介紹了罐式集裝箱泄壓用帶爆破片的外置全啟式安全閥的工作原理、結(jié)構(gòu)特點、主要零部件設(shè)計和材料選擇。

1、概述

　　目前，罐式集裝箱作為移動式壓力容器在我國石油和化工等行業(yè)中的需求日益增加。根據(jù)儲運液化氣體及特殊介質(zhì)的需要，設(shè)計了在安全閥進口處安裝爆破片的外置全啟式彈簧安全閥( 以下簡稱安全閥) 。

2、外置全啟式安全閥的工作原理

　　安全閥正常工作時，壓力系統(tǒng)由爆破片保證密封。介質(zhì)與安全閥隔開，避免安全閥彈簧接觸介質(zhì)受到腐蝕。當(dāng)罐內(nèi)壓力升高超過允許數(shù)值時，爆破片爆破，安全閥開啟泄壓，當(dāng)壓力降低到規(guī)定值時，安全閥關(guān)閉，罐車可以繼續(xù)暫運行。當(dāng)罐車檢修時重新裝上爆破片，從而保護罐車的安全。

3、外置全啟式安全閥的結(jié)構(gòu)特點

　　安全閥通過閥體法蘭連接在罐式集裝箱上，閥體的進口處連接有爆破片及配件，安全閥與爆破片之間的腔體連接壓力表，閥體內(nèi)腔的下部設(shè)置閥瓣組件，閥體內(nèi)腔的上部設(shè)置彈簧托，彈簧托與閥瓣組件之間設(shè)置組合彈簧，閥瓣組件上設(shè)置閥限位器( 圖1) 。

1. 彈簧托 2. 彈簧(小)  3. 閥限位器 4. 彈簧(大) 5. 閥瓣組件 6. 壓力表 7. 閥體 8. 爆破片裝置 9. 爆破片

圖1 安全閥與爆破片串聯(lián)組合裝置

4、外置全啟式安全閥的設(shè)計

　　4.1、彈簧

　　為改善彈簧性能，用兩個直徑不同的彈簧同心安裝，組成組合彈簧，即采用等變形并列式組合壓縮彈簧。組合彈簧承受的載荷較大，為避免支承面的過大扭轉(zhuǎn)和彈簧間的相互嵌入，保持各彈簧的同心度，彈簧做成左旋和右旋。彈簧受載荷后，總變形量與各組合彈簧的變形量相等，總載荷為各組合彈簧所受載荷之和，組合彈簧并緊時高度相等。

　　4.2、密封面比壓力

　　介質(zhì)作用在閥瓣下方( 圖2) 。安全閥關(guān)閉狀態(tài)下，作用在密封面上的比壓力q密為

圖2 閥瓣受力

　　式中qmin———閥門關(guān)閉所要求密封面的最小比壓力，MPa

　　Q密———安全閥工作時的密封力，N·mm

　　d0———密封面內(nèi)徑，mm

　　b———密封面寬度，mm

　　4.3、材料

　　(1) 根據(jù)安全閥的使用溫度、工作壓力和安裝系統(tǒng)內(nèi)介質(zhì)的腐蝕情況等閥體選用不銹鋼鍛造。

　　(2) 考慮材料的抗侵蝕性，閥瓣密封面選用聚四氟乙烯制造，使密封副能在較小的密封比壓下保持密封。

　　(3) 彈簧在較高應(yīng)力下工作，材料表面受力最大，彈簧的綜合力學(xué)性能及材料表面質(zhì)量對安全閥性能影響較大，選用硅錳彈簧鋼絲。

　　(4) 爆破片型式選為反拱刻痕型，材料選用不銹鋼。爆破片泄放量應(yīng)不小于安全閥泄放量，爆破片爆破后的泄放面積應(yīng)大于安全閥的進口截面積。爆破片在爆破時不應(yīng)產(chǎn)生碎片、脫落或火花，以免影響安全閥的正常排放功能。

5、外置全啟式安全閥的性能試驗

　　爆破片試驗的升壓速率在≥30s 時間內(nèi)將裝置入口壓力升到最小爆破壓力的90%，保壓≥5s。然后，穩(wěn)定連續(xù)的增加壓力直至爆破片爆破或泄放后，觀察并記錄爆破片爆破壓力值。繼續(xù)升高進口壓力，當(dāng)壓力達到安全閥整定壓力90% 以后，使升壓速率< 0. 01MPa /s。安全閥開啟排放后，進口壓力降低，安全閥重新回到密封狀態(tài)，這時壓力為密封壓力，保壓2min。檢查閥瓣與閥座的密封性能，無泄漏現(xiàn)象。

6、結(jié)語

　　裝有爆破片的外置全啟式安全閥既有爆破片與安全閥的雙重優(yōu)點，又保證了罐式集裝箱的安全運行，特別適用于運輸易燃、易爆和劇毒等化工產(chǎn)品。