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第四章 其他常見機電設備
知識點十二、壓力容器
壓力容器:對安全性有一定要求,內(nèi)部或外部承受氣體或液體壓力的密封容器。
一、壓力容器的使用條件
特點:多品種、非標產(chǎn)品;
使用條件苛刻:易燃、易爆、高溫、高壓、低溫、強腐蝕條件下工作;盛裝有毒、有害介質(zhì),對安全性要求高。
對于承受表壓0.1Mpa以上壓力的各種容器,國家實行壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察制度:
1.設計單位應持有壓力容器設計單位批準書;設計圖紙上應蓋有壓力容器設計單位資格印章;審查人員應經(jīng)資格認可,并持有審查人員資格證書。
2.制造單位應持有壓力容器制造許可證。
3.使用單位實行嚴格的壓力容器定期檢驗制度。
二、壓力容器的使用工藝條件
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最高工作壓力 | 在正常使用過程中,容器頂部可能出現(xiàn)的最高表壓力?!?/td> |
設計壓力 | 在設計溫度下,用以確定容器壁厚的壓力。 |
最大允許工作壓力 | 根據(jù)容器受壓元件有效壁厚計算所得,特殊要求容器中使用?!?/td> |
【提示1】容器的操作壓力不得高于容器的最高工作壓力。容器的設計壓力不得低于容器的最高工作壓力。
【提示2】對裝有安全泄放裝置的壓力容器,其設計壓力不得低于安全泄放裝置的開啟壓力或爆破壓力;對盛裝液體、氣體介質(zhì)的容器,視其介質(zhì)按規(guī)定溫度下的飽和蒸汽氣壓確定。容器制成后,設計壓力就是安全泄壓裝置調(diào)整的依據(jù)。
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金屬溫度 | 指沿金屬截面溫度的平均值。在任何情況下金屬表面溫度不得超過金屬材料的允許使用溫度?!?/td> |
設計溫度 | 在正常工作條件下,設定的受壓元件的金屬溫度。標注在容器銘牌上的設計溫度是指殼體的設計溫度?!?/td> |
使用溫度 | 容器運行時,通過測溫儀表測得的介質(zhì)溫度?!?/td> |
試驗溫度 | 壓力試驗時,容器殼體的金屬溫度?!?/td> |
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按照標準化、系列化所得的公稱直徑計算得到的容積;通常以內(nèi)徑為準。
(四)介質(zhì)
按照易燃程度分類:易燃介質(zhì)和非易燃介質(zhì)。易燃介質(zhì)是指與空氣混合爆炸下限小于10%;或爆炸上下限之差大于等于20%的氣體。
按照毒性程度分為:極度危害、高度危害、中度危害、輕度危害。
三、壓力容器設計的基本要求
在結(jié)構(gòu)設計、強度計算、材料選用、技術(shù)條件等方面,壓力容器的設計應滿足以下幾個方面的要求:
強度要求 | 強度是指容器在外力作用下受壓元件不發(fā)生過度塑性變形引起斷裂的能力?!?/td> |
剛度要求 | 剛度是指容器在外力作用下,受壓元件不發(fā)生過度彈性變形的能力?!?/td> |
穩(wěn)定性要求 | 指容器在外力作用下,保持其幾何形狀不發(fā)生改變的能力?!?/td> |
密封要求 | 壓力容器的介質(zhì)一般是易燃、易爆或有毒介質(zhì),一旦泄露,會造成環(huán)境污染、財產(chǎn)損失、人員傷亡等,因此密封性能要求至關(guān)重要?!?/td> |
使用壽命 | 壓力容器通常應具有一定的使用壽命。壓力容器的設計使用壽命一般為10~15年,重要的容器設計使用壽命為20年?!?/td> |
結(jié)構(gòu)要求 | 壓力容器的結(jié)構(gòu)不僅要滿足工藝要求,有良好的承載特性,還要加工、檢驗、運輸、安裝、操作及維修方便。 |
四、壓力容器的分類
?。ㄒ唬┌凑帐褂梦恢梅诸悾汗潭ㄊ剑ù笮蛢τ凸蓿⒁苿邮剑ㄒ夯瘹怏w罐車)。
?。ǘ┌凑赵O計壓力分類:低壓L、中壓M、高壓H、超高壓U.
表6-9 壓力容器的壓力等級劃分標準
壓力等級 | 代號 | 設計壓力范圍(MPa) |
低壓容器 | L | 0.1≤p<1.6 |
中壓容器 | M | 1.6≤p<10 |
高壓容器 | H | 10≤p<100 |
超高壓容器 | U | P≥100 |
【鏈接】對于液壓系統(tǒng)的壓力分級,如下表:
壓力分級 | 低 壓 | 中 壓 | 中高壓 | 高 壓 | 超高壓 |
壓力范圍(兆帕) | 0~2.5 | >2.5~8 | >8~16 | >16~32 | >32 |
?。ㄈ┌凑諌毫θ萜髟谏a(chǎn)工藝過程中的作用分類:
反應壓力容器 (代號R) | 用于完成介質(zhì)的物理、化學反應的壓力容器,如反應器、反應釜、煤氣發(fā)生爐等?!?/td> |
換熱壓力容器 (代號E) | 用于完成介質(zhì)的熱量交換的壓力容器,如管殼式余熱鍋爐、熱交換器、冷卻器、冷凝器、蒸發(fā)器、加熱器等?!?/td> |
分離壓力容器 (代號S) | 用于完成介質(zhì)的流體壓力平衡和氣體凈化分離等的壓力容器,如分離器、過濾器、集油器、緩沖器、洗滌器、吸收塔、干燥塔等。 |
儲存壓力容器 (代號C,其中球罐代號B) | 用于盛裝生產(chǎn)用的原料氣體、液化氣體等的壓力容器,如各種型式的儲罐?!?/td> |
【注意】當某種壓力容器同時具備兩個以上的工藝功能時,其品種劃分應按主要作用來進行。
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薄壁容器:容器壁厚小于等于內(nèi)徑的1/10;或外徑內(nèi)徑之比K=DO/Di≤1.2(式中DO為容器的外徑;Di為容器的內(nèi)徑)
厚壁容器:容器壁厚大于內(nèi)徑的1/10;或外徑內(nèi)徑之比K=DO/Di>1.2
第一類 | 一般低壓容器 |
第二類 | 一般中壓容器; 易燃介質(zhì)或毒性程度為中度危害介質(zhì)的低壓容器; 毒性程度為極度和高度危害介質(zhì)的低壓容器; 低壓管殼式余熱鍋爐; 塘玻璃壓力容器。 |
第三類 | 高壓容器 毒性程度為極度或高度危害介質(zhì)的中壓容器和壓力p與容積v的乘積≥0.2MPa·m3的低壓容器; 易燃或毒性程度為中度危害介質(zhì)且p·v≥0.5MPa·m3的中壓反應容器和p·v≥10MPa·m3的中壓儲存容器; 高壓、中壓管殼式余熱鍋爐?!?/td> |
?。ㄎ澹┌磯毫θ萜鞯膲毫Φ燃?、品種劃分及介質(zhì)危害程度分類:
五、壓力容器的基本結(jié)構(gòu)
?。ㄒ唬毫θ萜鞯慕Y(jié)構(gòu)形式:球形、圓筒形、箱形、錐形。
球形容器受力最好,在容器直徑、工作壓力、制造材料相同時,球形容器的壁厚只有圓筒形容器的1/2,并且相同的容積,球形容器的表面積最小,所以節(jié)省材料。但是,球形容器制造工藝復雜,并且內(nèi)件難以安裝,介質(zhì)流動困難,故一般用做大型儲罐。
圓筒形容器受力優(yōu)于其他形狀,制造方便,并且工藝附件容易安裝,所以使用最廣泛。
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常見的壓力容器一般由筒體、封頭、法蘭、接管、人(手)孔等組成。結(jié)構(gòu)一般比較簡單,主要由一個能承受一定壓力的殼體及必要的連接件、密封件和內(nèi)件構(gòu)成。
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1.監(jiān)控類安全附件。主要起監(jiān)測和控制工藝操作條件的作用,包括壓力表、溫度計和液面計等。
2.保護類安全附件。主要包括安全閥、爆破片和緊急切斷閥。
安全閥和爆破片都是起超壓泄放的作用。在使用性能上,安全閥和爆破片都要保證工作時嚴密不漏,超壓時能自動、迅速地動作,達到安全排放、快速降壓的作用,其泄放能力要設計成大于等于容器的安全泄放量。爆破片是一次性使用的安全附件,每次爆破或超壓動作后都必須及時更換新片。爆破片的泄放動作時間短,常用于反應快速升高、容積急劇增加、壓力迅速上升的容器上。
緊急切斷閥通常用于輸送物料的管道上,在管道發(fā)生泄漏事故時起緊急止漏作用,以及時控制危害介質(zhì)的進一步泄漏。緊急切斷閥應能在10秒鐘內(nèi)準確閉合。
3.靜電接地裝置。為了防止壓力容器及其附件上由于靜電聚焦而引發(fā)燃爆事故,在含有一氧化碳、氫、酒精、液化石油氣等易燃介質(zhì)的容器和管道上均應考慮裝設靜電接地裝置。
六、使用管理
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1.首次檢驗:包括對圖紙、強度計算書、結(jié)構(gòu)、材料、組裝、壁厚、探傷、安全附件以及使用單位的安全操作規(guī)程等做全面的檢查驗收。
2.申請發(fā)證:首次檢驗合格后,必須向當?shù)貏趧硬块T申請發(fā)證,在發(fā)給《壓力容器登記使用證》后,方可投入使用。
《壓力容器登記使用證》在檢驗周期內(nèi)有效,若容器使用超過檢驗期不予檢驗者,則自行失效。
?。ǘ┤萜髁⒖ńn及使用維護保養(yǎng)制度
1.立卡建檔:一臺容器一張卡片;容器檔案包括:圖樣、強度計算書、產(chǎn)品合格證、質(zhì)量證明書、運行檢驗檢修記錄、安全附件校驗記錄和事故記錄等。
2.操作、維護檢修
?。?)正確操作。操作人員應嚴格執(zhí)行《崗位責任制》、《安全操作規(guī)程》,正確開、停車,按規(guī)定的操作參數(shù)(壓力、溫度、負荷等)進行工作。
(2)日常保養(yǎng)。經(jīng)常保持容器安全附件靈敏、可靠;定期擦拭安全附件、儀表和銘牌,使之保持潔凈、指示清晰;防止容器受到腐蝕;潤滑轉(zhuǎn)動部件;做好清潔工作。
?。?)定期檢修。壓力容器應有定期檢修計劃,并予以實施,以保持容器的工作能力,延長使用壽命,確保安全使用。
(三)定期檢驗
壓力容器的定期檢驗分為外部檢查和內(nèi)外部檢驗,檢驗內(nèi)容及程序,按《在用壓力容器檢驗規(guī)程》執(zhí)行。
(四)壓力容器的技術(shù)檔案
從設計直到報廢為止,反映壓力容器“一生”各個階段真實情況的記錄和技術(shù)條件、狀況的記載。
七、壓力容器法規(guī)和技術(shù)標準
?。ㄒ唬跺仩t壓力容器安全監(jiān)察暫行條例》(簡稱《條例》)
《條例》是國務院頒發(fā)的,是制定有關(guān)法規(guī)和技術(shù)標準的依據(jù)。適用于所有的承壓鍋爐和壓力為1個表壓(0.1MPa)以上的各種壓力容器(船舶、機車上的鍋爐和壓力容器除外)。它是從行政管理、技術(shù)監(jiān)察的角度對于壓力容器的設計、制造、安裝、使用、檢驗、修理、改造等環(huán)節(jié)做出規(guī)定。
(二)《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》(簡稱《容規(guī)》)
明確規(guī)定了壓力容器的適用范圍、選材要求、試驗方法,對設計、制造、探傷、壓力試驗做出了明確的規(guī)定。
(三)《壓力容器使用登記管理規(guī)則》(簡稱《管規(guī)》)
它對壓力容器的使用登記、注冊、發(fā)證、定期檢驗、使用變更等做出明確的規(guī)定。
(四)《在用壓力容器檢驗規(guī)程》(簡稱《檢規(guī)》)
對檢驗單位、檢驗員的資格做出了明確的規(guī)定,還規(guī)定了安全狀況等級評定標準。
(五)《鋼制壓力容器(GB150-89)》
1989年3月作為國家標準頒發(fā)的,適用于設計壓力不大于35MPa的鋼制壓力容器的設計、制造、檢驗與驗收,是我國壓力容器設計、制造的綜合性國家技術(shù)標準。
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