爆破片和安全閥串聯(lián)組合運(yùn)用探討

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際使用過程中出現(xiàn)了很多問題。本文對爆破片與安全閥串聯(lián)使用的優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行了分析，然后對其使用時需注意相關(guān)要求展開了研究。

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)作用推動閥瓣開啟泄壓后自動關(guān)閉的特種閥門，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)簡單、靈敏、快速精確、無泄漏、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，必須停車更換爆破片;另外爆破片動作后會泄放大量的物料介質(zhì)，對原料產(chǎn)品無法回收，造成經(jīng)濟(jì)損失巨大，倘若物料為有毒有害的介質(zhì)，大量泄放后會對環(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)壓力升高超過規(guī)定值時，通過向系統(tǒng)外排放介質(zhì)來防止管道或設(shè)備內(nèi)介質(zhì)壓力超過規(guī)定數(shù)值。安全閥屬于自動閥類，主要用于壓力容器和管道上，超壓時泄放壓力，保護(hù)設(shè)備和管道。安全閥顯著的優(yōu)點(diǎn)是超壓時只泄放部分的介質(zhì)，并能引入泄放管道，存儲到儲罐，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，密封性相對較差，容易泄露;由于自身結(jié)構(gòu)的影響，超壓泄放會有滯后現(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)。選用原則是對于潔凈的或允許少量泄漏的物料以及壓力和溫度波動大比較容易超壓的場合，通常可優(yōu)先考慮采用安全閥。但對于下列情況，安全閥不能可靠工作或現(xiàn)有產(chǎn)品范圍無法滿足要求時，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，使用安全閥來不及迅速泄壓。例如升壓速度快的化學(xué)反應(yīng)超壓過程裝有液化氣的容器遇到火災(zāi)或其它外來熱源影響發(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)含有固體顆粒或有結(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）泄放面積過小或過大的產(chǎn)品，泄放壓力過高或過低的產(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)合長期使用經(jīng)驗，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較大導(dǎo)致頻繁起跳的場合優(yōu)先考慮使用安全閥，而對要求快速泄壓的危險環(huán)境則優(yōu)先選用爆破片。但一些場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：比如液化氣體罐車運(yùn)輸時受道路振動影響安全閥損壞失效，此時需要在安全閥的入口處串聯(lián)爆破片。在安全閥受損時爆破片仍能起到隔離和泄放的作用;另如原料藥生產(chǎn)車間反應(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，單用安全閥時閥瓣易被腐蝕堵塞，若單用爆破片則起跳時物料損失巨大，且有毒介質(zhì)會造成車間環(huán)境污染。此時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，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。在選用爆破片時需選用爆破時無碎片產(chǎn)生的爆破片，在很多場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，因為爆破片的刻痕會存在分子級的擴(kuò)散，若不留短管，擴(kuò)散的分子很快就會充滿爆破片與安全閥之間的空間，會影響爆破片的背壓。通過爆破片密封系統(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，爆破片對安全閥起保護(hù)作用，同時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。使用時應(yīng)注意檢查爆破片和安全閥之間所裝的壓力表有無壓力指示，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，只要有過壓力就會留下指示痕跡，證明爆破片已出現(xiàn)泄露甚至破裂，截止閥打開后有無氣體漏出，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，主要用于壓力容器內(nèi)壓波動較頻繁，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)對安全閥的腐蝕和安全閥的蠕變，又可延長爆破片的壽命。此時爆破片最大設(shè)計爆破壓力大于彈簧式安全閥設(shè)定壓力的10%，使用時應(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。

通過對安全閥和爆破片的串聯(lián)組合裝置的性能研究測試，測試時選用反拱型爆破片，測試中爆破片在破裂時未發(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時超壓泄放的要求。還有通過對爆破片串聯(lián)在安全閥的入口時的泄放特性的研究，得出安全閥和爆破片之間的接管長度與泄放系數(shù)有顯著關(guān)系，接管長度增加時，泄放阻力增加，組合泄放系數(shù)減小，但接管長度與組合校正系數(shù)無關(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)泄放管道匯集到儲罐，避免了物料流失。設(shè)計時需注意組合裝置的安全泄放量需較單獨(dú)使用安全閥時提高15%-20%，選擇爆破片時需選擇爆破后不會產(chǎn)生碎片的型式。

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