安全閥與爆破片串聯(lián)組合裝置性能分析

張曉江

（山西省工業(yè)設(shè)備安裝集團(tuán)有限公司，山西太原 030000）

液化氣運(yùn)輸車自身存在很大的安全風(fēng)險(xiǎn)，如果運(yùn)輸中發(fā)生泄漏，將引起惡性事故。安全閥是專門為液化氣運(yùn)輸車設(shè)計(jì)的保護(hù)裝置，主要起到超壓泄放作用，但由于設(shè)計(jì)上的缺陷，使安全閥在通過一些特殊路段時(shí)容易被破壞。對此，提出了將安全閥和爆破片通過串聯(lián)組合到一起的改進(jìn)方案，并通過試驗(yàn)來分析與驗(yàn)證。

1 試驗(yàn)要求

如果需要為容器安裝泄放裝置，在沒有特殊要求的情況下應(yīng)優(yōu)先考慮使用安全閥。當(dāng)壓力的增長速度較快、對密封提出了很高的要求，容器中物料可能會(huì)使安全閥失效和安全閥無法適應(yīng)其他情況時(shí)，應(yīng)采用爆破片。為避免介質(zhì)通過安全閥發(fā)生泄漏，或避免腐蝕性氣體進(jìn)入到安全閥當(dāng)中，可對安全閥和爆破片進(jìn)行串聯(lián)使用。安全閥在液化氣運(yùn)輸車中是主要超壓泄放裝置，安裝在罐車頂，當(dāng)罐車從橋隧及山洞中駛過時(shí)，可能使安全閥遭到撞擊而被損壞，致使罐車中液化氣體開始大量泄漏，引起一系列安全事故[1]。對此，為防止以上現(xiàn)象的發(fā)生，需要對超壓泄放裝置進(jìn)行適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)，在諸多不同的改進(jìn)方案當(dāng)中，以在安全閥的入口對爆破片進(jìn)行串聯(lián)的方案得到多數(shù)人的認(rèn)可，它能在即便安全閥損壞的情況下，依然發(fā)揮出隔離與超壓泄放重要作用。

1.1 爆破片性能試驗(yàn)

由具備相應(yīng)資質(zhì)的機(jī)構(gòu)對DN50和DN40爆破片實(shí)施抽檢，以測定以下各項(xiàng)性能參數(shù)：

（1）在50℃溫度條件下的爆破壓力，兩種爆破片分別抽取三片，按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對其爆破壓力進(jìn)行試驗(yàn)測定。

（2）在常溫條件下的爆破壓力，兩種爆破片分別抽取三片，按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對其爆破壓力進(jìn)行試驗(yàn)測定。

（3）試驗(yàn)確定爆破片發(fā)生爆破時(shí)是否會(huì)產(chǎn)生碎片。

1.2 安全閥性能試驗(yàn)

由具備相應(yīng)資質(zhì)的機(jī)構(gòu)對DN50和DN40安全閥實(shí)施抽檢，以測定安全閥的開啟壓力、排放壓力和回座壓力。

1.3 安全閥和爆破片相組合后性能試驗(yàn)

由具備相應(yīng)資質(zhì)的機(jī)構(gòu)對以下兩組安全閥和爆破片相組合后形成的裝置進(jìn)行試驗(yàn)。其中，第一組裝置，將其記作AQF1，采用DN50安全閥和YC50-1.98-50A型爆破片通過串聯(lián)而成，在安全閥側(cè)向進(jìn)行爆破片的安裝；第二組裝置，將其作為AQF2，采用DN40安全閥和YC40-1.98-50A型爆破片通過串聯(lián)而成，在安全閥下方進(jìn)行爆破片的安裝，如圖1所示。試驗(yàn)項(xiàng)目包括：單個(gè)安全閥實(shí)際排量與它的排量系數(shù)；組合裝置實(shí)際排量與它的排量系數(shù)；在組合裝置當(dāng)中，爆破片實(shí)際爆破壓力，以及安全閥實(shí)際開啟及回座壓力；在爆破片發(fā)生爆破后，應(yīng)檢查是否產(chǎn)生碎片，若產(chǎn)生碎片，會(huì)使安全閥卡阻，影響性能的正常發(fā)揮[2]。

圖1 爆破片安裝于安全閥下方

2 試驗(yàn)方案

試驗(yàn)所用運(yùn)輸車的各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)和性能指標(biāo)包括：①運(yùn)輸車的工作介質(zhì)為液化石油氣；②運(yùn)輸車工作壓力為1.6MPa；③運(yùn)輸車設(shè)計(jì)壓力為1.8MPa；④運(yùn)輸車設(shè)計(jì)溫度為50℃。

試驗(yàn)所用爆破片的各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)和性能指標(biāo)包括：對于YC50-1.98-50A型爆破片，其結(jié)構(gòu)為反拱壓槽，材質(zhì)為316L，泄放口徑為DN50mm，爆破溫度有50℃和25℃兩種，當(dāng)爆破溫度為50℃時(shí)，爆破壓力為（1.98±-0.10）MPa，當(dāng)爆破溫度為25℃時(shí)，爆破壓力為（2.04±5%）MPa，與其相配的安全閥，其公稱直徑為DN50mm；對于YC40-1.98-50A型爆破片，其結(jié)構(gòu)為反拱壓槽，材質(zhì)為316L，泄放口徑為DN40mm，爆破溫度有50℃和25℃兩種，當(dāng)爆破溫度為50℃時(shí)，爆破壓力為（1.98±-0.10）MPa，當(dāng)爆破溫度為25℃時(shí)，爆破壓力為（2.04±-0.10）MPa，與其相配的安全閥，其公稱直徑為

DN40mm[3]。

試驗(yàn)所用安全閥的各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)和性能指標(biāo)包括：對于AQF1，其結(jié)構(gòu)為內(nèi)裝下導(dǎo)全閉式，公稱壓力為2.5MPa，公稱直徑為DN50mm，閥座喉頸為38mm，閥桿直徑為16mm，入口部位的直徑為50mm，全啟高度在9.5mm以上，開啟壓力為（1.89±0.06）MPa，排放壓力不超過2.08MPa，回座壓力不小于1.61MPa；對于AQF2，其結(jié)構(gòu)為內(nèi)裝下導(dǎo)全閉式，公稱壓力為2.5MPa，公稱直徑為D40mm，閥座喉頸為32mm，入口部位的直徑為40mm，全啟高度在8mm以上，開啟壓力為（1.89±0.06）MPa，排放壓力不超過2.08MPa，回座壓力不小于1.61MPa。

3 試驗(yàn)結(jié)果與分析

爆破片與安全閥的各項(xiàng)試驗(yàn)結(jié)果如表1、2所示。

表1 爆破片試驗(yàn)結(jié)果

表2 安全閥試驗(yàn)結(jié)果

表2中，*表示出廠指標(biāo)0.7，**表示出廠指標(biāo)0.6。經(jīng)試驗(yàn)可知，將兩者串聯(lián)后，沒有卡阻的情況，說明爆破片沒有碎片產(chǎn)生。

1）安全閥與爆破片兩者動(dòng)作壓力都滿足出廠指標(biāo)，爆破片發(fā)生動(dòng)作后，安全閥立刻開啟，在爆破片破裂后，未產(chǎn)生碎片，安全閥沒有卡阻，這說明兩者的串聯(lián)組合可以很好地滿足基本功能要求。

2）將兩者串聯(lián)后，排放能力出現(xiàn)一定程度的下降，當(dāng)將爆破片安裝于隔離箱側(cè)向時(shí)，裝置的排放能力下降了5%左右，當(dāng)將爆破片安裝于隔離箱下部時(shí)，裝置的排放能力下降了2.9%左右。以上各項(xiàng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以為排放能力的實(shí)際計(jì)算過程提供參考依據(jù)。

3）在試驗(yàn)中使用的裝置很好地對兩者串聯(lián)后形成的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了模擬，經(jīng)試驗(yàn)得出的結(jié)果可以為裝置改進(jìn)工作提供良好依據(jù)及參考，并在很大程度上印證了采用組合裝置是完全可行的。

4）因試驗(yàn)條件有限，所以試驗(yàn)只可以測試出裝置處于靜載荷時(shí)的各項(xiàng)性能參數(shù)，在實(shí)際應(yīng)用過程中仍需要充分考慮受到其他類型載荷時(shí)的性能狀況，比如需要對裝置處于疲勞荷載時(shí)性能產(chǎn)生的變化等。

4 結(jié)論

綜上所述，采用將安全閥和爆破片通過串聯(lián)組合到一起的改進(jìn)方案，能在安全閥損壞的情況下依然發(fā)揮隔離與超壓泄放等安全保障功能，并且經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證了這一方案的可行性，能為實(shí)際的裝置改進(jìn)提供可靠參考借鑒。