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压力容器上锁技能检测设施的开发和实践

作者:admin来源:中国压力容器网 日期:2011-12-29 11:20:33 人气: 标签:

  由于快开门式压力容器使用广泛、结构多样、型式不同、开关频繁,使用中一旦操作不当,即快开门盖未完全关闭就升压或容器中的压力没有完全释放就开启门盖,极易造成操作者的伤亡事故。据公布的资料统计,快开门式压力容器发生的事故占整个压力容器事故总量的30%左右,而其中90%以上的快开门式压力容器事故均发生在开关门盖的过程中。

  要做到安全地开启或闭合快开门式压力容器,就必须对快开门盖闭合或开启动作实现必要的限制,使之快开门盖未完全关闭就无法升压或容器中的压力没有完全释放就无法开启门盖。我国自1990年颁布执行压力容器安全技术监察规程起,就明确规定了压力容器快开门(盖)及其锁紧装置的设计必须符合以下要求:(1)快开门及其锁紧装置达到预定工作部位,方能升压运行联锁控制机能;(2)压力容器的内部压力完全释放,锁紧装置脱开,方能打开快开门的联锁联动作用;(3)具有与上述动作同步的报警装置。

  造成上述情况的原因是多方面的,但我国现在安全联锁功能缺少必要检测手段的现状是不争的事实。国内的快开门式压力容器安全联锁装置产品,虽然功能不一、型号很多,但不论是机械式,还是电气控制式,都仅仅停留在功能有没有的定性阶段,产品本身和制造过程,缺乏质量与标准的概念,企业也没有这方面的风险意识和检验手段,仅仅停留在有没有功能,而是否适用、能否可靠等问题均未涉及。

  现在安全联锁装置产品介绍的参数,均是其组成元件的质量指标,至于组装后的产品指标和安装使用后的实际作用,均因没有相应的检验方法和设备而无从获得。特种设备检验检测机构对快开门式压力容器进行定期检验时,虽然要求必须对联锁装置等安全附件进行重点检验,但同样也没有相应的检验方法和设备,导致联锁装置的检验检测仅仅局限于以经验的积累和定性的方法来判断装置的功能能否实现。据文献介绍,国内某地区所使用的快开门式压力容器安全联锁装置,符合要求的仅为34%,改造修复一年后仍可使用的不到37%.使用如此质量的产品,结果就是被使用者搁置或抛弃。

  因为,一个容器或者容器内的物料及其缩短操作时间所带来的效益,其价值都远远大于安全联锁装置的价值,在遇到安全联锁装置不能满足实际需要的时候,搁置或抛弃安全联锁装置只能是使用者的首选方案,导致最终事故的产生。

  综上所述,研发快开门式压力容器安全联锁功能检测设备并推广应用是改变我国快开门式压力容器和安全联锁装置不够规范、事故多发现状的基础。

  2安全联锁功能检测设备的研发(1)设计原则。

  安全联锁装置影响快开门盖开启或关闭运动(锁紧或放开)时,容器内实际压力的大小决定了安全联锁装置的功能发挥。按照当压力容器的内部压力完全释放,方能打开快开门的要求,安全联锁装置影响快开门盖开启运动(放开)的压力应该为零。但容器内降压到零是一个无限趋近的过程,安全联锁装置的回复压力应该非常接近零,但不可能为零,这就是所谓的联锁装置精度。因而,必须用微压测试的方法。

  快开门盖与安全联锁装置的动作过程一般较快且隐蔽,又处于微压的状态,数值显示稍瞬即逝,因此,试验设备除了显示压力外,还必须能够保存瞬间的压力数值。即能够保存安全联锁装置的联锁启动压力、联锁回复压力和实际动作的时间与次数。在压力升降的过程中,对安全联锁装置动作瞬间的压力值的确定与记录,需采用自动捕捉与记录的方式,以减少人为因素的误差。

  能够测试安全联锁装置的联锁启动压力、联锁回复压力和稳定的动作次数,除了显示、保存、捕捉与记录等功能外,还应有稳定的造压设施和稳压系统以及便捷捕捉动作的信号探测仪。

  (2)设备构造和工作原理(3)主要功能参数如表1所示。

  (4)安全联锁功能检测设备的使用方式。

  快开门式压力容器安全联锁功能检测设备样机。联锁功能测试仪的实施方式是:由手动压力泵和微调阀共同产生微小气体或由外加气体压力导入系统导入气体压力,气体存储于气体缓冲缸内。通过缓冲缸,气体一路由压力传感器测量大小并显示于液晶显示屏,另一路进入联锁装置,当联锁装置动作时,由便携式支架等固定的开关信号探测仪(根据需要可选用:光电转换、电磁转换、电容转换、行程转换等开关)捕捉该动作并产生信号输出转换为电流开关信号,在液晶显示屏上显示产生锁紧或放开动作时的实际压力值,该值保存于快开门式压力容器安全联锁装置功能测试仪中,通过RS232与计算机通信,实现数据处理、图表打印等。

  锁功能测试台使用时,联锁接口上安装等待测试的安全联锁装置,信号探测仪通过便携式支架固定在安全联锁装置上,打开启动开关,气动泵(或手动泵)工作给气缸造压形成压力源。测试时,通过控制按钮调整设定压力值,安全联锁装置产生锁紧或放开动作,该动作使捕捉其变化的信号探测仪产生信号输出,通过主控制板转换成电流信号,由显示屏显示动作时实际压力值,主控制板记录存储数据,通过RS232接口经计算机处理制成图表,或通过计算机程序设置,重复连续进行以上动作,得到安全联锁装置的动作频次。

  快开门式压力容器安全联锁功能测试仪和测试台通过了江苏省计量科学研究院的测试鉴定,取得了国家专利局两项发明、两项实用新型和两项外观等六项专利授权。

  3安全联锁功能检测设备的进一步完善(1)自力式微压控制器的研发。

  在研发成功快开门式压力容器安全联锁功能测试仪和测试台的基础上,又研发了快开门式压力容器安全联锁功能实时在线检测设备。

  实现安全联锁功能实时在线检测的关键技术是检测压力系统的实时切换。因为压力测量的传感器都具有一定的测量范围和精度,这就使得高精度的低压传感器在一个大的压力范围内进行高精度的低压值测量难以开展。既要显示与保存在0 0. 01MPa间安全联锁装置的响应动作压力值,又必须与快开门式压力容器承受相同的工作压力(现最大为30 MPa)。这就必须在连接测试仪表与容器的管路中安装一个压力开关装置,利用介质自身能量而自动实现:在介质压力超过压力传感器量程前,切断与传感器的连接管路,使传感器免于超压破坏;当介质压力回到压力传感器量程后,开启与传感器的连接管路,传感器即可恢复测量工作。而这样参数范围的自力式压力开关装置国内也是空白。为此,我们又研发了自力式微压控制器。

  自力式微压控制器的工作原理是:外压通过不同方向的两个进口进入控制器,其中一路外压压迫与橡皮膜等连接的弹簧连杆结构,当外压大于弹簧的张力后造成出口的关闭,使另一路无法通过出口将压力传递给与之相连的测试仪表。

  自力式微压控制器的开关压力控制的区间可调节(样机的开关压力为0. 07 MPa),承受压力可达20MPa,满足了实际需要。经国家泵阀产品质量监督检验中心的测试,符合有关标准和设计要求。已向国家专利局申请了发明专利。

  (2)快开门式压力容器安全联锁功能在线检测101第12期罗凡等。快开门式压力容器安全联锁功能检测设备的研发和应用仪的研发。

  在利用微压控制器实现高精度的低压传感器在一个大的压力范围内进行高精度的低压值测量的基础上,通过重新设计及试验,又开发成功了快开门式压力容器安全联锁功能在线检测仪,使快开门式压力容器安全联锁功能检测系列设备可全面覆盖快开门式压力容器的使用领域。

  图7联锁功能在线测试仪(3)安全联锁功能在线检测仪与安全联锁功能测试仪的比较。

  快开门式压力容器安全联锁功能在线检测仪与快开门式压力容器安全联锁功能测试仪相比较,有了较大的改进与提高,主要体现在:a.体积减小了一半,使其携带更为便捷,将手压泵、自力式微压控制器、散热器、安全阀等组成辅助装置与检测仪本体分离,按需使用,减轻了设备本身的重量;b.通过自力式微压控制器和散热器的功能,在传感器量程不变的情况下,仪器的承压范围从0 0. 1MPa扩大到0 16MPa,温度范围从0 50扩大到0 200.使其满足现场实际工况条件,可以安装在设备上进行在线检测和阶段性检测;c.在检测仪本体上安装了电脑,彻底解决了贮存、记录、导出等所有的数据处理问题和现场外接电脑的不便。

  快开门式压力容器安全联锁功能在线检测仪通过了江苏省计量科学研究院的测试鉴定,已向国家专利局申请了发明专利。

  4快开门式压力容器安全联锁功能检测设备的应用把简便易用的检验方法和设备推广应用于快开门式压力容器安全联锁装置的产品制造和定期检验之中,是改变我国快开门式压力容器和安全联锁装置不够规范、事故多发的现状的基础,实现定性管理上升到定量控制的完整性管理的手段与方法。

  快开门式压力容器安全联锁功能检测系列设备的研发历时两年,经过不断修改、反复实践,现在已可全面覆盖快开门式压力容器的使用领域。

  两年来,我们应用快开门式压力容器安全联锁功能检测系列设备,先后系统地进行了LKT型快开盲板功能定型研究,德国KEMLOCK快开盲板安全性研究,新型D形螺栓快开式高压容器顶盖密封结构研究,平推式门盖硫化罐安全联锁装置的研究等工作,积累了近百万个数据。快开门式压力容器安全联锁功能测试台,现已被企业购置作为安全联锁装置产品功能检验的试验设备。我们还与检验机构合作,将其应用到日常在役快开门式压力容器安全联锁功能检验检测中。实践表明,快开门式压力容器安全联锁功能测试仪及其升级换代产品快开门式压力容器安全联锁功能在线检测仪能够满足国家规定的快开门式压力容器安全联锁功能检测要求,且携带方便、操作简单、数据可靠。

  现在我们已通过改造快开门式压力容器安全联锁功能在线检测仪,成功地使其成为了实时监控快开门式压力容器安全联锁装置动作的装置,安装在天然气的门站设施中,以方便从使用、管理、检验、监察等方面了解掌握快开门式压力容器安全联锁功能的实际使用状况,杜绝不用或拆除安全联锁装置的可能。实时监控装置是一个系统装置,与检测设备不同的是,必须在现场长期值守,这就对仪表的防护提出了更高的要求。为此,我们正在试验,利用无线远传技术,将传感器测试到的相关数据无线传输到机房控制室,使快开门式压力容器的安全管理全面达到数据测控的水平。

  5结束语快开门式压力容器安全联锁功能测试仪和测试台及其升级换代产品在线检测仪等检测设备实现了快开门式压力容器安全联锁装置在微压下产生锁紧或放开动作时的压力值测量,从根本上改变了当前快开门式压力容器联锁装置没有准确、便捷的测试工具的局面,填补了国内空白,进一步提高了快开门式压力容器安全使用的可靠度。

  快开门式,利于减轻工作强度和提高检验工作的准确性、公正性,是快开门式压力容器安全联锁装置产品检验和使用中检验的必备仪器设备,可在特种设备检验检测机构以及产品生产企业推广使用,实现快开门式压力容器从定性管理上升到定量控制的完整性管理。

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