安全閥與爆破片的組合應(yīng)用
介紹了安全閥和爆破片的特點(diǎn)、應(yīng)用范圍以及使用中應(yīng)注意事項(xiàng)。安全泄壓裝置是壓力容器及壓力管道中最主要的安全裝置。按其結(jié)構(gòu)分為安全閥、爆破片、防爆帽、易熔塞及安全閥與爆破片構(gòu)成的組合型式。比較常用的為安全閥、爆破片以及組合型式。在行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)HG/T20570.2《安全閥的設(shè)置和選用》以及HG/T20570.3《爆破片的設(shè)置和選用》中對(duì)安全閥和爆破片的計(jì)算、選形、設(shè)置等做較為詳盡的規(guī)定，在《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》和GB150.1~150.4-2011《壓力容器》中對(duì)安全閥和爆破片的選用也做了規(guī)定。選用安全閥和爆破片時(shí)應(yīng)對(duì)這些標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范有個(gè)明確的認(rèn)識(shí)。
1、特點(diǎn)
安全閥的特點(diǎn)是開啟壓力可以調(diào)節(jié)，根據(jù)設(shè)定的開啟壓力能自動(dòng)開閉，不致造成中斷生產(chǎn)，但安全閥的密封性較差，會(huì)有微量泄漏，動(dòng)作滯后，不適用于快速泄壓的場(chǎng)合，對(duì)黏性或含固體顆粒的介質(zhì)，可能會(huì)造成堵塞或粘連而影響使用。
爆破片與安全閥不同。爆破片在完成泄壓后不能恢復(fù)原來的狀態(tài)，會(huì)造成操作中斷，但爆破片的密封性好、反應(yīng)迅速、靈敏度高、泄放量大，能適應(yīng)黏性大、毒性大、腐蝕性強(qiáng)的介質(zhì)，特別是因異常化學(xué)反應(yīng)導(dǎo)致壓力瞬間急劇升高或達(dá)到燃爆的場(chǎng)合。
安全閥與爆破片構(gòu)成的組合型式，在一些特殊場(chǎng)合可有效地發(fā)揮它們各自的優(yōu)點(diǎn)，規(guī)避其缺點(diǎn)。
2、安全閥與爆破片的組合應(yīng)用
安全閥與爆破片的組合應(yīng)用，通常有以下三種情況，見圖1。
圖1 安全閥與爆破片的組合應(yīng)用
在圖1(a)中，將安全閥和爆破片分別安裝在壓力容器上，各自發(fā)揮作用。在這種形式中，將安全閥作為一級(jí)泄放裝置，當(dāng)因物理原因超壓時(shí)，由安全閥排放;爆破片作為二級(jí)泄放裝置，當(dāng)發(fā)生異常工況(如產(chǎn)生異常化學(xué)反應(yīng))致壓力容器內(nèi)的壓力迅速升高或發(fā)生火災(zāi)需較大泄放面積時(shí)，由爆破片與安全閥同時(shí)排放。此時(shí)，爆破片的標(biāo)定爆破壓力略高于安全閥的設(shè)定壓力，且不大于壓力容器的設(shè)計(jì)壓力。
在圖1(b)中，將爆破片安裝在安全閥出口處。這種形式適用于壓力容器內(nèi)壓力有脈動(dòng)的場(chǎng)合或泄放總管有可能存在腐蝕性氣體的環(huán)境。安全閥對(duì)爆破片起穩(wěn)壓作用，而爆破片可起到防止安全閥泄漏以及保護(hù)安全閥不受泄放總管內(nèi)腐蝕性氣體腐蝕的作用。此時(shí)，爆破片的最大設(shè)計(jì)爆破壓力不超過彈簧式安全閥設(shè)定壓力的10%。
在圖1(c)中，將爆破片安裝在安全閥入口處。這種應(yīng)用形式適用于密封和耐腐蝕要求高以及有粘污介質(zhì)的情況下，爆破片對(duì)安全閥起保護(hù)作用，安全閥也可使容器繼續(xù)運(yùn)行，同時(shí)可降低因爆破片的破裂而損失大量的工藝物料。此時(shí)，爆破片的標(biāo)定爆破壓力與安全閥的設(shè)定壓力相同。
爆破片在安全閥入口處使用，將降低大約20%的安全閥泄放能力，在選用安全閥時(shí)應(yīng)加以考慮。在選擇爆破片時(shí)還要注意爆破片爆破后不能有碎片。爆破片在安全閥入口處串聯(lián)使用時(shí)，必須在爆破片與安全閥之間設(shè)置壓力表和放空閥，并經(jīng)常檢查壓力表，以確認(rèn)爆破片是否破裂。
3、安全閥與爆破片應(yīng)用中應(yīng)注意事項(xiàng)
安全閥應(yīng)盡量靠近被保護(hù)的設(shè)備或管道安裝，在其入口或出口管道一般不設(shè)切斷閥，如必須要設(shè)置切斷閥，則要求切斷閥鉛封在開啟狀態(tài)下(C.S.O)，而且不影響安全閥的操作。要注意安全閥出入口管道熱脹冷縮的變化，要有足夠的補(bǔ)償量。安全閥必須保持垂直。其出口管道由于泄放時(shí)的作用力、振動(dòng)、自重和熱脹冷縮等原因，應(yīng)設(shè)支架支撐。對(duì)于特殊工藝物料，如易自聚、易結(jié)晶等，應(yīng)在排放管設(shè)氮?dú)獯祾呖冢B續(xù)通入氮?dú)狻．?dāng)安全閥排放的氣體溫度高于物料的自燃溫度時(shí)，排出管要設(shè)置滅火蒸汽。
當(dāng)安全閥的開啟壓力接近于操作壓力時(shí)，存在著較大的潛在危險(xiǎn)。在實(shí)際情況中，安全閥在壓力接近起跳點(diǎn)時(shí)有滲漏的傾向，其結(jié)果可使閥座及閥瓣表面上的沉積物增加，從而使安全閥發(fā)生腐蝕或堵塞，導(dǎo)致安全閥不能正常工作。對(duì)于毒性、腐蝕性或特別貴重的流體，應(yīng)規(guī)定安全閥的開啟壓力與操作壓力之間有較大的壓差，這樣可避免這些介質(zhì)向外排放。
閥門的機(jī)械載荷主要來自管線中的流體及與其相連接的管道。流體在傳輸過程中的振動(dòng)和水錘現(xiàn)象可能會(huì)產(chǎn)生遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過規(guī)定的最大壓力的峰值壓力。管道連接引起的載荷會(huì)對(duì)閥門的密封性和操作的輕便性產(chǎn)生不利的影響。
爆破片單獨(dú)用作泄壓裝置時(shí)，爆破片的入口管處應(yīng)設(shè)置一切斷閥，以便于更換爆破片。此切斷閥應(yīng)在開啟狀態(tài)下加鉛封(C.S.O)。爆破片的
入口管道應(yīng)短而直，管徑不小于爆破片的公稱直徑。爆破片的出口管道應(yīng)泄向安全場(chǎng)所或密閉回收系統(tǒng)，出口管道應(yīng)有足夠的支撐，還要考慮爆破時(shí)的反沖力和振動(dòng)。
當(dāng)工藝介質(zhì)十分貴重或有劇毒時(shí)，應(yīng)與安全閥串聯(lián)使用或設(shè)置密閉回收系統(tǒng)，回收因泄漏或因壓力劇增而導(dǎo)出的工藝物料。在選擇爆破片材料時(shí)，要特別注意爆破片不能被介質(zhì)腐蝕。同時(shí)，還要考慮使用的溫度和材料的抗疲勞特性。
爆破片與安全閥都必須定期檢驗(yàn)，檢查表面是否有傷痕、腐蝕、變形和異物吸附。特別是爆破片，應(yīng)當(dāng)定期更換。
4、振動(dòng)對(duì)安全閥的影響
當(dāng)彈簧式安全閥承受底座引起的振動(dòng)時(shí)，許多重要的閥門零件會(huì)自由滑動(dòng)或搖動(dòng)，零件之間會(huì)出現(xiàn)一種復(fù)雜而又相互關(guān)聯(lián)的運(yùn)動(dòng)。零件之間的這種相對(duì)運(yùn)動(dòng)將減少在閥瓣上的有效彈簧力。因此，安全閥的開啟壓力在振動(dòng)條件下，將低于靜態(tài)條件下預(yù)期的壓力值。此外，如果由零件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的慣性力足夠高時(shí)，會(huì)使閥門過磨損，大大縮短閥門的工作壽命，嚴(yán)重時(shí)會(huì)因零件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致閥門發(fā)生早期磨損和失效。有的閥門在使用了幾個(gè)月后，由于振動(dòng)力使手柄的銷釘頭剪斷，造成手柄脫落。在某些振動(dòng)嚴(yán)重的裝置上，安全閥工作不到一年就發(fā)生失效，其原因是調(diào)節(jié)環(huán)的螺紋被破壞，閥門的表面損傷以及導(dǎo)向套和閥瓣支持套被嚴(yán)重擦傷。
閥門的彈簧機(jī)構(gòu)在振動(dòng)條件和靜止條件下的力平衡有很大不同。因此，假若振動(dòng)很嚴(yán)重，安全閥實(shí)際開啟壓力將不同于預(yù)計(jì)在非振動(dòng)條件下的開啟壓力，其改變依賴于振動(dòng)的大小。這種情況對(duì)設(shè)備系統(tǒng)的穩(wěn)定性和閥門的密封性都帶來不利影響。
減少振源或減小振動(dòng)影響可采取以下辦法：合理選擇閥門在系統(tǒng)所處的位置和閥門入口連接件的形式及在合理的位置設(shè)置管道支架，都能起到減小振動(dòng)影響的作用。
5、小結(jié)
因某些異常工況的出現(xiàn)，壓力容器以及壓力管道不可避免地會(huì)發(fā)生超壓現(xiàn)象。安全泄壓裝置作為壓力容器及壓力管道的重要安全裝置，不可缺少。在選擇安全泄壓裝置時(shí)必須加以充分考慮，分析工藝介質(zhì)的特性以及可能出現(xiàn)的異常工況。通過選擇適當(dāng)?shù)陌踩箟貉b置，合理地進(jìn)行匹配，嚴(yán)格按照規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行使用，確保安全生產(chǎn)。
