王瑞恩

（南京市鍋爐壓力容器檢驗(yàn)研究院，江蘇南京 210002）

0 引言

蒸壓釜是一種典型的快開門式壓力容器，又稱蒸養(yǎng)釜或者壓蒸釜，是一種大體積、大重量的大型壓力容器[1]（圖1），這種容器由于其結(jié)構(gòu)的特殊性被廣泛應(yīng)用于建筑、食藥、航空航天工業(yè)等需要壓力蒸養(yǎng)生產(chǎn)工藝過程的生產(chǎn)項(xiàng)目中。蒸壓釜從結(jié)構(gòu)上來(lái)看主要包括設(shè)備本體部分和安全聯(lián)鎖裝置部分。根據(jù)公布的資料統(tǒng)計(jì)，快開門式壓力容器發(fā)生的事故占整個(gè)壓力容器事故總量的30%左右，而其中90%以上的快開門式壓力容器事故均與安全聯(lián)鎖裝置有直接的關(guān)系。蒸壓釜其由于PV值或體積比較大，如果發(fā)生事故則會(huì)釋放大量的能量，因此危害性比較大[2]。因此就蒸壓釜的定期檢驗(yàn)而言，快開門安全聯(lián)鎖裝置的檢驗(yàn)已經(jīng)成為該類設(shè)備檢驗(yàn)的重中之重。

圖1 蒸壓釜

1 快開門安全聯(lián)鎖裝置的發(fā)展背景

工業(yè)生產(chǎn)過程中由于某些工藝的要求需要物料進(jìn)出快捷方便，并且加壓和泄壓時(shí)間短，這就需要一種開關(guān)門方便的結(jié)構(gòu)，此時(shí)快開門式壓力容器應(yīng)運(yùn)而生。正是因?yàn)榭扉_門式容器快開快閉、啟停頻繁，再加上使用單位片面追求生產(chǎn)效率，容易造成端蓋（封頭）關(guān)不到位就升壓或者壓力未降到零就打開端蓋（封頭），從而導(dǎo)致人員傷亡事故的發(fā)生。自20世紀(jì)90年代起，國(guó)家相關(guān)監(jiān)管部門就開始要求快開門式壓力容器必須裝設(shè)安全聯(lián)鎖裝置（圖2），其目的就是防止和減少此類事故的發(fā)生。安全聯(lián)鎖裝置的作用是保證快開門容器在帶壓狀態(tài)下端蓋門打不開，端蓋門未關(guān)閉到位不能升壓。

圖2 安全聯(lián)鎖裝置

從設(shè)計(jì)角度來(lái)講，TSG 21—2016《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》中規(guī)定，設(shè)計(jì)快開門式壓力容器時(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[3]。而在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中絕大多數(shù)壓力容器設(shè)計(jì)者不是電子類專業(yè)出身，對(duì)于快開門安全聯(lián)鎖裝置工作原理并不熟悉，所以在設(shè)計(jì)圖紙上也未能提出有針對(duì)性和可操作性的使用技術(shù)要求。

從制造角度來(lái)講，2009年《國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局關(guān)于實(shí)施特種設(shè)備行政許可調(diào)整改革工作有關(guān)問題的通知》中對(duì)快開門聯(lián)鎖保護(hù)裝置生產(chǎn)企業(yè)不再實(shí)施行政許可，這在一定程度上導(dǎo)致快開門安全聯(lián)鎖裝置缺少了國(guó)家層面的量化要求，使得產(chǎn)品在制造過程中缺乏質(zhì)量管控的手段。另外，安全聯(lián)鎖裝置均是由各個(gè)組成元件構(gòu)成的，其質(zhì)量指標(biāo)是單獨(dú)控制的，而組裝并安裝到壓力容器的快開門上后整體產(chǎn)品質(zhì)量如何能夠得到長(zhǎng)期保證，目前沒有對(duì)應(yīng)的有效檢驗(yàn)手段[4]。

從使用角度來(lái)講，國(guó)家和行業(yè)范圍內(nèi)尚無(wú)蒸壓釜快開門聯(lián)鎖裝置安全技術(shù)條件的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)出臺(tái)，TSG 21—2016中提出的安全附件主要有三種，其中壓力表可由計(jì)量部門定期校驗(yàn)，其準(zhǔn)確性可保證；爆破片裝置可按相關(guān)規(guī)定定期更換，其安全性可保證；而快開門式壓力容器的安全聯(lián)鎖裝置無(wú)定期校驗(yàn)依據(jù)，如定期更換勢(shì)必大大增加使用單位的負(fù)擔(dān)，這樣就會(huì)造成其可操作性的下降。

所以，快開門安全聯(lián)鎖裝置發(fā)展至今，如何科學(xué)有效地保證其安全使用，仍是目前很多人研究的方向。

2 快開門安全聯(lián)鎖裝置的結(jié)構(gòu)原理

快開門安全聯(lián)鎖裝置的結(jié)構(gòu)形式很多，但按其基本原理工業(yè)生產(chǎn)中常見的結(jié)構(gòu)形式大致可分為卡箍式、齒嚙式、壓緊式、剖分環(huán)式四大類。食品藥品行業(yè)中容積較小的壓力容器快開門安全聯(lián)鎖裝置多為卡箍式和壓緊式，有時(shí)也會(huì)出現(xiàn)剖分環(huán)式，在容積較大的蒸壓釜中快開門安全聯(lián)鎖裝置多為齒嚙式結(jié)構(gòu)。

蒸壓釜中快開門安全聯(lián)鎖裝置一般由三部分組成：控制柜、壓力控制器和減速器裝置。當(dāng)釜門蓋關(guān)閉時(shí)，操作人員操作手搖減速器手柄轉(zhuǎn)動(dòng)釜門關(guān)閉到位，此時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)半圓盤手柄到水平方向，關(guān)閉泄氣球閥，當(dāng)控制柜指示燈亮?xí)r方能向蒸壓釜內(nèi)通入蒸汽升壓并進(jìn)行生產(chǎn)產(chǎn)品的蒸養(yǎng)。蒸壓釜內(nèi)升壓過程中，當(dāng)壓力超過安全余壓時(shí)，壓力控制器被觸發(fā)，立即將信號(hào)送到控制柜，釜內(nèi)壓力指示燈變亮。只要釜內(nèi)壓力超過安全余壓，手柄軸就會(huì)因鎖緊而無(wú)法向開門方向旋轉(zhuǎn)。當(dāng)蒸壓釜內(nèi)產(chǎn)品蒸養(yǎng)結(jié)束，開始排汽，排汽過程中只要釜內(nèi)壓力大于安全余壓，即使操作人員誤將半圓盤手柄旋轉(zhuǎn)至開門方向，控制柜也不會(huì)響應(yīng)開門程序。只有當(dāng)壓力低于安全余壓時(shí)，釜內(nèi)有壓指示燈熄滅，無(wú)壓指示燈亮起，此時(shí)操作人員按動(dòng)開門按鈕才能解鎖，開門指示燈亮，操作人員才能向開門方向轉(zhuǎn)動(dòng)減速器手柄將蒸壓釜門打開。整個(gè)過程中釜門能否開啟完全取決于釜內(nèi)壓力與安全余壓比較，只有這樣才能發(fā)揮安全聯(lián)鎖的功能。

3 快開門式蒸壓釜容器事故發(fā)生的規(guī)律

對(duì)于快開門式容器發(fā)生的幾十余起事故進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，發(fā)現(xiàn)有以下規(guī)律：

從事故發(fā)生時(shí)機(jī)看，絕大多數(shù)事故發(fā)生在關(guān)閉端蓋后的升壓過程中，就蒸壓釜而言事故發(fā)生概率大小依次為升壓過程中、泄壓過程中、熱釜向冷釜倒汽過程中。

從事故致因看，大多數(shù)事故是因違章作業(yè)和安全聯(lián)鎖裝置失效所致，且違章與安全聯(lián)鎖裝置失靈失效多并存。違章作業(yè)典型表現(xiàn)為設(shè)備壓力未降到零時(shí)強(qiáng)力打開端蓋，造成事故。

從事故發(fā)生部位看，大多數(shù)事故都是端蓋飛出，一是在關(guān)閉端蓋時(shí)，由于端蓋關(guān)閉不到位，沒有安全聯(lián)鎖裝置或安全聯(lián)鎖裝置失效，盲目升壓導(dǎo)致端蓋與設(shè)備法蘭脫離；二是打開端蓋時(shí)，容器內(nèi)仍然存有余壓，在沒有安全聯(lián)鎖裝置或安全聯(lián)鎖裝置失效的情況下，強(qiáng)行打開端蓋，導(dǎo)致端蓋與設(shè)備法蘭脫離（圖3）。

圖3 端蓋與設(shè)備法蘭脫離事故現(xiàn)場(chǎng)

從傷害特點(diǎn)看，發(fā)生爆炸時(shí)，端蓋飛出，容器本體后移，容器內(nèi)部物料噴出（圖4）。其中，硫化罐事故一般端蓋飛出十余米至五十米；蒸壓釜事故一般釜蓋飛出十余米至上百米，釜體位移十余米至百十米。若事故發(fā)生時(shí)，兩個(gè)方向有人員作業(yè)或流動(dòng)，傷害人員更多。

圖4 物料噴出事故現(xiàn)場(chǎng)

從爆炸時(shí)機(jī)與事故后果的關(guān)系看，發(fā)生在關(guān)閉端蓋后的升壓過程中的事故傷害，要比泄壓過程中發(fā)生的事故傷害要大。關(guān)閉端蓋后升壓過程的事故，平均事故傷亡率2.9人/起；壓力未降到零時(shí)，違章打開端蓋的事故，平均事故傷亡率1.75人/起。另外，在壓力未降到零，違章打開端蓋事故中，一般端蓋飛出和釜體位移的距離很小，傷害者主要是受端蓋、飛出的物料撞擊以及被燙傷。

從事故發(fā)生單位看，事故多發(fā)于管理基礎(chǔ)薄弱的小型企業(yè)，這些企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)和員工的安全意識(shí)弱，企業(yè)安全管理不到位、安全操作不到位、自行檢查不到位、維護(hù)保養(yǎng)不到位的現(xiàn)象較為普遍。

4 如何減少快開門蒸壓釜容器事故的發(fā)生

避免或減少快開門容器事故的發(fā)生需要檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)和使用單位共同努力，同時(shí)還需國(guó)家或行業(yè)出臺(tái)相關(guān)的規(guī)范或標(biāo)準(zhǔn)來(lái)規(guī)范快開門安全聯(lián)鎖裝置的設(shè)計(jì)、制造和使用。

就檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)而言，蒸壓釜定期檢驗(yàn)時(shí)關(guān)于安全聯(lián)鎖裝置的檢驗(yàn)需重點(diǎn)關(guān)注以下幾個(gè)方面：

1）TSG 21—2016定期檢驗(yàn)中關(guān)于快開門式壓力容器安全聯(lián)鎖裝置的要求是這樣的，檢驗(yàn)其是否滿足設(shè)計(jì)文件規(guī)定的使用技術(shù)要求，設(shè)計(jì)文件中的要求一般是：當(dāng)快開門達(dá)到預(yù)定關(guān)閉部位，方能升壓運(yùn)行；當(dāng)壓力容器內(nèi)部壓力完全釋放，方能打開快開門。

2）質(zhì)檢辦特〔2013〕338號(hào)文規(guī)定，快開門式壓力容器的安全聯(lián)鎖裝置功能必須經(jīng)檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)監(jiān)督檢驗(yàn)并驗(yàn)證合格后方可隨機(jī)出廠，尤其是在安全聯(lián)鎖裝置是使用單位采購(gòu)的情況下，檢驗(yàn)人員一定要見證其是否經(jīng)過檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)的監(jiān)督檢驗(yàn)。

3）壓力控制器的精度滿足相關(guān)要求，并且每半年校驗(yàn)一次，壓力控制器屬于精密儀器，露天放置的蒸壓釜，最好對(duì)壓力控制器有保護(hù)措施。

4）蒸壓釜正常工作過程中，如發(fā)生意外情況，如系統(tǒng)突然斷電或系統(tǒng)突然停氣，安全聯(lián)鎖裝置應(yīng)處于鎖緊狀態(tài)，待人工確認(rèn)安全后方可想辦法處理意外情況。

就使用單位而言，蒸壓釜的安全使用除了滿足國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求外，需重點(diǎn)關(guān)注以下幾個(gè)方面：

1）安全操作規(guī)程進(jìn)一步細(xì)化，突出防止快開門容器易發(fā)事故的關(guān)鍵點(diǎn)“兩前檢查”，即關(guān)閉釜（蓋）門升壓前的檢查、儀表顯示壓力為零后打開釜（蓋）門前的檢查。

2）結(jié)合快開門容器運(yùn)行特點(diǎn)真正開展內(nèi)部培訓(xùn)，一些企業(yè)雖然在檢查時(shí)可以提供培訓(xùn)見證資料，但多數(shù)有應(yīng)付檢查之嫌，根本起不到提高作業(yè)人員素質(zhì)和操作技能的作用。

3）避免釜門開啟方向正對(duì)人員作業(yè)和流動(dòng)區(qū)域，保持蒸壓釜的釜門安全距離或進(jìn)行安全隔離。

4）定期檢查控制柜與壓力控制器和限位開關(guān)是否良好，或者是否存在失效的苗頭，一旦發(fā)生故障立即進(jìn)行修理，堅(jiān)決杜絕安全聯(lián)鎖裝置帶病工作。

5）注重對(duì)閥圈等安全部件的保養(yǎng)清潔，每半月進(jìn)行一次緊鎖功能的調(diào)整和檢查，密封圈一旦發(fā)現(xiàn)老化泄漏等異常情況的出現(xiàn)，立即停止使用進(jìn)行更換。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，蒸壓釜作為一種典型的快開門式壓力容器，安全聯(lián)鎖裝置在蒸壓釜安全使用過程中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。快開門安全聯(lián)鎖裝置可靠性的高低，影響著壓力容器的安全運(yùn)行，是減少該類容器事故發(fā)生的重要環(huán)節(jié)[5]。筆者從安全聯(lián)鎖裝置的發(fā)展背景、結(jié)構(gòu)原理、事故特征等方面進(jìn)行闡述，希望對(duì)該類設(shè)備事故的預(yù)防和發(fā)生起到一定的幫助作用。