概述：  

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  加氣混凝土設(shè)備，蒸壓釜快開門壓力容器已在工業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛的應(yīng)用，其安全聯(lián)鎖裝置也處于不斷完善中。但是加氣混凝土設(shè)備快開門壓力容器發(fā)生的事故仍在壓力容器事故比例中高居不下，因此在國內(nèi)很多的科研院所、大專院校，對快開門安全聯(lián)鎖展開研究。比如：浙江大學(xué)化工機(jī)械研究所的鄭津洋教授，對快開門進(jìn)行強(qiáng)度校核，有限元分析。國內(nèi)還沒有專門生產(chǎn)快開門安全裝置的企業(yè)，基本上是生產(chǎn)快開門容器的企業(yè)，附帶生產(chǎn)快開門安全聯(lián)鎖裝置，安全聯(lián)鎖裝置的實(shí)現(xiàn)形式也多種多樣，質(zhì)量也參次不齊，尤其是快開門安全聯(lián)鎖裝置的可靠性極差，故障率遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過壓力容器的自身故障。 由于近年來中國對蒸壓釜快開門容器的從嚴(yán)管理，許多加氣混凝土設(shè)備產(chǎn)品出口到中國的國外企業(yè)也加強(qiáng)快開門安全聯(lián)鎖裝置的研究，蒸壓釜產(chǎn)品的質(zhì)量進(jìn)步很快，其快開門安全聯(lián)鎖裝置的自動(dòng)化程度、可靠性都超過了國內(nèi)同類產(chǎn)品。  因此針對國內(nèi)的快開門容器的特點(diǎn)，十分有必要針對的快開門的安全性能作出規(guī)范，杜甫機(jī)械根據(jù)多年的工作經(jīng)驗(yàn)針對相關(guān)方面進(jìn)行了研究與建議

蒸壓釜快開門壓力容器定義：

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  1 在國內(nèi)，1999版《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》無針對快開門這類容器的明確定義，2009年國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局頒布的TSG R0004《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》(簡稱《容規(guī)》)對快開門式容器作出了表述：

  加氣混凝土設(shè)備蒸壓釜快開門式壓力容器，是指進(jìn)出容器通道的端蓋或者封頭和主體間帶有相互嵌套的快速密封鎖緊裝置的容器[1]。美國的ASME規(guī)范也有針對快開門容器的概述，其定義如下： （1）蒸壓釜快動(dòng)或快開封閉組件與標(biāo)準(zhǔn)螺栓法蘭連接（通過一個(gè)或一對法蘭緊固）相比較，能快得多地進(jìn)入壓力容器內(nèi)部。具有夾子螺栓的封頭不認(rèn)為是快動(dòng)（快開）封閉組件；

  （2）夾持元件是用于夾持封頭到蒸壓釜容器上，為密封封閉組件提供所需載荷的封閉組件零件。鉸鏈銷子或螺栓可以是夾持元件；

  （3）鎖緊部件是防止夾持元件上載荷降低或防止夾持元件松動(dòng)的封閉組件零件，而夾持元件為密封封閉組件所需要的力。鎖緊部件也可以用作夾持元件；

  （4）鎖緊機(jī)構(gòu)或鎖緊裝置是鎖緊部件的組合；

（5）不允許采用如鎖鏈之類的多個(gè)鉸接頭作為夾持元件[2]。快開門式壓力容器的實(shí)現(xiàn)形式多樣，有了相關(guān)的定義及說明給檢驗(yàn)與監(jiān)督工作帶來很大進(jìn)展。

  2、蒸壓釜快開門壓力容器的失效與分析：

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  2.1 快開門式壓力容器失效

  （1）此類狀況主要是安全聯(lián)鎖裝置被拆除，由于目前在加氣混凝土設(shè)備中蒸壓釜的安全聯(lián)鎖裝置的存在對快開門的開啟與關(guān)閉帶來一定的不便，部分使用單位就鋌而走險(xiǎn)拆除聯(lián)鎖裝置。對于大型快開門容器如：染色機(jī)、蒸壓釜，安全聯(lián)鎖裝置往往裸露于外部，容易被拆除。

  （2）安全聯(lián)鎖裝置失效，安全聯(lián)鎖裝置的壽命問題是快開門容器使用中最突出的一項(xiàng)問題，由于目前快門安全聯(lián)鎖裝置普遍存在可靠性差，從安裝投入使用一、二年內(nèi)其功能就不全的比比皆是。

  （3）設(shè)計(jì)時(shí)未完全按《容規(guī)》要求，其中以符合第二條的最多，市場上完全符合要求的快開式壓力容器占很少一部分。

2.2 快開門安全聯(lián)鎖裝置失效結(jié)果與分析

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  （1）帶壓開門，快開門容器內(nèi)部壓力未完全釋放時(shí)，聯(lián)鎖裝置失效或未裝設(shè)安全聯(lián)鎖裝置導(dǎo)致門被強(qiáng)行打開。該類方式在快開門壓力容使用初期，發(fā)生最為常見，由于在快開門聯(lián)鎖裝置設(shè)計(jì)的不到位；對其安全重視度不夠；操作人員對該類容器的不了解造成疏忽。  發(fā)生以上事故的快開門容器，可從以下幾方面分析：

  ① 開門聯(lián)鎖裝置中有壓鎖死裝置失效，如：傳壓管堵塞，導(dǎo)致有壓時(shí)插銷未伸出并鎖死開門機(jī)構(gòu)，離合器鎖死裝置齒塊未嚙合；

  ②有壓鎖死裝置強(qiáng)度不夠。如：插銷被強(qiáng)力擰斷，包括設(shè)計(jì)時(shí)由于插銷安裝位置不正確，插銷受力狀況差極易被擰斷；

  ③ 壓力傳感器不夠靈敏，容器仍有較高余壓時(shí)鎖死裝置已脫離作用；

  ④ 壓鎖死裝置被惡意拆除。

 （2）門未關(guān)至預(yù)定的位置，對容器進(jìn)行加壓，導(dǎo)致門與筒體的連接強(qiáng)度不夠， 沒能達(dá)到所需要的壓力而爆炸。發(fā)生以上事故原因如下：

  ① 無限位裝置，門未關(guān)到位容器內(nèi)部就能升壓；

  ② 無門嚙合感應(yīng)裝置。 對爆炸事故的失效原因分析：導(dǎo)致在用快開門式壓力容器的爆炸事故發(fā)生的原因是多方面的，除了未按《容規(guī)》要求裝設(shè)安全聯(lián)鎖裝置這一主要因素外，企業(yè)的安全生產(chǎn)意識淡薄、系統(tǒng)設(shè)計(jì)不當(dāng)、使用管理不善、操作人員素質(zhì)不高也是重要的因素

快開門的設(shè)計(jì)與研究：

  3.1 快開門的主要結(jié)構(gòu)形式及特點(diǎn)  

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  目前，市場上比較流行的是這么幾大類：

  （1）齒嚙式快開裝置，主要應(yīng)用于蒸壓釜、硫化罐、染色機(jī)；

  （2）壓緊式快開裝置的安全聯(lián)鎖裝置，主要應(yīng)用于滅菌器；

  （3）剖分環(huán)式快開裝置，主要應(yīng)用于染色機(jī)；

  （4）卡箍式快開裝置，主要應(yīng)用染色機(jī)；

  （5）移動(dòng)式快開裝置，在小型硫化缸中應(yīng)用最多[3]；

  （6）進(jìn)口小型滅菌器均布榫槽咬合快開裝置和均布插銷銷入快開裝置。 由于快開門容器承受的壓力與工況不同，所采用的結(jié)構(gòu)也不同，其各種型式的快開門優(yōu)缺點(diǎn)如下： 選擇快開門形式時(shí)首先考慮快開門所需承受的壓力，設(shè)備的工藝要求；再考慮現(xiàn)場的安裝位置，設(shè)計(jì)門的開啟方向。具體的一整套安全聯(lián)鎖機(jī)構(gòu)應(yīng)符合下面的設(shè)計(jì)要求。

3.2 一般設(shè)計(jì)要求。

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  (1)快動(dòng)封閉組件應(yīng)設(shè)計(jì)成在升壓前或升壓中鎖緊元件予以嚙合，且在直到壓力泄放前不能松動(dòng)。

 （2）快動(dòng)封閉組件應(yīng)設(shè)計(jì)成在容器承壓（或在封閉組件上作用有液體靜壓）時(shí)個(gè)別鎖緊部件不發(fā)生以下的失效：

  ① 引起或使封閉組件打開或泄漏；

  ②造成任何其他鎖緊部件或夾持元件失效；

  ③ 使其他任何鎖緊部件或夾持元件的應(yīng)力增大至超過部件許用應(yīng)力的50%。

 （3）快動(dòng)封閉組件還應(yīng)設(shè)計(jì)并安裝成可以在目視作外表觀察時(shí)確定夾持元件處在良好狀態(tài)。 （4）快動(dòng)封閉組件還應(yīng)設(shè)計(jì)成在容器升壓前可用目視觀察或其他方法證實(shí)所有鎖緊部件完全嚙合。

 （5）安裝時(shí)，所有具有快動(dòng)封閉組件的容器應(yīng)設(shè)置在操作區(qū)可觀察到的壓力指示裝置，且在封閉組件上適合于觀察壓力。

  3.3 特殊設(shè)計(jì)要求[2]

 （1）對于用可靠的鎖緊裝置保持定位的快動(dòng)封閉組件、部分旋轉(zhuǎn)或局部移動(dòng)蓋板本身或鎖緊機(jī)構(gòu)即能完全松開的封閉組件，以及除手工操作外的任何其他型式的封閉組件，容器的設(shè)計(jì)要使得在安裝時(shí)符合下列條件：

  ① 容器內(nèi)作用壓力前，封閉組件和它的夾持元件已完全嚙合在預(yù)期的操作位置上。

  ②在封閉組件作為進(jìn)出口可以完全打開前，有助于促使封閉組件打開或卸去容器內(nèi)物料清除容器的壓力應(yīng)完全卸除。

  ③ 在封閉組件和夾持元件的設(shè)計(jì)不能符合上述a、b的的情況下，在容器安裝時(shí)，應(yīng)增加能達(dá)到上述要求的裝置。

 

 3.4 手工操作封閉組件的另一種設(shè)計(jì)[2]

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  （1）利用手工操作的鎖緊機(jī)構(gòu)定位的快動(dòng)封閉組件，應(yīng)設(shè)計(jì)成如果容器在承壓狀態(tài)而企圖打開封閉件，則在鎖緊元件完全脫扣并封閉件松脫之前，封閉件先行泄漏。封閉組件的設(shè)計(jì)應(yīng)使得任何泄漏都直接遠(yuǎn)離操作者，且應(yīng)排放至安全位置。

  （2）手工操作的封閉組件不必按照上面的規(guī)定，但是這種封閉組件應(yīng)設(shè)置音響或目視的報(bào)警裝置，在夾持元件和鎖緊部件完全就位之前就加壓，或者在容器內(nèi)的壓力泄放之前就要脫開時(shí)提醒操作者注意。

  3.5 不同容器的余壓控制

  由于壓力容器的壓力表不能正確顯示很小的殘余壓力（尤其是在容積的壓力容器如蒸壓釜等），直接利用這一信號來驅(qū)動(dòng)或者控制聯(lián)鎖裝置的動(dòng)作都有十分困難[4]。對于此時(shí)不加更加精密的控制裝置，打開容器殘余壓力的能量釋放，杭州市特種設(shè)備檢測院做了相關(guān)的試驗(yàn)，取容器容積分別為0.075m3和0.216m3，取不同內(nèi)壓P時(shí)，爆炸能量隨內(nèi)壓的變化如圖1所示：

  從圖1中可以看出，在該內(nèi)壓范圍內(nèi)，隨著壓力的升高，容器的爆炸威力越大；容器的容積越大，斜線的斜率越大，容器的爆炸威力上升得越快。因此對大容積容器的殘余壓力加強(qiáng)控制，是減少容器爆炸的一項(xiàng)關(guān)鍵措施。每臺容器都應(yīng)有最低的安全殘余壓力，使得容器快開門在該壓力被打開不再有破壞性，設(shè)計(jì)時(shí)提供這一壓力的計(jì)算書，可為安全聯(lián)鎖裝置的選擇提供參考；在恰當(dāng)?shù)臅r(shí)候，設(shè)計(jì)好安全殘余壓力，可提高生產(chǎn)效率，比如移動(dòng)式快開門硫化罐。

  

  3.6 警告標(biāo)語

  快開門式容器是壓力容器中操作要求較高設(shè)備，快開門聯(lián)鎖裝置可靠性存在著普遍的不足；根據(jù)中國的國情，不可能在短期內(nèi)提升操作人員素質(zhì)，提高安全聯(lián)鎖裝置性能[5]。因此在快開門上設(shè)置醒目的安全提示標(biāo)志是十分有必要的，提示的主要內(nèi)容主要分為以下幾點(diǎn)：

  （1）快開門安全聯(lián)鎖裝置的設(shè)置位置，以便自檢；

  （2）正常工作壓力下，強(qiáng)制打開失效的快開門產(chǎn)生的威力和破壞性；

  （3）快開門安全聯(lián)鎖裝置的一般設(shè)計(jì)使用壽命，可以用時(shí)間或開門次數(shù)來表示； 

  （4）如無安全余壓計(jì)算書，則提示有余壓打開的可能危險(xiǎn)。

  位置不同，企業(yè)用風(fēng)量也會隨著生產(chǎn)和季節(jié)變化二變化，可根據(jù)自己的實(shí)際情況優(yōu)化機(jī)組匹配，購置1～2臺小容量的機(jī)組，這樣可以避免開一臺大機(jī)組不夠，開兩臺機(jī)組過量的現(xiàn)象，達(dá)到降低電耗目的，同時(shí)也減少了由于放空帶來的噪聲。最后，傳統(tǒng)干燥系統(tǒng)的再生和冷吹消耗大量的電能和壓縮空氣，占總能耗的10%左右，造成能源浪費(fèi)。為了避免這一缺陷，可采用先進(jìn)的余熱再生或者零排放型機(jī)組，可以大大減少電能的消耗和空氣的浪費(fèi)，從而減少壓縮系統(tǒng)負(fù)荷，節(jié)約電能。

  3、保障各裝置平穩(wěn)運(yùn)行  

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  空壓裝置的正常生產(chǎn)，直接關(guān)系到整個(gè)企業(yè)的運(yùn)行平穩(wěn)，作為為企業(yè)提供風(fēng)系統(tǒng)保證的輔助裝置，其牽一發(fā)而動(dòng)全身。如果其它各裝置儀表控制系統(tǒng)失去動(dòng)力系統(tǒng)，那么裝置則無法正常調(diào)節(jié)，直接影響裝置的平穩(wěn)生產(chǎn)，甚至造成裝置停工，特別是在應(yīng)急狀態(tài)下，例如大面積停電、機(jī)組自保停機(jī)、干燥系統(tǒng)故障等造成空壓裝置不能正常供風(fēng)。因此，空壓裝置必須配置一套可靠的儀表風(fēng)高壓應(yīng)急供應(yīng)系統(tǒng)，為應(yīng)急狀態(tài)下使用，通過減壓控制，至少正常供應(yīng)儀表風(fēng)半個(gè)小時(shí)左右，確保裝置能安全退守到可控狀態(tài)。根據(jù)企業(yè)規(guī)模和各種裝置高峰用風(fēng)量，設(shè)計(jì)這套儀表風(fēng)保證系統(tǒng)，這樣，就從過去簡單的提供正常運(yùn)行風(fēng)裝置，變成安全、穩(wěn)定的風(fēng)系統(tǒng)保障平臺，即使空壓裝置出現(xiàn)供風(fēng)系統(tǒng)，由于有應(yīng)急保證系統(tǒng)，可大大降低企業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)，確保企業(yè)連續(xù)生產(chǎn)，提高了核心競爭能力

  4、優(yōu)化配置與精簡人員

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   21世紀(jì)是知識經(jīng)濟(jì)競爭的時(shí)代，依靠先進(jìn)的技術(shù)、先進(jìn)設(shè)備武裝起的空壓裝置，它的組織體系也應(yīng)是先進(jìn)的，現(xiàn)代企業(yè)管理制度要求企業(yè)組織機(jī)構(gòu)扁平化，因此，在人員配備和隊(duì)伍建設(shè)上就要走出一條復(fù)合性、專家化的道路。同樣規(guī)模的空壓裝置，有的企業(yè)，需要幾十人甚至是上百人，這就要求不單單是機(jī)構(gòu)的變化，而需要的是質(zhì)的變化。需要裝置操作人員積累成熟的經(jīng)驗(yàn)，豐富的知識，提高技能水平，對整個(gè)空壓平臺流程有深刻的理解和認(rèn)識。同時(shí)，在人員設(shè)置上也一定要符合設(shè)備的先進(jìn)化程度，不能想當(dāng)然，需要建立起與其它裝置緊密的邏輯關(guān)系，互相影響的程度，每一項(xiàng)操作可能帶來的影響范圍和程度大小，這就需要我們在建立組織架構(gòu)上，消除視野盲區(qū)，控制死角，專業(yè)人員配備既要做到互補(bǔ)，又要有很強(qiáng)的獨(dú)立操作能力。

5、結(jié)論：

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  快開門式壓力容器是工況相對復(fù)雜的容器，設(shè)計(jì)時(shí)不僅從強(qiáng)度和操作性能上考慮，還應(yīng)從使用安全性和可檢驗(yàn)性角度去考慮。本文對快開門及安全聯(lián)鎖裝置的設(shè)計(jì)建議，可以為企業(yè)的自我檢驗(yàn)，自我提醒，提供方便，從而減少誤操作，降低事故發(fā)生率。