其他安全附件

压力容器的安全附件除前面所介绍的安全阀、爆破片作为压力容器安全运行保障的核心附件外，还包括压力表和液面计，压力表和液面计就相当于观察和操控压力容器的眼睛。它们的设置可以避免压力容器盲目操作。另外，压力容器的安全附件还包括测温装置和减压阀等。

一、压力表

1. 压力表的结构和工作原理

压力表的种类较多，有液柱式、弹性元件式、活塞式和电量式四大类。

液柱式压力表分为U形管、单管和斜管等形式。其测量原理是利用液体静压力的作用，根据液柱的高度差与被测介质的压力相平衡来确定所测的压力值。这类压力表的特点是结构简单，使用方便，测量准确。但因为受液柱高度的限制，只适用于测量较低的压力。

弹性元件式压力表有单圈弹簧式、螺旋形（多圈）弹簧式、薄膜式（又称波纹平膜式）、波纹筒式和远距离传送（接触点式、带变阻器式的传送器）等多种形式。它是利用各种不同形状的弹性元件，在压力下产生变形的原理制成的压力测量仪表，根据元件变形的程度来测定被测的压力值。这类压力表的优点是结构坚固，结实耐用，不易泄漏，测量范围宽，具有较高的准确度，对使用条件的要求也不高。但使用期间必须经过检验，而且不宜用于测定频率较高的脉动压力。在压力容器中使用的压力表一般为弹性元件式，且大多数是单弹簧管式压力表。只有在一些工作介质有较大腐蚀性的容器中，才使用波纹平膜式压力表。

活塞式压力表是做校验用的标准仪表。它利用加在活塞上的力与被测压力平衡的原理，根据活塞面积和加在其上的力来确定所测的压力。它的准确度很高，测定范围较广，但不能连续测量。

电量式压力表是利用金属或半导体的物理特性，直接将压力或是形变转换为电压、电流或频率信号输出，有电阻式、电容式、压电式和电磁式等多种形式。这类压力表可以测量快速变化的压力和超高压力，精确度可达0.02级，测量范围从数十帕至700 MPa不等，应用也较广泛。

2. 常用的压力表

1）单弹簧管式压力表

单弹簧管式压力表是利用中空的弹簧弯管在内压作用下产生变形的原理制成的。按位移量转换机构的不同，这种压力表又可以分为扇形齿轮式和杠杆式两种。如图8−14和图8−15所示为两种压力表的结构。

压力表的主要元件是一根横断面呈椭圆形或扁平形的中空弯管，通过压力表的接头与承压设备相连接。当有压力的流体进入这根弯管时，由于内压的作用，弯管向外伸展，发生位移变形。这些位移通过拉杆带动扇形齿轮或弯曲杠杆的传动，带动压力表的指针转动。进入弯管内的流体压力越高，弯管的位移越大，指针转动的角度也越大。这时指针在压力表表盘上指示的刻度值就是压力容器内压力的数值。

图8−14 扇形齿轮式单弹簧管式压力表

1—弹簧弯管；2—支座；3—表壳；4—接头；5—带铰轴的塞子；6—拉杆；7—扇形齿轮；

8—小齿轮；9—指针；10—游丝；11—刻度盘

2）波纹平膜式压力表

波纹平膜式压力表的弹性元件是波纹薄膜，薄膜被一副特制的盒形法兰夹持住，上、下法兰分别与压力表表壳及管接头相连。容器内的介质压力通过接头进入薄膜下部的气腔内，使薄膜受压向上凸起，并通过销柱、拉杆、齿轮转动机构等带动指针，从而使容器内介质的压力由指针在刻度盘上指示出来。这种压力表的结构如图8−16所示。

图8−15 杠杆式单弹簧管式压力表

1—弹簧弯管；2—弯曲杠杆；3—表壳；4—接头；

5—支座；6—拉杆；7—指针；8—刻度盘

图8−16 波纹平膜式压力表

1—表壳；2—平面薄膜；3—接头；4—下法兰；

5—上法兰；6—销柱；7—拉杆；8—扇形齿轮；

9—小齿轮；10—指针；11—针游丝；12—刻度盘

波纹平膜式压力表不能用于较高压力的测量（一般不大于3.0 MPa），且测量的灵敏度和准确度都较差。但它对振动和冲击不太敏感，特别是它可以在薄膜底部用抗介质腐蚀的金属材料制成保护膜，将腐蚀性介质与压力表的其他元件隔绝，因而常用于装有腐蚀性介质的化工容器中。

3. 压力表的选用与安装

1）压力表的选用

选用压力表时应注意以下事项：

（1） 压力表的量程。选用的压力表必须与压力容器的工作压力相适应。压力表的量程最好选用设备工作压力的2倍，最小不应小于1.5倍，最大不应高于3倍。从压力表的寿命与维护方面来要求，在稳定压力下，使用的压力范围不应超过刻度极限的70%；在波动压力下，不应超过60%。如果选用量程过大的压力表，就会影响压力表读数的准确性。而压力表的量程过小，压力表刻度的极限值接近或等于压力容器的工作压力，又会使弹簧弯管经常处于很大的变形状态下，因而容易产生永久变形，引起压力表的误差增大。

（2） 压力表的精度。选用的压力表精度应与压力容器的压力等级和实际工作需要相适应，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（如精度为1.5级的压力表，其允许误差为表盘刻度极限值的1.5%），精度等级一般都标在表盘上。工作压力小于2.5 MPa的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2.5 MPa的中、高压容器用压力表，精度不应低于1.5级。

（3） 压力表的表盘直径。为了方便、准确地看清压力值，选用压力表的表盘直径不能过小，一般不应小于100 mm。压力表表盘直径常用的规格为100 mm和150 mm。如果压力表安装得较高或工作离岗位较远，表盘直径还应增大。

2）压力表的安装

压力表的安装应符合以下规定：

（1） 压力表的接管应直接与承压设备本体相连接，装设的位置应便于操作人员观察和清洗，并且要防止压力表受到辐射、冻结或振动。

（2） 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设三通旋塞或针形阀，三通旋塞或针形阀应装在垂直的管段上，并应有开启标记和锁紧装置。

（3） 用于工作介质为高温蒸汽的压力表，在压力表与容器之间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；为了便于冲洗和校验压力表，在压力表与存水弯管之间应装设三通阀门或其他相应装置。

（4） 用于具有腐蚀性或高黏度工作介质的压力表，则应在压力表与容器之间装设能隔离介质的缓冲装置；如果限于操作条件不能采取这种保护装置，则应选用抗腐蚀的压力表，如波纹平膜式压力表等。

（5） 可以根据压力容器的最高许用压力在压力表的刻度盘上画上警戒红线，并注明下次校验的日期，加铅封。但不应把警戒红线涂画在压力表的玻璃上，以免玻璃转动产生错觉，造成事故。

4. 压力表的维护与校验

要使压力表保持灵敏、准确，除了合理选用和正确安装以外，在压力容器运行过程中还应加强对压力表的维护和校验。压力表的维护和校验应符合国家计量部门的有关规定，并应做到以下几点：

（1） 压力表应保持洁净，表盘上的玻璃要明亮清晰，保证表盘内指示的压力值清楚易见。

（2） 压力表的连接管要定期吹洗，特别是用于含有较多油污或其他黏性物料气体的压力表连接管，以免堵塞。

（3） 经常检査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全开启状态。

（4） 压力表必须按计量部门规定的限期进行定期校验，校验由国家法定的计量单位进行。

二、液面计

液面计又称液位计，用来观察和测量容器内液位位置的变化情况。特别是对于盛装液化气体的容器，液位计是一个必不可少的安全装置。操作人员根据其指示的液面高低来调节或控制装置，从而保证容器内介质的液面始终在正常范围内。盛装液化气体的储运容器，包括大型球形储罐、汽车罐车和铁路罐车等，需装设液面计，以防止容器内因充满液体发生液体膨胀而导致容器超压。用作液体蒸发用的换热容器、工业生产装置中的一些低压废热锅炉和废热锅炉的锅筒，也都应装设液面计，以防止容器内液面过低或无液位而发生超温事故烧坏设备。

图8−17 玻璃管式液面计

1—封口螺母；2—手柄；3—玻璃管盖；4—上阀体；

5—玻璃管螺母；6—玻璃管；7—下阀体；

8—填料；9—塞子；10—放水阀

1. 液面计的分类

按工作原理不同液面计分为直接用透光元件指示液面变化的液面计（如玻璃管液面计或玻璃板液面计）以及借助机械、电子和流体动力学等辅助装备间接反映液面变化的液面计（如浮子液面计、磁性浮标液面计和自动液面计等）。此外，还有一些带附加功能的液面计，如防霜液面计等。固定式压力容器常用的是玻璃管式和平板玻璃两种，移动式压力容器常用的是滑管式液面计、旋转管式液面计和磁力浮球式液面计。这里主要介绍下面四种。

1）玻璃管式液面计

玻璃管式液面计主要由玻璃管、气（汽）旋塞、液（水）旋塞和放液（水）旋塞等部分组成，如图8−17所示。这种液面计是根据连通管的原理制成的。气（汽）旋塞、液（水）旋塞分别由气（汽）连管及液（水）连管和压力容器气（汽）、液（水）空间相连通，所以压力容器液面能够在玻璃管中显示出来。

2）平板玻璃液面计

平板玻璃液面计主要由平板玻璃、框盒、气（汽）旋塞、液（水）旋塞等部分组成，如图8−18所示。平板玻璃液面计用经过热处理、具有足够强度和稳定性的玻璃板，嵌在一个锻钢盒内，以代替玻璃管。

3）旋转管式液面计

旋转管式液面计主要由旋转管、刻度盘、指针和阀芯等组成，如图8−19所示。旋转管式液面计的测量原理是，由弯曲旋转管内小孔向外喷出气相或液相介质来测量液面位置。管子的旋转动作带动表盘指针来指示水液面高度。

图8−18 平板玻璃液面计

图8−19 旋转管式液面计

1—旋转管；2—刻度盘；3—指针；4—阀芯

旋转管式液面计一般安装在罐体后封头中部，比较方便操作观测。但仍存在由于动作快慢和喷出时间而存在误差的缺点。旋转管式液面计结构牢固，显示准确、直观，且操作方便，因而在槽车上得到广泛的应用。

4）磁力浮球式液面计

磁力浮球式液面计是利用磁力线穿过非磁性不锈钢材料制成的盲板，在罐体外部用指针表盘方式来表示液面高度，如图8−20所示。

磁力浮球式液面计的工作原理是利用液体对浮球的浮力作用，以浮球为传感元件，当罐内液位变化时，浮球也随之做升降运动，从而使与齿轮同轴的磁钢产生转动，通过磁力的作用带动位于表头内的另一块磁钢做相应的转动，与磁钢同轴的磁针便在刻度板上指示一定的液位值。磁力浮球式液面计不怕振动，指示表头与被测液体互相隔离，因而密封性与安全性好，适合各类液化气槽车使用。但它结构复杂，对材料的磁性有一定的要求。

2. 液面计的选用原则

液面计应根据压力容器的介质、最高工作压力和温度正确选用。

（1） 盛装易燃，毒性程度为极度、高度危害介质的液化气体压力容器应采用玻璃板液面计或自动液面指示器，并应有防止泄漏的保护装置。

（2） 低压容器选用管式液面计，中、高压容器选用承压较大的板式液面计。

图8−20 磁力浮球式液面计

1—避振装置；2—导向杆；3—储罐；4—液位计

（3） 寒冷地区室外使用的容器，或由于介质温度与环境温度的差值较大，导致介质的黏度过大而不能正确反映真实液面的容器，应选用夹套型或保温型结构的液面计。盛装0 ℃以下介质的压力容器，应选用防霜液面计。

（4） 要求液面指示平稳的，不应采用浮标式液面计，可采用结构简单的视镜。

（5） 压力容器较高时，宜选用浮标式液面计。

（6） 移动式压力容器不得使用平板式液面计，一般应选用旋转管式或滑管式液面计。

3. 液面计的安装

液面计的安装应符合下列规定：

（1） 在安装使用前，低、中压容器用液面计应进行1.5倍液面计公称压力的液压试验；高压容器的液面计，应进行1.25倍液面计公称压力的液压试验。

（2） 液面计应安装在便于观察的位置。若液面计的安装位置不便于观察，则应增加其他辅助设施。大型压力容器还应有集中控制的设施和警报装置。

（3） 液位计安装完毕并经调校后，应在刻度表盘上用红色漆画出最高、最低液面的警戒线。要求液面指示平稳的，在液面计上部接管可设置挡液板。

4. 液面计的使用和维护

液面计的使用温度不要超过玻璃管（或板）的允许使用温度。在冬季，则要防止液面计冻堵和发生假液位。对易燃、有毒介质的容器，照明灯应符合防爆要求。

压力容器操作人员应加强对液面计的维护管理，使液面计经常保持完好和清晰。使用单位应对液面计实行定期检修制度，可根据运行的实际情况，规定检修周期，但不应超过压力容器内、外部检验周期。液面计有下列情况之一的，应停止使用并更换。

（1）超过检修周期。

（2）玻璃板（管）有裂纹、破碎。

（3）阀件固死。

（4）经常出现假液位。

（5）指示模糊不清。

三、减压阀

减压阀是通过控制阀体内启闭件的开度来调节介质的流量，使流体通过时节流压力减小的阀门，常适用于要求更小的流体压力输出或压力稳定输出的场合。减压阀主要有两个作用：一是将较高的气（汽）体压力自动降低到所需的较低压力；二是当高压侧的介质压力波动时，能自动调节，使低压侧的气（汽）压稳定。

1. 减压阀的分类及原理

减压阀按结构形式不同，可分为薄膜式、弹簧薄膜式、活塞式、杠杆式和波纹管式；按阀座数目不同，可分为单座式和双座式；按阀瓣的位置不同，可分为正作用式和反作用式。下面介绍几种常用的减压阀。

1）弹簧薄膜式

弹簧薄膜式减压阀的结构如图8−21所示，当薄膜下侧的气（汽）体压力高于薄膜上侧的弹簧压力时，薄膜向上移动，压缩弹簧，阀杆随即带动阀芯向上移动，使阀芯的开启度减小，于是由高压端进入的气（汽）流量随之减少，从而使出口压力降低到规定的范围内。当薄膜下侧的气（汽）体压力小于上侧的弹簧压力时，弹簧伸长，顶着薄膜向下移动，阀杆随即带动阀芯向下移动，使阀芯的开启度增大，于是由高压端进入的气（汽）流量随之增多，从而使出口处的压力升高到规定的范围内。

图8−21 弹簧薄膜式减压阀的结构

1—阀芯；2—阀体；3—阀杆；4—薄膜；

5—弹簧；6—调节螺栓

弹簧薄膜式减压阀的灵敏度较高，而且调节比较方便，只需旋转手轮来调节弹簧的松紧度即可。但是，薄膜承受的温度和压力不能太高，同时行程大时，橡胶薄膜容易损坏。因此，弹簧薄膜式减压阀被普遍使用在温度和压力不太高的蒸汽和空气介质管道上。

2）活塞式

活塞式减压阀主要通过活塞来平衡压力，如图8−22所示。当调节弹簧在自由状态时，由于阀前压力的作用和下边的主阀弹簧顶着，主阀瓣和辅阀瓣处于关闭状态。拧动调整螺栓顶开辅阀瓣，介质由进口通道经辅阀通道进入活塞上方。由于活塞的面积比主阀瓣大，受力后向下移动，使主阀开启，介质流向出口；同时介质经过通道进入金属薄膜下部，逐渐使压力与调节弹簧压力平衡，使阀后压力保持在一定的误差范围内。若阀后压力过高，膜下压力大于调节弹簧压力，膜片即向上移动，辅阀关小，使流入活塞上方介质减少，引起活塞及主阀上移，减小主阀瓣开启程度，出口压力随之下降，达到新的平衡。

活塞式减压阀的活塞在气缸中的摩擦较大，灵敏度比弹簧薄膜式减压阀差，制造工艺要求严格，所以它适用于温度、压力较高的蒸汽和空气介质管道和设备上。

图8−22 活塞式减压阀结构

1—调节弹簧；2—金属薄膜；3—辅阀瓣；4—活塞；5—主阀瓣；6—主阀弹簧；7—调整螺栓

3）波纹管式

波纹管式减压阀主要通过波纹管来平衡压力，如图8−23所示，当调节弹簧在自然状态时，阀瓣在进口压力和顶紧弹簧的作用下处于关闭状态，拧动调整螺栓使调节弹簧顶开阀瓣，介质流向出口，阀后压力逐渐上升至所需压力。阀后压力经通道作用于波纹管外侧，使波纹管向下的压力与调整弹簧向上的压力平衡，从而使阀后的压力变大，波纹管向下的压力大于调节弹簧压力，使阀瓣关小，阀后压力降低，达到所要求的压力。波纹管式减压阀主要适用于介质参数不高的蒸汽和空气管路上。

2. 减压阀的安装使用与定期检修

减压阀必须在产品限定的工作压力、工作温度范围内工作，减压阀的进出口必须有一定的压力差。在减压阀的低压侧必须装设安全阀和压力表。不能把减压阀当截止阀使用，当减压阀用气（汽）设备停止用气（汽）后，应将减压阀前的截止阀关闭。

定期检修的内容如下：

（1） 检査主阀、导阀的磨损情况。

（2） 检査各部分弹簧是否疲劳。

（3） 检査膜片是否疲劳。

图8−23 波纹管式减压阀结构

1—调整螺栓；2—调节弹簧；3—波纹管；4—压力通道；5—阀瓣；6—顶紧弹簧

（4） 检查气缸是否磨损及腐蚀。

（5） 检査活塞环是否失去涨力。

（6） 拧开阀盖上的螺塞，取出过滤网，以清除内腔的污物。

（7） 拧下阀底的螺塞，打开下阀盖，清除阀体下腔和弹簧内所积存的污物以及主阀瓣上的污垢。

四、测温装置

压力容器测温通常有两种形式：测量容器内工作介质的温度，使工作介质的温度控制在规定的范围内，以满足生产工艺的需要；对需要控制壁温的压力容器进行壁温测量，防止壁温超过金属材料的允许温度。在这两种情况下，通常需要装设测温装置。常用的压力容器测温装置有温度表、温度计、测温热电偶及其显示装置等。这些测温装置有的独立使用，有的同时组合使用。

1. 温度计的分类与工作原理

根据测量温度方式的不同，温度计可分为接触式温度计和非接触式温度计两种。接触式温度计有液体膨胀式、固体膨胀式、压力式以及热电阻和热电偶温度计等。非接触式温度计有光学高温计、光电高温计和辐射式高温计等。非接触式温度计的感温元件不与被测物质接触，而是利用被测物质的表面亮度和辐射能的强弱来间接测量温度。各种温度计的使用范围与应用场合见表 8−8。压力容器常用的温度计是固体膨胀式、压力式以及热电阻和热电偶温度计。

表8−8 各种温度计的使用范围与应用场合

1）膨胀式温度计

膨胀式温度计是以物质受热后膨胀的原理为基础，利用测温敏感元件在受热后尺寸或体积发生变化来直接显示温度的变化。液体膨胀式温度计是应用最早而且当前使用最广泛的一种温度计，其测温上限取决于所用液体汽化点的温度，下限受液体凝点温度的限制。为了防止毛细管中液柱出现断续现象，并提高测温液体的沸点温度，常在毛细管中液体上部充以一定压力的气体。固体膨胀式温度计是利用两种不同膨胀系数的材料受热时产生机械变形而使表盘内的齿轮转动，通过指针来指示温度的。

2）压力式温度计

压力式温度计是利用温包里的气体或液体受热使体积膨胀而引起封闭系统中压力变化，通过压力大小间接测量温度的。其结构如图 8−24所示。

图8−24 压力式温度计

1—温包；2—毛细管；3—支撑座；4—扇形齿轮；

5—连杆；6—弹簧管；7—小齿轮；8—指针

3）热电阻式温度计

热电阻式温度计根据热电效应原理，导体和半导体的电阻与温度之间存在着一定的函数关系，利用这一函数关系，通过测量电阻的大小，可得出所测温度的数值。目前由纯金属制造的热电阻的主要材料是铂、铜和镍，它们已得到广泛的应用。

4）热电偶式温度计

热电偶是当前热电测温中普遍使用的一种感温元件，它是利用热电偶由两种不同材料的导体在两个连接处的温度不同产生热电动势的现象制成的。

5）辐射式高温计

辐射式高温计是利用物质的热辐射特性来测量温度的。因为这种温度计是利用光的辐射特性，所以可以实现快速测温。

2. 安装使用与维护保养

1）介质温度的测量

用于测量压力容器介质温度的主要有插入式温度计和插入式热电偶测量仪，也有的直接使用水银（酒精）温度计。这些温度仪测温的特点是温感探头直接或带套管（腐蚀性介质或高温介质时用）插入容器内与介质接触测温，温度直接在容器上显示，测温热电偶则可通过导线将显示装置引至操作室或容易监控的位置。为防止插入口泄漏，一般在压力容器设计上留有标准规格温度计接口，接口连接形式有法兰式和螺纹连接两种，并带有密封元件。

2）壁温的测量

对于在高温条件下操作的压力容器，当容器内部在介质与容器壁之间设置有保温砖等的绝热、隔热层时，为了防止由于隔热、绝热材料安装质量、热胀冷缩或者是隔热、绝热减薄或损坏等造成容器壁温过高，导致容器破坏，需要对这类压力容器进行壁温的测量。此类测温装置的测温探头紧贴容器器壁，常用的有测温热电偶、接触式温度计和水银温度计等。

3）使用维护

压力容器的测温仪表必须根据其使用说明书的要求和实际使用情况，结合计量部门规定的限期设定检验周期进行定期检验。壁温测量装置的测温探头必须根据压力容器的内部结构和容器内介质反应和温度分布的情况，装贴在具有代表性的位置，并做好保温措施，以消除外界引起的测量误差。测温仪的表头或显示装置必须安装在便于观察和方便维修、更换、检测的地方。