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工程压力概念的标准化思索 |
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| 工程压力概念的标准化思索 |
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作者：佚名 文章来源：不详 点击数： 更新时间：2008-9-24 17:05:08  |
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陈 迅 工
摘要 压力属性分类表述过程中，存在含混不清互相矛盾的现象；本文从标准化的高度，对压力及其衍生物，以及在涉及安全生产与效能质量的关系上，做一个规范性论述。
关键词 压力 属性分类 标准化 安全生产 效能质量 规范性
引言 在众多的工程技术专著和教材中，压力二字使用极其频繁；但压力及其衍生物使用的过程中、压力属性分类表述过程中，存在含混不清互相矛盾的现象；一些偏差如不澄清或纠正，可能会继续误导。本文试图从正面，从标准化的高度，对压力及其衍生物，以及在涉及安全生产与效能质量的关系上，做一个规范性论述。相信此举对专业基础理论建设、行业技术培训，会有一定帮助。本文论述的对象以承压特种设备为主，但涉猎的内容涵盖许多专业和行业。
一、有关压力的定义和单位换算
1本义。压力的本义是压强，单位面积所承受或施予的力。强，强度，含度的量化，类似温度。全称压力强度，工程上约定俗成，习惯称其压力。
2大气压力与大气压。大气压力即地球大气层压力，其量度为一个大气压（工程），即每平厘米1公斤力。统一国际标准0.1兆帕。
3绝压与表压。表压，以一个大气压为计量起点的压力。绝压，以完全真空为计量起点的压力。P绝=P表+1大气压。
4真空与负压。负压，即真空度，低于（1个）大气压所显示的压力。负压或真空度度量起点为完全真空。负压或真空度最大值为1大气压。
5扬程与水柱。1大气压，用水柱高度表示压力的方法。主要作为机泵性能的压力参数。水柱高度也是负压的表示方法。1大气压=10米扬程=10000毫米水柱。
二、压力属性分类及相互关系
承压设备-压力容器锅炉，从设计制造到使用检验全过程，涉及的压力属性常见有：设计、额定、操作、试验、安全阀至少5种类型（称呼）。
1设计与额定。除了液化气体因为涉及临界特性参数（压力、温度），设计压力与额定压力取值有所不同以外，其他流体介质的设计压力就是额定压力。
2设计与安全阀。安全阀开启压力是以1.05至1.1倍额定压力来确定的。因此，当设计压力与额定压力定义相同时，“设计压力大于安全阀压力”的提法不能成立。
3关于工作压力。工作压力有额定、最高、允许、操作等多种提法。额定即最高。允许是检验状态下一种提法，也是最高。操作是正常状态下一种提法，一般也应该是最高。至于工艺不需要最高需要调低，则应作为特例。
4关于试验压力。试验有压力和气密之分。压力试验，以壳体强度或承压能力实验鉴定为目的。气密试验，以壳体严密性实验鉴定为目的。运行介质为液体的壳体，一般用水作为实验介质。运行介质为易燃有毒气体的壳体，一般用气体作为实验介质。
三、超压概念的两种类型分析
发生于承压和不承压容器的超压，直接导致物理性爆炸。超压原因有两种情况（类型），现以汽包为例分析如下：
第一种，承压能力不变的超压。我们一般将承压能力极限确定在安全阀（开启）压力，一旦安全阀失效，即容器最后一道保护屏障失效，即刻爆炸。为防止这种超压爆炸，我们除了通过定期校验、现场实验等一系列措施，保证安全阀灵敏可靠的同时，对于P.V（蓄能）较大的容器，还需要将工作（操作）压力控制在安全阀开启之前，也就是额定压力内。
第二种，承压能力降低的超压。由于容器本身原有（设计）的承压能力因腐蚀等原因而降低（比如说有效壁厚从12降至8厘米），此时，原额定压力就处在超压位置上；也就是说工作（操作）压力低于原额定压力，此时的爆炸亦称超压爆炸。为防止这一类型爆炸，就需要对容器承压能力定期进行检验。应当针对容器性能、结构和环境特点，采用有效的测定鉴定手段做出准确判断，而不能依靠简单的测厚。
四、压力显示的三重功能
如果说安全阀、防爆片、超压连锁等泄压自动保护装置，完全为安全生产服务，那么以压力表为代表的压力显示装置，除了为安全生产服务以外，还有为生产工艺服务的功能。安全保护无下限，而压力显示既有上限也有下限。也就是说，应该控制压力在一定范围，力求保持稳定。
压力显示的作用不仅表现在安全和生产两方面，它还有代替温度显示的功能。众所周知，以温度计为代表的温度显示仪表，到目前为止在许多地方，无法形成“法定校验”，也就是说，温度计的定期专业校验仍是一项空白（盲区）。某些情况下比较规范的做法是，以压力显示间接代替温度显示。
比如，以饱和蒸汽为介质的汽包，因为压力与温度有自然对应关系（地球特性），知道了压力也就知道了温度。0.1兆帕表压对应的饱和汽水必然是120摄氏度。有临界特性参数的液化气体也有对应关系，由此关系可使压力显示间接反映温度显示。
五、盲目调低操作压力会造成效能降低
压力容器使用单位在设备选型时，依据工艺要求确定设备能力，确定设备性能参数，包括压力指标。设备投用以后，应当最大限度地发挥设备效能，将指标调到最高。
以锅炉汽包为例，按照压力与温度自然对应的饱和汽水性质，因为压力越高，饱和（沸）点越高，焓值越高，热效能越高，所以应当最大限度地使工作（操作）压力达到最高值。同理，燃烧温度也应当尽量控制在最高值。
然而，一些设备使用管理者，片面地强调所谓安全，草木皆兵，误以为使用压力越低越保险，盲目地将汽压（或炉温）指标调低许多，造成大马拉小车的低效运作。这种倾向应当予以纠正。
六、盲目调低操作压力会造成安全性能降低
盲目、随意地调低压力指标，不但造成效能降低，而且造成安全性能降低。
我们以锅炉的弹簧式安全阀为例。当安全阀开启压力盲目调低后，会带来两个后果：灵敏度降低；排汽能力降低。这是因为安全阀灵敏度和排汽能力，在事先设定范围内为最佳（如0.7~1兆帕）。若开启压力低到设定范围（0.7）以下，弹簧本身灵敏度随之降低，直接带来阀的灵敏度降低。与此同时，根据安全排量泄压面积计算，安全阀排汽能力也有所下降。
此外，盲目调低操作压力还会造成人安全意识的麻痹。因为超压爆炸危险性取决于压力、容积、介质三个性能要素，或压力、温度、介质三个工艺要素；压力仅仅是其中一个要素。
七、综合性分析小结
以上我们从压力定义单位换算、压力分类相互关系、超压两种类型分析、压力显示三重功能、盲目调低操作压力造成效能和安全性能降低，六个方面一系列分析，可以看到：
1压力这个物理名词、工程概念，所涉及的专业、行业相当广泛，如果不对属性分类表述过程中，存在的含混不清、互相矛盾现象，加以澄清和纠正，就会因一些偏差而产生误导，既不符合安全生产方针，也违背效能质量的宗旨。
2正因为压力二字使用极其频繁，所涉及的工程专业相当广泛，也涉及安全生产与效能质量的关系，所以有必要从标准化的高度加以规范。希望本文对专业基础理论建设、行业技术培训，会有一定帮助，并能够引起各方面的关注。
[作者20070807]
[相关简介：陈迅工（网名），陈 迅（真名），广东韶关市质监局2007.2退休，高工，《中国特种设备安全》杂志早期通讯员、检验协会个人会员，通讯地址：512026广东韶关市新华北路128号石化协会，电子邮址：chx8963060@163.com]
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