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      氣瓶用爆破片安全泄放裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

      2020-03-20 01:01:30劉剛沈陽特種設(shè)備檢測研究院遼寧沈陽110179
      化工管理 2020年3期
      關(guān)鍵詞:瓶內(nèi)氣瓶結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

      劉剛(沈陽特種設(shè)備檢測研究院,遼寧 沈陽110179)

      氣瓶是指一種可以存放液化氣體、固化氣體及具有溶解性能氣體的一次性或重復(fù)使用的壓力容器設(shè)備。使用爆破片的安全泄放裝置是一種基于壓力差驅(qū)動的裝置,泄放通道一經(jīng)開啟,裝置無法自動閉合[1]。近來年由于泄放裝置爆破時產(chǎn)生的安全事故相對較多,為提升泄放裝置的安全性及爆破準(zhǔn)確率,以下將設(shè)計(jì)氣瓶用爆破片安全泄放裝置的結(jié)構(gòu),此種安全泄放裝置主要由夾持器、安全爆破片及檢漏設(shè)備構(gòu)成,以下將結(jié)合上述分析的問題及市場對該裝置的需求量,詳細(xì)的進(jìn)行該裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

      1 氣瓶用爆破片安全泄放裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

      由于反拱形裝置可承受的壓力范圍較大,結(jié)合相關(guān)氣瓶泄放壓力標(biāo)準(zhǔn),設(shè)計(jì)一種新型泄放裝置。

      采用雙爆破片的形式提升整體裝置的安全性,且爆破片中間由夾持器固定,兩個爆破片之間留有一定的空間,避免氣瓶內(nèi)腐蝕性較高的氣體對泄放裝置造成影響。

      結(jié)合裝置的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可知,氣體超壓為泄放裝置的啟動開關(guān),設(shè)置氣瓶壓力參數(shù),當(dāng)瓶內(nèi)氣體壓力超過設(shè)定的參數(shù)范圍時,泄放裝置爆破片及時爆破,裝置進(jìn)行泄壓操作,當(dāng)瓶內(nèi)氣瓶壓力未超過設(shè)定的參數(shù)范圍時,檢漏設(shè)備可避免泄放裝置出現(xiàn)錯誤操作[2]。以下將從夾持器結(jié)構(gòu)、氣瓶用爆破片選型及檢漏裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)三個方面設(shè)計(jì)泄放裝置的整體結(jié)構(gòu),確保裝置的穩(wěn)定可持續(xù)運(yùn)行。

      1.1 夾持器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

      根據(jù)泄放裝置得工作需求,首先進(jìn)行夾持器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),為了確保瓶內(nèi)超壓氣體在規(guī)定時間內(nèi)完全泄放,夾持器設(shè)備采用連通式結(jié)構(gòu)。為提升內(nèi)外層爆破片的替換,采用紫銅墊片作為裝置中氣體的密封層,為了避免產(chǎn)生爆破后不影響設(shè)備的正常運(yùn)行,設(shè)置上下壓環(huán)降低爆破片產(chǎn)生的阻力,在夾持器中間設(shè)置檢測孔,使用外部設(shè)置的壓力傳感設(shè)備,監(jiān)測裝置內(nèi)氣瓶內(nèi)部的壓力,進(jìn)而可判斷裝置是否需要泄壓[3]。針對泄壓孔中配對是否準(zhǔn)確問題,可在夾持器的中間小孔位置設(shè)計(jì)環(huán)形槽區(qū)域,確保外部裝置可實(shí)時監(jiān)測到氣瓶內(nèi)氣體的壓力指數(shù)。

      1.2 氣瓶用爆破片選型

      由于新型爆破裝置的整體結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)爆破裝置的整體結(jié)構(gòu)存在一定程度的差異,因此在爆破片的選擇上

      也具有不同程度的要求,基于上述設(shè)計(jì)的夾持器結(jié)構(gòu),下述將結(jié)合泄放裝置材料的厚度及彈性,進(jìn)行對應(yīng)的爆破計(jì)算,進(jìn)而選擇合適的氣瓶爆破片。爆破計(jì)算如下公式所示。

      公式中PB表示為對應(yīng)泄放點(diǎn)的瓶內(nèi)氣壓,計(jì)算單位為MPa;E表示為泄放裝置爆破片材料的彈性形變量,計(jì)算單位為MPa;δ表示為爆破片厚度,計(jì)算單位為mm;R表示為拱形爆破片的拱高,計(jì)算單位為mm。

      由于泄放裝置內(nèi)層爆破片可與氣瓶內(nèi)存儲氣體直接進(jìn)行接觸,因此內(nèi)層爆破片在選擇上對材料的運(yùn)用有著較高的要求,需要其具備耐腐蝕的特點(diǎn)。氣瓶在反復(fù)的使用過程中其荷載能力將會受到一定程度的損害,因此需提升爆破片的抗疲勞性能。為了避免爆破后的碎片影響裝置的后期運(yùn)行,因此要求當(dāng)裝置開啟后爆破片的碎渣趨近于無限小,一方面可降低對裝置外部的損害,另一方面較大的碎渣與裝置碰撞后極易產(chǎn)生火花,在一定壓強(qiáng)下造成更為嚴(yán)重的泄壓事故。當(dāng)內(nèi)部氣體壓力過大裝置開啟時,內(nèi)層爆破片破碎,外層爆破片必須立即破碎。根據(jù)相關(guān)安裝泄放裝置標(biāo)準(zhǔn),裝置內(nèi)部爆破片可選用拱形帶十字槽的爆破片,也稱YC 型號爆破片。由于裝置對于外層爆破片的要求較低,因此外層爆破片可選用LP型號爆破片。根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求及計(jì)算,設(shè)置內(nèi)部爆破片泄放口直徑最少為?15mm,操作壓強(qiáng)比值為0.9,滿足設(shè)計(jì)的氣瓶爆破片安全泄放裝置內(nèi)氣體的壓力荷載范圍。

      1.3 檢漏裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

      由于裝置內(nèi)極易存在內(nèi)部爆破片,由于壓力顯示異常導(dǎo)致的提前爆破,造成整體裝置的安全性較低,為了實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離監(jiān)控泄放裝置的功能,進(jìn)行裝置內(nèi)檢漏設(shè)備結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。

      整體裝置采用藍(lán)牙無線連接,對于泄放裝置的壓力檢測端由外部傳感設(shè)備、單機(jī)片及壓力檢測顯示屏構(gòu)成,監(jiān)控端由壓力信號結(jié)構(gòu)設(shè)備及監(jiān)控APP 構(gòu)成。外部傳感器將檢測到的瓶內(nèi)氣壓轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號,傳輸至單機(jī)片設(shè)備上并對信號數(shù)據(jù)進(jìn)行有效處理,經(jīng)過分析處理后的壓力數(shù)據(jù)可直接通過無線設(shè)備傳輸至信號接收端,在對應(yīng)的顯示屏投影并成像,當(dāng)壓力值超出設(shè)置的參數(shù)范圍時,裝置報警觸發(fā)內(nèi)部爆破片,釋放氣體,實(shí)現(xiàn)氣瓶用爆破片安全泄放裝置結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。

      2 安全性能檢測對比實(shí)驗(yàn)

      為了檢驗(yàn)設(shè)計(jì)的氣瓶用爆破片安全泄放裝置的安全性,進(jìn)行對比實(shí)驗(yàn),先使用傳統(tǒng)的泄放裝置對其氣瓶內(nèi)氣體勻速加壓,再使用設(shè)計(jì)的安全泄放裝置進(jìn)行同樣的操作,為確保實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性,選擇相同的氣體灌裝至氣瓶內(nèi),且實(shí)驗(yàn)在同一環(huán)境相同室溫下進(jìn)行,通過模擬裝置可能發(fā)生的安全事故,分別使用傳統(tǒng)裝置和文章設(shè)置的安全泄放裝置對其進(jìn)行影響。收集8組數(shù)據(jù),將收集的數(shù)據(jù)整理后,如下圖1所示。

      圖1 事故發(fā)生曲線圖

      如上述圖1所示,為對比實(shí)驗(yàn)曲線圖,從圖中可得出結(jié)論:相比傳統(tǒng)的泄放裝置,文章設(shè)計(jì)的氣瓶用爆破片安全泄放裝置可以更有效地避免安全事故的發(fā)生,直接的提升了裝置使用過程中的安全系數(shù),因此應(yīng)加大該裝置在氣體運(yùn)輸方面的應(yīng)用。

      3 結(jié)語

      近年來由于泄放裝置出現(xiàn)故障造成的一系列安全問題層出不窮,因此文章開展了氣瓶用爆破片安全泄放裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的研究,通過設(shè)計(jì)夾持器的結(jié)構(gòu)、爆破片的選擇及檢漏設(shè)備的設(shè)計(jì)完善泄放裝置整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì),在一定程度上提升了裝置使用的安全性。

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