安全閥與爆破片串聯組合裝置性能分析

張曉江

（山西省工業設備安裝集團有限公司，山西太原 030000）

液化氣運輸車自身存在很大的安全風險，如果運輸中發生泄漏，將引起惡性事故。安全閥是專門為液化氣運輸車設計的保護裝置，主要起到超壓泄放作用，但由于設計上的缺陷，使安全閥在通過一些特殊路段時容易被破壞。對此，提出了將安全閥和爆破片通過串聯組合到一起的改進方案，并通過試驗來分析與驗證。

1 試驗要求

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優先考慮使用安全閥。當壓力的增長速度較快、對密封提出了很高的要求，容器中物料可能會使安全閥失效和安全閥無法適應其他情況時，應采用爆破片。為避免介質通過安全閥發生泄漏，或避免腐蝕性氣體進入到安全閥當中，可對安全閥和爆破片進行串聯使用。安全閥在液化氣運輸車中是主要超壓泄放裝置，安裝在罐車頂，當罐車從橋隧及山洞中駛過時，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，為防止以上現象的發生，需要對超壓泄放裝置進行適當的改進，在諸多不同的改進方案當中，以在安全閥的入口對爆破片進行串聯的方案得到多數人的認可，它能在即便安全閥損壞的情況下，依然發揮出隔離與超壓泄放重要作用。

1.1 爆破片性能試驗

由具備相應資質的機構對DN50和DN40爆破片實施抽檢，以測定以下各項性能參數：

（1）在50℃溫度條件下的爆破壓力，兩種爆破片分別抽取三片，按照相關標準對其爆破壓力進行試驗測定。

（2）在常溫條件下的爆破壓力，兩種爆破片分別抽取三片，按照相關標準對其爆破壓力進行試驗測定。

（3）試驗確定爆破片發生爆破時是否會產生碎片。

1.2 安全閥性能試驗

由具備相應資質的機構對DN50和DN40安全閥實施抽檢，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

由具備相應資質的機構對以下兩組安全閥和爆破片相組合后形成的裝置進行試驗。其中，第一組裝置，將其記作AQF1，采用DN50安全閥和YC50-1.98-50A型爆破片通過串聯而成，在安全閥側向進行爆破片的安裝；第二組裝置，將其作為AQF2，采用DN40安全閥和YC40-1.98-50A型爆破片通過串聯而成，在安全閥下方進行爆破片的安裝，如圖1所示。試驗項目包括：單個安全閥實際排量與它的排量系數；組合裝置實際排量與它的排量系數；在組合裝置當中，爆破片實際爆破壓力，以及安全閥實際開啟及回座壓力；在爆破片發生爆破后，應檢查是否產生碎片，若產生碎片，會使安全閥卡阻，影響性能的正常發揮[2]。

圖1 爆破片安裝于安全閥下方

2 試驗方案

試驗所用運輸車的各項技術參數和性能指標包括：①運輸車的工作介質為液化石油氣；②運輸車工作壓力為1.6MPa；③運輸車設計壓力為1.8MPa；④運輸車設計溫度為50℃。

試驗所用爆破片的各項技術參數和性能指標包括：對于YC50-1.98-50A型爆破片，其結構為反拱壓槽，材質為316L，泄放口徑為DN50mm，爆破溫度有50℃和25℃兩種，當爆破溫度為50℃時，爆破壓力為（1.98±-0.10）MPa，當爆破溫度為25℃時，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，其結構為反拱壓槽，材質為316L，泄放口徑為DN40mm，爆破溫度有50℃和25℃兩種，當爆破溫度為50℃時，爆破壓力為（1.98±-0.10）MPa，當爆破溫度為25℃時，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]。

試驗所用安全閥的各項技術參數和性能指標包括：對于AQF1，其結構為內裝下導全閉式，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，其結構為內裝下導全閉式，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 試驗結果與分析

爆破片與安全閥的各項試驗結果如表1、2所示。

表1 爆破片試驗結果

表2 安全閥試驗結果

表2中，*表示出廠指標0.7，**表示出廠指標0.6。經試驗可知，將兩者串聯后，沒有卡阻的情況，說明爆破片沒有碎片產生。

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

2）將兩者串聯后，排放能力出現一定程度的下降，當將爆破片安裝于隔離箱側向時，裝置的排放能力下降了5%左右，當將爆破片安裝于隔離箱下部時，裝置的排放能力下降了2.9%左右。以上各項試驗數據可以為排放能力的實際計算過程提供參考依據。

3）在試驗中使用的裝置很好地對兩者串聯后形成的結構進行了模擬，經試驗得出的結果可以為裝置改進工作提供良好依據及參考，并在很大程度上印證了采用組合裝置是完全可行的。

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

4 結論

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