危險(xiǎn)化學(xué)品罐式車輛常壓罐體緊急泄放在線校驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)

曹志峰 白海青 賈德林

（1.東營市特種設(shè)備檢驗(yàn)研究院 東營 257091）

（2.山東聯(lián)安特種設(shè)備檢測有限公司 東營 257091）

全國在用危險(xiǎn)化學(xué)品運(yùn)輸常壓罐體車輛超過18萬臺(tái),對于保障國內(nèi)生產(chǎn)生活正常運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)揮了巨大作用,但一旦發(fā)生事故造成風(fēng)險(xiǎn)極大,因此,緊急泄放裝置至關(guān)重要。目前危險(xiǎn)化學(xué)品常壓罐體緊急泄放裝置校驗(yàn),主要采用離線方式,需要將緊急泄放裝置從罐體上拆除,但部分緊急泄放裝置上有內(nèi)置式呼吸閥,需將內(nèi)置式呼吸閥拆除并盲死原連接孔,再利用相關(guān)設(shè)備進(jìn)行檢驗(yàn),工作難度大、效率低、成本高；且人孔蓋復(fù)原時(shí)需有專業(yè)安裝技術(shù)人員指導(dǎo),以免對罐體密封性造成影響[1]。而緊急泄放裝置采用在線方式檢驗(yàn)時(shí),需要配置氣源、氣包、封堵呼吸閥,操作不方便[2]。為解決上述問題,本文研究提出了一種緊急泄放裝置的在線檢驗(yàn)方法,采用更精準(zhǔn)設(shè)備,意在提高檢驗(yàn)準(zhǔn)確性和檢驗(yàn)效率。

1 緊急泄放裝置結(jié)構(gòu)及校驗(yàn)必要性

1.1 緊急泄放裝置結(jié)構(gòu)

緊急泄放裝置集成在人孔蓋上,工作原理是當(dāng)罐內(nèi)因作業(yè)等失誤或外部火情等問題導(dǎo)致的緊急情況所造成的罐內(nèi)壓力積聚失衡時(shí),緊急泄放裝置的閥盤受到垂直方向向外作用力,閥蓋開啟泄壓,當(dāng)壓力下降時(shí)閥瓣回座密封。緊急泄放裝置的位置及結(jié)構(gòu)見圖1。

圖1 緊急泄放裝置的位置及結(jié)構(gòu)

1.2 裝設(shè)要求及校驗(yàn)的必要性

●1.2.1 裝設(shè)及校驗(yàn)要求

GB 18564.1—2019《道路運(yùn)輸液體危險(xiǎn)貨物罐式車輛 第1部分：金屬常壓罐體技術(shù)要求》中6.2.1.9條規(guī)定 ：“當(dāng)罐體設(shè)計(jì)代碼第四部分為V或F時(shí),罐體應(yīng)設(shè)置緊急泄放裝置,緊急泄放裝置的動(dòng)作壓力應(yīng)大于或等于罐體設(shè)計(jì)壓力的1.05倍,且大于或等于0.02 MPa。罐體的每一分倉至少設(shè)置1個(gè)緊急泄放裝置”[3]。

GB 18564.1—2019中附錄D 在用檢查中D.2.5.1條規(guī)定了校驗(yàn)包括外觀檢驗(yàn)和性能校驗(yàn),要求如下：

“a）檢驗(yàn)銘牌和鉛封,核實(shí)型式、型號、喉徑、公稱壓力、制造單位等；

“b）安全閥、呼吸閥和緊急泄放裝置應(yīng)每年進(jìn)行校驗(yàn)；

“c）檢查爆破片裝置,查驗(yàn)是否按期更換?！盵3]

QC/T 1065—2017《道路運(yùn)輸易燃液體危險(xiǎn)貨物罐式車輛人孔蓋》中4.6.2條規(guī)定：人孔蓋緊急泄放壓力值應(yīng)為21～35 kPa[4]。

●1.2.2 校驗(yàn)的必要性

緊急泄放裝置是常壓危險(xiǎn)品罐車安全泄放裝置的一種,在罐體壓力突然升高（如罐體側(cè)翻）而呼吸閥來不及泄放罐體內(nèi)壓力時(shí)開啟,以防止罐體內(nèi)部出現(xiàn)超壓,導(dǎo)致罐體破壞。為此,《交通運(yùn)輸部 工業(yè)和信息化部 公安部 市場監(jiān)管總局關(guān)于印發(fā)常壓液體危險(xiǎn)貨物罐車治理工作方案的通知》（交運(yùn)發(fā)〔2021〕35號）規(guī)定,“罐體檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)應(yīng)嚴(yán)格按照GB 18564.1—2019的要求,對在用罐車的罐體進(jìn)行檢驗(yàn)并出具定期檢驗(yàn)報(bào)告（定期檢驗(yàn)報(bào)告應(yīng)列明GB 18564.1—2019中附錄D列明的所有項(xiàng)目）,檢驗(yàn)結(jié)論為合格的出具定期檢驗(yàn)合格證書。”[5]

2 在線校驗(yàn)裝置

2.1 現(xiàn)有的校驗(yàn)裝置

●2.1.1 離線校驗(yàn)裝置

將人孔蓋上24個(gè)螺栓擰下來,盲死緊急泄放裝置上的呼吸閥,在固定式校驗(yàn)裝置上用棘爪夾緊人孔蓋,緊急泄放裝置被壓緊在氣缸上,通過操控臺(tái)加壓來測試緊急泄放裝置的密封壓力、開啟壓力。該類型的裝置測量密封壓力、開啟壓力較為方便,但拆卸多達(dá)24個(gè)螺栓較為煩瑣,而且容易造成螺栓滑絲、多次拆卸后密封不良等情況,不適用于大批到期車輛集中定期檢驗(yàn)。

●2.1.2 在線校驗(yàn)裝置

雷勝軍[6]在2017年提出了一種常壓罐車緊急泄放裝置在線校驗(yàn)裝置,該裝置由氣源、壓力控制系統(tǒng)、校驗(yàn)氣包和堵頭4部分組成。校驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)和原理如圖2所示。

圖2 在線校驗(yàn)裝置圖

壓力控制系統(tǒng)由1只進(jìn)氣閥、1只放氣閥、2只壓力調(diào)節(jié)旋鈕和1只精度為0.1 kPa的電子壓力表組成。2只壓力調(diào)節(jié)閥形成2個(gè)校驗(yàn)回路：校驗(yàn)回路1上的壓力調(diào)節(jié)旋鈕將壓力限定在21 kPa,校驗(yàn)回路2上的壓力調(diào)節(jié)旋鈕將壓力限定在35 kPa。

校驗(yàn)時(shí)打開緊急泄放裝置,卸掉小蓋上的呼吸閥,將檢驗(yàn)氣包放入泄放孔內(nèi)；裝上堵頭,接好氣管；打開卡緊回路進(jìn)氣閥,卡緊裝置通入壓縮空氣,氣包卡緊在泄放孔上,卸掉掛桿,將緊急泄放裝置復(fù)位；打開校驗(yàn)回路1,充氣,校驗(yàn)氣包內(nèi)壓力逐步上升,當(dāng)壓力升到21 kPa時(shí),停止進(jìn)氣,觀察壓力能否保持,如果在1 min內(nèi)壓力無下降,說明整個(gè)回路密封良好,緊急泄放裝置沒有動(dòng)作；切換到校驗(yàn)回路2,充氣使壓力繼續(xù)上升,如果壓力沒有達(dá)到35 kPa就不再上升,說明緊急泄放裝置已經(jīng)泄漏,此時(shí)停止進(jìn)氣,緊急泄放裝置繼續(xù)泄漏,當(dāng)壓力下降到某一值不再下降時(shí),此時(shí)顯示的壓力即為緊急泄放裝置的密封壓力。當(dāng)壓力持續(xù)上升到35 kPa時(shí)停止進(jìn)氣,如果壓力不下降,說明緊急泄放裝置沒有泄漏,緊急泄放裝置不合格,需要重新調(diào)整泄放壓力。

該校驗(yàn)裝置需要配備氣源、卸掉呼吸閥,操作煩瑣,無法測量緊急泄放裝置的開啟壓力,僅能判斷緊急泄放裝置的開啟壓力是否在21～35 kPa。

2.2 新型校驗(yàn)裝置

●2.2.1 新型校驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)及關(guān)鍵技術(shù)

該新型在線校驗(yàn)設(shè)備,由上夾板、下夾板、數(shù)顯高度指示表、高精度位移滑臺(tái)、手動(dòng)液壓泵、液壓頂、數(shù)顯壓力表、支撐桿等組成,新型校驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)見圖3、實(shí)物見圖4。

圖3 新型校驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)圖

圖4 新型校驗(yàn)裝置的實(shí)物圖

新型校驗(yàn)裝置的關(guān)鍵技術(shù)在于：校驗(yàn)裝置下夾板裝有數(shù)控位移滑臺(tái),并連接數(shù)顯高度指示表,能夠校驗(yàn)裝置移動(dòng)及與緊急泄壓裝置接觸的自動(dòng)化控制,同時(shí)數(shù)顯結(jié)果更加精確；上夾板安裝液壓頂,在其尾端加裝了快接頭,用于連接手動(dòng)液壓泵的高壓油管母接頭,并且上夾板兩端均設(shè)置有手輪,可以移動(dòng)調(diào)節(jié)支撐桿之間的距離,以便套入被檢緊急泄放裝置進(jìn)行固定及鎖緊,提高效率；加壓泵一端加裝了數(shù)顯壓力表,內(nèi)置高精度壓力傳感器,提高測試結(jié)果準(zhǔn)確性。

●2.2.2 新型校驗(yàn)裝置試驗(yàn)步驟

1）將上下夾板使用絲杠連接,兩夾板間所有部件間最小距離應(yīng)大于帶測件高度,上安裝板處安裝手柄螺母。將檢測儀套在緊急泄放裝置上。旋動(dòng)手柄螺母使上下夾板頂緊緊急泄放裝置（力度適中,不用太緊）；

2）打開數(shù)顯高度指示表,調(diào)整高精度位移滑臺(tái)將數(shù)顯高度指示表頂在緊急泄放裝置上,當(dāng)數(shù)顯高度指示表讀數(shù)為0.5～1.5 mm之間時(shí)停止調(diào)整位移滑臺(tái)；將數(shù)顯高度指示表置零；

3）將手動(dòng)液壓升壓儀開關(guān)順時(shí)針擰到頭（順時(shí)針旋動(dòng)表示開始加壓,逆時(shí)針旋動(dòng)表示開始泄壓）,打開數(shù)顯壓力表開關(guān)；

4）按壓液壓升壓儀手動(dòng)加壓；

5）當(dāng)緊急泄放裝置開啟高度0.5～1.5 mm時(shí)停止升壓（具體開啟高度視情況而定,一般情況開啟0.5 mm表示緊急泄放裝置已經(jīng)開始泄壓,開啟高度0.5～1.0 mm時(shí)表示緊急泄放裝置已達(dá)到整定泄壓高度）；

6）保壓一定時(shí)間（一般保壓時(shí)間不少于5 s,為便于數(shù)據(jù)修正,保壓時(shí)間請選擇5 s、10 s、15 s、20 s、25 s、30 s任一時(shí)間）；

7）記錄數(shù)顯壓力表值、數(shù)顯高度指示表數(shù)值、保壓時(shí)間。

●2.2.3 新型校驗(yàn)裝置開啟壓力計(jì)算

千斤頂和緊急泄放裝置小蓋相互接觸,依據(jù)F=PS,得式（1）：

式中：

P1——緊急泄放裝置開啟壓力,kPa；

P2——加壓裝置表壓力,kPa；

P3——加壓裝置（液壓千斤頂）自身回彈彈簧產(chǎn)生的壓力,kPa；

S1——緊急泄放裝置開啟部分受力面積（一般緊急泄放裝置開啟部分直徑為250～252 mm）,mm2；

S2——加壓裝置受力面積（本裝置裝配的千斤頂直徑固定為45 mm）,mm2。

其中：P2由加壓泵上的壓力表讀??；P3為液壓千斤頂自帶彈簧在不同開啟高度H1下的回彈壓力,該壓力值由液壓千斤頂在空載狀態(tài)下試驗(yàn)獲得,分別為千斤頂開啟高度H1為0.50 mm、1.00 mm、1.50 mm、3.00 mm......6.00 mm下的壓力值（裝置選配的千斤頂最高行程為11 mm,一般緊急泄放裝置開啟高度不超過3 mm,預(yù)緊行程不超過2 mm,因此千斤頂開啟高度大于6 mm的彈簧彈力值無實(shí)際意義）,H1-P3對照表見表1。當(dāng)開啟高度介于2個(gè)試驗(yàn)記錄的高度值之間時(shí),按照線性比例折算。

表1 H1-P3對照表

如H1=2.25 mm,P3=468+（523-458）/(2.50-2.00)×（2.25-2.00）kPa=500.5 kPa。

緊急泄放裝置預(yù)緊行程H2,可以通過緊急泄放裝置的一次開啟或關(guān)閉來測量其值。

為計(jì)算方便,可將加壓泵通徑、緊急泄放裝置通徑等基本參數(shù)及加壓泵壓力、緊急泄放裝置開啟高度等測試過程讀取的數(shù)據(jù)輸入到緊急泄放裝置輔助計(jì)算軟件中,點(diǎn)擊開始計(jì)算按鈕計(jì)算出緊急泄放裝置泄放壓力值,軟件界面見圖5。

圖5 輔助計(jì)算軟件界面

3 校驗(yàn)裝置應(yīng)用效果對比

通過對同一緊急泄放裝置在固定式校驗(yàn)裝置和該新型檢驗(yàn)裝置測量數(shù)據(jù)對比,測量誤差僅為1.09%,說明該裝置測量的數(shù)據(jù)具有可靠性,測量數(shù)據(jù)見表2,相對誤差計(jì)算見式（2）。

表2 固定式校驗(yàn)裝置與該新型校驗(yàn)裝置對比數(shù)據(jù)

相對誤差用式（2）計(jì)算：

4 結(jié)束語

與現(xiàn)有技術(shù)相比,該在線緊急泄放校驗(yàn)裝置,通過使用液壓泵進(jìn)行加壓,達(dá)到一定壓力時(shí)使得緊急泄放裝置開啟,通過高精度位移滑臺(tái)控制數(shù)顯高度指示表與緊急泄放裝置有效接觸,高精度數(shù)顯高度指示表能精確反饋緊急泄放裝置開啟高度,從而達(dá)到緊急泄放裝置檢驗(yàn)檢測的效果。