第5章锅炉安全附件

1、 安全阀 压力表 水位计 水位警报器本章主要教学内容第五章第五章 锅炉安全附件锅炉安全附件锅炉安全附件锅炉安全附件 通常把装设在锅炉汽水系统上的安全阀，压力表、水位计称为锅炉三大安全附件，锅炉运行中保持它们的准确、灵敏、可靠尤其十分重要。安全阀4安全阀的有关名词术语 （1）工作压力：括安全阀处于关闭状态、密封面间无介质泄漏时的进口压力。 （2）始启压力：安全阀在运行状态下丧失密封性的瞬时进口压力，亦称整定压力 （3）开启高度：指安全阂从关闭状态到开启状态，阂芯在垂直方向上的行程。 （4）排放压力；安全阀阀芯达到规定开启高度时的进口压力。 （5）回座压力：排放后安全阀关闭介质停止流动时的进口压力

2、安全阀 （6）理论排量：指在理想状态下(假定无阻力、介质呈等熵流动时)的计算排量计算理论排量时进口压力应等于额定排放压力。 （7）额定排量：安全阀在额定诽放压力下必须达到的排量。 （8）额定排量系数：指安全阀额定排量与理论排量的比值。 （9）喉径：指安全阀阀座通道最小断面处的直径。安全阀4安全阀的作用 安全阀是用来确保锅炉设备在不超过其规定的蒸汽压力下工作，以免因汽压过高而发生爆炸事故的一种保护性自动阀门。在锅炉工作过程中，当其工作压力达到预定限值时，安全阀会自动开启，向外排放介质限制压力继续升高；而当因介质排放使压力下降到额定值时，它又能自动关闭并恢复密封。这样，只要安全阀选配得当，起闭灵敏

3、，就可以保证锅炉始终处于正常压力下安全运行。安全阀4安全阀的动作过程 在由阀座和阀芯(也称阀瓣)组成的密封结构中，当接触面达到一定的平整度和光洁度时，若预加在阀芯上部的力F1大于由受压腔介质造成的力F2时，则产生密封作用，密封力为F1F2的差值。当介质压力升高时，F2随之增大，而F1是定值，因此密封力减小。当介质压力升至某一数值时，阀门就不能保持密封，介质开始泄漏；如果压力继续升高，介质将连续外泄，密封面脱离接触且阀芯抬高至规定高度，介质大量排出。当由于介质排放使受压腔压力迅速降至规定值时，阀芯又重新关闭并恢复密封。安全阀的常见密封结构示意 安全阀4安全阀的种类 及其结构 （1）杠杆式安全阀杠

4、杆式安全阀结构如图所示，主要由阀座、阀芯、杠杆和重锤等部分构成。 杠杆式安全阀的结构 安全阀 杠杆式安全阀是通过杠杆使预加载荷作用在阀芯上，用重锤所产生的重力矩来平衡介质压力所产生的托力矩。当重力矩大于托力矩时，阀芯紧压在阀座上，安全阀处于关闭状态，锅炉保持在允许工作压力下运行；当锅炉汽压升高超过其规定值(也就是达到安全阀开启压力值)时，重力矩小于托力矩，阀门开启排放泄压。待汽压降至不足以顶起阀芯时，则重锤的作用力又使安全阀关闭。 安全阀 这种安全阀始启压力的调整既可通过改变重锤重量来达到，也可通过改变重锤与杠杆支点之间的距离来实现。 杠杆式安全阀结构简单，调整方便，工作可靠。但由于其阀杆载荷

5、一般不超过7350N，重锤重量不超过735N，因此，这种安全阀主要应用于中低压锅炉。安全阀（2）弹簧式安全阀 普通弹簧式安全阀如图所示，主要由阀座、阀芯、弹簧、调整螺钉及手动扳手等组成。安全阀 弹簧式安全阀是利用被预先压缩了的弹簧所产生的弹性力来平衡介质压力作用于阀芯下部的托力。当介质压力作用于阀芯下部的托力大于弹簧作用于阀芯上郡的压力时，弹簧被进一步压缩，阀芯被顶起排放泄压；当托力小于弹簧压力时，阀芯被压紧于阀座上使阀门关闭。安全阀 根据虎克定律，在弹性限度内，弹性力的大小是与弹簧离开其平衡位置的距离(也就是弹簧被拉伸或压缩的长度)成正比的。弹簧式安全阀始启压力的调整一般是通过拧紧或放松安全

6、阀上的调整螺丝从而改变弹簧的预变形量实现的。安全阀 弹簧式安全阀具有结构紧凑、体积小、重量轻、启闭动作可靠、对振动不敏感等优点，可用于固定或移动设备上，安装位置也不受限制。缺点是作用在阀芯上的弹性力随开启高度而变化，因而阻碍阀芯迅速达到开启高度，弹簧式安全阀对弹簧的性能要求很严，所以制造也较困难，由于长期处于高温下弹簧的性能将发生变化，所以它不适用于过高温度的场合 安全阀 现代大容量高压锅炉上使用的是一种可以用压缩空气控制的活塞式盘形弹簧安全阀，其结构见右图。当切断压缩空气气源时，这种安全阀与前述的普通弹簧式安全阀的工作原理是一样的，其盘形弹簧的压力也可通过调整螺钉来进行调整。压缩空气的切断和

7、接通是由压力继电器来控制的。 特点是：启闭迅速，密封性能好！安全阀 当接通气源时，压缩空气通入活塞上部，在阀芯上附加了一个向下的作用力，使之严密关闭。如果气压升高超过规定值，则压力继电器动作，切断活塞上部的压缩空气，同时接通活塞下部的压缩空气，由于活塞面积大大超过阀芯的面积，故能产生相当大的作用力将阀芯提起，使蒸汽迅速排出。气压恢复后，压力继电器又自动切换活塞上下部的压缩空气，在压缩空气附加力的作用下，可以使安全阀迅速回座关闭。由于利用了附加的压缩空气压力，因而改善了安全阀的密封性能，减少了泄漏，延长了使用寿命，提高了安全阀启闭的灵敏度安全阀 （3）脉冲式安全阀 右图是脉冲式安全阀的工作原理示

8、意图脉冲式安全阀由活塞式安全阀(主阀)和脉冲系统组成，脉冲系统包括脉冲阀(副阀)、脉冲管路及电磁装置等。安全阀 在正常情况下，主安全阀的阀芯2被高压蒸汽压紧，处于关闭状态（密封可靠）当汽压超过规定值使脉冲式安全阀动作时，是利用脉冲阀1来打开主安全阀，即脉冲阀在蒸汽压力或电磁装置的作用下先动作，排出少量蒸汽，形成压力脉冲。脉冲阀排出的蒸汽经脉冲导管5引到主安全阀活塞3的上部，由于活塞的受压面积大于阀芯的受压面积，可以同时克服蒸汽和弹簧的作用力，将主安全阀打开迅速排出蒸汽。当汽压降低到一定数值后，脉冲阀关闭，主安全阀活塞上部的压力因气源被切断而消失，因此主安全阀在下部蒸汽压力的作用下迅速关闭 。安

9、全阀 主安全阀一般都采用活塞式结构，其中弹簧的作用是帮助阀芯与阀座的接合面贴紧，但主要还是依靠蒸汽的压力使阀芯压向阀座活塞式主安全阀的优点是排量大，密封性好，动作灵敏，可以远距离控制。脉冲式安全阀也广泛用于高压大容量锅炉中。安全阀4安全阀的始启压力调整安全阀 按低开启压力调整的安全阀称为控制安全阀，按高开启压力调整的安全阀称为工作安全阀。运行中压力超过规定值时，控制安全阀首先开启放汽，如果汽压恢复正常，工作安全阀就不需要动作。如果控制安全阀开启后，压力还继续上升，工作安全阀也将开启放汽，以控制压力。安全阀4安全阀的排汽量 安全阀的排汽量是这样规定的：全部安全阀排汽量的总和必须大于锅护的最大连续

10、蒸发量。当所有安全阀都开启后，锅炉蒸汽压力上升幅度，不得超过工作安全阀始起压力的3，且不得使锅炉各部的压力超过计算工作压力的8。压力表4压力表的作用 压力表是一种测量压力大小的仪表，用来测量锅炉内介质实际压力值。运行人员根据压力表的指标数值来调节燃烧，以适应负荷的变化，将锅炉压力控制在允许的范围内。压力表是锅炉上不可缺少的安全附件。压力表4弹簧管式压力表的结构 锅炉上最常用的压力表是弹簧管式压力表，它由表盘、弹簧弯管、连杆扇表齿轮、小齿轮中心轴、指刽等零件组成，如图所示。弹簧管是由金属管制成，管子截面呈椭圆形，它的一端固定在支承座上，并与管接头相通另一端是封闭的自由端，与连杆连接。连杆的另一端

11、连接扇形齿轮，扇形齿轮又与中心轴k的小齿轮相连接。压力表的指针同定在中心轴、弹簧管式压力表的结构压力表 当被测介质的压力作用于弹簧管的内壁时，弹簧管截面就有膨胀成圆形的趋势，从而由固定端开始逐渐向外伸张，也就是使自由端向外移动。经过连杆带动扇形齿轮与小齿轮转动，指针向顺时针方向偏转一个角度，这时指针在压力表表盘上指示的刻度值，就是锅炉内的压力值。锅炉压力越大，指针偏转角度也越大。当压力降低时，弹簧弯管欲恢复原状，通过游丝牵制，指针返回到相应的位置。当压力消失，弹簧弯恢复到原来的形状，指针也就回到零位。 单圈弹簧管原理压力表4压力表和锅简或集箱之间，必须装有存水弯管，使蒸汽在存水弯管中凝结形成水

12、封阻止蒸汽直接进入压力表内，以免产生温度误差。 在压力表和存水弯管之间应装有三通旋塞，以便吹洗存水弯管、及时校验和更换损坏的压力表。水位计4水位监测与水位计 （1）锅炉运行中水位监测的必要性 在锅炉运行过程中，准确地的测量和控制水位是确保蒸汽锅炉安全运行的主要措施之一。 水位过高，影响汽水分离效果，蒸汽带水量增加，会造成一系列严重后果； 水位过低，容易造成下降管带汽。会危及正常的锅炉水循环。 水位计 （2）水位计及其分类 水位计是显示液位的测量仪表，用来指示锅炉内水位的高低，水位计是蒸汽锅炉的主要安全附件之一。 水位计分为液面水位计和远距离水位计两大类 水位计4液面水位计 （1）工作原理 液面

13、水位计又称直读式水位计它是根据连通器内如果存放比重相同的同种介质，则各部位液位相等的原理设计的。水位计同锅筒之间分别由汽、水管相连，组成一个连通器，所以液面水位计指示的水位即为锅筒内的水位。 水位计 （2）种类及结构 锅炉上所使用的液面水位计有玻璃管水位计、玻璃板水位计、双色水位计等。 玻璃管水位计 玻璃管式水位计主要由玻璃管、汽旋塞、水旋塞、放水旋塞等构件组成，如图所示。适用于工作压力不超过1.6MPa的小型锅炉玻璃管水位计水位计 玻璃板水位计 结构如图所示，主要由汽旋塞、水旋塞、排污阀、水位计表壳及平板玻璃等构成。位计表壳根据工作压力不同可用铸铁、铸钢；球墨铸铁制成，平板玻璃为耐热玻璃。平

14、板玻璃显示水位的位置开有沟槽，使用中由于光线在沟槽中的折射，造成有水部分发暗，蒸汽部分发白，上下色差较大，易于观察水位。平板玻璃嵌在表壳中，用石棉橡胶板做衬垫，然后用排列成单行或双行的螺栓加以固定，使玻璃板与表壳间均匀受力，接触严密。 只在前面嵌一块玻璃板的，称“单面玻璃板水位计”；前后均嵌玻璃板的，称为“双面玻璃板水位计”。 玻璃板水位计水位计 双色水位计 双色水位计是利用光学原理设计的一种特殊的玻璃板水位计。它通过光的反射或透射作用，使水位计中无色的水和汽分别以不同的颜色显示，汽水分界面清晰醒目，当与彩色工业电视配套使用时，可远距离传送水位图象。它不仅被广泛用于低、中、高压锅炉，还能满足超

15、高压和亚临介压力锅炉水位的监视。 水位计光线经过三棱镜后向底面偏折全反射棱镜水位计透射式双色水位计的光路图（a）无水部位光路 （b ）有水部位光路 透射式双色水位计 图是透射式双色水位计的横剖面视图。其结构特点是，构成水位计腔体部分的两块平板玻璃是按一定角度倾斜放置的，故腔体呈“V”形。“V”形腔体的前侧是观察孔，观察孔处设有柱面显示屏；“V”形腔体的后侧依次设有红、绿光入射孔，凸柱面透镜，红、绿玻璃，光源和反光镜。光源由3个灯泡组成，灯泡的位置是可以调整的。红、绿玻璃固定在一个支架上，其位置也可调整水位计 图（a）示出了水位计内无水时的光路。当水位计处于无水状态时，我们可以通过调节光源灯泡和

16、红绿玻璃的位置使红光从观察孔中射出，绿光照到观察孔一侧的壁上。这时从显示屏上只能观察到显示汽位的红光，看不到显示水位的绿光。 图（b）是水位计内有水部位的光路。在此种情况下，红、绿光在通过腔体后，相对无水时皆向上偏折一个角度，这时红光照射到侧壁上，而绿光从观察孔射出，故从显示屏上观察到的是显示水位的绿色。 如果水位计腔体内水位发生变化，则从显示屏观察到的显示水、汽位的绿、红颜色也同步变化 水位计 反透射式双色水位计 其结构如图所示。与普通玻璃板水位计基本相似，也是由两块平行玻璃板安装而成不同的是，这种双色水位计靠近观察孔的那个玻璃板内侧面有一个三角形长沟槽在三角形沟槽大斜面对面(水位计侧面)设

17、置了红色光源，形成显示汽位的反射光路反透射式双色水位计横剖面图(a) 无水部位光路 (b) 有水部位光路水位计 如图（a）所示，在水位计腔体无水部位，三角形沟槽的大斜面是一个全反射面。从侧面照射过来的红色光线照射到全反射面上时，被从观察孔中反射出来。由于被反射的红光不经过内腔，光程较短，故反射光的视察效果好从水位计后部射入的绿光，经过腔体被棱镜折射偏向一侧，不能从观察孔中射出，故从观察孔中看到酌仅是显示汽位的红光。 如图（b）所示，在水位计腔体内有水部位，沟槽玻璃斜面的全反射现象消失。显示汽位的红光不再从观察孔中射出由于水的折射率大于汽的折射率，绿光偏折的角度要明显小于无水部位的偏折角度，此时

18、由后部射入的绿光不再向侧壁偏折，而从观察孔中射出。故从观察孔中观察到的是显示水位的绿光。 如果水位计腔体内水位变化，从观察孔观察到的显示水、汽位的绿、红颜色也同步变化。水位计4远距离水位计 （1）液柱差压式低地位水位计 液柱差压式低地位水位计实质上是一个水位转换器和差压计的组合，其工作原理是先通过冷凝器将水位转换成压差，然后用平衡这一压差的重液或轻液的U型管液位差来加以显示。利用这一原理制成的水位计有重液式和轻液式两种。液柱差压式低地位水位计水位计 （2）电接点水位计 其装置情况和工作 原理如图所示。它 由水位发送器（旁 通容器）、电 极 显示器及测量线路等几部分组成。其水位发送器与锅筒组成连

19、通器，在水位发送器的一侧，沿高度方间装了一组电接点，水位发送器为上述各接点共用的一个电极，另一个电极由不锈钢电极头构成，且用耐高温绝缘材料与水位发送器隔绝。水位警报器4浮筒式高低水位警报器 如图所示，它是由特制的壳体、高水浮筒，低水浮筒，连杆、针形阀及汽笛等组成。水位警报器通过汽水两个法兰分别接入锅筒汽水空间。根据连通器原理，警报器壳体内水位与锅筒内水位是一致的。当锅筒内水位正常时，低水浮简浸在水中，由于水对浮筒的浮力作用，通过连杆、小杠杆与支点传递，左侧针形阀处于关闭状态；高水浮筒浮于水面上，由于小杠杆本身力矩作用，使右侧针形阀也处于关闭状态，高低水位警笛均无音响。浮筒式高低水位警报器水位警

20、报器 水位升高时，高水浮筒也随着升高，当浮筒连杆上挡铁随着高水浮筒升高碰到右侧小杠杆时，因浮力作用使右侧小杠杆上抬，针形阀开启，蒸汽冲出吹响高水位汽笛，发出高水位警报；水位降低时，高水浮筒与低水浮筒相碰，使低水浮筒、高水浮筒及连杆的重量，超过水对它们的浮力，则通过连杆作用，将左侧小杠杆向下拉，针形阀开启，吹响低水位汽笛，发出低水位警报。高低水位警报器的两个汽笛声响不同，运行人员可根据声响判断缺水或满水，迅速采取相应措施。水位警报器4电极式高低水位警报器 其工作原理和电极式水位计相同，也是利用饱和蒸汽与炉水的导电性能不同来监测水位。炉水的导电性比饱和蒸汽好得多，因而可将蒸汽看成绝缘体，把炉水看成

21、导体。当锅简中水位变化时，测量筒中水位也随之变化，当水位上升或下降至给定值时，电极与锅水接触或断开，使控制回路中的电流导通或切断，发出相应的声光警报。电极式高低水位警报器 本章复习思考题4安全阀的作用是什么？以弹簧式安全阀为例说明安全阀动作原理。4对安全阀的排汽量应有何要求？为什么？4锅炉运行过程中为什么要进行水位监测和控制？4在有过热器的锅炉上，规定按低开启压力调整的安全阀必须安装在过热器的出口集箱上，试说明作此规定的道理。4说明压力表必须通过存水弯管连接到锅筒或集箱上的原因。本课程教学内容已全部完成 谢谢大家！题型举例题型举例一判断正误（对打一判断正误（对打“ ”、错打、错打“”。本大题共。本大题共2525小题，小题，每小题每小题1 1分，共分，共2525分）分） 1.1.