王楊 劉雙利

摘 要：爆破片與安全閥是壓力容器與管道的重要超壓保護(hù)裝置，但是基于其自身的特性使得其在實(shí)際使用過(guò)程中出現(xiàn)了很多問(wèn)題。本文對(duì)爆破片與安全閥串聯(lián)使用的優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行了分析，然后對(duì)其使用時(shí)需注意相關(guān)要求展開(kāi)了研究。

關(guān)鍵詞：安全閥 爆破片 串聯(lián)組合裝置 應(yīng)用

安全閥主要由密封結(jié)構(gòu)以及加載機(jī)構(gòu)組成，它是一種由進(jìn)口側(cè)流體介質(zhì)作用推動(dòng)閥瓣開(kāi)啟泄壓后自動(dòng)關(guān)閉的特種閥門(mén)，屬于重閉式泄壓裝置。爆破片裝置主要由爆破片和夾持器組成，是一種有板有眼進(jìn)出口介質(zhì)壓差作用驅(qū)使膜片破裂而自動(dòng)泄壓的裝置，屬于非重閉式泄壓裝置。著重探討安全閥與爆破片的分類(lèi)及性能特點(diǎn)。

一、安全閥與爆破片

1.1爆破片的特點(diǎn)。爆破片是壓力容器、管道的重要超壓保護(hù)裝置。它能在標(biāo)定的溫度和壓力下爆破，超壓時(shí)泄放壓力，保障安全。裝置由爆破片和夾持器兩部分組成。爆破片安全裝置具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、靈敏、快速精確、無(wú)泄漏、泄放能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，能夠在粘稠、高溫、低溫、腐蝕的環(huán)境下可靠地工作，另外還是超高壓容器的理想安全裝置。但爆破片的應(yīng)用也有它的局限性，爆破后不能復(fù)原，必須停車(chē)更換爆破片;另外爆破片動(dòng)作后會(huì)泄放大量的物料介質(zhì)，對(duì)原料產(chǎn)品無(wú)法回收，造成經(jīng)濟(jì)損失巨大，倘若物料為有毒有害的介質(zhì)，大量泄放后會(huì)對(duì)環(huán)境造成重大污染。

1.2 安全閥的特點(diǎn)。安全閥是啟閉件，閥瓣受外力作用（如重力或彈力）處于常閉狀態(tài)，當(dāng)設(shè)備和管道內(nèi)的介質(zhì)壓力升高超過(guò)規(guī)定值時(shí)，通過(guò)向系統(tǒng)外排放介質(zhì)來(lái)防止管道或設(shè)備內(nèi)介質(zhì)壓力超過(guò)規(guī)定數(shù)值。安全閥屬于自動(dòng)閥類(lèi)，主要用于壓力容器和管道上，超壓時(shí)泄放壓力，保護(hù)設(shè)備和管道。安全閥顯著的優(yōu)點(diǎn)是超壓時(shí)只泄放部分的介質(zhì)，并能引入泄放管道，存儲(chǔ)到儲(chǔ)罐，這樣就避免了物料的損失，即使安全閥起跳頻繁，也能立即恢復(fù)正常狀態(tài)。但它的缺點(diǎn)亦是顯而易見(jiàn)的：因閥瓣超壓后頻繁啟閉，或者受物料腐蝕，磨損，密封性相對(duì)較差，容易泄露;由于自身結(jié)構(gòu)的影響，超壓泄放會(huì)有滯后現(xiàn)象，不能滿足快速泄壓的要求;如物料粘度較大、易聚合或有含有固體或結(jié)晶體，閥瓣極易被堵塞，導(dǎo)致安全閥失效;物料的性質(zhì)及安全閥復(fù)雜的結(jié)構(gòu)使得制造成本較高。

1.3安全閥和爆破片裝置的適用條件。綜合比較安全閥和爆破片裝置的性能特點(diǎn)，它們各有優(yōu)缺點(diǎn)。選用原則是對(duì)于潔凈的或允許少量泄漏的物料以及壓力和溫度波動(dòng)大比較容易超壓的場(chǎng)合，通常可優(yōu)先考慮采用安全閥。但對(duì)于下列情況，安全閥不能可靠工作或現(xiàn)有產(chǎn)品范圍無(wú)法滿足要求時(shí)，應(yīng)采用爆破片裝置或爆破片裝置與安全閥的組合結(jié)構(gòu)。

（1）壓力上升速度快，使用安全閥來(lái)不及迅速泄壓。例如升壓速度快的化學(xué)反應(yīng)超壓過(guò)程裝有液化氣的容器遇到火災(zāi)或其它外來(lái)熱源影響發(fā)生超壓。

（2）容易造成閥瓣和閥座粘結(jié)磨損或腐蝕的介質(zhì)例如粘度大或低溫凍結(jié)介質(zhì)含有固體顆?；蛴薪Y(jié)晶物析出的介質(zhì)。

（3）密封要求高不允許有微量泄漏的介質(zhì)。如易燃易爆介質(zhì)有毒介質(zhì)和貴重介質(zhì)等。

（4）泄放面積過(guò)小或過(guò)大的產(chǎn)品，泄放壓力過(guò)高或過(guò)低的產(chǎn)品，有特殊防腐要求并采用貴重金屬制造的產(chǎn)品。

綜上所述，安全閥及爆破片各有優(yōu)缺點(diǎn)，使用單位應(yīng)根據(jù)安全閥及爆破片特點(diǎn)，再結(jié)合長(zhǎng)期使用經(jīng)驗(yàn)，合理選用。

二、爆破片與安全閥的串聯(lián)組合

基于以上爆破片及安全閥的特點(diǎn)，對(duì)于潔凈度要求較高的設(shè)備環(huán)境或者只容許少量物料泄漏的以及溫度壓力波動(dòng)較大導(dǎo)致頻繁起跳的場(chǎng)合優(yōu)先考慮使用安全閥，而對(duì)要求快速泄壓的危險(xiǎn)環(huán)境則優(yōu)先選用爆破片。但一些場(chǎng)合需要綜合兩者的優(yōu)點(diǎn)，將爆破片與安全閥串聯(lián)使用：比如液化氣體罐車(chē)運(yùn)輸時(shí)受道路振動(dòng)影響安全閥損壞失效，此時(shí)需要在安全閥的入口處串聯(lián)爆破片。在安全閥受損時(shí)爆破片仍能起到隔離和泄放的作用;另如原料藥生產(chǎn)車(chē)間反應(yīng)釜內(nèi)物料性質(zhì)復(fù)雜，往往含有粘稠或結(jié)晶的物料，單用安全閥時(shí)閥瓣易被腐蝕堵塞，若單用爆破片則起跳時(shí)物料損失巨大，且有毒介質(zhì)會(huì)造成車(chē)間環(huán)境污染。此時(shí)可以在安全閥的入口處串聯(lián)爆破片，一是起到隔離，保護(hù)安全閥不受腐蝕的作用，二是爆破后，物料經(jīng)泄放管道匯集到儲(chǔ)罐，避免了物料流失。

安全閥與爆破片有兩種串聯(lián)方式，當(dāng)爆破片串聯(lián)在安全閥的入口時(shí)，可以用于密封和隔離介質(zhì)為腐蝕性、黏性較大或有顆粒的物料。此時(shí)爆破片標(biāo)定壓力與安全閥設(shè)定壓力相同，爆破片的直徑不小于安全閥入口直徑，且必須在爆破片和安全閥之間設(shè)置壓力表和放氣閥。在選用爆破片時(shí)需選用爆破時(shí)無(wú)碎片產(chǎn)生的爆破片，在很多場(chǎng)合由于空間限制我們可以在爆破片的后面一片夾持器上開(kāi)孔連接壓力表和泄零裝置，但建議爆破片與安全閥之間留有短管，因?yàn)楸破目毯蹠?huì)存在分子級(jí)的擴(kuò)散，若不留短管，擴(kuò)散的分子很快就會(huì)充滿爆破片與安全閥之間的空間，會(huì)影響爆破片的背壓。通過(guò)爆破片密封系統(tǒng)，將安全閥與壓力容器或壓力管道中介質(zhì)隔離，避免了安全閥受物料介質(zhì)的腐蝕而發(fā)生泄露，爆破片對(duì)安全閥起保護(hù)作用，同時(shí)在惡劣工況降低了安全閥材質(zhì)的要求，節(jié)省了投資，檢修方便，設(shè)備管道可以連續(xù)運(yùn)行，泄放物料可以收集。使用時(shí)應(yīng)注意檢查爆破片和安全閥之間所裝的壓力表有無(wú)壓力指示，需要注意的是該處的壓表建議選用有壓力記錄功能的表盤(pán)，只要有過(guò)壓力就會(huì)留下指示痕跡，證明爆破片已出現(xiàn)泄露甚至破裂，截止閥打開(kāi)后有無(wú)氣體漏出，以判定爆破片的完好情況。當(dāng)爆破片串聯(lián)在安全閥的出口時(shí)，主要用于壓力容器內(nèi)壓波動(dòng)較頻繁，或泄放總管有腐蝕性氣體以及外部背壓影響，安全閥對(duì)爆破片起到穩(wěn)壓作用，爆破片的設(shè)置則防止泄放管中腐蝕性介質(zhì)對(duì)安全閥的腐蝕和安全閥的蠕變，又可延長(zhǎng)爆破片的壽命。此時(shí)爆破片最大設(shè)計(jì)爆破壓力大于彈簧式安全閥設(shè)定壓力的10%，使用時(shí)應(yīng)注意檢查爆破片和安全閥之間所裝的壓力壓力表和截止閥，兩者之間不積存壓力，能疏水或排氣。

通過(guò)對(duì)安全閥和爆破片的串聯(lián)組合裝置的性能研究測(cè)試，測(cè)試時(shí)選用反拱型爆破片，測(cè)試中爆破片在破裂時(shí)未發(fā)生碎裂且安全閥不受卡阻，安全閥和爆破片的此種組合可以滿足安全裝置受振動(dòng)時(shí)超壓泄放的要求。還有通過(guò)對(duì)爆破片串聯(lián)在安全閥的入口時(shí)的泄放特性的研究，得出安全閥和爆破片之間的接管長(zhǎng)度與泄放系數(shù)有顯著關(guān)系，接管長(zhǎng)度增加時(shí)，泄放阻力增加，組合泄放系數(shù)減小，但接管長(zhǎng)度與組合校正系數(shù)無(wú)關(guān)。

三、結(jié)論

綜上所述，爆破片與安全閥都是壓力容器和管道的重要超壓保護(hù)裝置，將爆破片與安全閥串聯(lián)組合使用集合了兩者的優(yōu)點(diǎn)，一是起到隔離，保護(hù)安全閥不受腐蝕的作用，二是爆破后，物料經(jīng)泄放管道匯集到儲(chǔ)罐，避免了物料流失。設(shè)計(jì)時(shí)需注意組合裝置的安全泄放量需較單獨(dú)使用安全閥時(shí)提高15%-20%，選擇爆破片時(shí)需選擇爆破后不會(huì)產(chǎn)生碎片的型式。

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