溫泉

摘要：針對(duì)目前我國(guó)蒸壓釜安全聯(lián)鎖裝置結(jié)構(gòu)存在的缺陷，結(jié)合《特種設(shè)備技術(shù)規(guī)范》與《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》分析蒸壓釜安全聯(lián)鎖裝置結(jié)構(gòu)原理，并提出改進(jìn)方案。對(duì)比分析改進(jìn)后的安全聯(lián)鎖裝置強(qiáng)度和性能大為增強(qiáng)，同時(shí)降低了蒸壓釜事故率，整體安全性能也大為提升，為我國(guó)特種設(shè)備安全防護(hù)工作提供了更大探究與應(yīng)用空間。

Abstract： In view of the current defects in the structure of the autoclave safety interlock device in China， the structural principles of the autoclave safety interlock device are analyzed in conjunction with the "Special Equipment Technical Specifications" and "Fixed Pressure Vessel Safety Technical Supervision Regulations"， and an improvement plan is proposed. By comparing and analyzing the improved safety interlock device， the strength and performance are greatly enhanced， while the autoclave accident rate is reduced， and the overall safety performance is greatly improved， providing greater exploration and application space for the safety protection of special equipment in China.

關(guān)鍵詞：快開(kāi)門;蒸壓釜;安全聯(lián)鎖裝置;結(jié)構(gòu)原理;技術(shù)改進(jìn)

Key words： quick opening door;autoclave;safety interlock device;structural principle;technical improvement

中圖分類號(hào)：TQ052.4 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1006-4311（2020）15-0120-02

0 ?引言

快開(kāi)門式壓力容器是指進(jìn)出容器通道的端蓋和主體間帶有相互嵌套的快速密封鎖緊裝置的容器，常見(jiàn)的快開(kāi)門式壓力容器包括蒸壓釜、滅菌器、硫化罐等。蒸壓釜作為一種常見(jiàn)的大型壓力容器被廣泛用于加氣磚、灰砂磚、管樁等混凝土建材高溫蒸養(yǎng)護(hù)，以提高產(chǎn)品的強(qiáng)度和性能。但因其具有體積大、高溫高壓的特點(diǎn)，一旦發(fā)生事故，所釋放的能量巨大，容易造成重大的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。

事實(shí)證明使用單位安全管理不到位，安全聯(lián)鎖裝置不完善，作業(yè)人員違章操作等問(wèn)題都是導(dǎo)致蒸壓釜安全事故發(fā)生的常見(jiàn)引出，導(dǎo)致設(shè)備在高壓運(yùn)行過(guò)程中釜蓋爆炸飛出，威脅人身安全并造成重大經(jīng)濟(jì)損失。

海因里希的事故因果連鎖論表明引發(fā)事故的因素包括人的不安全行為和事物的不安全狀態(tài)，又因人的不安全行為較難控制，因此，為合理預(yù)防蒸壓釜事故，應(yīng)從技術(shù)層面上防錯(cuò)，改進(jìn)與完善蒸壓釜安全聯(lián)鎖裝置。

1 ?相關(guān)規(guī)定及現(xiàn)狀

根據(jù)《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》（TSG21-2016）[1]有關(guān)規(guī)定，設(shè)計(jì)快開(kāi)門式壓力容器時(shí)，設(shè)計(jì)者應(yīng)當(dāng)設(shè)置安全聯(lián)鎖裝置，并且對(duì)其使用環(huán)境、校驗(yàn)周期、校驗(yàn)方法等使用技術(shù)要求作出規(guī)定。為防止出現(xiàn)卸壓未盡打開(kāi)門（即端蓋或釜蓋）或者快開(kāi)門未完全閉合而升壓，快開(kāi)門式壓力容器必須裝設(shè)安全聯(lián)鎖裝置，且應(yīng)當(dāng)滿足以下要求：

①當(dāng)快開(kāi)門達(dá)到預(yù)定關(guān)閉部位，方能升壓運(yùn)行（關(guān)門升壓聯(lián)鎖保護(hù)）;②當(dāng)壓力容器的內(nèi)部壓力完全釋放，方能打開(kāi)快開(kāi)門（開(kāi)門泄壓聯(lián)鎖保護(hù)）。

相關(guān)特種設(shè)備技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)并未限定安全聯(lián)鎖裝置的具體結(jié)構(gòu)和型式，不同廠家制造的蒸壓釜安全聯(lián)鎖裝置結(jié)構(gòu)不盡相同，其可靠性和耐用性也有所差異。此外，一些早年制造的蒸壓釜的安全聯(lián)鎖裝置不符合相關(guān)規(guī)程的有關(guān)規(guī)定。使用單位在完善蒸壓釜安全聯(lián)鎖功能的過(guò)程中，采取的改造方式也是五花八門。例如，執(zhí)行器有氣動(dòng)的，有電動(dòng)的，也有手動(dòng)的，往往缺乏可靠性驗(yàn)證[2]。甚至一些使用單位擅自在釜體或釜蓋的受壓部位進(jìn)行挖孔或焊接，造成嚴(yán)重的安全隱患。

2 ?結(jié)構(gòu)原理

蒸壓釜常見(jiàn)的安全聯(lián)鎖裝置可分為手動(dòng)和自動(dòng)兩種類型，其結(jié)構(gòu)原理如圖1所示。

2.1 手動(dòng)安全聯(lián)鎖裝置

固定于釜體法蘭側(cè)面，由安全手柄、座子、接桿及球閥等組成。安全手柄上的限位板是一個(gè)帶弦切缺口的圓形板，釜蓋關(guān)閉時(shí)，通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)安全手柄，用限位板將釜蓋鎖死，釜蓋即無(wú)法打開(kāi)，排汽球閥相應(yīng)關(guān)閉。開(kāi)啟釜蓋時(shí)，先轉(zhuǎn)動(dòng)安全手柄，使限位板脫開(kāi)，球閥也隨之打開(kāi)。待釜內(nèi)余氣通過(guò)球閥排出后，方能打開(kāi)釜蓋。為確保釜蓋關(guān)閉到位，防止其在蒸壓釜運(yùn)行過(guò)程中飛出，通常會(huì)在關(guān)閉釜蓋后，在釜齒間隙之間軸向插入一塊插銷（方形鐵塊），以阻止釜蓋轉(zhuǎn)動(dòng)飛出。

2.2 自動(dòng)安全聯(lián)鎖裝置

此系統(tǒng)由控制柜、電接點(diǎn)壓力表（或壓力傳感器）、位置開(kāi)關(guān)（行程開(kāi)關(guān)或位置傳感器）、執(zhí)行器等元件組成。執(zhí)行器包括用于控制進(jìn)氣的電磁閥，以及用于限制釜蓋轉(zhuǎn)動(dòng)打開(kāi)的電磁執(zhí)行器（內(nèi)置于手搖減速機(jī)內(nèi)的電磁鎖止機(jī)構(gòu)）。當(dāng)釜蓋達(dá)到預(yù)定關(guān)閉部位時(shí)，觸動(dòng)位置開(kāi)關(guān)，控制柜給進(jìn)氣管上的電磁閥開(kāi)啟信號(hào)，開(kāi)啟電磁閥，才能進(jìn)氣升壓;當(dāng)電接點(diǎn)壓力表檢測(cè)到釜內(nèi)壓力低于安全值時(shí)，手搖減速機(jī)內(nèi)置的執(zhí)行器解除鎖止，才允許打開(kāi)釜蓋。

3 ?缺陷分析

手動(dòng)安全聯(lián)鎖裝置需要人工扳動(dòng)安全手柄，安全手柄上的限位板無(wú)法保證釜蓋完全關(guān)閉到位。傳統(tǒng)的插銷簡(jiǎn)單實(shí)用，但同樣需要人工操作，在蒸壓釜運(yùn)行過(guò)程中，如果作業(yè)人員疏忽忘記插入插銷，而釜齒又沒(méi)有嚙合到位，釜蓋就有飛出爆炸的風(fēng)險(xiǎn)。而且在泄壓打開(kāi)釜蓋時(shí)需要人工讀取壓力表數(shù)值，由于壓力表存在誤差，即使壓力顯示為零，釜內(nèi)仍然可能有余壓，此時(shí)打開(kāi)釜蓋也會(huì)有風(fēng)險(xiǎn)。

自動(dòng)安全聯(lián)鎖裝置是一套比較復(fù)雜的機(jī)電一體化系統(tǒng)，蒸壓釜使用環(huán)境通常比較惡劣，高溫高壓、交變載荷、粉塵、積水等因素都會(huì)影響安全聯(lián)鎖裝置的可靠性。常見(jiàn)的位置開(kāi)關(guān)為機(jī)械式的行程開(kāi)關(guān)，需要與釜蓋和釜體直接接觸，高溫和頻繁操作導(dǎo)致開(kāi)關(guān)元件極易老化和損壞失效。內(nèi)置逆止機(jī)構(gòu)和電磁執(zhí)行器的手搖減速機(jī)結(jié)構(gòu)精密，同樣容易損壞失效，而且不拆卸的情況下無(wú)法觀測(cè)到其內(nèi)部機(jī)構(gòu)運(yùn)行狀態(tài)，一旦內(nèi)置執(zhí)行器（鎖止機(jī)構(gòu)）失效，釜蓋可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)開(kāi)啟，而插銷又沒(méi)有插入，就會(huì)有釜蓋飛出爆炸的風(fēng)險(xiǎn)[3-5]。

4 ?技術(shù)改造

常見(jiàn)的位置開(kāi)關(guān)為機(jī)械式的行程開(kāi)關(guān)，為避免高溫對(duì)電子元件的損害，可以使用隔熱材料（如石棉、云母或纖維陶瓷等）隔熱。非接觸式的位置開(kāi)關(guān)或傳感器也可以避免電子元件與高溫釜體或釜蓋直接接觸，但如果選用電磁開(kāi)關(guān)，應(yīng)考慮居里點(diǎn)溫度和鐵質(zhì)材料對(duì)磁性的弱化影響。如果選用光電開(kāi)關(guān)，則應(yīng)考慮粉塵等環(huán)境因素的影響。一些使用單位有多條蒸壓釜，為了充分利用釜內(nèi)余熱，提高能源利用率，釜與釜之間連有蒸汽管道，可以相互導(dǎo)氣。導(dǎo)氣過(guò)程中如果釜蓋沒(méi)有關(guān)閉到位，也會(huì)有飛出爆炸的風(fēng)險(xiǎn)，電磁閥的安裝應(yīng)當(dāng)能夠同時(shí)控制進(jìn)氣管和導(dǎo)氣管，實(shí)現(xiàn)對(duì)進(jìn)氣和導(dǎo)氣過(guò)程的連鎖保護(hù)。因此，插銷結(jié)構(gòu)的改進(jìn)也尤為重要。

一種方式是在傳統(tǒng)插銷的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)（圖2）。傳統(tǒng)的插銷是軸向插入釜齒間隙的長(zhǎng)方形鐵塊，通過(guò)加裝位置開(kāi)關(guān)和執(zhí)行器使其具有安全聯(lián)鎖功能。這種改進(jìn)方式不需要對(duì)釜蓋或釜體進(jìn)行挖孔或焊接，不影響設(shè)備的力學(xué)性能，尤其適用于舊釜改造。插銷位置開(kāi)關(guān)的電路可與釜蓋位置開(kāi)關(guān)的電路串聯(lián)，形成雙重保險(xiǎn)，確保插銷插入，釜蓋關(guān)閉到位，才能進(jìn)氣升壓。執(zhí)行器可以選用電磁推桿，插銷執(zhí)行器的電路與手搖減速器內(nèi)置執(zhí)行器的電路并聯(lián)，釜內(nèi)有壓力時(shí)，控（一種氣動(dòng)執(zhí)行器），但需要增加一套氣動(dòng)系統(tǒng)。此外，也可以在排氣管前端（閥門前靠釜體側(cè)）或者壓力表接管處旁接一條氣管，連通釜內(nèi)氣壓，利用釜內(nèi)蒸汽推動(dòng)活塞桿缸。因?yàn)檎魤焊哂懈邷馗邏禾匦裕绻褂酶獌?nèi)蒸汽推動(dòng)，活塞桿缸需要選擇能夠耐受高溫高壓的材質(zhì)。

另一種改進(jìn)方式是在釜蓋和釜體法蘭位置增加限位塊（孔），通過(guò)圓柱型插銷限制釜蓋轉(zhuǎn)動(dòng)（圖3）。將執(zhí)行器安裝在釜體端口法蘭外側(cè)，執(zhí)行器直接帶動(dòng)插銷，升壓運(yùn)行時(shí)，插銷插入釜蓋和釜體的限位塊（孔）內(nèi)，即可限制釜蓋轉(zhuǎn)動(dòng)飛出。執(zhí)行器的選用與上述方式類似，電磁或氣動(dòng)的方式均可。這種改進(jìn)方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且無(wú)需人工操作。但是安裝執(zhí)行器和限位塊需要對(duì)釜體和釜蓋挖孔或焊接，有可能影響設(shè)備的力學(xué)和安全性能。此外，插銷還應(yīng)具有足夠的抗剪切強(qiáng)度，防止運(yùn)行過(guò)程中釜蓋轉(zhuǎn)動(dòng)造成的破壞。按照特種設(shè)備有關(guān)法律法規(guī)，只有持有相應(yīng)許可資質(zhì)的生產(chǎn)單位才可以從事壓力容器的設(shè)計(jì)制造或改造。

除了從技術(shù)層面改進(jìn)設(shè)備，加強(qiáng)安全管理對(duì)事故預(yù)防也很重要，例如，在插銷上加鎖，由專人負(fù)責(zé)巡查，可以一定程度上保證釜齒嚙合到位，防止釜蓋爆炸飛出。同時(shí)，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)安全教育培訓(xùn)，做好設(shè)備及安全附件、安全聯(lián)鎖保護(hù)裝置的日常檢查和維護(hù)保養(yǎng)。

5 ?結(jié)論

①傳統(tǒng)蒸壓釜聯(lián)鎖保護(hù)裝置中插銷的改進(jìn)，能夠在不需要對(duì)釜蓋或釜體進(jìn)行挖孔或焊接，不影響設(shè)備的力學(xué)性能，尤其適用于舊釜改造。

②對(duì)于新型蒸壓釜聯(lián)鎖保護(hù)裝置則增加限位塊（孔），適用于電磁或氣動(dòng)的方式，并且此種改進(jìn)方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且無(wú)需人工操作。

③安全聯(lián)鎖裝置的可靠性與蒸壓釜的安全性能密切相關(guān)，對(duì)傳統(tǒng)的插銷進(jìn)行技術(shù)改造，使其具有聯(lián)鎖保護(hù)功能，可以減少人為操作失誤，有利于提高蒸壓釜的安全性能，有效預(yù)防事故發(fā)生。

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