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1、 压力容器安全课程实验指导书序号实验项目学时数内容与要求实验属性必开选开1锅炉压力容器安全装置2各种安全装置的原理、作用、使用、注意事项，尽可能安排安全装置比较齐全的在役锅炉综合一、实验目的和任务 安全装置是保证锅炉压力容器安全运行的必备附属装置，本实验主要是让学生了解各种安全装置的设计原理、安全作用、使用方法和注意事项，主要是安全阀、爆破片、压力表、水位表、锅炉排污装置、锅炉保护装置等。二、主要仪器设备安全装置比较齐全的在役锅炉最好，安全阀、爆破片、压力表、水位表、锅炉排污装置、锅炉保护装置等完整可用。三、实验原理（一）安全阀(1)工作原理安全阀主要由阀座、阀瓣(阀芯)和加载机构三部分组成。
2、阀座有的和阀体是一个整体，有的是和阀体组装在一起的，它与设备连通。阀瓣常连带有阀杆，它紧扣在阀座上。阀瓣上面是加载机构，载荷的大小可以调节。当设备内的压力在规定的工作压力范围之内时，内部介质作用于阀瓣上面的力小于加载机构加在阀瓣上面的力，两者之差构成阀瓣与阀座之间的密封力，使阀瓣紧压着阀座，设备内的介质无法排出。当设备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，内部介质作用于阀瓣上面的力大于加载机构施加在它上面的力，于是阀瓣离开阀座，安全阀开启，设备内的介质即通过阀座排出。如果安全阀的排量大于设备的安全泄放量，设备内压力即逐渐下降，而且通过短时间的排气后，压力即降回至正常工作压力。此时
3、内压作用于阀瓣上面的力又小于加载机构施加在它上面的力，阀瓣又紧压着阀座，介质停止排出，设备保持正常的工作压力继续运行。所以，安全阀是通过阀瓣上介质作用力与加载机构作用力的消长，自行关闭或开启以达到防止设备超压的目的。(2)对安全阀的基本要求a.动作灵敏可靠。当压力达到开启压力时，阀瓣即能自动地迅速跳开，顺利地排出气体；b.在排放压力下，阀瓣应达到全开位置，并能排放出规定的气量；c.密封性能良好，即不但在正常工作压力下应保持不漏，而且要求在开启排气并降低压力后能及时关闭，关闭后继续保持密封。作为一个品质优良的安全阀，除了符合动作灵敏可靠和密封性能良好等基本要求以外，还应具有结构紧凑、调节方便等性
4、质特点。 (3)安全阀的维护 要使安全阀经常处于良好的状态，保持灵敏正确，必须在锅炉和压力容器运行过程中加强对它的维护和检查。a.要经常保持安全阀的清洁，防止阀体弹簧等被油污、垢物等所粘满或被锈蚀，防止安全阀排放管被油垢或其他异物堵塞。设置在室外露天的安全阀，冬季气温过低时应检查它有无冻结的可能性。为了防止安全阀的阀瓣和阀座被气体中的油垢、水垢或结晶物等粘住或堵塞，用于空气、水蒸汽以及带有粘滞性物质而排气又不会造成危害的其他气体的安全阀，应定期作手提排气试验。试验时应缓慢操作，轻轻地将提升扳手(弹簧式安全阀)或重锤慢慢抬起，听到阀内有气体排出时，即慢慢放下。b.要经常检查安全阀的铅封是否完好，
5、检查杠杆式安全阀的重锤是否有松动、被移动以及另挂重物的现象。c.发现安全阀有渗漏迹象时，应及时进行更换或检修。禁止用增加载荷的方法减除阀的泄漏。安全阀产生渗漏的原因一般是：有脏物粘在密封面上或密封面被腐蚀、磨损因而产生凹坑沟痕；阀瓣及阀座等零件的同心度由于安装不正确或其他原因而被破坏；弹簧长期受高温作用而失去原有的弹性；安全阀装配质量不良等。d.安全阀必须实行定期检验，包括清洗、研磨、试验和校正调整。安全阀的定期检验间隔期可以与锅炉或压力容器的检验间隔期相同。(二）爆破片 爆破片装置是断裂型安全泄压装置，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
6、的适当部位装接夹持爆破片的辅助元件。夹持器的作用：一是提供一个与容器安全泄放量相当的介质泄放管口；二是保证爆破片周边夹持牢靠、密封严密；三是与爆破片元件匹配，使之在标定爆破压力爆破泄压。 爆破片装置适用于下列场合：第一，工作介质具有粘性或易于结晶、聚合，容易将安全阀阀瓣与阀座粘住或堵塞安全阀；第二，由于化学反应或其他原因，器内压力可瞬间急剧上升，用安全阀由于惯性影响不能及时开启及泄放压力；第三，工作介质为剧毒气体或昂贵气体，用安全阀难免泄漏造成环境污染或浪费；第四，气体排放口小于12mm或大于150mm，要求全量泄放或全量泄放时要求毫无阻碍的场合；第五，其他不适用安全阀而适用爆破片的场合。（三
7、）压力表(1)压力表的选用 a.装在锅炉和压力容器上的压力表，其最大量程(表盘上的刻度极限值)应与设备的工作压力相适应。压力表的量程最好为设备工作压力的2倍，最小不应小于1.5倍，最大不应高于3倍。b.锅炉和压力容器用压力表应具有足够的精度。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按级别来表示的，精度等级一般都标在表盘上。工作压力小于2.5MPa的锅炉和低压容器所用压力表，其精度一般不应低于2.5级；工作压力大于或等于2.5MPa的锅炉和中、高压容器的压力表，精度不应低于1.5级。c.为了使操作工人能准确地看清压力值，压力表的表盘直径不应过小。在一般情况下，锅炉和压力容器所用压力表
8、的表盘直径不应小于100mm。如果压力表装得较高或离岗位较远，表盘直径还应增大。(2)压力表的装设a.压力表的接管应直接与承压设备本体相连接；装设压力表的地方应有足够的照明并便于观察和检验；要防止压力表受到高温辐射、冰冻或振动。b.为了便于更换和校验压力表，压力表与承压设备接管中应装有旋塞，旋塞应装在垂直的管段上。c.锅炉或工作介质为高温蒸汽的压力容器，压力表的接管上要装有存水弯管，使蒸汽在这一段弯管内冷凝，以避免高温蒸汽直接进入压力表的弹簧管内，致使表内元件过热而产生变形，影响压力表的精度。钢制存水弯管，内径不应小于10mm；铜制则不应小于6mm。为了便于冲洗和校验压力表，在压力表与存水弯管
9、之间应装设三通阀门或其他相应装置。d.如果压力容器中的工作介质对压力表零件的材料有腐蚀作用，则应在弹簧管式压力表与容器的连接管路上装置充填有液体的隔离装置。充填液不应与工作介质起化学反应或生成混合物。如果限于操作条件不能采取这种保护装置时，则应选用抗腐蚀的压力表，如波纹平膜式压力表等。e.应根据锅炉或压力容器的最高许用压力，在压力表的刻度盘上划上警戒红线。(3)压力表的维护要使压力表保持灵敏准确，除了合理选用和正确安装以外，在锅炉和压力容器运行过程中还应加强对压力表的维护和检查。a.压力表应保持洁净，表盘上的玻璃要明亮清晰，使表盘内指针指示的压力值能清楚易见。表盘玻璃破碎或表盘刻度不清的压力表
10、应停止使用。b.压力表的连接管要定期吹洗，以免堵塞。用于含有较多油污或其他粘性物料气体的压力表连接管，尤应勤于吹洗。c.经常注意检查压力表指针的转动与波动是否正常，检查连接管上的旋塞是否处于开启状态。d.压力表必须定期校验，已经超过校验期限的压力表应停止使用。在锅炉和压力容器正常运行过程中，如发现压力表指示不正常或有其他可疑迹象，应立即检验校正。（四）水位表（1）工作原理水位表(液位计)是用来显示锅筒(锅壳)内水位高低的仪表。运行操作人员可以通过水位表观察并相应调节水位，防止发生锅炉缺水或满水事故，进而避免由水位不正常造成的受热面损坏及其他事故，保证锅炉安全运行。压力容器上显示工作介质液位的液
11、位计，其作用及工作原理与水位表相同。水位表是按照连通器内液位高度相等的原理装设的。水位表的水连管和汽连管分别与锅筒的水空间和汽空间相连，水位表和锅筒构成连通器，水位表显示的水位即是锅筒内的水位。（2）对水位表的安全要求 每台锅炉至少应装设两个彼此独立的水位表。蒸发量小于等于0.5t/h的锅炉，可以装设一个水位表。 水位表应装在便于观察、冲洗的地方，并要有足够的照明；水连接管和汽连接管应水平布置，以防止形成假水位；连接管的内径不得小于18mm，连接管应尽可能地短，如长度超过500mm或有弯曲时，内径应适当放大；汽水连接管上应装设阀门，并在运行中保持全开；水位表应有放水旋塞和接至安全地点的放水管，
12、汽旋塞、水旋塞、放水旋塞的内径及水位表玻璃管的内径，都不得小于8mm。 水位表应有指示最高、最低安全水位的明显标志。水位表玻璃管(板)的最低可见边缘应比最高火界至少高50mm，且应比最低安全水位低25mm，最高可见边缘应比最高安全水位高25mm。 为防止水位表损坏伤人，玻璃管式水位表应装有防护装置，但不得妨碍观察真实水位。锅炉运行中要随时监视并定期冲洗水位表。（五）锅炉排污装置在锅炉运行中，由于锅水不断蒸发浓缩，加上向锅水中投放防垢防腐药剂，锅水中的杂质含量会不断增加。为降低锅水中盐碱的含量，保证锅水的质量，必须经常从锅炉中排放一部分浓缩后的污水、锅水中的水渣和其他杂质，这就是排污。锅炉中的排
13、污分定期排污和连续排污两种，相应的排污装置分别是定期排污装置和连续排污装置。各种蒸汽锅炉及热水锅炉，都应装设定期排污装置，在运行中定期排污。有过热器的蒸汽锅炉，除定期排污外还应连续排污。(1)定期排污装置定期排污装置装设在锅筒(锅壳)、立式锅炉下脚圈、水冷壁下集箱的最低处，一般由两只串联的排污阀和排污管组成。由于反复排放污水及污物，排污阀应该启闭方便，开启后流道畅通，关闭后密封完好。(2)连续排污装置连续排污装置装设在上锅筒内水面附近，一般包包括截止阀、节流阀、排污管、吸污短管等部分。在上锅筒内沿轴向布置直径约为75100mm的排污管，其上立置均布敞口吸污短管多根，短管上端低于锅筒正常水位30
14、40mm，倾斜开成锥形敞口；锅水中高浓度的盐分及漂浮性污物可由短管吸入，经排污管汇合后流至炉外。截止阀及节流阀装在伸出锅筒的排污管上，用以启闭管路和调节连续排污量。(3)对排污装置的安全技术要求a.锅筒、锅壳及每组水冷壁下自集箱的最低处，都应装排污阀。排污阀的公称通径为2065mII1，卧式锅壳锅炉的锅壳上的排污阀的公称通径不得小于40mm。b.额定蒸发量D1t/h或额定定蒸汽压力p0.7MPa的锅炉，排污管应装两个串联的排污阀。c.每台锅炉应装设独立的排污管，排污管应尽量减少弯头，保证排污畅通并接到室外安全地点或排污膨胀器。采用有压力的排污膨胀图6-10连续排污装置器时，膨胀器上应装安全阀。d.锅炉的排污阀、排污管不应采用螺纹连接。（六）锅炉保护装置(1)水位报警器水位报警器用于在锅炉水位异常时发出警报，提醒运行人员采取措施，消除险情。水位报警器的种类很多，常见的有水柱浮子式、磁铁式、电极式等。 (2)蒸汽超压保护装置锅炉蒸汽超压保护装置在锅炉出现超压时，能发出声、光警报信号，促使运行人员及时采取措施，并能通过联锁装置减弱或中断燃烧，从而避免超压爆炸事故。四、实验讨论1. 锅炉目前使用的安全阀、爆破片、压力表、水位表、锅炉排污装置、锅炉保护装置的类型分别是什么？2锅炉目前使用的安全阀、爆破片、压力表、水位表、锅炉排污装置、锅炉保护装置存在的问题有哪些？
