緊急切斷閥的種類(lèi)及應用
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導 讀
緊急切斷閥又稱(chēng)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(kāi),避免發(fā)生事故。?;穬?、儲運設備和輸送管道上都要求設置緊急切斷閥,應急工況時(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(lèi)
緊急切斷閥因其特殊性,種類(lèi)繁多,按功能劃分為4類(lèi)。
01 過(guò)流量切斷型
過(guò)流量切斷型緊急切斷閥(簡(jiǎn)稱(chēng)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(chē)(圖1)、罐式集裝箱、儲罐或管道上,應急情況下可手動(dòng)或自動(dòng)快速關(guān)閉。
其工作原理為:當流經(jīng)閥門(mén)的介質(zhì)流量超過(guò)允許值時(shí),閥芯和閥座(圖2)構成的節流面會(huì )造成介質(zhì)壓差增大,推動(dòng)閥瓣關(guān)閉;當閥后管道破裂,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(mén)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(mén),完成自動(dòng)關(guān)閉,額定流量的誤差允許在±10%以?xún)取?/span>
過(guò)流閥的最高工作壓力為罐體的設計壓力,按照GB/T22653-2008《液化氣體設備用緊急切斷閥》規定,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(chēng)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(chēng)通徑大于50mm時(shí),閥體通常選用鑄件(圖3a);公稱(chēng)通徑不大于50mm且公稱(chēng)壓力不高于1500Lb級(10.335MPa)時(shí),閥體通常選用模鍛件(圖3b);公稱(chēng)通徑不大于50mm且公稱(chēng)壓力高于1500Lb級時(shí),閥體大多選用自由鍛件(圖3c)。
熱熔閥通常安裝在儲運低溫介質(zhì)的罐車(chē)(槽車(chē))、儲罐或管道上,閥門(mén)與管道連接可采用對接焊和承插焊形式,圖4為用于低溫液氧儲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)儲罐站的熱熔閥。
易熔塞是熱熔閥中的一個(gè)重要元件,當外界發(fā)生火災或溫度急劇升高時(shí),操作人員無(wú)法靠近閥門(mén),閥門(mén)周?chē)h(huán)境溫度超過(guò)閥執行器上易熔塞的溫度并達到緊急自動(dòng)切斷溫度(70℃±5℃)時(shí),易熔塞熔化,執行機構上的氣/液卸載,閥門(mén)在復位彈簧作用下自動(dòng)關(guān)閉。
需要強調的是:液化天然氣罐式集裝箱用熱熔閥,殼體(包括閥體、閥蓋)強度試驗壓力按4倍罐體設計壓力進(jìn)行試驗;用于其他情況的熱熔閥,殼體(包括閥體、閥蓋)強度試驗壓力為公稱(chēng)壓力的1.5倍;發(fā)生緊急情況時(shí),閥從開(kāi)始關(guān)閉起,應在10s內閉合;罐車(chē)和槽車(chē)用的熱熔閥還應進(jìn)行振動(dòng)試驗,試驗后零部件應無(wú)損傷、緊固件應無(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(chēng)超壓/欠壓閥)的工作原理如圖6所示。
超壓切斷保護工作原理:閥門(mén)自身帶有壓力感應管道超壓的元件裝置,該壓力信號取自閥后管道的壓力,導管將采集到的管線(xiàn)壓力信號傳輸至壓力感應元件裝置。當閥出口管道的壓力出現超壓時(shí),執行機構中推桿力大于由超壓彈簧力所設定的平衡壓力保護值,推桿向下運動(dòng),壓迫平衡軸向下,O形支點(diǎn)被推著(zhù)向上運動(dòng),打破了預先設置好的平衡,因此平衡軸的掛鉤將失去對控制桿的約束,閥座彈簧力推動(dòng)閥瓣快速向閥座運動(dòng),閥瓣便切斷管線(xiàn)氣流發(fā)揮超壓保護作用。
欠壓切斷保護工作原理與超壓切斷保護工作原理相似:當閥出口管道的壓力出現欠壓時(shí),執行機構中推桿力小于由欠壓彈簧力所設定的平衡壓力保護值,推桿向上運動(dòng),帶動(dòng)平衡軸向上,O形支點(diǎn)被推著(zhù)向上運動(dòng),打破了預先設置好的平衡,因此平衡軸的掛鉤將失去對控制桿的約束,閥座彈簧力推動(dòng)閥瓣快速向閥座運動(dòng),閥瓣便切斷管線(xiàn)氣流發(fā)揮欠壓保護作用。
04 拉斷切斷型
常規的油品裝卸設備有軟管和流體裝卸臂(包括船用輸油臂和陸用鶴管)兩類(lèi)。通常在油品裝卸過(guò)程中,雖有嚴格的操作規程作為保障,但事故也時(shí)有發(fā)生,例如:槽車(chē)(火車(chē)、汽車(chē))因操作失誤等原因,在未與軟管分開(kāi)的情況下駛離工作區,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(chē)正在裝卸,現場(chǎng)突然失火,不能用正常的方法分開(kāi)槽車(chē)和裝卸臂,造成槽車(chē)不能迅速逃離現場(chǎng)。以上情形均會(huì )釀成重大人身和財產(chǎn)安全事故,造成經(jīng)濟損失和環(huán)境污染。為防患于未然,減小事故損失,設計裝卸設備配備緊急脫離裝置是油品儲運過(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. 避免常規操作時(shí)出現“脫離”的狀況。
拉斷切斷型緊急切斷閥(簡(jiǎn)稱(chēng)拉斷閥)如圖7所示,主體為兩個(gè)可脫開(kāi)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、主密封座及導流板等組成),當輸送管道出現過(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(kāi),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(chē)裝貨或卸貨使用的卸車(chē)膠管,該膠管主要用于易燃、易爆和?;返囊苿?dòng)儲罐與固定設備間的介質(zhì)輸送。
緊急切斷閥在煉化行業(yè)的應用
4種緊急切斷閥的應用情況分述如下:
01 過(guò)流量切斷型
當流經(jīng)過(guò)流閥介質(zhì)的流量超過(guò)允許值時(shí),由過(guò)流閥閥芯和閥座構成的節流面會(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(mén)適用于液體?;?。
02 熱熔切斷型
火災時(shí),熱熔閥周?chē)h(huán)境溫度急劇升高,超過(guò)閥執行器上易熔塞的溫度時(shí),易熔塞就會(huì )熔化,執行機構上的氣/液卸載,該閥門(mén)在復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管道超壓/欠壓的元件,壓力信號取自閥后管道的壓力,當閥出口管道的氣體壓力超出(升高/下降)額定范圍時(shí),感應超壓/欠壓元件會(huì )動(dòng)作--自動(dòng)關(guān)閉閥門(mén)。該閥門(mén)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(kāi)止回密封閥及其連接面間有拉斷功能的連接螺栓組成,當輸送管道出現過(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(kāi)后的兩個(gè)止回閥能自動(dòng)密封。