快開門式壓力容器聯鎖保護裝置的功能分析與檢驗

王軍

（紹興市特種設備檢測院，浙江 紹興 312071）

2020年9月24日,濟南三合建園建筑材料有限公司發生蒸壓釜爆炸事故,造成5人受傷,其中2人經搶救無效死亡；同年9月28日，新疆巴州庫爾勒市新疆昆侖工程輪胎有限公司發生一起快開門壓力容器爆炸事故，造成7人死亡、4人輕傷；2020年9月30日，市場監管總局印發《關于開展快開門式壓力容器專項隱患排查治理的通知》，各地區結合實際開展了快開門壓力容器的“回頭看”專項檢查回訪。2021年6月1日，市場監管總局特種設備局向各地發出《關于印發快開門式壓力容器“安全聯鎖裝置隱患典型案例”的函》，對快開門聯鎖保護裝置的整治要求再次提高。作為一類事故不斷的壓力容器，快開門式壓力容器的安全再次成為安全工作的焦點。通過對事故原因的梳理，安全聯鎖保護裝置的失效無一例外地成為事故的主要原因，如何確認關鍵功能的有效性成為一個不可忽視的問題。

1 聯鎖保護功能的定義分析

參考GB 4943.1-2011《信息技術設備安全第1部分 通用要求》中的術語與定義，安全聯鎖裝置是在危險排除前能阻止接觸危險區，或者一旦接觸時能自動排除危險狀態的一種裝置。顧名思義，這種裝置的存在是為了避免潛在危險的發生，或者消除危險的發生。從相互關系上講，安全是裝置設置的目的；裝置是實現這種安全的機構，它可以是一個組合體，也可以是一系列相互關聯的設備設施；聯鎖則是工作方式，聯動控制鎖的開合，這也是作為這個裝置符不符合要求的基本判定標準。

2 快開門式壓力容器的現狀

從定義上講，快開門式壓力容器，從專業屬于上講是端蓋或者封頭的快速開合，為物料提供了快速整體進出的通道，通俗講，即帶活動門的壓力容器，節省其他打開方式的煩瑣，大大提高效率小型的如消毒柜、大型的如蒸壓釜以及醫用氧艙。但是作為壓力容器，危險性本身就存在，快開門的設置實際上形成了一個潛在的固定的壓力泄放口，絕大多數事故的發生的位置和產生的后果，都與此“門”的開關過程相關，因此快開門開合的安全是保證此類設備的關鍵所在。

從檢驗上講，聯鎖保護功能的校驗驗證責任單位經過了兩次變動，由檢驗機構轉到使用單位、到再次由檢驗機構檢驗與企業自檢相結合，責任的變遷仍然無法杜絕事故的發生，快開門聯鎖功能失效成為一個頑疾，同時也凸顯了聯鎖保護功能檢驗的困境。目前，根據TSG 21-2016《固定式壓力容器安全技術監察規程》的檢驗要求，作為安全附件檢驗的項目之一，需要檢驗員確認判斷其與設計文件規定的使用技術要求是否相符，這個要求的執行存在一定的難度，容易造成設計存在缺陷的快開門聯鎖裝置誤判合格。

從使用管理上講，聯鎖保護裝置型式多樣，很多新申請專利的結構型式得到了應用，但是，容器安裝維護調試中，使用單位往往僅關注容器的正常使用，對快開門聯鎖裝置的操作一知半解，維護保養工作不到位，甚至很多出于對保護裝置對生產效率的影響，人為改造，造成快開門聯鎖裝置帶病運行乃至形同虛設，埋下事故隱患。同時，制造出廠資料中未明確裝置的檢驗要求，也造成使用單位無法執行，造成維護保養形同虛設。

3 聯鎖保護功能的過程分析

快開門式壓力容器廣泛應用于生物醫藥、衛生、建筑材料、紗線染色等行業，典型的設備有蒸壓釜、染紗鍋、消毒滅菌鍋，硫化罐等。常見快開門容器基本情況如表1。

表1 常見快開門容器基本情況

快開門式壓力容器應當具有滿足以下要求的安全聯鎖功能：（1）當快開門達到預定關閉部位，方能升壓運行；（2）當壓力容器內部壓力內部壓力完全釋放，方能打開快開門。結合這個要求，以蒸壓釜為例，我們分析整個聯鎖保護裝置的工作過程。蒸壓釜部分重要部件示意圖如圖1。

3.1 關門進氣過程分析

圖1 蒸壓釜部分重要部件示意圖

釜蓋閉合，減速器啟動，嚙合齒關閉至相互重合位置，控制系統判定為關閉到位，處于未鎖緊狀態；手柄搖起，嚙合板嚙合，連桿上的凸輪裝置壓緊行程開關，同時，連桿帶動球閥關閉排氣球閥，在這個狀態下，控制面板顯示鎖緊狀態，減速器鎖死，可以啟動進氣程序。

這個過程的關鍵就是連桿的轉動同時影響4個動作：

（1）擋板與釜蓋上的限位板嚙合，作為直觀判定關閉到位的依據。

（2）行程開關受到了釜蓋關閉到位的信號，作為控制系統自動判定釜蓋關閉到位的依據。

（3）蒸汽控制閥可以開啟，也就是“解鎖”了進氣通道，這個閥門應當是不受人為控制的，作為聯鎖的依據。

（4）排氣閥關閉，蒸汽不會泄漏出去，作為判定進入工作狀態的依據。這個過程中，關鍵的聯動發生在凸輪連桿系統，直接鎖死減速器，門被間接鎖死；同時，關閉信號回到控制箱，激活了蒸汽進氣信號。從信號上講，就是位置信號激活開關信號，門不可開，蒸汽可進。

3.2 釜蓋開啟分析

壓力傳感系統測的余壓信號顯示為零（近似為零），系統判定為可開鎖狀態，連桿上的凸輪裝置嚙合脫離，行程開關松開，球閥打開排余汽，減速器解鎖，釜蓋可開啟。

這個過程的關鍵就是壓力信號對兩個動作的影響：（1）余壓信號作為控制系統判定減速器可以解鎖的依據。（2）轉動手柄，行程開關判定是否示警的判定依據，這個示警作用對大型快開門容器的安全還是一定的作用。（3）解鎖的連桿帶動排氣閥門開啟，進一步排放微小余壓，作為釜門安全開啟前的直觀依據。這個過程的關鍵就是余壓信號的測定和傳遞，必須保證開門前壓力的泄放到位。開關操作過程，從信號上講，就是壓力信號激活開關信號，蒸汽已卸，門可開啟。

4 功能檢驗

對其功能實現的分析，可以更好地協助我們在檢驗中對安全聯鎖功能進行分析，主要應從以下幾個方面進行。

4.1 資料審查

快開門式壓力容器尤其是大型快開門式容器，應當附帶完整的裝置使用說明書，對聯鎖裝置的維護保養，尤其是裝置中所含傳感器、儀表的計量等作出一個規定。

4.2 完整性檢驗

根據出廠資料，查看部件系統圖及配件圖，重點查看信號系統連線的完好性，控制箱的投用，行程開關、傳感器、凸輪連桿結構部件齊全，減速箱的電磁鐵，測量儀表檢驗合格可用。

4.3 可用性檢驗

主要通過試驗和對比查看常壓下的壓力傳感信號，對比壓力狀態下的數據，凸輪連桿與行程開關、蒸汽球閥之間的同步轉動，減速器的常壓鎖緊試驗。重點測試聯鎖性能，特別是凸輪與行程開關壓緊狀態下對減速器行程的鎖緊聯動、未關門狀態下的蒸汽進氣試驗、開門前的解鎖試驗。

5 結語

無論哪種快開門式壓力容器，符合《固容規》的要求都是必須的。快開門式壓力容器的聯鎖保護功能，都應當能夠從工作過程中得到切實的執行，在檢查和檢驗中得到驗證和確認。從聯鎖保護功能的本義出發，在設計、使用、檢驗各個環節做好裝置的維護、保養、測試、檢驗，才能在保證安全的前提下，更好地發揮快開門式壓力容器的作用。