爆破片和安全阀串联组合运用探讨

王杨 刘双利

摘 要：爆破片与安全阀是压力容器与管道的重要超压保护装置，但是基于其自身的特性使得其在实际使用过程中出现了很多问题。本文对爆破片与安全阀串联使用的优点进行了分析，然后对其使用时需注意相关要求展开了研究。

关键词：安全阀 爆破片 串联组合装置 应用

安全阀主要由密封结构以及加载机构组成，它是一种由进口侧流体介质作用推动阀瓣开启泄压后自动关闭的特种阀门，属于重闭式泄压装置。爆破片装置主要由爆破片和夹持器组成，是一种有板有眼进出口介质压差作用驱使膜片破裂而自动泄压的装置，属于非重闭式泄压装置。着重探讨安全阀与爆破片的分类及性能特点。

一、安全阀与爆破片

1.1爆破片的特点。爆破片是压力容器、管道的重要超压保护装置。它能在标定的温度和压力下爆破，超压时泄放压力，保障安全。装置由爆破片和夹持器两部分组成。爆破片安全装置具有结构简单、灵敏、快速精确、无泄漏、泄放能力强等优点，能够在粘稠、高温、低温、腐蚀的环境下可靠地工作，另外还是超高压容器的理想安全装置。但爆破片的应用也有它的局限性，爆破后不能复原，必须停车更换爆破片;另外爆破片动作后会泄放大量的物料介质，对原料产品无法回收，造成经济损失巨大，倘若物料为有毒有害的介质，大量泄放后会对环境造成重大污染。

1.2 安全阀的特点。安全阀是启闭件，阀瓣受外力作用（如重力或弹力）处于常闭状态，当设备和管道内的介质压力升高超过规定值时，通过向系统外排放介质来防止管道或设备内介质压力超过规定数值。安全阀属于自动阀类，主要用于压力容器和管道上，超压时泄放压力，保护设备和管道。安全阀显著的优点是超压时只泄放部分的介质，并能引入泄放管道，存储到储罐，这样就避免了物料的损失，即使安全阀起跳频繁，也能立即恢复正常状态。但它的缺点亦是显而易见的：因阀瓣超压后频繁启闭，或者受物料腐蚀，磨损，密封性相对较差，容易泄露;由于自身结构的影响，超压泄放会有滞后现象，不能满足快速泄压的要求;如物料粘度较大、易聚合或有含有固体或结晶体，阀瓣极易被堵塞，导致安全阀失效;物料的性质及安全阀复杂的结构使得制造成本较高。

1.3安全阀和爆破片装置的适用条件。综合比较安全阀和爆破片装置的性能特点，它们各有优缺点。选用原则是对于洁净的或允许少量泄漏的物料以及压力和温度波动大比较容易超压的场合，通常可优先考虑采用安全阀。但对于下列情况，安全阀不能可靠工作或现有产品范围无法满足要求时，应采用爆破片装置或爆破片装置与安全阀的组合结构。

（1）压力上升速度快，使用安全阀来不及迅速泄压。例如升压速度快的化学反应超压过程装有液化气的容器遇到火灾或其它外来热源影响发生超压。

（2）容易造成阀瓣和阀座粘结磨损或腐蚀的介质例如粘度大或低温冻结介质含有固体颗粒或有结晶物析出的介质。

（3）密封要求高不允许有微量泄漏的介质。如易燃易爆介质有毒介质和贵重介质等。

（4）泄放面积过小或过大的产品，泄放压力过高或过低的产品，有特殊防腐要求并采用贵重金属制造的产品。

综上所述，安全阀及爆破片各有优缺点，使用单位应根据安全阀及爆破片特点，再结合长期使用经验，合理选用。

二、爆破片与安全阀的串联组合

基于以上爆破片及安全阀的特点，对于洁净度要求较高的设备环境或者只容许少量物料泄漏的以及温度压力波动较大导致频繁起跳的场合优先考虑使用安全阀，而对要求快速泄压的危险环境则优先选用爆破片。但一些场合需要综合两者的优点，将爆破片与安全阀串联使用：比如液化气体罐车运输时受道路振动影响安全阀损坏失效，此时需要在安全阀的入口处串联爆破片。在安全阀受损时爆破片仍能起到隔离和泄放的作用;另如原料药生产车间反应釜内物料性质复杂，往往含有粘稠或结晶的物料，单用安全阀时阀瓣易被腐蚀堵塞，若单用爆破片则起跳时物料损失巨大，且有毒介质会造成车间环境污染。此时可以在安全阀的入口处串联爆破片，一是起到隔离，保护安全阀不受腐蚀的作用，二是爆破后，物料经泄放管道汇集到储罐，避免了物料流失。

安全阀与爆破片有两种串联方式，当爆破片串联在安全阀的入口时，可以用于密封和隔离介质为腐蚀性、黏性较大或有颗粒的物料。此时爆破片标定压力与安全閥设定压力相同，爆破片的直径不小于安全阀入口直径，且必须在爆破片和安全阀之间设置压力表和放气阀。在选用爆破片时需选用爆破时无碎片产生的爆破片，在很多场合由于空间限制我们可以在爆破片的后面一片夹持器上开孔连接压力表和泄零装置，但建议爆破片与安全阀之间留有短管，因为爆破片的刻痕会存在分子级的扩散，若不留短管，扩散的分子很快就会充满爆破片与安全阀之间的空间，会影响爆破片的背压。通过爆破片密封系统，将安全阀与压力容器或压力管道中介质隔离，避免了安全阀受物料介质的腐蚀而发生泄露，爆破片对安全阀起保护作用，同时在恶劣工况降低了安全阀材质的要求，节省了投资，检修方便，设备管道可以连续运行，泄放物料可以收集。使用时应注意检查爆破片和安全阀之间所装的压力表有无压力指示，需要注意的是该处的压表建议选用有压力记录功能的表盘，只要有过压力就会留下指示痕迹，证明爆破片已出现泄露甚至破裂，截止阀打开后有无气体漏出，以判定爆破片的完好情况。当爆破片串联在安全阀的出口时，主要用于压力容器内压波动较频繁，或泄放总管有腐蚀性气体以及外部背压影响，安全阀对爆破片起到稳压作用，爆破片的设置则防止泄放管中腐蚀性介质对安全阀的腐蚀和安全阀的蠕变，又可延长爆破片的寿命。此时爆破片最大设计爆破压力大于弹簧式安全阀设定压力的10%，使用时应注意检查爆破片和安全阀之间所装的压力压力表和截止阀，两者之间不积存压力，能疏水或排气。

通过对安全阀和爆破片的串联组合装置的性能研究测试，测试时选用反拱型爆破片，测试中爆破片在破裂时未发生碎裂且安全阀不受卡阻，安全阀和爆破片的此种组合可以满足安全装置受振动时超压泄放的要求。还有通过对爆破片串联在安全阀的入口时的泄放特性的研究，得出安全阀和爆破片之间的接管长度与泄放系数有显著关系，接管长度增加时，泄放阻力增加，组合泄放系数减小，但接管长度与组合校正系数无关。

三、结论

综上所述，爆破片与安全阀都是压力容器和管道的重要超压保护装置，将爆破片与安全阀串联组合使用集合了两者的优点，一是起到隔离，保护安全阀不受腐蚀的作用，二是爆破后，物料经泄放管道汇集到储罐，避免了物料流失。设计时需注意组合装置的安全泄放量需较单独使用安全阀时提高15%-20%，选择爆破片时需选择爆破后不会产生碎片的型式。

参考文献：

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