压力容器超压泄放装置的选用

摘 要：对压力容器来说，超压泄放装置具有非常重要的意义，对于保障容器的安全来说是不可或缺的。首先分析了超压泄放装置的主要形式及其特点，进而探讨了不同超压泄放装置的适用工况，以及确定不同超压泄放装置动作压力，最后给出了简单的结论。

关键词：压力容器；超压泄放装置；安全阀；爆破片装置

超压泄放装置的工作原理是这样的，每一个压力容器都有一个压力的最大值，这一最大值是固定不变的，当容器内的压力超过这一最大值时，如果不及时降低压力，就会产生危险，对压力容器造成损害。此时超压泄放装置的作用就显现出来了，它能自动并且快速的将容器内的多余介质排出，使容器内的压力保持在合理范围，从而保证容器的安全。鉴于超压泄放装置的重要性，在设计压力容器时，必然要选择合适的超压泄放装置。在设计时应该综合考虑装置的特点、使用注意事项等因素，而且要为压力容器选择大小合适的泄放装置。

1 超压泄放装置的主要形式及其特点

第一，安全阀的种类及特点：安全阀包括弹簧、杠杆、脉冲三种样式，使用频率最为频繁的是弹簧式。弹簧式安全阀按是否封闭又分为封闭式和非封闭式。安全阀的运作原理类似于普通的阀门，当容器内的压力超过所允许的最大值时，安全阀阀瓣就开始运作，将容器内的多余介质排出。如果出现压力持续升高的现象，那么阀瓣也会随之继续升高，最大能升高到排放高度；当多余介质逐渐排出时，容器内的压力会逐渐降低，相应的，安全阀瓣也开始降低，最终降低到回座压力，然后会自动关闭。同理，当容器又处于超压状态时，安全阀又会自动开启，并重复上述过程。

第二，爆破片的种类及特点：爆破片按其形状划分，可分为平板形、正拱形、反拱形三类，每一类的工作形式都不同。以正拱形爆破片为例，当爆破片运作时，正拱形的爆破片从中间开始向两边拉伸，继而发生破裂。在实际选择中，应该根据容器的实际需要，选择不同的爆破片种类。一般情况下，容器压力较高时，选择平板型或正拱形的较多，当压力较低时，反拱形则较为合适。当容器内介质为易燃易爆性能时，则对爆破片的要求更高，一般需安全阀和爆破片组合使用，此时应注意选择无爆炸碎片的爆破片。

安全阀和爆破片都能起到释放多余介质，使容器内压力恢复平衡的作用。两者的区别在于，第一，爆破片的结构重量轻于安全阀，而且样式更为简单。但每片爆破片都只能使用一次，在爆破后都不能再使用，只能更换新的爆破片，给装置的使用带来不便。安全阀的回座压力可以进行精确的人工设定，而爆破片的压力虽然也可以提前确定，但精确程度不如安全阀。一般情况下，确定同一批次的很多片爆破片的爆破压力为某一数值，随机抽取的每一片爆破片的爆破压力都被默认为这一数值，而实际上每片爆破片之间是存在些许差异的，因此数据并不完全准确。

2 不同超压泄放装置的适用工况

第一，安全阀的适用工况：安全阀在运作时，当压力降低到一定程度后，安全阀会自动关闭。此时容器内的介质并没有完全被释放，而是保持在一个合理的范围之内，没有造成介质的浪费。而且安全阀的开启压力和回座压力都是可以提前设定的，使用更为方便。基于以上特点，安全阀的应用最为安全，在某些经常出现超压状况的地方使用安全阀更为合适。

第二，爆破片装置的适用工况：在某些特殊情形下，使用爆破片比使用安全阀更为安全方便。一般来说，主要有以下几种情形。一是容器压力急剧膨胀时，安全阀重量大，惯性大，运作起来的速度不够块，略显迟滞。而爆破片重量轻，在爆炸的一瞬间就能快速释放介质，从而实现快速降压。二是当介质为粘稠物等物质时，介质缠绕住安全阀，影响安全阀的打开和关闭，此时应该使用爆破片。三是当容器内介质为腐蚀性物体时，使用爆破片是比较好的选择，因为腐蚀性液体会对安全阀门的零部件造成较大损害，从而影响其性能，而爆破片可选择耐腐蚀材质，成本比安全阀们低。四是在某些极端情况下，例如容器压力过高或过低时，或者泄放口径过大或过小时，给安全阀的制造带来很多困难，而爆破片却具有无法比拟的优势，制造方式更为简便，所能承受的压力范围也比安全阀更宽泛。

从上述比较我们可以看出，安全阀和爆破片各有其优缺点，将两者联合使用，可以扬长避短，有效弥补自身不足，发挥优势所在。所以，安全阀和爆破片的组合装置也被经常使用。组合装置分串并联两种，串联组合同时使用安全阀和爆破片，而并联组合则是选择其中一种专制，即在一般情况下使用安全阀，而在某些特殊情况下使用爆破片。

3 确定不同超压泄放装置动作压力

上文已经提到了安全阀门的开启压力，爆破片也有一个压力临界点，称为爆破压力，这两种压力统称为泄放装置的动作压力。要想使安全阀门和爆破片充分发挥其保障安全的作用，首先要确定动作压力的大小。

第一，爆破片的爆破压力按下述步骤确定。一般情况下，爆破压力。首先确定爆破片的最低标定爆破压力，根据爆破片的型式及载荷性质确定最低爆破压力与工作压力的比值。其次选定爆破片的制造范围，根据爆破片的型式和假定的设计爆破压力，选定爆破片制造范围的上限值和下限值。最后计算爆破片的设计爆破压力，设计爆破压力等于最低标定爆破压力加爆破片制造范围的下限值的绝对值；且设计爆破压力与爆破片制造范围的上限之和和小于等于容器的设计压力；爆破片的最小爆破压力不得小于容器的工作压力。

二是安全阀开启压力的确定。安全阀的开启压力应介于容器的工作压力和设计压力之间。安全阀的开启压力大于容器的工作压力（一般取工作压力的1.05-1.1倍）小于容器的设计压力。安全阀的排放压力小于等于1.1倍的设计压力。安全阀与爆破片串联装置属于此种情况，即安全阀的开启压力和爆破片爆破压力均大于容器工作压力，小于等于容器设计压力。

另外，超压泄放装置口径的确定还应特别注意。每种压力容器都有一个既定的标准的安全泄放量，为了保证容器的安全，泄放装置的安全泄放能力应该大于或等于容器的安全泄放量。

4 结束语

总的来说，压力容器超压泄放装置的选用应该遵循以下几个步骤。一是综合考虑各种因素，如容器内介质种类、容器的使用环境，所能承受的成本支出等因素，最终确定是选用安全阀门、爆破片，还是两者的组合装置。二是根据不同适用工况确定超压泄放装置的种类。三是根据上文所述方法确定安全装置的动作压力。四是计算好装置口径后，最终确定装置型号。

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