第40卷第1期2019年2月化工装备技术
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压力容器
张兆东*'
陈爱峰2
*张兆东，男.1985年生，硕士研究生。泰安市，271000
（1.泰安市特种设备检验研究院2.泰山集团股份有限公司）
摘 要 阐述了紧急切断阀的工作原理，指出了紧急切断阀在定期检验中存在的主要问
题。按照规范要求，制定了校验方案，并对方案的实施进行了详细地阐述。指出紧急切断 阀过流量切断时校验介质对额定流量的影响，并给出了不同介质的换算公式。 关键词紧急切断阀定期检验检验方案
中图分类号 TQ 055.8 DOI ： 10.16759/jki.issn. 1007-7251.2019.02.011
Inspection Method for the Performance of Emergency Cut-off Valve
ZHANG Zhaodong CHEN Aifeng
Abstract: The working principle of the emergency shut-off valve was expounded. The main problems existing
in periodical inspection of emergency shutoff valve were pointed out. In accordance with the requirements of the standards and specifications, the inspection scheme was formulated and the implementation of the scheme was
described in detail. The effect of the calibration medium on the rated flow rate when the emergency cut-off valve was interrupted was indicated, and the conversion formula for different media was given.
Key words: Emergency cut-off valve; Periodical inspection; Inspection scheme
0引言
移动式压力容器充装的介质一般具有易燃、易
爆、有毒有害等特性，紧急切断阀是移动式压力容器 中较为重要的安全附件之一。每年该类车辆因质量 问题发生的事故非常多，车辆追尾、侧翻所导致的
卸料管道开裂、断裂，因紧急切断阀失效使危险化 学品泄漏引发事故的情况屡见不鲜。为防止移动式
压力容器在运输、装卸过程中发生泄漏等事故，TSG
R0005-2011《移动式压力容器安全技术监察规程》, GB/T 22653—2008《液化气体设备用紧急切断阀》等
标准中规定了紧急切断阀的安装操作要求。紧急切断
阀可以在现场或一定距离之外，借助液压、气压或 机械方式实现快速闭止；当环境温度由于火灾等原
因升高至规定范围时，阀门借助易熔元件自动闭止；
当由于意外导致管路流量瞬时超过额定流量时，阀门
也可自动闭止。目前我国大部分检验机构存在紧急切 断阀校验装置缺失、设备陈旧、功能单一及校验
结果 精度不足等问题，大量紧急切断阀未得到有效校验,
给移动式压力容器运行带来很大的安全隐患。
1工作原理
紧急切断阀的结构如图1所示。按照驱动方式,纳米烟嘴
44化工装备技术第40卷第1期
紧急切断阀一般可分成三种：(1)机械驱动式，即通过涡轮、蜗杆机械装置控制凸轮进行阀门的提升；
(2)气压驱动式，即通过外部气源驱动凸轮的提升，该结构在低温液体罐车紧急切断阀中应用较为广泛；
(3)液压驱动式，即通过手动液压泵驱动凸轮工作，这是液化石油气、等液化气体罐车最常用的工作形式。
以液压驱动方式的紧急切断阀为例进行介绍：当紧急切断阀处于关闭状态时，手动液压泵处于泄压状态，对凸轮无作用力，这时先导阀在大弹簧作用下向下压紧过流阀，使过流阀处于完全关闭状态，介 质无法通过过流阀进入阀腔内；当紧急切断阀开启时，液压泵通过油压驱动凸轮转动，使阀杆克服大弹簧的作用向上运动，同时带动先导阀向上运动，罐内介质通过先导阀与过流阀之间的空隙进入阀腔，由于紧急切断阀后的球阀也是处于关闭状态，因此阀腔为封闭状态，介质在阀腔内迅速汽化使阀腔内压力升高；当阀腔内压力与罐内压力平衡时，过流阀在小弹簧作用下向上运动至完全打开，此时再打开球阀，罐体可以正常装卸介质。当连接接头失效或装卸软管破裂时，流量会突然增大，当流量超过额定量时，主阀上下压差大于小弹簧的弹力，使主阀向下运动关闭，同时介质被切断。2校验方案
TSG R7001—2018《压力容器定期检验规则》中规定，铁路罐车、汽车罐车和罐式集装箱用紧急切断阀应进行定期检验，年度校验包括外观检验、解体检验、性能校验和远控系统试验。其中，性能试验包括气密性试验、5s内闭止、过流量保护功能，而全面检验时还要求对其进行耐压试验。
2.1气密性试验
TSG R7001—2018标准中规定气密性试验压力为0.1MPa与罐体设计压力，分别在耐压试验前后进行试验，保压时间不少于5min，其流程如图2所示。
气压传感黑安全阀
电磁阀2气体埴用泵
图2气密性测试原理图
1一阀杆2—大弹簧3—先导阀4—过流阀5—小弹簧6—阀体7—凸轮8—油缸
图1紧急切断阀结构
龙芯3b(1)低压密封测试
试件处于关闭状态，关闭电磁阀2，开启电磁阀1，气源通过减压阀后经过过滤器去除气源中的杂质，然后经过电磁阀1、调流阀(防止压力提升过快，超过0.1MPa)、单向阀I后进入待测试件。当达到设定压力后，电磁阀1关闭，系统开始保压同时自动倒计时，系统可根据气压传感器采集压力变化，判断试件是否合格。低压气密试验完成后，打开排气阀排出气体。
(2)高压气密测试
低压气密测试合格后，开启电磁阀2，关闭电磁阀1，气源气体通过减压阀、过滤器、电磁阀2后进入气体增压泵，低压气体增压后经单向阀2进入试件。当压力升至罐体设计压力后，电磁阀2关闭，系统开始保压，同时自动倒计时，系统会根据气压传感器采集压力下降值判断试件是否合格。高压气密完毕后，打开排气阀排出气体。
2.2耐压试验
TSG R7001—2018标准规定，
耐压试验压力为罐
2019年2月张兆东，等：紧急切断阀性能校验方法45
体设计压力的1.5倍，保压时间不少于10min，其流程如图3所不。
排气阀
气源
图3耐压试验测试原理图
当试件处于关闭状态时，打开电磁阀3，气源气体经过滤器、电磁阀3后进入气液增压泵驱动部分，同时水箱内的水进入增压泵，气体驱动增压泵工作。水充满紧急切断阀及管路后开始增压，当压力增至试验压力时，水压传感器将压力信号传至控制系统，控制系统发岀信号关闭电磁阀3，使增压泵停止工作，紧急切断阀进入保压阶段，保压10min同时通过水压传感器采集压力变化情况，同时观察阀体有无变形、泄露来判断试件是否合格。
2.3关闭时间测试
TSG R7001—2018标准中规定，检测时紧急切断阀应在5s内闭止，其试验流程如图4所示。
图4紧急切断阀切断时间测试原理图
打开紧急切断阀开始测试，开启变频水泵，水箱内的水依次流过电磁流量计、单向阀4、试件后经回水管回到水箱。在系统设定下，水流量随水泵转速增加而缓慢增大，当流量达到紧急切断阀的额定流量时，通过手动装置关闭紧急切断阀，电磁流量计将信号传至控制系统，然后控制系统发出信号关闭水泵，同时系统记录从试件关闭开始至流量下降至0时的时间（即为切断时间），时长在5s内则为合格。
2.4过流量切断测试
TSG R7001—2018标准规定，设有过流保护装置的，检验超过额定流量时过流保护装置是否自动关闭，测试流程如图4所示。
过流量测试过程与关闭时间测试基本一致，在系统设定控制下，水流量随水泵转速增加而缓慢增加，当水流量增加至一定值时过流阀关闭。电磁流量计将信号传至控制系统，然后控制系统发岀信号关闭水泵。同时系统自动记录此过程水流量最大值，若流量最大值在额定流量允许范围内（士10%），则系统默认此项合格。
2.5综合测试
综合以上参数.制定出紧急切断阀性能校验测试整体流程，如图5所示。通过该方案，不仅可以实现对紧急切断阀气密性、耐压性、过流量、切断时间四项性能参数的测试，而且可实现检测过程自动化控制.通过传感器传输数据，减少人为操作误差。
图5紧急切断阀切断综合测试原理图
酸雨采样器3校验介质对额定流量影响
由于通过阀门的液体流量与流量系数、压差与液体密度有关。因此，以水为校验介质考察阀门过流量切断时，校验介质与阀门设计介质的不同对额定流量的影响。流量、流量系数、压差与介质密度的关系如下式所示：
.P
如=亦（1）式中：人,—
—阀门的流量系数；
q v----体积流量，nf/s
;
46化工装备技术第40卷第1期
Ap——通过阀门前后的压差，Pa;
P----流体的密度，kg/m30
由于阀门的流量系数是由其内部结构决定，因此对于同一紧急切断阀，其流量系数他一定。紧急切断阀过流量切断时，阀门前后压差Ap等于小弹簧作用力，而小弹簧弹力不变，所以Ap也是定值。因此，从式(1)看出，不同介质通过紧急切断阀时，其过流量切断流量也不同，其比值如式(2)所示：
(2)
可见，通过同一阀门的介质密度越大，过流量切断流量值越小。例如，罐体运输介质为液化石油气，阀体过流量切断额定流量g”=50m'/h，液化石油气密度p=580kg/m5，采用水作为校验介质，水密度P!=1000kg/m3，将以上数据代入式(2)可得水过流量切断流量q”i：切断流量％=50m7h，三氯氢硅密度p,=1340kg/m‘，
同样以水为试验介质，则水的过流量切断流量q”2=57.85m3/h o
从以上计算可以看出：紧急切断阀在进行过流量测试时，应考虑阀门校验介质与设计介质不同而引起的额定流量的变化情况。在设计紧急切断阀过流量校验设备时，应综合考虑水泵、管路流道直径、管路设计角度、使用介质等因素的影响。
4结论
(1)通过对紧急切断阀的工作原理及相关标准进行分析，提岀了紧急切断阀在定期检验中的性能测试方发热器
解剖小白鼠
案，并经机械优化设计及软件自动控制，理论上实现对紧急切断阀气密性试验、耐压试验、切断时间及过流量切断功能的测试，并通过计算得出校验介质对额定流量的影响。
(2)通过提出的校验方案，成功研制岀了紧急切断阀综合校验装置，通过试验测试，该装置完全满足相关标准对定期检验时紧急切断阀性能的校验要求，验证了该方案的可行性。
(收稿日期：2018-01-02)
同理，若运输介质为三氯氢硅，阀体过流量时的
■2018G60科创走廊•青春松江新材料产业发展论坛在上海举办
2018年12月13日，以“新材料、新技术、新发展”为主题的“2018G60科创走廊•青春松江新材料产业发展论坛”在上海举行。本次论坛聚焦新材料产业，为上海新材料产业提供从产业政策到资本、技术及人才的全方位资源对接平台。
上海市经信委新材料处马璐瑶介绍说，在支持新材料产业发展上，上海出台并落实了一系列政策措施，包括制定并实施上海市特首批次专项支持政策，相关办法已经于2017年10月正 式发布实施。2018年上海首批
多媒体教学系统
次专项支持项目主要聚焦重点
产业和重大工程配套“卡脖子”
的材料，以及新材料产业链上下
游协同突破的项目等。在工业强
基关键基础材料专题上，重点支
持海洋工程用高强钢、石墨烯和
复合材料、柔性显示和集成电路
用关键基础材料、新能源汽车与
轻量化材料、航空配套材料等重
点方向，政府专项支持资金最高
可达2000万元。此外，其他支
持政策还包括产业技术创新、重
点技术改造等。
上海市经信委新材料处副
处长蒋小红介绍，我国新材料
产业还处在培育阶段，“十三五”
以来，上海市新材料产业保持稳
步发展，目前全市规模以上新
材料企业共547家。截至2018
年6月底，全市新材料总产值1
285.6亿元，占全市工业战略性
新兴产业的25.4%0
上海市经信委副主任吴金城
表示，近年来上海市通过出台专
项政策，综合支持新材料产业迅
速发展，有望提前实现“十三五”
年产值2500亿元的目标
。
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