爆破片与安全阀是常见的超压泄放装置, 超压泄放装置设计的重点在于确定泄放装置的泄放系统, 从而准确计算泄放口径[1]。爆破片和安全阀可单独使用和串联使用, 其中单独使用其中一种装置, 泄放系数容易选取。但是, 爆破片和安全阀串联使用后则大大增加泄放系数选取难度。而实际工业上产中, 多数情况必须选择爆破片和安全阀串联组合使用。因此, 需要深入研究爆破片与安全阀串联组合的泄放特性, 以便更好的选取泄放系数。
1 爆破片和安全阀的泄放特性分析
1.1 爆破片的泄放特性分析
爆破片是压力容器和管道的重要超压保护装置, 爆破片在特定压力和温度下爆破达到泄放压力、保障压力容器或管道的安全。爆破片具有的结构简单、灵敏度和精确度高的优点, 具有极强的泄放能力。爆破片对运行环境的适应性能也较高, 可在高低温及腐蚀环境下可靠运行, 是压力容器或管道可靠的保护装置[2]。爆破片也具有一定的缺点, 如无法复原, 使用后需更换爆破片;爆破片使用后可能引起物料介质泄漏, 造成巨大的浪费。如物料为有毒物质, 可对环境和人员产生危害。
1.2 安全阀的泄放特性分析
安全阀属于启闭件, 在压力正常情况下, 安全阀阀瓣在外力作用下处于闭合状态, 当设备或管道内压力超过安全值, 安全阀则自动开启, 通过向系统外排放介质达到降压效果。安全阀泄放特性的优点在于设备或管道内物料超压后只泄放部分物料, 可减少物料损失。同时安被泄放的物料可经泄放管道进入储罐, 避免物料浪费。安全阀的灵活性高, 在频繁起跳的情况下也能快速恢复正常状态。但是, 安全阀泄放特性的缺点也较为明显。一是阀瓣超压后频繁跳动以及阀瓣受物料腐蚀后性能容易下降, 导致密闭性不高, 容易发生泄漏问题。二是受安全阀自身结构影响, 安全阀的泄放特性容易出现滞后问题, 无法快速泄放压力[3]。三是安全阀的泄放特性受物料性质影响大, 如管道内物料粘性大、聚合性高, 或者物料内含有固体或结晶, 安全阀容易被堵塞造成失效。四是安全阀结构复杂, 制作成本高, 影响安全阀大范围应用。
2 爆破片与安全阀串联组合的泄放特性分析
2.1 泄放特性与接管的长度的关系
国内有学者通过研究接管长度与单独安装安全阀泄放系数以及爆破片与安全阀组合泄放系数影响发现, 单独使用安全阀泄放时, 接管长度的变化可引起泄放压力发生变化, 安全阀的泄放系数变化幅度不大, 但是基于安全考虑, 随着接管长度的增加, 安全阀相对应的泄放系数逐渐表现, 表明安全阀的泄放效果随着接管长度增加而降低[4]。而对爆破片与安全阀串联组合的泄放系数研究发现, 接管长度对泄放系数的影响不明显。在串联组合状态下, 接管长度变化并不会引起泄放系数发生明显的变化。另外, 爆破片和安全阀串联组合的泄放系数上, 多数研究人员认为爆破片与安全阀串联组合泄放系数应选用0.9, 而教单独使用爆破片或安全阀而言, 串联组合泄放量提高了15%--2200%%。
2.2 泄放特性与与其它因素的关系
一是爆破片的爆破形态。串联组合泄放系数与爆破片的爆破形态有密切关系, 爆破片开度影响泄放系数, 爆破片开度越小, 对安全阀泄放性能的影响越大, 反之则对安全阀泄放性能的影响越小[5]。爆破片爆破形态对泄放系数的影响表明足额和泄放系数与单独安装安全阀的泄放系数向接近。二是其它影响因素。除爆破片的爆破形态以外, 爆破片与安全阀串联组合的泄放特性受外界许多因素的影响[6]。例如压力源的出初始力、压力上升速度、安全阀开启高度、泄放时物料状态、管线阻力、爆破片与安全阀的串联方式等。
3 结语
爆破片和安全阀作为压力容器或管道的重要保护装置, 爆破片与安全阀串联组合使用极大的提高了单独使用爆破片或安全阀泄压的优点, 而且串联组合不仅有效地隔离了安全阀与物料, 减少安全阀受物料腐蚀的影响。而且安全阀的使用将爆破片爆破后泄放的物料经管道汇集到储罐内, 避免物料流失, 而且串联组合的泄放量显著提升。
摘要：单独使用爆破片和安全阀作为工业生产中超压泄放装置非常常见, 但是工业生产环境要求爆破片与安全阀串联组合使用, 提高泄放性能。本文就爆破片与安全阀串联组合性能进行分析, 首先简要分析了爆破片和安全阀的泄放特性, 再总结国内相关研究, 对比分析单独使用安全阀以及爆破片与安全阀串联组合的泄放系数, 分析爆破片与安全阀串联组合泄放特性的影响因素。
关键词：爆破片,安全阀,串联组合,泄放特性
参考文献
[1] 喻健良, 闫兴清, 陈金义, 白瑞莹, 金志伟, 周伟明.爆破片与安全阀串联组合泄放特性[J].压力容器, 2012, (08) .
[2] 吴全龙.爆破片装置泄放量计算方法探讨[J].化工机械, 2012, (02) .
[3] 喻健良, 闫兴清, 陈金义, 白瑞莹, 金志伟, 周伟明.爆破片与安全阀串联组合泄放特性[J].压力容器, 2012, (08) .
[4] 李智斌, 包士毅, 高增梁.弹簧全启式安全阀的FMECA分析[J].压力容器, 2013, (03) .
[5] 郭崇志, 刘佳.安全阀稳态排量测试新技术研究[J].压力容器, 2014, (02) .
[6] 唐亮, 陆杨, 敦文杰.爆破片和安全阀串联组合应用浅谈[J].化工管理, 2014, (11) .