快开门式压力容器安全联锁装置型式试验研究初探.doc

快开门式压力容器安全联锁装置型式试验研究初探快开门式压力容器安全联锁装置型式试验研究初探口罗凡口廉风口杨蓉遵口姚建平上海市特种设备监督检验技术研究院上海200062摘要:阐述了20年来我国快开门式压力容器安全联锁装置管理的状况和存在的主要问题,分析了通过开展快开门式压力容器安全联锁装置型式试验来强化安全联锁装置管理的必要性与可行性.关键词:型式试验快开门式压力容器安全联锁装置中图分类号:TH49文献标识码:A文章编号:10004998(2010)030064041概述快开门式压力容器是指进出物料的门和主体间带有相互配套的密封锁紧装置的压力容器【J1.其快开门盖结构与标准螺栓法兰连接(通过一个或一对法兰紧固)结构相比较,能快得多地进出压力容器的内部,因而被广泛使用于国民经济的各个领域.由于其使用范围广,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释放完毕就开启门盖,极易造成操作者的伤亡事故.统计资料表明,该类容器发生的事故占整个压力容国家质检总局科技计划项目(编号:2007QK108)收稿日期:2009年11月器事故总量的30%左右.要做到安全地开启或闭合快开门式压力容器,则须对快开门盖闭合或开启动作实现必要的限制,即安全联锁装置影响快开门盖开启或闭合运动(锁紧或放开)时,容器内压值应接近零.因此,作为安全附件产品的快开门式压力容器安全联锁装置,除了须有安装的定性要求外,还应有相关功能指标的定量要求,本文就此问题谈些看法.2开展快开门式压力容器安全联锁装置产品型式试验的必要性2.1快开门式压力容器安全联锁装置是国家列入监削过程中零件不会产生震动,且刚度也有所提高,从而保证零件的加工要求.磨削过程中虽然有磨削热产生,但由于磨削余量很小,零件磨削时间较短,且有冷却液冷却,所以,磨削过程中石蜡不会融化.磨削加工完成后,接通夹具内置的加热器7电源,使石蜡槽中的石蜡熔化,然后卸下放石蜡螺栓1通过放流孔放出石蜡,并卸下零件,清洗掉零件上的石蜡后,即可进行下一工序的加工.3注意事项石蜡倒人凹形石蜡槽9内要分3次进行,不能一次倒人,因为石蜡熔化后温度较高,一次倒人后石蜡冷却会使零件底部产生空隙,失去提高零件定位刚度和稳定性的作用.零件必须先横向夹紧后,才能倒人石蜡,以免零件横向存在间隙,影响其定位准确性和稳定性.零件定位钢带的预紧力不能太大或过小,过小钢带拉不紧,刚性差,定位不准.太大易拉断钢带,因此,必须应用特殊的扳手控制夹紧力大小.加工前,石蜡不能应用夹具内置的加热器加热熔化,必须采用外部辅助加热装置熔化,熔化后倒人石ll64l2010/3蜡槽内.磨削开始前,石蜡必须完全冷却凝固.4结论本文提出了微小回形零件的定位夹紧新方法,并设计了一套精密磨削加工用的夹具.对类似零件的加工具有一定的参考价值,其结构简单,定位夹紧方便,采用多件磨削,生产率高.参考文献刘晋春,赵家齐,赵万生.特种加工【M.北京:机械工业出版社,1999.徐发仁.机床夹具设计M】.重庆:重庆大学出版社,1996.张毅,郭钢,徐宗俊.微小铁氧体零件振动磨削实验研究与分析【J】.机械,2001,28(02).融亦呜,朱耀祥,罗振璧.计算机辅助夹具设计【M】.北京:机械工业出版社,2002.郑本修.机械制造工艺学M】.北京:机械工业出版社,1999.王光斗,王春福.机床夹具设计手册(第三版)【M】.上海:上海科学技术出版社,1999.白成轩.机床夹具设计新原理M】.北京:机械工业出版社,1997.(编辑凌云)机械制造48卷第547期111Jng-.范围,实行制造许可的压力容器安全附4q-压力容器安全技术监察规程(简称规程)第49条规定: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,方能升压运行的联锁控制机能;(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.规程第140条规定:制造快开门式压力容器的安全联锁装置的单位应经省级以上(含省级)安全监察机构批准.规程第169条规定:快开门式压力容器安全联锁装置必须满足第49条的功能要求,应经试用和技术鉴定,方可推广使用.为了推动落实规程的要求,1992z劳动部劳锅字(gz)9号关于加强快开门式压力容器安全监督与管理工作的通知,要求对快开门式压力容器及其安全联锁的设计,制造,安装,使用按规程第49条的要求进行专项整治.发文后在全国范围内通过普查和整顿,各行各业开始在自己设计,制造或使用的快开门(盖)上安装了安全联锁装置.2oo6z8月国家质量监督检验检疫总局国质检特函zoo6705号关于进一步加强锅炉压力容器安全监察工作的通知中再次提出了强化快开门式压力容器监管的工作:快开门式压力容器的设计,制造单位应严格执行规程,确保每台快开门式压力容器设计,制造符合规程第49条的规定.各省(自治区,直辖市)应着手开展安全联锁装置专业制造单位的制造许可工作.有关特种设备检验技术机构要加强对快开门式压力容器制造的监督检验工作,对于在设计,制造上没有安全联锁装置的产品,承担监检的检验机构不得出具产品安全质量监检证书,产品严禁出厂销售.地方各级质监部门要x,l-快开门式压力容器的使用单位进行重点检查,对发现未安装安全联锁装置的快开门式压力容器,不予办理使用登记手续;特种设备检验技术机构对快开门式压力容器进行定期检验时,必须对安全联锁装置等安全附件进行重点检验,x,/没有安全联锁装置的,检验结论应为不合格.对无安全联锁装置的快开门式压力容器,要求使用单位采取措施,按照规程第49条规定进行整改,整改未达到要求的,不得继续投用.2oo9g1月,国家质检总局在公众留言回复中再次强调:快开门联锁保护装置的许可工作已委托给各省,目前有两种情况.有的省已开展许可212作,应按该省要求执行;有的省尚未开展许可工作,沿袭规程规定的机械制造48卷第547期做法,需要进行专家鉴定,专家鉴定的具体要求按该省规定执行.无论哪种情况,快开门联锁保护装置都必须符合规程及相关标准要求.从上述中可以看出政府对监管的重视与决心,同时也反映了当前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.2.2快开门式压力容器安全联锁装置是涉及多门学科技术,型式多样的精密设备快开门式压力容器安全联锁装置影响快开门开启或闭合运动时,容器内压值应非常接近零,目前大量的联锁装置,其回复压力值在00.03MPa间,而这样的压力范围,压力容器上通常使用的压力显示设备已无法实现分辨与显示.同时,联锁装置又必须与容器承受相同的工作压力(最大已达30MPa以上),在不同的高压,高温,潮湿,腐蚀等工况环境下,保持其持续可靠地运行.联锁装置要达到这些功能,就必须采用各种技术手段与方法,20多年中,已涌现出了数百种型号的联锁装置,使用了机械,光电,电磁,计算机甚至无线远传技术等控制手段来实现压力传感,而这些技术与通常的压力容器本体制造技术相距甚远,难以在压力容器制造行业发展.联锁装置产品虽然普遍使用,但其与快开门盖的适用性如何不得而知.因此,不规范联锁装置产品的功能要求与检验方法,确定适用性和可靠性,则很难进一步提高快开门式压力容器使用的安全性.2.3开展型式试验可改变我国没有该类装置量化的技术标准和检验检测手段的现状规程中提出压力容器安全联锁装置功能要求已20年了,由于没有量化的标准,故现在安全联锁装置的产品本身和制造过程,缺乏质量与控制的概念,企业也没有这方面的风险意识和检验手段,仅仅停留在功能有没有,而是否适用,可靠等问题均未涉及.特种设备检验技术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,但由于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.2.4开展联锁装置型式试验可推动国内有关行业的发展我国的快开门式压力容器大量是引进国外设备后仿制的,因其用途不同,名称不一,加之国内专业体系的封闭性,故长期来具有相同或相近结构的各种不同用途的快开门式压力容器,其快开门盖,联锁装置等设计未能形成一致的方法.近年来在引进的国外设备中,出现了一批结构形式和操作步骤比通常所使用的快开门盖更为安全和合理,使用参数更高的快开门盖部件,但因规程未给快开门盖以明确的定义,导致很难对2010/3回其判断联锁装置的功能要求,也没有机构对这些新结构进行研究,论证与吸收.实践表明,规程和国内有关标准对快开门盖和安全联锁装置均没有明确的定义和量化标准以及缺少检验检测手段的现状,已严重影响了监管的具体实施.怎样的结构可称之为快开门盖,联锁装置需达到什么精度才算有效,如何测定安全联锁装置的指标,已成为设计,制造,使用,检验单位想解决而又力不能及的重要问题.而开展联锁装置型式试验是推动解决上述问题的有效途径.3快开门式压力容器安全联锁装置产品型式试验条件已经具备3.1已建立了联锁装置检测与实验的技术手段2007年,我院获准列入国家质检总局科技计划项目压力容器用快开端盖和联锁装置的型式试验研究课题(2OO7QKLO8),把探索建立一套对快开门盖及其联锁装置进行实验室论证的途径和方法,作为国家对快开门盖及其联锁装置设计,制造等行政许可的技术支撑为主要研究目标,在分析总结2O多年来国内这方面研究未能深入发展原因的基础上,从以下两方面着手,把快开门盖的结构与联锁装置的适用性研究作为主攻方向:(1)研制开发了采用微压测试的方法,在00.1MPa(显示分辨率:110MPa)范围内,对快开门式压力容器安全联锁装置功能进行准确,便捷测试的快开门式压力容器安全联锁功能测试装置快开门式压力容器安全联锁功能测试仪和快开门式压力容器安全联锁功能测试台.(2)应用基于虚拟技术的仿真建模研究,实现了动态环境下仿真动态试验和技术分析.就典型快开门结构开展数值仿真分析,寻找快开门盖在开启与闭合过程中受各种因素影响的极限条件,估值区间,尤其是在有一定内压情况下开门,冲击和碰撞对人产生的危害程度的仿真分析,为安全联锁装置的功能测试,切实提供了基础数据.快YF门式压力容器安全联锁功能测试仪实现了安全联锁装置在微压下产生锁紧或放开动作时的实时压力值测量,见图1.该测试仪是便携式的,自动测得的有关数据除实时显示外,还可被保存并与计算机连接,通过软件处理,可制成图表等.它适于现场使用,利于减轻工作强度和提高检验工作的准确性,公正性.快开门式压力容器安全联锁功lI66I2010/3能测试台实现了容器安全联锁装置在微压下产生锁紧或放开动作时的实时压力值测量及其重复,连续地进行.见图2.该测试台自动测得的有关数据除实时显示外,均被计算机保存,通过软件处理,可制成图表.上述测试仪和测试台的研制成功,从根本上改变了对快开门式压力容器联锁装置进行功能测试和稳定性试验没有准确,便捷的测试工具的局面,进一步提高了快开门式压力容器安全使用的可靠度,已向国家专利局申请并被受理了发明,实用新型和外观等6项专利(其中4项实用新型和外观专利已被正式授权).3.2完善法规和标准等的工作为开展联锁装置型式试验提供了基础我们课题展开之际,正逢国家启动修订规程工作.对此,课题组多次向规程修订机构提交了修改规程涉及快开门容器条款的建议并被采纳,修订涉及快开门式压力容器定义等问题的条款成为本次修订的15项内容之一.另外,我们编写了快开门式压力容器安全联锁装置制造许可规则和快开门式压力容器安全联锁装置型式试验规则,并向国家质检总局提出了立项国家规章的申请.通过这些努力,为开展联锁装置型式试验奠定了基础.3.3开展联锁装置型式试验有较大的市场需求从调研的情况看,现在国内开展快开门式压力容器安全联锁装置制造许可和产品鉴定工作的省份已有20多个,由于没有统一的标准和检验检测手段,只能以见证制造企业已有的资料为主来开展认定工作,而制造企业生产更因此而自以为是,造成产品良莠不齐,功能形同虚设的状况,更促使社会需要开展联锁装置检测与实验来正本清源.我们课题开展以来,已有数家设计,制造,使用和检验单位得知后,要求出钱出物出人且积极参与其中就是最好的说明.4开展快开门式压力容器安全联锁装置型式试验需解决的几个问题4.1联锁装置功能参数的确定图1联锁功能测试仪图2联锁功能测试台机械制造48卷第547期现在常用的联锁装置,其实现限制快开门盖闭合或开启动作的方式很多,涉及多种技术手段,体现各种参数指标.但真正能够判断安全联锁装置适用且可靠的安全功能指标主要是以下3个:联锁装置影响快开门盖开启或闭合运动(锁紧或放开)时,压力容器内的实时压力值和能连续可靠实现的次数.可简称为:联锁启动压力,联锁回复压力,联锁疲劳寿命次数.型式试验可围绕这3个基本指标来展开.4.2联锁装置型式的划分原则快开门盖与联锁装置是快开门式压力容器上的2个部件,快开门盖上安装了门盖和主体问带有相互配套的密封锁紧装置和联锁装置.随着科学技术的发展,设备的本质安全理念得到了充分发挥,现在越来越多的快开门盖结构及其密封锁紧装置中,已设计了保证快开门盖未完全关闭就无法升压或设备中的压力没有释放完毕就无法开启门盖的功能,即:原来独立的安全联锁装置已融人到了快开门盖的结构部件之中.对此,应该按照规程要求并结合本质安全的定义来认定其设计的功能能否满足,可通过型式试验中的设计审查来实现联锁装置功能的鉴别.4.3突破联锁装置发展的瓶颈国家标准(GB/T188312002)机械安全带防护装置的联锁装置设计和选择原则中,对带防护锁定的联锁装置的要求是:(1)防护装置没有关闭并锁定,机器的危险功能因防护装置的覆盖而不能运行;(2)机器危险功能的伤害风险在消除之前,防护装置保持关闭和锁定;长江液压一科研成果获国家专利四川长江液压件有限责任公司坚持以先进的设计理念和四十多年液压技术开发经验的积累,打造长江液压的技术开发实力,取得了丰硕成果.最近,该公司项科研成果获得国家实用新型专利证书,专利名称:用于高压齿轮泵的浮动侧板,专利编号:200820223605.7.到目前为止,长江液压已累计有7项科研成果获得国家专利.(龚飞)ABB特高压直流输电项目再创纪录ABB集团日前宣布,其与国家电网公司合作建设的向家坝一上海800kV特高压直流(UHVDC)输电线路建设工程上海奉贤换流站日前顺利完成单极开路试验.该测试距离合同签订仅仅2年,创纪录地比预定时间提前1年完成.这项输电工程竣工后将成为世界上电压等级最高,输送容量最大的输电项目.目前,全球电压等级最高,容量最大的输电线路是ABB为巴西伊泰普水电站建设的600kV输电项目,向家坝一上海特高压直流输电线路的输电效率超过93%,电力损耗低于7%.ABB为这一项目提供的设备包括14台400kV换流变压器和l4机械制造48卷第547期(3)防护装置关闭并锁定时,被防护装置覆盖的危险的机器功能能够运转,但防护装置自身的关闭和锁定不能使这些功能运行.与规程比较,两者对联锁装置的安全功能要求是一致的.但实际上,以现有的压力传感来控制动作的联锁装置,是无法做到容器内压为零的情况下退出关闭和锁定的,而容器内压到零的过程本身就无限漫长.因而,目前绝大多数的联锁装置是做不到全覆盖危险的.建议在以下方面加以研究,突破这个瓶颈.(1)在充分研究影响快开门式压力容器开启或闭合运动过程的各种因素基础上,就