固定式压力容器常用安全附件的选用和校验

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摘要:压力容器的安全附件是为防止容器超温、超压、超负荷而装设在设备上的一种附属装置。文章主要介绍了固定式压力容器常用安全附件的选用和校验,并对相关问题进行了讨论。

关键词:固定式压力容器;安全附件;选用;校验

中图分类号:TH490文献标识码:A

文章编号:1009-2374 (2010)24-0055-02

1概述

压力容器的安全附件是为防止容器超温、超压、超负荷而装设在设备上的一种附属装置,作为保障容器安全稳定运行的最后一道屏障,其重要性毋庸置疑。但让人不安的是笔者在检验过程中发现安全附件选用错误、未定期校验以及维护不到位的情况非常普遍,甚至向容器管理人员说明安全附件的重要性后,部分人员仍不以为然,抱着一种无所谓的态度。有的安全附件的校验时间往往还是上次定期检验时的日期。而按照有关规定,安全附件的校验周期比压力容器的检验周期要短得多,给容器的安全运行埋下了严重的安全隐患。与此相对的是,国内外由于安全附件失效而导致压力容器破裂,甚至爆炸的事故数不胜数,为此有必要对安全附件的选用和校验做一介绍,以期引起有关人员的足够重视。

压力容器的安全附件较多,受《固定式压力容器安全技术监察规程》(简称新容规,下同)管辖的安全附件包括安全阀、爆破片、压力表、液位计、紧急切断阀、壁温测试仪表。本文主要介绍常用安全附件即安全阀和压力表的选用和校验问题。

2常用安全附件的选用和校验

2.1安全阀

安全阀是一种不借助任何外力而利用介质本身的力来排出一额定数量的流体,以防止压力超过额定的安全值的自动阀门。当压力恢复正常后,阀门再行关闭并阻止介质继续流出。

2.1.1安全阀的选用安全阀的选用应根据容器的工艺条件及介质的特性,从安全阀的安全泄放量、加载机构、封闭机构、排放方式、工作压力范围等方面考虑。安全阀分类方式很多,按阀瓣加载形式来分,有弹簧式和静重式两种。弹簧式安全阀结构紧凑,体积小,动作灵敏,对震动不太敏感;缺点是阀内弹簧受高温影响,弹性有所降低。静重式安全阀具有结构简单、调整方便、比较准确以及适用较高温度的优点;但其结构比较笨重,难以用于高压容器之上。按气体排放方式来分,有全封闭式、半全封闭式和开放式。全封闭式排出的介质不外泄,主要用于有毒易燃和污染环境的介质。半全封闭式排放的介质大部分通过排气管排出,主要适用于不会污染环境的气体容器。开放式主要用于介质为空气或对大气不造成污染的高温气体容器。按开启高度来分,有全启式、中启式和微启式安全阀。全启式安全阀适用于排放气体、蒸汽或者液体介质,使用较多。微启式安全阀一般适用于排放液体介质。

安全阀的排放量是选用安全阀的关键因素,其排放量必须大于或等于压力容器的安全泄放量,排放量的计算详见参考文献4。选用安全阀时,其工作压力范围要与压力容器的相匹配。一般压力容器多选用弹簧式全启式安全阀。

2.1.2安全阀的校验安全阀在安装前应由专业人员进行水压试验和气密性试验,经试验合格后进行校正调整。新容规将安全阀的开启压力修改为了整定压力,只保留了对整定压力的原则要求,取消了过细的具体规定。规定安全阀的整定压力一般不应当大于该压力容器的设计压力,但设计图样或者铭牌上标注有最高允许工作压力的,也可以采用最高允许工作压力确定安全阀的整定压力。这一规定可以充分利用压力容器的实际承载能力,在保证安全的基础上,避免安全阀频繁开启,避免有毒易燃介质外泄,这对于安装有安全阀的低压容器尤其重要。校正调整后的安全阀应进行铅封。实际工作中部分安全阀的整定压力选为最高工作压力的1.05～1.1倍,是不符合新容规对安全阀整定压力的要求的。

安全阀要定期校验,一般每年至少校验一次,安全技术规范有相应规定的从其规定。对于弹簧直接载荷式安全阀,当满足一定的条件时(详见参考文献3),经使用单位技术负责人批准可适当延长校验周期。

2.2压力表

压力表是用来测量压力容器中介质压力的一种计量仪表。压力表的种类较多,有液柱式、弹簧元件式、活塞式和电量式四大类。

2.2.1压力表的选用

(1)压力表的量程。根据新容规的要求,选用的压力表应当与压力容器内的介质和工作压力相适应,压力表盘刻度极限值应当为设计压力的1.5～3.0倍,注意此处的变化。1999版的《压力容器安全技术监察规程》(简称旧容规,下同)中的规定是“压力表盘刻度极限值应为最高工作压力的1.5～3.0倍”。2009年颁发的新容规中刚开始的规定是“压力表盘刻度极限值应当为最大允许工作压力的1.5～3.0倍”。但随后由中国特种设备检测研究院法规标准部提供的勘误表中已改为“压力表盘刻度极限值应当为设计压力的1.5～3.0倍”。相对于旧容规而言,这是个明显的改变。实际工作中,压力表量程一般选为设计压力的2倍。压力表量程过大,会影响读数的准确性;反之,则会使压力表中的弹性元件长期处于最大的变形状态,易产生永久变形,引起误差增大和使用寿命降低。压力表的量程过小,万一超压运行,指针越过最大量程接近零位,而使操作人员产生错觉,易造成更大的事故。因此,压力表的使用压力范围,应不超过刻度极限的2/3。

(2)压力表的精度。压力表的精度是以它的允许误差占表盘刻度极限值的百分数来表示的,精度等级一般都标在表盘上。选用压力表时,应根据设备的压力等级和实际工作需要来确定精度。根据新容规的要求,设计压力小于1.6MPa压力容器使用的压力表的精度不得低于2.5级,设计压力大于或等于1.6MPa压力容器使用的压力表的精度不得低于1.6级。数值越小,其精度越高。例如,表盘量程0～2.5MPa精度2.5级的压力表,它的指针所示压力值与被测介质的实际压力值之间的允许误差,不得超过2.5MPa×2.5%=±0.0625 MPa。即当压力表指示压力为1.0 MPa时,实际气压在0.9375～1.0625MPa之间。由此可见,压力表实际误差的大小,不仅与精度有关,还与压力表的量程大小有关。量程相同时,精度越高(即数字越小),压力表的允许误差越小;精度相同时,量程越大,压力表的误差越大。

(3)压力表的表盘直径。为使操作人员能准确地看清压力值,应将压力表安装在最醒目的地方,表盘直径不应过小。按新容规要求,压力表的表盘直径不得小于100mm。如果压力表装得较高或离岗位较远,表盘直径还应增大。

固定式压力容器大多使用弹簧元件式的单弹簧管压力表,只有在少数容器中由于介质具有腐蚀性才采用波纹平膜式压力表。液氨、氢气、氧气、氯气、硫化氢、乙炔等应选用专用压力表。

2.2.2压力表的校验要使压力表保持灵敏准确,除了合理选用和正确安装之外,还应加强校验和维护。压力表的校验应当符合国家计量部门的有关规定,安装前应当进行校验,在刻度盘上应当划出指示工作压力的红线,不要涂画在表盘玻璃上,以免玻璃转动使操作人员产生错觉,造成事故。压力表一般每6个月校验一次,校验合格后加铅封,并注明下次校验日期。未经校验合格或无铅封的压力表不准安装使用。

3结论

压力容器的安全附件对其安全稳定运行至关重要,是压力容器定期检验中必须进行的重要项目之一。正确选用和安装,及时校验和维护对容器的安全附件是非常必要的,发现不准确或不灵敏时,要立即检修或更换。安全附件不得任意拆卸或封闭不用,没有按规定装设安全附件的容器不得使用。

4结语

(1)关于压力表的量程问题。压力表盘刻度极限值由旧容规的“最高工作压力的1.5～3.0倍”改为了 “设计压力的1.5～3.0倍”,这是一个明显的变化。但由此也引出了一个问题,那就是压力表的量程有时是否会选得太大。在实际中,压力容器“大马拉小车”的情况较普遍。比如一个设计压力为31.5MPa的蓄能器,其使用的最高工作压力仅为10.5MPa。如果压力表的量程按设计压力的3.0倍即31.5×3=94.5MPa取值,那就意味着该表最高仅用到了量程的1/9左右。即使压力表量程按最常用的设计压力的2倍即31.5×2=63MPa取,也仅能用到表量程的1/6左右。我们知道压力表低于1/3量程的部分准确度较低,不宜使用。所以,这就是个问题。笔者不否认压力表量程改为“设计压力的1.5～3.0倍”的科学性,但上面出现的问题也应该引起注意。

(2)实际中并不是每台压力容器都必须单独装设安全阀。例如,在连续的操作系统中,如果几台压力容器的许用压力和压力来源相同,且气体压力在每台容器内不会自行升高,则可以在整个相同压力系统中(连接管道或其中一个容器上)装设一个安全阀。只有那些由于各种原因,容器内的压力在运行中有可能自行升高的,才需要单独装设安全阀。

(3)在实际工作中,笔者发现部分人员认为新买的安全阀或压力表可以不经校验直接安装,其实这是错误的。新买的安全阀或压力表也应当校验,只有校验合格后才能安装使用。

(4)使用单位除应对常用的安全附件如安全阀、压力表等进行定期校验和维护外,其他安全附件如爆破片、液位计、紧急切断阀等也不能忽视。只有压力容器上所有的安全附件都能发挥作用时,才能确保容器万无一失。

参考文献

[1] 固定式压力容器安全技术监察规程(TSG R0004-2009)[S].

[2] 安全阀安全技术监察规程(TSG ZF001-2006)[S].

[3] 压力容器定期检验规则(TSG R7001-2004)[S].

[4] 强天鹏.压力容器检验[M].北京:新华出版社,2008.

作者简介:常国富,男,河南安阳人,武汉钢铁(集团)公司研究院助理工程师,研究方向:承压设备定期检验及无损检测。