保护设备上之前或者在安装之前，必须在安装现场重新进行调整，以确保安全阀的整定压力值符合要求。③在铭牌注明的弹簧工作压力级范围内，通过旋转调整螺杆改变弹簧压缩量，即可对开启压力进行调节。④在旋转调整螺杆之前，应使阀进口压力降低到开启压力的 90%以下，以防止旋转调整螺杆时阀瓣被带动旋转，以致损伤密封面。⑤为保证开启压力值准确，应使调整时的介质条件，如介质种类、温度等尽可能接近实际运行条件。介质种类改变，特别是当介质聚积态不同时（例如从液相变为气相），开启压力常有所变化。工作温度升高时，开启压力一般有所降低。故在常温下调整而用于高温时，常温下的整定压力值应略高于要求的开启压力值。高到什么程度与阀门结构和材质选用都有关系，应以制造厂的说明为根据。⑥常规安全阀用于固定附加背压的场合，当在检验后调整开启压力时（此时背压为大气压），其整定值应为要求的开启压力值减去附加背压值。

    二 安全阀排放压力和回座压力的调整
    ①调整阀门排放压力和回座压力，必须进行阀门达到全开启高度的动作试验，因此，只有在大容量的试验装置上或者在安全阀安装到被保护设备上之后才可能进行。其调整方法依阀门结构不同而不同。②对于带反冲盘和阀座调节圈的结构，是利用阀座调节圈来进行调节。拧下调节圈固定螺钉，从露出的螺孔伸人一根细铁棍之类的工具，即可拨动调节圈上的轮齿，使调节圈左右转动。当使调节圈向左作逆时针方向旋转时，其位置升高，排放压力和回座压力都将有所降低。反之，当使调节圈向右作顺时针方向旋转时，其位置降低，排放压力和回座压力都将有所升高。每一次调整时，调节：圈转动的幅度不宜过大（一般转动数齿即可）。每次调整后都应将固定螺钉拧上，使其端部位于调节圈两齿之间的凹槽内，既能防止调节圈转动，又不对调节圈产生径向压力。为了安全起见，在拨动调节圈之前，应使安全阀进口压力适当降低（一般应低于开启压力的90%），以防止在调整时阀门突然开启，造成事故。③对于具有上、下调节圈（导向套和阀座上各有一个调节圈）的结构，其调整要复杂一些。阀座调节圈用来改变阀瓣与调节圈之间通道的大小，从而改变阀门初始开启时压力在阀瓣与调节圈之间腔室内积聚程度的大小。当升高阀座调节圈时，压力积聚的程度增大，从而使阀门比例开启的阶段减小而较快地达到突然的急速开启。因此，升高阀座调节圈能使排放压力有所降低。应当注意的是，阀座调节圈亦不可升高到过分接近阀瓣。那样，密封面处的泄漏就可能导致阀门过早地突然开启，但由于此时介质压力还不足以将阀瓣保持在开启位置，阀瓣随即又关闭，于是阀门发生频跳。阀座调：《圈主要用来缩小阀门比例，开启的阶段和调节排放压力，同时也对回座压力有所影响。上调节圈用来改变流动介质在阀瓣下侧反射后折转的角度，从而改变流体作用力的大小，以此来调节回座压力。升高上调节圈时，折转角减小，流体作用力随之减小，从而使回座压力增高。反之，当降低上调节圈时，回座压力降低。当然，上调节圈在改变回座压力的同时，也影响到排放压力，即升高上调节圈使排放压力有所升高，降低上调节圈使排放压力有所降低，但其影响程度不如回座压力那样明显。
    三 安全阀铅封
    安全阀调整完毕，应加以铅封，以防止随便改变已调整好的状况。当对安全阀进行整修时，在拆卸阀门之前应记下调整螺杆和调节圈的位置，以便于修整后的调整工作。重新调整后应再次加以铅封。
    故障消除方法（1）排放后阀瓣不回座。这主要是弹簧弯曲阀杆、阀瓣安装位置不正或被卡住造成的。应重新装配。
    （2）泄漏。在设备正常工作压力下，阀瓣与阀座密封面之间发生超过允许程度的渗漏。其原因有：阀瓣与阀座密封面之间有脏物。可使用提升扳手将阀开启几次，把脏物冲去；密封面损伤。应根据损伤程度，采用研磨或车削后研磨的方法加以修复；阀杆弯曲、倾斜或杠杆与支点偏斜，使阀芯与阀瓣错位。应重新装配或更换；弹簧弹性降低或失去弹性。应采取更换弹簧、重新调整开启压力等措施。
    （3）到规定压力时不开启。造成这种情况的原因是定压不准。应重新调整弹簧的压缩量或重锤的位置；阀瓣与阀座粘住。应定期对安全阀作手动放气或放水试验；杠杆式安全阀的杠杆被卡住或重锤被移动。应重新调整重锤位置并使杠杆运动自如。
    （4）排气后压力继续上升。这主要是因为选用的安全阀排量小于设备的安全泄放量，应重新选用合适的安全阀；阀杆中线不正或弹簧生锈，使阀瓣不能开到应有的高度，应重新装配阀杆或更换弹簧；排气管截有不够，应采取符合安全排放面积的排气管。
    （5）阀瓣频跳或振动。主要是由于弹簧刚度太大。应改用刚度适当的弹簧；调节圈调整不当，使回座压力过高。应重新调整调节圈位置；排放管道阻力过大，造成过大的排放背压。应减小排放管道阻力。
    （6）不到规定压力开启。主要是定压不准；弹簧老化弹力下降。应适当旋紧调整螺杆或更换弹簧。

    三 爆破片
    爆破片是压力容器、管道的重要安全装置。它能在规定的温度和压力下爆破，泄放压力，保障人民生命和国家财产的安全。
    爆破片安全装置具有结构简单、灵敏、准确、无泄漏、泄放能力强等优点。能够在粘稠、高温、低温、腐蚀的环境下可靠地工作，还是超高压容器的理想安全装置。广泛用于引进的石油、化工、化肥、医药、冶金、空调等 大型装置和国产设备上。
    爆破片工作原理
    按照结构型式来分类，爆破片主要有三种，即平板型、正拱型和反拱型。平板型爆破片的综合性能较差，主要用于低压和超低压工况，尤其是大型料仓。正拱型和反拱型的应用场合较多。对于传统的正拱型爆破片，其工作原理是利用材料的拉伸强度来控制爆破压力，爆破片的拱出方向与压力作用方向一致。 在使用中发现，所有的正拱型爆破片都存在相同的局限：爆破时，爆破片碎片会进入泄放管道；由于爆破片的中心厚度被有意减弱，易于因疲劳而提前爆破；操作压力不能超过爆破片最小爆破压力的65%。由此导致了反拱型爆破片的出现。这种爆破片利用材料的抗压强度来控制其爆破压力，较之传统的正拱型爆破片，其具有抗疲劳性能优良、爆破时不产生碎片且操作压力可达其最小爆破压力90%以上的优点。细分之下，反拱型爆破片包括反拱刻槽型、反拱腭齿型以及反拱刀架型等。
    爆破片的特点
    （1）适用于浆状、有黏性、腐蚀性工艺介质，这种情况下安全阀不起作用。（2）惯性小，可对急剧升高的压力迅速作出反应。（3）在发生火灾或其他意外时，在主泄压装置打开后，可用爆破片作为附加泄压装置。（4）严密无泄漏，适用于盛装昂贵或有毒介质的压力容器。（5）规格型号多，可用各种材料制造，适应性强。（6）便于维护、更换。
    爆破片的适用场所。（1）工作介质为不洁净气体的压力容器。（2）由于物料的化学反应可能使压力迅速上升的压力容器。（3）工作介质为剧毒气体的压力容器。（4）介质为强腐蚀介质的压力容器。
    四 安全阀与爆破片的组合装置
    安全阀和爆破片组合而成时的泄压装置同时具有阀型和断裂型的优点，它即可防止单独用安全阀的泄漏，又可以在完成排放过高压力的动作后恢复容器的继续使用。组合装置的爆破片可根据不同的需要，设置在安全阀的入口或出口侧。前者可利用爆破片把安全阀与器内的气体隔离，以防安全阀受腐蚀或被气体中的污物堵塞或粘住，当容器超压时，爆破片断裂，安全阀也开启，容器降压后，安全阀再关闭，容器可以继续暂运行，等设备停机检修时再装爆破片。这种结构要求爆破片的断裂不妨碍后面安全阀的正常动作，而且要求在爆破片与安全阀之间设置检查器具，防止它们之间存有压力，影响爆破片的正常动作。当爆破片装在安全阀的出口侧时，可以使爆破片免受气体压力与温度的长期作用而疲劳破坏，爆破片则用以补救安全阀的泄漏。这种结构要求将爆破片与安全阀之间的气体及时排出，否则安全阀即失去作用。
    组合型结构安全泄压装置一般用于介质具有腐蚀性的液化气体，或剧毒、稀有气体的容器。由于装置中的安全阀有滞后作用，不能用于器内升压速度极高的反应容器。

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