第三節 設備的安全附件

一、安全閥

1.安全閥的工作原理

容器正常工作時介質作用在閥瓣上的力小于彈簧對閥瓣的壓力，閥瓣緊靠在閥體上，閥是關閉的；當容器內的壓力超過規定的工作壓力并達到安全閥的開啟壓力時，介質作用于閥瓣上的力大于彈簧對閥瓣的壓力，于是閥瓣離開閥體，安全閥開啟，設備內的介質排出；當排出一部分介質后容器內壓力很快降低至正常的工作壓力，此時介質作用于閥瓣的力小于彈簧的壓力，使安全閥再次關閉，設備繼續工作，彈簧式安全閥的結構如圖2-9所示。

2.安全閥的優、缺點

（1）優點：只排放容器內高于規定部分的壓力，當壓力降至正常工作壓力時閥就可自動關閉，不影響設備的繼續工作，且安全閥調整也比較容易。

（2）缺點：密封性較差，即使是符合規定的安全閥也難免有微量的泄漏，由于彈簧的慣性作用使閥的開啟和關閉都有滯后現象，難以適應急劇化學反應迅速升壓所需要的快速泄放要求，對黏性較大或有結晶體的液體介質，閥瓣有時可能會被粘住而影響開啟精度。

3.安全閥適用的條件

安全閥適用于介質是比較清潔的氣體（空氣、水蒸氣等）的設備，不宜用于介質具有劇毒性的設備，更不能用于容器內有可能產生劇烈的化學反應而使壓力急劇升高的設備。

4.安全閥的選用

選用安全閥應從以下幾方面考慮。

（1）結構形式：主要取決于設備的工藝條件和工作介質的特性。

（2）泄放量：安全閥的額定泄放量必須大于等于容器的安全泄放量，安全閥在容器設計溫度下的許可壓力大于等于容器的設計壓力。

二、爆破片

1.爆破片的功能

爆破片是壓力容器、管道的重要安全裝置。它能在規定的溫度和壓力下爆破，泄放壓力，保障操作人員生命和企業財產的安全。爆破片裝置由爆破片和夾持器兩部分組成。爆破片是在標定爆破壓力及溫度下爆破泄壓的元件，夾持器則是在容器的適當部位裝接夾持爆破片的輔助元件，爆破片的結構如圖2-10所示。

圖2-9 彈簧式安全閥結構圖（法蘭連接）

圖2-10 常見的兩種爆破片

2.爆破片的工作原理

爆破片裝置是不能重復閉合的泄壓裝置，由入口處的靜壓力啟動，通過受壓膜片的破裂來泄放壓力。

簡單來說，就是一次性的泄壓裝置，在設定的爆破溫度下，爆破片兩側壓力差達到預定值時，爆破片即可動作（破裂或脫落），并泄放出流體。

3.爆破片的特點

爆破片安全裝置具有結構簡單、靈敏、準確、無泄漏、泄放能力強等優點。能夠在黏稠、高溫、低溫、腐蝕的環境下可靠地工作，是超高壓容器的理想安全裝置。

（1）不適用于漿狀、黏性、腐蝕性工藝介質，這種情況下安全閥不起作用。

（2）慣性小，可對急劇升高的壓力迅速做出反應。

（3）在發生火災或其他意外時，在主泄壓裝置打開后，可用爆破片作為附加泄壓裝置。

（4）嚴密無泄漏，適用于盛裝昂貴或有毒介質的壓力容器。

（5）規格型號多，可用各種材料制造，適應性強。

（6）便于維護、更換。

4.爆破片的適用場所

爆破片是防止壓力設備發生超壓破壞的重要安全裝置，廣泛應用于化工、石油、輕工、冶金、核電、除塵、消防、航空等工業部門，具體應用如下。

（1）壓力容器或管道內的工作介質具有黏性或易于結晶、聚合，容易將安全閥閥瓣和底座黏住或堵塞安全閥的場所。

（2）壓力容器內的物料化學反應可能使容器內壓力瞬間急劇上升，安全閥不能及時打開泄壓的場所。

（3）壓力容器或管道內的工作介質為劇毒氣體或昂貴氣體，用安全閥可能會存在泄漏導致環境污染和浪費的場所。

（4）壓力容器和壓力管道要求全部泄放時毫無阻礙的場所。

（5）其他不適用于安全閥而適用于爆破片的場所。

三、壓力表

1.主要分類

（1）按其測量精確度可分為：精密壓力表和一般壓力表。精密壓力表的測量精確度等級分別為0.1級、0.16級、0.25級、0.4級、0.05級；一般壓力表的測量精確度等級分別為1.0級、1.6級、2.5級、4.0級。精度等級一般應在其刻度盤上進行標識，其標識也有相應規定，如“①”表示其精度等級是1級。對于一些精度等級很低的壓力表，如4級以下的，還有一些并不需要測量其準確的壓力值，只需要指示出壓力范圍的，如滅火器上的壓力表，則可以不標識精度等級。

（2）按其測量基準可分為：一般壓力表、絕對壓力表及差壓表。一般壓力表以大氣壓力為基準；絕壓表以絕對壓力零位為基準，差壓表測量兩個被測壓力之差。

（3）按其測量范圍可分為：真空表、壓力真空表、微壓表、低壓表、中壓表及高壓表。真空表用于測量小于大氣壓力的壓力值；壓力真空表用于測量小于和大于大氣壓力的壓力值；微壓表用于測量小于60kPa的壓力值；低壓表用于測量0～6MPa的壓力值；中壓表用于測量10～60MPa的壓力值；高壓表用于測量100MPa以上的壓力值。

（4）按其顯示方式可分為：指針壓力表和數字壓力表。指針壓力表結構如圖2-11所示。

（5）按其使用功能可分為：就地指示型壓力表和帶電信號控制型壓力表。

①一般壓力表、真空壓力表、耐震壓力表、不銹鋼壓力表等都屬于就地指示型壓力表，除指示壓力外無其他控制功能。

②帶電信號控制型壓力表輸出信號主要有：開關信號（如電接點壓力表），電阻信號（如電阻遠傳壓力表），電流信號（如電感壓力變送器、遠傳壓力表、壓力變送器等）。

（6）按壓力表測量介質特性不同可分為以下幾類。

①一般型壓力表：用于測量無爆炸、不結晶、不凝固，對銅和銅合金無腐蝕作用的液體、氣體或蒸氣的壓力。

②耐腐蝕型壓力表：用于測量腐蝕性介質的壓力，常用的有不銹鋼型壓力表及隔膜型壓力表等。

③防爆型壓力表：用于環境有爆炸性混合物的危險場所，如防爆電接點壓力表、防爆變送器等。

④專用型壓力表。

（7）按安裝結構型式可分為：直接安裝式、嵌裝式和凸裝式。直接安裝式，又分為徑向直接安裝式和軸向直接安裝式。其中徑向直接安裝式是基本的安裝型式，一般在未指明安裝結構型式時，均指徑向直接安裝式；軸向直接安裝式考慮其自身支撐的穩定性，一般只在公稱直徑小于150mm的壓力表上才選用。嵌裝式和凸裝式壓力表，就是我們常說的帶邊（安裝環）壓力表，均又有徑向和軸向之分。軸向嵌裝式即軸向前帶邊，徑向嵌裝式是指徑向前帶邊，徑向凸裝式（也叫墻裝式）是指徑向后帶邊壓力表。

（8）按壓力表的量域和量程區段分類，在正壓量域分為微壓量程區段壓力表、低壓量程區段壓力表、中壓量程區段壓力表、高壓量程區段壓力表、超高壓量程區段壓力表，每個量程區段內又細分出若干種測量范圍（儀表量程）；在負壓量域（真空）又有三種負壓（真空表）；正壓與負壓聯程的壓力表是一種跨量域的壓力表，其規范名稱為壓力真空表，也稱之為真空壓力表。它不但可以測量正壓壓力，也可測量負壓壓力。

圖2-11 指針型壓力表結構圖

1—表體 2—拉桿 3—扇形齒輪 4—齒輪 5—指針 6—面板 7—游絲 8—調整螺絲 9—接頭

2.選用原則

壓力表的選用應根據使用工藝生產要求，針對具體情況做具體分析。在滿足工藝要求的前提下，應本著節約的原則全面綜合考慮，一般應考慮以下幾個方面的問題。

（1）類型的選用。儀表類型的選用必須滿足工藝生產的要求。例如，是否需要遠傳、自動記錄或報警；被側介質的性質（如被測介質的溫度高低、黏度大小、腐蝕性、臟污程度、是否易燃易爆等）是否對儀表提出特殊要求，現場環境條件（如濕度、溫度、磁場強度、振動等）對儀表類型的要求等。因此，要求根據工藝正確地選用儀表類型是保證儀表正常工作及安全生產的重要前提。

例如，普通壓力表的彈簧管多采用銅合金（高壓的采用合金鋼），而氨用壓力表彈簧管的材料卻都采用碳鋼（或者不銹鋼），不允許采用銅合金。因為氨和銅會發生化學反應，引起爆炸，所以普通壓力表不能用于氨壓力的測量。

氧氣壓力表與普通壓力表在結構和材質方面可以完全一樣，只是氧氣壓力表必須禁油。因為油進入氧氣系統易引起爆炸。所用氧氣壓力表在校驗時，不能像普通壓力表那樣采用油作為工作介質，并且氧氣壓力表在存放中要嚴格避免接觸油污。如果必須采用現有的帶油污的壓力表測量氧氣壓力時，使用前必須用四氯化碳反復清洗，認真檢查，直到無油污時為止。

（2）測量范圍的確定。為了保證彈性元件能在彈性變形的安全范圍內可靠地工作，在選擇壓力表量程時，必須根據被測壓力的大小和壓力變化的快慢，留有足夠的余地，因此，壓力表的上限值應該高于工藝生產中可能的最大壓力值。根據“化工自控設計技術規定”，在測量穩定壓力時，最大工作壓力不應超過測量上限值的2/3；測量脈動壓力時，最大工作壓力不應超過測量上限值的1/2；測量高壓時，最大工作壓力不應超過測量上限值的3/5。一般被測壓力的最小值應不低于儀表測量上限值的1/3。從而保證儀表的輸出量與輸入量之間的線性關系，提高儀表測量結果的精確度和靈敏度。

根據被測參數的最大值和最小值計算出儀表的上、下限后，不能以此數值直接作為儀表的測量范圍。我們在選用儀表的標尺上限值時，應在國家規定的標準系列中選取。

（3）精度等級的選取。根據工藝生產允許的最大絕對誤差和選定的儀表量程，計算出儀表允許的最大引用誤差，在國家規定的精度等級中確定儀表的精度。一般來說，所選用的儀表越精密，則測量結果越精確、可靠。但不能認為選用的儀表精度越高越好，因為越精密的儀表一般價格越貴，操作和維護越費事。因此，在滿足工藝要求的前提下，應盡可能選用精度較低、價廉耐用的儀表。選用舉例如下。

①用于測量黏稠或酸堿等特殊介質時，應選用隔膜壓力表、不銹鋼彈簧管、不銹鋼機芯、不銹鋼外殼或膠木外殼。

按其所測介質不同，在壓力表上應有規定的色標，并注明特殊介質的名稱，氧氣表必須標以紅色“禁油”字樣，氫氣用深綠色下橫線色標，氨用黃色下橫線色標等。

②靠墻安裝時，應選用有邊緣的壓力表；直接安裝于管道上時，應選用無邊緣的壓力表；用于直接測量氣體時，應選用表殼后面有安全孔的壓力表；還應根據測壓位置和便于觀察管理的考慮，選擇合適的表殼直徑。

3.使用注意事項

（1）儀表必須垂直；安裝時應使用17mm扳手旋緊，不應強扭表殼；運輸時應避免碰撞。

（2）儀表宜在周圍環境溫度為-25～55℃條件下使用。

（3）使用工作環境振動頻率小于25Hz，振幅不大于1mm。

（4）使用中因環境溫度過高，儀表指示值不回零位或出現示值超差，可將表殼上部密封橡膠塞剪開，使儀表內腔與大氣相通即可。

（5）儀表使用范圍，應在上限的1/3～2/3。

（6）在測量腐蝕性介質、可能結晶的介質、黏度較大的介質時應加隔離裝置。

（7）儀表應經常進行檢查（至少每三個月一次），如發現故障應及時修理。

（8）儀表自出廠之日起，半年內若在正常保管及使用條件下發現因制造質量不良失效或損壞時，由該公司負責修理或調換。

（9）需用測量腐蝕性介質的儀表，在訂貨時應注明要求條件。