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鍋爐壓力容器安全附件,,安全附件概況,分類 1.計量顯示 壓力表、溫度計、液面計 2.控制類 減壓閥、調(diào)節(jié)閥、緊急切斷閥、電接點壓力表、電接點溫度計、自動液面計等,安全附件概況,3.安全泄壓裝置 1）閥型 2）斷裂型 3）融化型 4）組合型。 4.連鎖保護裝置（對鍋爐）,安全附件通用要求,1.制造安全閥、爆破片裝置的單位應(yīng)當持有相應(yīng)的特種設(shè)備制造許可。 2.安全閥、爆破片、緊急切斷裝置等需要型式試驗的安全閥附件，應(yīng)當有國家核準的型式試驗單位進行型式試驗。,安全附件通用要求,3.安全附件的設(shè)計、制造，應(yīng)當符合相關(guān)安全技術(shù)規(guī)范規(guī)定。 4.安全附件出廠時應(yīng)當隨帶有質(zhì)量證明，并且在產(chǎn)品上裝設(shè)牢固的金屬銘牌。 5.安全附件實行定期檢驗制度，定期檢驗按有關(guān)規(guī)程進行。,安全附件裝設(shè)要求,1.壓力源來自外部并得到可靠控制時，超壓泄壓裝置可以不直接安裝在壓力容器上 2.采用爆破片與安全閥裝置組合時，爆破片在動作時不允許產(chǎn)生碎片。,安全附件裝設(shè)要求,3.對易爆介質(zhì)或毒性程度為極度、高度或中度危害的壓力容器，應(yīng)當在泄壓出口處裝設(shè)導(dǎo)管，將介質(zhì)妥善處理。 4.壓力容器工作壓力低于壓力源時，應(yīng)當裝減壓閥或調(diào)節(jié)閥，在這些的閥低壓側(cè)，應(yīng)設(shè)安全閥和壓力表。,安 全 閥,1.安全閥基本概念,安全閥是一種自動閥門，它不借助任何外力而有利用介質(zhì)本身的力來排出一額定數(shù)量的流體，以防止系統(tǒng)內(nèi)部壓力超過預(yù)定的安全值。當壓力恢復(fù)正常后，再自行關(guān)閉并阻止介質(zhì)繼續(xù)流出的一種閥。,2.安全閥的基本要求,準確開啟 適時全開 穩(wěn)定排放 良好的回座性能 可靠的密封性能,安全閥的分類及適用范圍1.按閥瓣加載型式分,1）重錘式安全閥 直接重錘式； 杠桿重錘式安全閥。 優(yōu)點：簡單，直觀。 缺點：載荷不能太大，重復(fù)性差，不適合移動和震動場合。,安全閥的分類及適用范圍,2）彈簧式安全閥基本結(jié)構(gòu)和工作原理 分三部分：閥座、閥瓣、加載機構(gòu)。,彈簧式安全閥示意圖,2.按作用原理分,1）直接作用式安全閥 上面提到的重錘式和彈簧式安全閥。 覺有結(jié)構(gòu)簡單、動作迅速、可靠性好等有點。 但不適用于高壓、大口徑的場合。,1）非直接式,①先導(dǎo)式安全閥 先導(dǎo)式安全閥特別適用于高壓、大口徑的場合?？梢詫﹂y瓣施加比直接作用式安全閥大得多的機械載荷，因此具有良好的密封性能。同時動作受背壓的影響小。 但是可靠性跟主閥和導(dǎo)閥有關(guān)，動作不如直接是安全閥那樣敏感，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。,先導(dǎo)式安全閥原理,1 閥體 2 閥座 3 主閥瓣 4 導(dǎo)管 5 彈簧 6 閥蓋 7 接頭 8 泄放閥 9 導(dǎo)閥,先導(dǎo)式安全閥——導(dǎo)閥,1 閥體 2下閥瓣　 3 放氣接頭 4 頂桿 5 上閥瓣 6 彈簧 7 泄放閥,先導(dǎo)式安全閥工作原理（一）,在正常工況下,系統(tǒng)的介質(zhì)壓力既作用于主閥瓣的下方,又作用于主閥瓣的上方。 由于主閥瓣上方氣室介質(zhì)作用面積大于下方介質(zhì)作用面積,在壓力差作用下,主閥瓣處于關(guān)閉狀態(tài)。,先導(dǎo)式安全閥工作原理（二）,當管道介質(zhì)壓力異常,達到或超過整定壓力時,導(dǎo)閥的上閥瓣迅速開啟,主閥瓣上方氣室內(nèi)的介質(zhì)通過導(dǎo)閥的排氣接頭迅速排出。 主閥瓣在下方介質(zhì)壓力的強力作用下,瞬時開啟,將介質(zhì)從主閥的出口迅速大量排出,使管道中的介質(zhì)壓力恢復(fù)到正常的工作壓力。,先導(dǎo)式安全閥工作原理（三）,當管道介質(zhì)壓力降到系統(tǒng)設(shè)定的整定壓力約90%時,導(dǎo)閥上閥瓣關(guān)閉,管道介質(zhì)又通過導(dǎo)閥進入主閥瓣上方的氣室。在壓力差的作用下,主閥關(guān)閉,保證了系統(tǒng)的正常工作。,1）非直接式,②帶動力輔助的安全閥 這種安全閥借助于 動力輔助裝置（空氣、蒸汽、電磁力等），在低于開啟壓力的情況下開啟。 但是如果輔助裝置失靈，跟直接作用式安全閥一樣。 適用于需要定期檢查、粘著、凍結(jié)的場合，同時可以在緊急狀態(tài)下開啟安全閥。,3.按開啟高度劃分,1）全啟式 閥瓣開啟高度不小于閥口直徑的四分之一，即： h≥d/4。 對于同樣排量的安全閥，全啟式體積小很多，但是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，調(diào)試、維修也復(fù)雜，回座壓力也較低。目前用于鍋爐壓力容器的以這種形式的安全閥居多。 2）微啟式,3.按開啟高度劃分,2）微啟式 開啟高度較小，一般高度達不到孔徑的1/20，但是結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)試、維修方便，用于排量小，壓力低的場合。 3）中啟式安全閥 高度介于全啟式和微啟式之間。,4.有無背壓平衡分,1）有背壓平衡安全閥 這些元件的有效面積大于等于安全閥的密封面積，開啟之前兩邊的壓力是相等的，所以不影響到開啟壓力，但是開啟以后背壓發(fā)生變化，就影響到排放壓力，回座壓力等。,4.按氣體排放方式分,2）非平衡式，不帶有平衡背壓作用的元件，適用于背壓為大氣壓力，背壓固定或變化不大的場合，靜力背壓不超過開啟壓力的10%。,5.按氣體排放方式,1）全封閉式 主要適用于介質(zhì)有毒、有害、易燃氣體的容器上的安全閥 2）半封閉式 排放的氣體大部分有排氣管排出，一部分從閥道和閥桿之間的間隙中排出。,5.按氣體排放方式,3）開放式 安全閥蓋敞開，彈簧匡內(nèi)室與大氣相通，有利于降低彈簧溫度。適用于介質(zhì)為空氣或?qū)Υ髿鉀]有污染的高溫容器的安全閥,安全閥排量計算,臨界條件 非臨界,臨界狀態(tài),純物質(zhì)的氣、液兩相平衡共存的極限熱力狀態(tài)。在此狀態(tài)時,飽和液體與飽和蒸氣的熱力狀態(tài)參數(shù)相同,氣液之間的分界面消失,因而沒有表面張力,氣化潛熱為零。,臨界流動下的理論排量計算公式：,式 中 ： wtg — 理論排量，單位為千克每小時（kg/h）； Pd — 實際 排 放壓力，單位為兆帕（MPa)（絕壓）； C— 絕熱指數(shù)k的函數(shù)； M一氣體的分子量，單位為千克每千摩爾（kg／kmol)； T— 實際排放絕對溫度，單位為開爾文（K)； Z— 壓縮系數(shù)，在許多情況下Z為1，可以不計； V— 實際排放壓力和排放溫度下的比體積，單位為立方米每千克（m3/k g)。,A— 流 道 面 積，單位為平方毫米（mm2 ） 對于全啟式，A=πd2/4 對于微啟式，A=πdh （d為安全閥喉徑） Ws=KWtg K—為排放系數(shù)：全啟式0.6~0.7，微啟式0.4~0.5實際排量。,例題,安全閥的選用,1.公稱壓力PN：安全閥進口處能承受的最高壓力。出口處法蘭一般比進口處公稱壓力低一支三個級別,2.壓力溫度關(guān)系。當溫度升高時，在同一公稱壓力下，其最大允許工作壓力也隨之降低。 閥門在各種溫度下最高允許壓力可如下計算 Pmax=(σt/σ200)PN σt/—設(shè)計溫度t時材料的許用應(yīng)力，MPa； σ200—)200OC時材料許用應(yīng)力，MPa； PN—公稱壓力，MPa。,3.彈簧工作壓力級的確定確定了安全閥的公稱壓力后，彈簧式安全閥還要選定彈簧的工作壓力等級。從下表選擇。,公稱壓力與彈簧壓力等級的關(guān)系表中數(shù)值為開啟壓力,4.安全閥公稱直徑,1）公稱直徑是通過圓整的參考值。 全起式安全閥的出口通徑一般比進口大一個檔次；微啟式安全閥進出口公稱通徑一般相同。 2）公稱直徑的確定，是通過安全閥的安全泄放量，根據(jù)泄放量來計算安全閥的流通直徑。,3）公稱通徑DN與流道直徑d0的關(guān)系如下,5.安全閥型式的選用,1）氣體或蒸汽，選用全啟式安全閥 2）液體選用全啟式或微啟式 3）蒸汽或空氣，可采用帶扳手安全閥,4）壓力＞3.0MPa溫度超過2350C氣體安全閥，考慮選用帶散熱片的安全閥，防止介質(zhì)沖蝕彈簧。 5）介質(zhì)允許泄漏到大氣，用開放式。不允許的用封閉式。 6）有劇毒、強腐蝕、極度危險的介質(zhì)用波紋管安全閥。,7）高背壓，選用背壓平衡式安全閥或先導(dǎo)式安全閥。 8）重要場合，需要安裝2個互為備用的安全閥。,安全閥選用實例,鍋爐安全閥口徑的選用,1.壓力≤3.8MPa,do不小于25mm 2.壓力＞38MPa，do不小于20mm 3.出口熱水溫度＜100oC，功率≤1.4MW，do不小于20mm。功率＞1.4MW，不小于32mm,鍋爐安全閥的數(shù)量要求,1.每臺鍋爐至少裝2個安全閥（不包括省煤器上的）。符合下面條件可以裝一個安全閥。 1）蒸發(fā)量≤0.5t/h蒸汽鍋爐。 2)蒸發(fā)量<4t/h，但裝有可靠超壓連鎖保護裝置的蒸汽鍋爐。,3）熱功率≤1.4MW的熱水鍋爐。 4）蒸汽壓力≤0.1MPa的蒸汽鍋爐可采用靜重式安全閥或水封式安全裝置；水封裝置的管內(nèi)徑不應(yīng)小于25mm，不得安裝閥門，應(yīng)有防凍措施。 5）熱水鍋爐設(shè)有水封裝置時，可不裝安全閥。,安全閥的安裝,1.安全閥要鉛直安裝。 2.裝在容器（鍋筒、鍋殼等）液面以上氣相空間的最高處。 3.安全閥與容器（鍋筒、鍋殼等）之間的連接管，其截面積不得小于安全閥進口的截面積。,4.安全閥與容器之間一般不宜安裝截止閥或其他引出管。但對于有毒有害、易燃、腐蝕或貴重介質(zhì)的容器，可裝截止閥。但要全開（加鉛封或鎖定）。 5. 采用螺紋連接的彈簧式安全閥，與帶有螺紋的短管連接，短管應(yīng)焊接在筒體上。,6.安全閥應(yīng)安裝排放管。排放管盡量少彎曲，上面不能安裝閥門，對于有毒有害的氣體要采取回收等措施。對于壓力較大的安全閥排放管需要裝消音器。 7.新安全閥應(yīng)校驗合格后才能安裝,7.露天安裝的安全閥應(yīng)有防凍措施。 8.安裝前，安全閥應(yīng)進行外觀檢查，整定壓力檢驗和密封性試驗。對重要的安全閥還需要進行回座壓力校驗或者安裝后在現(xiàn)場進行測試。,9.安全閥必須有下列裝置（鍋爐） 1）杠桿式安全閥應(yīng)有防止重錘移動和限制杠桿越出的導(dǎo)軌 2）靜重式安全閥應(yīng)有防止重片飛脫的裝置。 3）彈簧式安全閥應(yīng)有提升把手和防止隨便擰動調(diào)整螺釘?shù)难b置。 4）控制式安全閥須有可靠的動力源或電源。,安全閥的檢驗和檢測,在線檢測 1.在線檢測方法有3種： 1）采用被保護系統(tǒng)及其壓力試驗； 2）采用其他壓力源試驗； 3）輔助裝置進行試驗。,2.在線檢測的基本要求: 1）在線檢測前，對于使用在線檢測裝置方法的，調(diào)整好該裝置，確保該裝置性能可靠。 2）在線檢測前，對安全閥進行外觀檢查。 3）檢測時，檢測單位制定可行的檢測程序以及各項物質(zhì)和技術(shù)準備。,4）檢測時，使用單位的主管技術(shù)人員必須到現(xiàn)場，當發(fā)現(xiàn)有偏離正常操作狀況的跡象時，必須立即停止并采用相應(yīng)措施。 5）檢測過程中，注意人身安全。 6）做好在線檢查和檢測記錄并存檔。,離線檢測,1.離線檢查工作需要基本要求： 1）檢查前，保證被保護設(shè)備的安全，防止閥體內(nèi)殘留有毒有害介質(zhì)。 2）獲得上次檢查后的異常記錄。,3）拆卸的每個安全閥，需要有個標簽，標明設(shè)備號、工位號、整定壓力、最后一次校驗日期。 4）安全閥拆卸下來時，最好計劃，減少離線時間，做好工藝管線的安全措施。,安全閥有下列情況時，應(yīng)該停止使用或更換,1）閥瓣和閥座密封面損壞，無法修復(fù)。 2）導(dǎo)向零件銹蝕嚴重，無法修復(fù)。 3）調(diào)節(jié)圈銹蝕嚴重，無法調(diào)節(jié)。,4）彈簧腐蝕，無法使用。 5）附件不全無法配置。 6）歷史記錄丟失。 7）選型不當。,安全閥校驗,1.安全閥校驗單位資質(zhì),校驗周期 1.一般為一年 2.經(jīng)過解體、維修或更換部件的需要重新檢驗。,3.延長周期: 1）有清晰的歷史記錄，說明安全閥可靠； 2）被保護設(shè)備的運行工藝穩(wěn)定； 3）安全閥在線檢查和檢測均符合使用要求； 4）有完善的應(yīng)急方案。,容器安全閥校驗壓力設(shè)置,《容規(guī)》規(guī)定 1.固定式壓力容器只有一個安全閥，開啟壓力不大于設(shè)計壓力Pz，密封試驗壓力Pt大于壓力容器最高工作壓力Pw。即：Pz≤P，Pt＞Pw。 2.固定式有多個安全閥，其中一個開啟壓力不大于設(shè)計壓力，其余安全閥開啟壓力可適當提高，但不得大于設(shè)計壓力的1.05倍。,3.移動式壓力容器：開啟壓力為設(shè)計壓力的1.05~1.10倍。額定排放壓力不得高于設(shè)計壓力的1.2倍，回座壓力不低于開啟壓力的0.8倍。 4.采用系統(tǒng)最高工作壓力作為開啟壓力時，系統(tǒng)中每個容器的工作壓力應(yīng)相適應(yīng)。 5.若采用最大工作壓力作為安全閥調(diào)整依據(jù)時，在設(shè)計圖紙和銘牌上注明。,鍋爐安全閥校驗壓力設(shè)置,,注： 1.鍋爐上必須有一個安全閥，按表中較低的整定壓力進行詢整。對有過熱器的鍋爐，按較低壓力進行調(diào)整的安全閥，必須為過熱器上的安全閥，以保證過熱器上的安全閥先開啟。 2.表中的工作壓力，對于脈沖式安全閥系指沖量接出地點的工作壓力，對其他類型的安全閥系指安全閥裝置地點的工作壓力。,3.省煤器、再熱器、直流鍋爐啟動分離器上安全閥為裝設(shè)地點的工作壓力的1.1倍。 4.安全閥啟閉壓差一般應(yīng)為整定壓力的4%～7%，最大不超過10% 。當整定壓力小于0.3MPa 時，最大啟閉壓差為0.03Mpa 。,安全閥故障及排除,1.泄漏 1）閥座和閥瓣密封面損傷。 2）安裝不當，進口安裝不均勻，無法保證鉛直。,3）高溫引起。 4）安全閥選用不當。 5）臟物夾在密封面上。,2.安全閥動作不靈活 1）運動部件有碰傷、拉傷、鐵銹或毛刺等缺陷，沒有及時清除。 2）設(shè)備中的臟物如電焊渣、鐵銹等隨安全閥排放沖到運動部件間隙引起。 3）長期未動作又未維修檢測造成運動部件生銹、腐蝕引起。,3.開啟壓力變化 1）整定壓力誤差：定壓介質(zhì)與實際不符合；定壓所有壓力表與實際使用的壓力表精度不同；操作人員的度數(shù)出現(xiàn)誤差。,2）環(huán)境溫度變化，引起彈簧變軟，引起開啟壓力降低。 3）背壓發(fā)生變化。 4）調(diào)整螺桿與鎖緊螺母松動。,4.安全閥頻跳 1）安全閥通徑選用太大。 2）進口管道阻力太大。 3）出口管道阻力太大 4）彈簧剛度太大 5）調(diào)節(jié)圈位置不當。,5.排氣后壓力繼續(xù)上升 選用的安全閥排氣截面積不夠大，排氣量小于設(shè)備產(chǎn)氣量。 閥桿中線不正或彈簧生銹，也會使閥芯達不到應(yīng)有高度，影響排氣量。,參考書籍,《工業(yè)鍋爐檢驗》第三章第四/八節(jié)、第四章第十二節(jié)， 《壓力容器檢驗》第九章 新《容規(guī)》安全附件＋《蒸規(guī)》安全附件,