緊急切斷閥的種類及應(yīng)用
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緊急切斷閥又稱為安全切斷閥,在遇到突發(fā)情況時(shí),該閥會(huì)迅速關(guān)閉或打開,避免發(fā)生事故。?;穬?chǔ)罐、儲(chǔ)運(yùn)設(shè)備和輸送管道上都要求設(shè)置緊急切斷閥,應(yīng)急工況時(shí),這些閥無(wú)需人工操作或電氣控制就會(huì)自行關(guān)閉。
緊急切斷閥的分類
緊急切斷閥因其特殊性,種類繁多,按功能劃分為4類。
01 過(guò)流量切斷型
過(guò)流量切斷型緊急切斷閥(簡(jiǎn)稱過(guò)流閥)工作溫度一般不高于50℃,適用介質(zhì)為液化石油氣、液氨、液氮、液態(tài)二氧化硫、丙烯、丙烷、丁烷、丁二烯及其混合物。過(guò)流閥廣泛用在罐/槽車(圖1)、罐式集裝箱、儲(chǔ)罐或管道上,應(yīng)急情況下可手動(dòng)或自動(dòng)快速關(guān)閉。
其工作原理為:當(dāng)流經(jīng)閥門的介質(zhì)流量超過(guò)允許值時(shí),閥芯和閥座(圖2)構(gòu)成的節(jié)流面會(huì)造成介質(zhì)壓差增大,推動(dòng)閥瓣關(guān)閉;當(dāng)閥后管道破裂,流量增大超過(guò)管道額度流量時(shí),該閥也會(huì)迅速關(guān)閉從而切斷介質(zhì)。
過(guò)流閥的額定流量是閥門自動(dòng)關(guān)閉前允許通過(guò)的最大流量,管道中介質(zhì)的流量超過(guò)額定流量所引起的壓差作用于閥門,完成自動(dòng)關(guān)閉,額定流量的誤差允許在±10%以內(nèi)。
過(guò)流閥的最高工作壓力為罐體的設(shè)計(jì)壓力,按照GB/T22653-2008《液化氣體設(shè)備用緊急切斷閥》規(guī)定,過(guò)流閥的最高工作壓力隨充裝介質(zhì)的不同而不同(表1)。
02 熱熔切斷型
熱熔切斷型緊急切斷閥(簡(jiǎn)稱熱熔閥)通常為低溫介質(zhì)緊急切斷閥(圖3),常用于低溫工況(-196~-29℃),適用于氧、氮、氬、天然氣及乙烯等的低溫介質(zhì)。管道的公稱通徑大于50mm時(shí),閥體通常選用鑄件(圖3a);公稱通徑不大于50mm且公稱壓力不高于1500Lb級(jí)(10.335MPa)時(shí),閥體通常選用模鍛件(圖3b);公稱通徑不大于50mm且公稱壓力高于1500Lb級(jí)時(shí),閥體大多選用自由鍛件(圖3c)。
熱熔閥通常安裝在儲(chǔ)運(yùn)低溫介質(zhì)的罐車(槽車)、儲(chǔ)罐或管道上,閥門與管道連接可采用對(duì)接焊和承插焊形式,圖4為用于低溫液氧儲(chǔ)槽出口管道上的熱熔閥。
圖5為用于液化石油氣等易燃介質(zhì)儲(chǔ)罐站的熱熔閥。
易熔塞是熱熔閥中的一個(gè)重要元件,當(dāng)外界發(fā)生火災(zāi)或溫度急劇升高時(shí),操作人員無(wú)法靠近閥門,閥門周圍環(huán)境溫度超過(guò)閥執(zhí)行器上易熔塞的溫度并達(dá)到緊急自動(dòng)切斷溫度(70℃±5℃)時(shí),易熔塞熔化,執(zhí)行機(jī)構(gòu)上的氣/液卸載,閥門在復(fù)位彈簧作用下自動(dòng)關(guān)閉。
需要強(qiáng)調(diào)的是:液化天然氣罐式集裝箱用熱熔閥,殼體(包括閥體、閥蓋)強(qiáng)度試驗(yàn)壓力按4倍罐體設(shè)計(jì)壓力進(jìn)行試驗(yàn);用于其他情況的熱熔閥,殼體(包括閥體、閥蓋)強(qiáng)度試驗(yàn)壓力為公稱壓力的1.5倍;發(fā)生緊急情況時(shí),閥從開始關(guān)閉起,應(yīng)在10s內(nèi)閉合;罐車和槽車用的熱熔閥還應(yīng)進(jìn)行振動(dòng)試驗(yàn),試驗(yàn)后零部件應(yīng)無(wú)損傷、緊固件應(yīng)無(wú)松脫。
03 超壓/欠壓切斷型
超壓/欠壓切斷型緊急切斷閥(簡(jiǎn)稱超壓/欠壓閥)的工作原理如圖6所示。
超壓切斷保護(hù)工作原理:閥門自身帶有壓力感應(yīng)管道超壓的元件裝置,該壓力信號(hào)取自閥后管道的壓力,導(dǎo)管將采集到的管線壓力信號(hào)傳輸至壓力感應(yīng)元件裝置。當(dāng)閥出口管道的壓力出現(xiàn)超壓時(shí),執(zhí)行機(jī)構(gòu)中推桿力大于由超壓彈簧力所設(shè)定的平衡壓力保護(hù)值,推桿向下運(yùn)動(dòng),壓迫平衡軸向下,O形支點(diǎn)被推著向上運(yùn)動(dòng),打破了預(yù)先設(shè)置好的平衡,因此平衡軸的掛鉤將失去對(duì)控制桿的約束,閥座彈簧力推動(dòng)閥瓣快速向閥座運(yùn)動(dòng),閥瓣便切斷管線氣流發(fā)揮超壓保護(hù)作用。
欠壓切斷保護(hù)工作原理與超壓切斷保護(hù)工作原理相似:當(dāng)閥出口管道的壓力出現(xiàn)欠壓時(shí),執(zhí)行機(jī)構(gòu)中推桿力小于由欠壓彈簧力所設(shè)定的平衡壓力保護(hù)值,推桿向上運(yùn)動(dòng),帶動(dòng)平衡軸向上,O形支點(diǎn)被推著向上運(yùn)動(dòng),打破了預(yù)先設(shè)置好的平衡,因此平衡軸的掛鉤將失去對(duì)控制桿的約束,閥座彈簧力推動(dòng)閥瓣快速向閥座運(yùn)動(dòng),閥瓣便切斷管線氣流發(fā)揮欠壓保護(hù)作用。
04 拉斷切斷型
常規(guī)的油品裝卸設(shè)備有軟管和流體裝卸臂(包括船用輸油臂和陸用鶴管)兩類。通常在油品裝卸過(guò)程中,雖有嚴(yán)格的操作規(guī)程作為保障,但事故也時(shí)有發(fā)生,例如:槽車(火車、汽車)因操作失誤等原因,在未與軟管分開的情況下駛離工作區(qū),拉斷軟管造成油品大量外泄,一旦遇到摩擦或靜電火花會(huì)即刻引發(fā)事故;槽車正在裝卸,現(xiàn)場(chǎng)突然失火,不能用正常的方法分開槽車和裝卸臂,造成槽車不能迅速逃離現(xiàn)場(chǎng)。以上情形均會(huì)釀成重大人身和財(cái)產(chǎn)安全事故,造成經(jīng)濟(jì)損失和環(huán)境污染。為防患于未然,減小事故損失,設(shè)計(jì)裝卸設(shè)備配備緊急脫離裝置是油品儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程中保證安全和環(huán)保的重大舉措。
緊急脫離裝置必須具備以下3個(gè)特點(diǎn):
a. 使設(shè)備能夠自動(dòng)、快速脫離;
b. 脫離后的兩部分各自能有效地封閉密封;
c. 避免常規(guī)操作時(shí)出現(xiàn)“脫離”的狀況。
拉斷切斷型緊急切斷閥(簡(jiǎn)稱拉斷閥)如圖7所示,主體為兩個(gè)可脫開止回的密封閥,通過(guò)可拉斷的螺栓連接。
該密封閥一般為彈簧力關(guān)閉的單向閥(由殼體、閥瓣、主密封圈、主密封座及導(dǎo)流板等組成),當(dāng)輸送管道出現(xiàn)過(guò)載拉伸(拉伸力超過(guò)允許值)時(shí),拉斷閥中的連接螺栓脫開,兩個(gè)止回閥自動(dòng)封閉密封,阻止管道液體泄漏。拉斷閥常用于移動(dòng)罐車裝貨或卸貨使用的卸車膠管,該膠管主要用于易燃、易爆和?;返囊苿?dòng)儲(chǔ)罐與固定設(shè)備間的介質(zhì)輸送。
緊急切斷閥在煉化行業(yè)的應(yīng)用
4種緊急切斷閥的應(yīng)用情況分述如下:
01 過(guò)流量切斷型
當(dāng)流經(jīng)過(guò)流閥介質(zhì)的流量超過(guò)允許值時(shí),由過(guò)流閥閥芯和閥座構(gòu)成的節(jié)流面會(huì)引起介質(zhì)產(chǎn)生更大的壓差力來(lái)推動(dòng)閥瓣完成關(guān)閉。該閥門適用于液體危化品。
02 熱熔切斷型
火災(zāi)時(shí),熱熔閥周圍環(huán)境溫度急劇升高,超過(guò)閥執(zhí)行器上易熔塞的溫度時(shí),易熔塞就會(huì)熔化,執(zhí)行機(jī)構(gòu)上的氣/液卸載,該閥門在復(fù)位彈簧作用下即刻自動(dòng)關(guān)閉。
03 超壓/欠壓切斷型
超壓/欠壓閥自身帶有壓力感應(yīng)管道超壓/欠壓的元件,壓力信號(hào)取自閥后管道的壓力,當(dāng)閥出口管道的氣體壓力超出(升高/下降)額定范圍時(shí),感應(yīng)超壓/欠壓元件會(huì)動(dòng)作--自動(dòng)關(guān)閉閥門。該閥門具有超壓自動(dòng)切斷、欠壓自動(dòng)切斷的單一或雙重功能。
04 拉斷切斷型
拉斷閥由兩個(gè)可脫開止回密封閥及其連接面間有拉斷功能的連接螺栓組成,當(dāng)輸送管道出現(xiàn)過(guò)載拉伸時(shí),超過(guò)允許值的拉伸力直接拉斷連接螺栓,無(wú)需電、液等外加動(dòng)力,并且脫開后的兩個(gè)止回閥能自動(dòng)密封。