第三节 设备的安全附件

一、安全阀

1.安全阀的工作原理

容器正常工作时介质作用在阀瓣上的力小于弹簧对阀瓣的压力，阀瓣紧靠在阀体上，阀是关闭的；当容器内的压力超过规定的工作压力并达到安全阀的开启压力时，介质作用于阀瓣上的力大于弹簧对阀瓣的压力，于是阀瓣离开阀体，安全阀开启，设备内的介质排出；当排出一部分介质后容器内压力很快降低至正常的工作压力，此时介质作用于阀瓣的力小于弹簧的压力，使安全阀再次关闭，设备继续工作，弹簧式安全阀的结构如图2-9所示。

2.安全阀的优、缺点

（1）优点：只排放容器内高于规定部分的压力，当压力降至正常工作压力时阀就可自动关闭，不影响设备的继续工作，且安全阀调整也比较容易。

（2）缺点：密封性较差，即使是符合规定的安全阀也难免有微量的泄漏，由于弹簧的惯性作用使阀的开启和关闭都有滞后现象，难以适应急剧化学反应迅速升压所需要的快速泄放要求，对黏性较大或有结晶体的液体介质，阀瓣有时可能会被粘住而影响开启精度。

3.安全阀适用的条件

安全阀适用于介质是比较清洁的气体（空气、水蒸气等）的设备，不宜用于介质具有剧毒性的设备，更不能用于容器内有可能产生剧烈的化学反应而使压力急剧升高的设备。

4.安全阀的选用

选用安全阀应从以下几方面考虑。

（1）结构形式：主要取决于设备的工艺条件和工作介质的特性。

（2）泄放量：安全阀的额定泄放量必须大于等于容器的安全泄放量，安全阀在容器设计温度下的许可压力大于等于容器的设计压力。

二、爆破片

1.爆破片的功能

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，保障操作人员生命和企业财产的安全。爆破片装置由爆破片和夹持器两部分组成。爆破片是在标定爆破压力及温度下爆破泄压的元件，夹持器则是在容器的适当部位装接夹持爆破片的辅助元件，爆破片的结构如图2-10所示。

图2-9 弹簧式安全阀结构图（法兰连接）

图2-10 常见的两种爆破片

2.爆破片的工作原理

爆破片装置是不能重复闭合的泄压装置，由入口处的静压力启动，通过受压膜片的破裂来泄放压力。

简单来说，就是一次性的泄压装置，在设定的爆破温度下，爆破片两侧压力差达到预定值时，爆破片即可动作（破裂或脱落），并泄放出流体。

3.爆破片的特点

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。能够在黏稠、高温、低温、腐蚀的环境下可靠地工作，是超高压容器的理想安全装置。

（1）不适用于浆状、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做出反应。

（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。

4.爆破片的适用场所

爆破片是防止压力设备发生超压破坏的重要安全装置，广泛应用于化工、石油、轻工、冶金、核电、除尘、消防、航空等工业部门，具体应用如下。

（1）压力容器或管道内的工作介质具有黏性或易于结晶、聚合，容易将安全阀阀瓣和底座黏住或堵塞安全阀的场所。

（2）压力容器内的物料化学反应可能使容器内压力瞬间急剧上升，安全阀不能及时打开泄压的场所。

（3）压力容器或管道内的工作介质为剧毒气体或昂贵气体，用安全阀可能会存在泄漏导致环境污染和浪费的场所。

（4）压力容器和压力管道要求全部泄放时毫无阻碍的场所。

（5）其他不适用于安全阀而适用于爆破片的场所。

三、压力表

1.主要分类

（1）按其测量精确度可分为：精密压力表和一般压力表。精密压力表的测量精确度等级分别为0.1级、0.16级、0.25级、0.4级、0.05级；一般压力表的测量精确度等级分别为1.0级、1.6级、2.5级、4.0级。精度等级一般应在其刻度盘上进行标识，其标识也有相应规定，如“①”表示其精度等级是1级。对于一些精度等级很低的压力表，如4级以下的，还有一些并不需要测量其准确的压力值，只需要指示出压力范围的，如灭火器上的压力表，则可以不标识精度等级。

（2）按其测量基准可分为：一般压力表、绝对压力表及差压表。一般压力表以大气压力为基准；绝压表以绝对压力零位为基准，差压表测量两个被测压力之差。

（3）按其测量范围可分为：真空表、压力真空表、微压表、低压表、中压表及高压表。真空表用于测量小于大气压力的压力值；压力真空表用于测量小于和大于大气压力的压力值；微压表用于测量小于60kPa的压力值；低压表用于测量0～6MPa的压力值；中压表用于测量10～60MPa的压力值；高压表用于测量100MPa以上的压力值。

（4）按其显示方式可分为：指针压力表和数字压力表。指针压力表结构如图2-11所示。

（5）按其使用功能可分为：就地指示型压力表和带电信号控制型压力表。

①一般压力表、真空压力表、耐震压力表、不锈钢压力表等都属于就地指示型压力表，除指示压力外无其他控制功能。

②带电信号控制型压力表输出信号主要有：开关信号（如电接点压力表），电阻信号（如电阻远传压力表），电流信号（如电感压力变送器、远传压力表、压力变送器等）。

（6）按压力表测量介质特性不同可分为以下几类。

①一般型压力表：用于测量无爆炸、不结晶、不凝固，对铜和铜合金无腐蚀作用的液体、气体或蒸气的压力。

②耐腐蚀型压力表：用于测量腐蚀性介质的压力，常用的有不锈钢型压力表及隔膜型压力表等。

③防爆型压力表：用于环境有爆炸性混合物的危险场所，如防爆电接点压力表、防爆变送器等。

④专用型压力表。

（7）按安装结构型式可分为：直接安装式、嵌装式和凸装式。直接安装式，又分为径向直接安装式和轴向直接安装式。其中径向直接安装式是基本的安装型式，一般在未指明安装结构型式时，均指径向直接安装式；轴向直接安装式考虑其自身支撑的稳定性，一般只在公称直径小于150mm的压力表上才选用。嵌装式和凸装式压力表，就是我们常说的带边（安装环）压力表，均又有径向和轴向之分。轴向嵌装式即轴向前带边，径向嵌装式是指径向前带边，径向凸装式（也叫墙装式）是指径向后带边压力表。

（8）按压力表的量域和量程区段分类，在正压量域分为微压量程区段压力表、低压量程区段压力表、中压量程区段压力表、高压量程区段压力表、超高压量程区段压力表，每个量程区段内又细分出若干种测量范围（仪表量程）；在负压量域（真空）又有三种负压（真空表）；正压与负压联程的压力表是一种跨量域的压力表，其规范名称为压力真空表，也称之为真空压力表。它不但可以测量正压压力，也可测量负压压力。

图2-11 指针型压力表结构图

1—表体 2—拉杆 3—扇形齿轮 4—齿轮 5—指针 6—面板 7—游丝 8—调整螺丝 9—接头

2.选用原则

压力表的选用应根据使用工艺生产要求，针对具体情况做具体分析。在满足工艺要求的前提下，应本着节约的原则全面综合考虑，一般应考虑以下几个方面的问题。

（1）类型的选用。仪表类型的选用必须满足工艺生产的要求。例如，是否需要远传、自动记录或报警；被侧介质的性质（如被测介质的温度高低、黏度大小、腐蚀性、脏污程度、是否易燃易爆等）是否对仪表提出特殊要求，现场环境条件（如湿度、温度、磁场强度、振动等）对仪表类型的要求等。因此，要求根据工艺正确地选用仪表类型是保证仪表正常工作及安全生产的重要前提。

例如，普通压力表的弹簧管多采用铜合金（高压的采用合金钢），而氨用压力表弹簧管的材料却都采用碳钢（或者不锈钢），不允许采用铜合金。因为氨和铜会发生化学反应，引起爆炸，所以普通压力表不能用于氨压力的测量。

氧气压力表与普通压力表在结构和材质方面可以完全一样，只是氧气压力表必须禁油。因为油进入氧气系统易引起爆炸。所用氧气压力表在校验时，不能像普通压力表那样采用油作为工作介质，并且氧气压力表在存放中要严格避免接触油污。如果必须采用现有的带油污的压力表测量氧气压力时，使用前必须用四氯化碳反复清洗，认真检查，直到无油污时为止。

（2）测量范围的确定。为了保证弹性元件能在弹性变形的安全范围内可靠地工作，在选择压力表量程时，必须根据被测压力的大小和压力变化的快慢，留有足够的余地，因此，压力表的上限值应该高于工艺生产中可能的最大压力值。根据“化工自控设计技术规定”，在测量稳定压力时，最大工作压力不应超过测量上限值的2/3；测量脉动压力时，最大工作压力不应超过测量上限值的1/2；测量高压时，最大工作压力不应超过测量上限值的3/5。一般被测压力的最小值应不低于仪表测量上限值的1/3。从而保证仪表的输出量与输入量之间的线性关系，提高仪表测量结果的精确度和灵敏度。

根据被测参数的最大值和最小值计算出仪表的上、下限后，不能以此数值直接作为仪表的测量范围。我们在选用仪表的标尺上限值时，应在国家规定的标准系列中选取。

（3）精度等级的选取。根据工艺生产允许的最大绝对误差和选定的仪表量程，计算出仪表允许的最大引用误差，在国家规定的精度等级中确定仪表的精度。一般来说，所选用的仪表越精密，则测量结果越精确、可靠。但不能认为选用的仪表精度越高越好，因为越精密的仪表一般价格越贵，操作和维护越费事。因此，在满足工艺要求的前提下，应尽可能选用精度较低、价廉耐用的仪表。选用举例如下。

①用于测量黏稠或酸碱等特殊介质时，应选用隔膜压力表、不锈钢弹簧管、不锈钢机芯、不锈钢外壳或胶木外壳。

按其所测介质不同，在压力表上应有规定的色标，并注明特殊介质的名称，氧气表必须标以红色“禁油”字样，氢气用深绿色下横线色标，氨用黄色下横线色标等。

②靠墙安装时，应选用有边缘的压力表；直接安装于管道上时，应选用无边缘的压力表；用于直接测量气体时，应选用表壳后面有安全孔的压力表；还应根据测压位置和便于观察管理的考虑，选择合适的表壳直径。

3.使用注意事项

（1）仪表必须垂直；安装时应使用17mm扳手旋紧，不应强扭表壳；运输时应避免碰撞。

（2）仪表宜在周围环境温度为-25～55℃条件下使用。

（3）使用工作环境振动频率小于25Hz，振幅不大于1mm。

（4）使用中因环境温度过高，仪表指示值不回零位或出现示值超差，可将表壳上部密封橡胶塞剪开，使仪表内腔与大气相通即可。

（5）仪表使用范围，应在上限的1/3～2/3。

（6）在测量腐蚀性介质、可能结晶的介质、黏度较大的介质时应加隔离装置。

（7）仪表应经常进行检查（至少每三个月一次），如发现故障应及时修理。

（8）仪表自出厂之日起，半年内若在正常保管及使用条件下发现因制造质量不良失效或损坏时，由该公司负责修理或调换。

（9）需用测量腐蚀性介质的仪表，在订货时应注明要求条件。