壓力容器超壓泄放裝置的選用

摘 要：對壓力容器來說，超壓泄放裝置具有非常重要的意義，對于保障容器的安全來說是不可或缺的。首先分析了超壓泄放裝置的主要形式及其特點，進而探討了不同超壓泄放裝置的適用工況，以及確定不同超壓泄放裝置動作壓力，最后給出了簡單的結論。

關鍵詞：壓力容器；超壓泄放裝置；安全閥；爆破片裝置

超壓泄放裝置的工作原理是這樣的，每一個壓力容器都有一個壓力的最大值，這一最大值是固定不變的，當容器內的壓力超過這一最大值時，如果不及時降低壓力，就會產生危險，對壓力容器造成損害。此時超壓泄放裝置的作用就顯現出來了，它能自動并且快速的將容器內的多余介質排出，使容器內的壓力保持在合理范圍，從而保證容器的安全。鑒于超壓泄放裝置的重要性，在設計壓力容器時，必然要選擇合適的超壓泄放裝置。在設計時應該綜合考慮裝置的特點、使用注意事項等因素，而且要為壓力容器選擇大小合適的泄放裝置。

1 超壓泄放裝置的主要形式及其特點

第一，安全閥的種類及特點：安全閥包括彈簧、杠桿、脈沖三種樣式，使用頻率最為頻繁的是彈簧式。彈簧式安全閥按是否封閉又分為封閉式和非封閉式。安全閥的運作原理類似于普通的閥門，當容器內的壓力超過所允許的最大值時，安全閥閥瓣就開始運作，將容器內的多余介質排出。如果出現壓力持續升高的現象，那么閥瓣也會隨之繼續升高，最大能升高到排放高度；當多余介質逐漸排出時，容器內的壓力會逐漸降低，相應的，安全閥瓣也開始降低，最終降低到回座壓力，然后會自動關閉。同理，當容器又處于超壓狀態時，安全閥又會自動開啟，并重復上述過程。

第二，爆破片的種類及特點：爆破片按其形狀劃分，可分為平板形、正拱形、反拱形三類，每一類的工作形式都不同。以正拱形爆破片為例，當爆破片運作時，正拱形的爆破片從中間開始向兩邊拉伸，繼而發生破裂。在實際選擇中，應該根據容器的實際需要，選擇不同的爆破片種類。一般情況下，容器壓力較高時，選擇平板型或正拱形的較多，當壓力較低時，反拱形則較為合適。當容器內介質為易燃易爆性能時，則對爆破片的要求更高，一般需安全閥和爆破片組合使用，此時應注意選擇無爆炸碎片的爆破片。

安全閥和爆破片都能起到釋放多余介質，使容器內壓力恢復平衡的作用。兩者的區別在于，第一，爆破片的結構重量輕于安全閥，而且樣式更為簡單。但每片爆破片都只能使用一次，在爆破后都不能再使用，只能更換新的爆破片，給裝置的使用帶來不便。安全閥的回座壓力可以進行精確的人工設定，而爆破片的壓力雖然也可以提前確定，但精確程度不如安全閥。一般情況下，確定同一批次的很多片爆破片的爆破壓力為某一數值，隨機抽取的每一片爆破片的爆破壓力都被默認為這一數值，而實際上每片爆破片之間是存在些許差異的，因此數據并不完全準確。

2 不同超壓泄放裝置的適用工況

第一，安全閥的適用工況：安全閥在運作時，當壓力降低到一定程度后，安全閥會自動關閉。此時容器內的介質并沒有完全被釋放，而是保持在一個合理的范圍之內，沒有造成介質的浪費。而且安全閥的開啟壓力和回座壓力都是可以提前設定的，使用更為方便?；谝陨咸攸c，安全閥的應用最為安全，在某些經常出現超壓狀況的地方使用安全閥更為合適。

第二，爆破片裝置的適用工況：在某些特殊情形下，使用爆破片比使用安全閥更為安全方便。一般來說，主要有以下幾種情形。一是容器壓力急劇膨脹時，安全閥重量大，慣性大，運作起來的速度不夠塊，略顯遲滯。而爆破片重量輕，在爆炸的一瞬間就能快速釋放介質，從而實現快速降壓。二是當介質為粘稠物等物質時，介質纏繞住安全閥，影響安全閥的打開和關閉，此時應該使用爆破片。三是當容器內介質為腐蝕性物體時，使用爆破片是比較好的選擇，因為腐蝕性液體會對安全閥門的零部件造成較大損害，從而影響其性能，而爆破片可選擇耐腐蝕材質，成本比安全閥們低。四是在某些極端情況下，例如容器壓力過高或過低時，或者泄放口徑過大或過小時，給安全閥的制造帶來很多困難，而爆破片卻具有無法比擬的優勢，制造方式更為簡便，所能承受的壓力范圍也比安全閥更寬泛。

從上述比較我們可以看出，安全閥和爆破片各有其優缺點，將兩者聯合使用，可以揚長避短，有效彌補自身不足，發揮優勢所在。所以，安全閥和爆破片的組合裝置也被經常使用。組合裝置分串并聯兩種，串聯組合同時使用安全閥和爆破片，而并聯組合則是選擇其中一種專制，即在一般情況下使用安全閥，而在某些特殊情況下使用爆破片。

3 確定不同超壓泄放裝置動作壓力

上文已經提到了安全閥門的開啟壓力，爆破片也有一個壓力臨界點，稱為爆破壓力，這兩種壓力統稱為泄放裝置的動作壓力。要想使安全閥門和爆破片充分發揮其保障安全的作用，首先要確定動作壓力的大小。

第一，爆破片的爆破壓力按下述步驟確定。一般情況下，爆破壓力。首先確定爆破片的最低標定爆破壓力，根據爆破片的型式及載荷性質確定最低爆破壓力與工作壓力的比值。其次選定爆破片的制造范圍，根據爆破片的型式和假定的設計爆破壓力，選定爆破片制造范圍的上限值和下限值。最后計算爆破片的設計爆破壓力，設計爆破壓力等于最低標定爆破壓力加爆破片制造范圍的下限值的絕對值；且設計爆破壓力與爆破片制造范圍的上限之和和小于等于容器的設計壓力；爆破片的最小爆破壓力不得小于容器的工作壓力。

二是安全閥開啟壓力的確定。安全閥的開啟壓力應介于容器的工作壓力和設計壓力之間。安全閥的開啟壓力大于容器的工作壓力（一般取工作壓力的1.05-1.1倍）小于容器的設計壓力。安全閥的排放壓力小于等于1.1倍的設計壓力。安全閥與爆破片串聯裝置屬于此種情況，即安全閥的開啟壓力和爆破片爆破壓力均大于容器工作壓力，小于等于容器設計壓力。

另外，超壓泄放裝置口徑的確定還應特別注意。每種壓力容器都有一個既定的標準的安全泄放量，為了保證容器的安全，泄放裝置的安全泄放能力應該大于或等于容器的安全泄放量。

4 結束語

總的來說，壓力容器超壓泄放裝置的選用應該遵循以下幾個步驟。一是綜合考慮各種因素，如容器內介質種類、容器的使用環境，所能承受的成本支出等因素，最終確定是選用安全閥門、爆破片，還是兩者的組合裝置。二是根據不同適用工況確定超壓泄放裝置的種類。三是根據上文所述方法確定安全裝置的動作壓力。四是計算好裝置口徑后，最終確定裝置型號。