技術(shù)交流LNG裝車臂為什么要設(shè)置拉斷閥

技術(shù)交流:LNG裝車臂為什么要設(shè)置拉斷閥？一、標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》（TSG-21-2016）第7.1.9條：裝卸連接裝置要求：在移動(dòng)式壓力容器和固定式壓力容器之間進(jìn)行裝卸作業(yè)的，其連接裝置應(yīng)當(dāng)符合以下要求：（1）壓力容器與裝卸管道或者裝卸軟管使用可靠的連接方式；（2）有防止裝卸管道或者裝卸軟管拉脫的聯(lián)鎖保護(hù)裝置。二、關(guān)于拉斷閥拉斷閥（緊急脫離裝置）能防止管路意外斷裂造成的泄漏事故，適用領(lǐng)域包括船對(duì)岸卸載，公路、鐵路的槽罐裝卸以及其他固定和移動(dòng)流體儲(chǔ)存裝置，比如鶴管、流體輸送臂與運(yùn)輸載體之間的連接。該裝置屬于整個(gè)傳輸環(huán)節(jié)的弱連接點(diǎn)，達(dá)到設(shè)定條件即斷開(kāi)管路連接，而中間介質(zhì)自封在管路中。緊急脫開(kāi)系統(tǒng)在裝卸車鶴管中最大程度的確保了流體輸送中的安全性。通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單而獨(dú)特的設(shè)計(jì)，當(dāng)鶴管超過(guò)了操作系統(tǒng)的額定量時(shí)，這種系統(tǒng)在鶴管中可以全自動(dòng)的安全斷開(kāi)而無(wú)任何泄漏。其優(yōu)點(diǎn)是危險(xiǎn)發(fā)生時(shí)確保觸發(fā)、瞬間閉合閥門、極少的滴漏和相對(duì)小的壓力損失。拉斷機(jī)構(gòu)既要保證“緊急脫離”時(shí)使設(shè)備能夠自動(dòng)、快速脫離；又要保證脫離前有“緩沖期”，避免常規(guī)操作時(shí)出現(xiàn)“脫離”，影響正常裝卸作業(yè)。1.導(dǎo)流板2.外殼3.彈簧4.陽(yáng)頭閥瓣5.主密封6.主密封座7.螺釘8.拉斷螺栓9.墊片10.螺母11.擋銷12.副密封13.陰頭閥瓣上圖為軟管型緊急脫離裝置的結(jié)構(gòu)總圖，與鶴管型緊急脫離裝置的主體結(jié)構(gòu)基本相同，即切斷閥的主體均為彈簧力關(guān)閉的單向閥，其拉斷力來(lái)自于機(jī)械部分本身，無(wú)須電、液等外加動(dòng)力；區(qū)別在于拉斷機(jī)構(gòu)的不同。（一）主體結(jié)構(gòu)由圖中可以看出其主體由兩個(gè)單向閥組成。單向閥主要由殼體、閥瓣、主密封圈、主密封座、導(dǎo)流板等組成。（1）殼體設(shè)計(jì)有三個(gè)三角形耳座，拉斷螺栓通過(guò)耳座將兩單向閥對(duì)接;中間為導(dǎo)流孔，導(dǎo)流孔的設(shè)計(jì)滿足流通面積的要求;導(dǎo)流板焊接在殼體法蘭端流道內(nèi)，作為彈簧的支座。（2）閥瓣設(shè)計(jì)為雙球面陀螺形結(jié)構(gòu)，這樣的設(shè)計(jì)有利于保證良好的密封性，減小介質(zhì)的流通阻力從而減少壓力損失，同時(shí)避免介質(zhì)流過(guò)時(shí)紊流現(xiàn)象的產(chǎn)生。閥瓣的前端設(shè)計(jì)有耳軸，兩個(gè)閥瓣的耳軸陰、陽(yáng)配合的結(jié)構(gòu)形式：當(dāng)兩單向閥對(duì)接時(shí)，靠閥瓣前端耳軸的相互作用實(shí)現(xiàn)單向閥的開(kāi)啟;閥瓣后端設(shè)計(jì)有彈簧固定軸，在固定軸尾端設(shè)計(jì)一臺(tái)階：固定軸尾端的細(xì)軸段起導(dǎo)向作用，臺(tái)階起限位作用，限制因介質(zhì)的流速和壓力的變化而對(duì)閥門開(kāi)度的影響。（3）主密封圈具有良好彈性的橡膠制成，靠主密封座壓緊、固定。主密封座與密封圈的接觸面內(nèi)球面設(shè)計(jì)，其曲率與閥瓣密封面相同，該設(shè)計(jì)具有防火功能，即若因現(xiàn)場(chǎng)失火而燒壞軟密封時(shí)，閥瓣便與主密封座接觸形成金屬硬密封，依靠硬密封能夠防止介質(zhì)的大量泄漏。以上結(jié)構(gòu)既不影響工作時(shí)介質(zhì)的正常流通，又能保證在脫離后兩部分的有效密封。（二）拉斷機(jī)構(gòu)拉斷機(jī)構(gòu)既要保證"緊急脫離"時(shí)使設(shè)備能夠自動(dòng)、快速脫離；又要保證脫離前有"緩沖期"，避免常規(guī)操作時(shí)出現(xiàn)"脫離"，影響正常裝卸作業(yè)。拉斷機(jī)構(gòu)主要由拉斷螺栓、擋銷、螺母等組成。當(dāng)槽車位時(shí)逐漸出現(xiàn)張緊并在一定范圍內(nèi)延伸的過(guò)程，這個(gè)過(guò)程提示操作人員"若不采取措施停車，將會(huì)出現(xiàn)緊急脫離"。拉斷螺栓結(jié)構(gòu)上如下圖所示，其拉斷力小于管道的拉斷強(qiáng)度，而大于介質(zhì)壓力，選材上同時(shí)考慮"瞬間、快速"斷裂；拉斷螺栓的異形設(shè)計(jì)滿足了裝配時(shí)斷面不承受扭矩的要求。1.螺母2.拉斷螺栓3.擋銷（三）工作過(guò)程如下圖所示為緊急脫離裝置安裝在軟管工藝管線上的示意圖，該套裝卸設(shè)備主要由軟管(高壓膠管或金屬軟管)、快速接頭、緊急脫離裝置和球閥等組成。當(dāng)軟管為高壓膠管時(shí)需選用內(nèi)襯鋼骨架結(jié)構(gòu)以保證其有較高的抗拉強(qiáng)度。1.快速接頭2.裝車軟管3.鋼絲繩4.緊急脫離裝置5.緩沖軟管6.球閥7.氣相管8.液相管9.支架（1）脫離過(guò)程槽車正常裝卸時(shí)，軟管處于自由狀態(tài)；當(dāng)槽車馳離，其接口進(jìn)入警戒區(qū)時(shí),軟管張緊并逐漸延伸拉長(zhǎng)，當(dāng)出限范圍后進(jìn)入脫離區(qū)，瞬間緊急脫離裝置的拉斷螺栓斷裂，實(shí)現(xiàn)裝置分離;分離后，一個(gè)單向閥留在管線上，另一個(gè)留在軟管上，在內(nèi)部彈簧力的作用下實(shí)現(xiàn)密封。（2）脫離后的復(fù)原排空管線后進(jìn)行恢復(fù)工作。緊急脫離裝置恢復(fù)前,檢查主密封和副密封是否損壞(燒壞),有損壞則卸下主密封座更換主密封;否則只需更換新的拉斷螺栓便可?；謴?fù)操作時(shí)，將陽(yáng)頭閥瓣耳軸導(dǎo)向部分插入陰頭閥瓣的導(dǎo)向孔中，只需人力壓緊開(kāi)啟單向閥，對(duì)正兩閥殼體上的拉斷螺栓耳座，穿上新的拉斷螺栓并擰緊螺母，完成恢復(fù)工作。三、拉斷閥安裝位置分析移動(dòng)式壓力容器充裝許可規(guī)則沒(méi)有對(duì)拉斷閥安裝位置做具體規(guī)定。由于外臂與內(nèi)臂除了在旋轉(zhuǎn)接頭處連接外，還有彈簧平衡機(jī)構(gòu)相連拉斷閥若安裝在內(nèi)臂上，一是彈簧平衡機(jī)構(gòu)也會(huì)被拉斷，對(duì)裝車臂造成更大的損傷；二是現(xiàn)有的拉斷閥尺寸會(huì)對(duì)正常裝車流速產(chǎn)生影響。故拉斷閥無(wú)法安裝在內(nèi)臂上，只能安裝在外臂或者與槽車直接相連的臂上。若安裝在與槽車直接相連的臂上，一是該臂配重較高不便于充裝人員連臂操作；二是拉斷閥安裝在裝車臂末端與槽車直接連接處，沒(méi)有旋轉(zhuǎn)接頭等回旋余地，一旦槽車發(fā)生移動(dòng)，所產(chǎn)生的力會(huì)直接作用在拉斷閥，容易造成常規(guī)操作將拉斷閥拉斷，拉斷前基本沒(méi)有“緩沖期"。目前裝車臂鶴管拉斷閥是安裝在外臂手動(dòng)隔離閥后的中間部分，一旦拉斷閥斷裂，槽車會(huì)帶走法蘭面處直到拉斷閥部分結(jié)構(gòu)。與橇體連接的裝車臂在斷裂之后會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)，并由于配重的減輕在彈簧平衡機(jī)構(gòu)的作用下向上翹起，后趨于穩(wěn)定。（一）槽車與裝車臂對(duì)接位置影響分析由于目前在用的LNG槽車規(guī)格不一，氣液相法蘭接口相對(duì)位置不一致。分別針對(duì)幾種組合況進(jìn)行了仿真分析槽車裝車位在裝車島右側(cè)時(shí)，若槽車的氣相法蘭口位于液相法蘭口的右側(cè)，則液相臂伸展幅度較小，氣相臂伸展幅度較大。槽車的氣相法蘭口位于液相法蘭口的左側(cè)，則液相臂伸展幅度較大，氣相臂伸展幅度較小。槽車裝車位在裝車島左側(cè)時(shí)，若槽車的氣相法蘭口位于液相法蘭口的右側(cè)，則液相臂伸展幅度較大，氣相臂伸展幅度較小。若槽車的氣相法蘭口位于液相法蘭口的左側(cè)，則液相臂伸展幅度較小，氣相臂伸展幅度較大。槽車?？课恢门c橇體距離大于裝車臂的一節(jié)外臂時(shí)，槽車向前開(kāi)，則伸展幅度較大的裝車臂較早被拉斷。槽車?？课恢门c橇體距離小于裝車臂的一節(jié)外臂時(shí)，由于伸展較小的臂沒(méi)有轉(zhuǎn)動(dòng)空間，導(dǎo)致槽車前進(jìn)到極限位置時(shí)，一節(jié)臂則不能再運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致二節(jié)臂直接受拉力而較早被拉斷。（二）拉斷閥拉斷力數(shù)值影響分析目前對(duì)于裝車臂所用的拉斷閥的拉斷力則沒(méi)有明確的要求。目前在用的超低溫拉斷閥的拉斷力為13\20kN拉斷力過(guò)大，可能觸發(fā)內(nèi)部簧片脫鉤，閥門關(guān)閉，但螺栓沒(méi)有達(dá)到拉斷的失效條件。從外觀上若未能發(fā)現(xiàn)拉斷閥已密封而進(jìn)入介質(zhì)，則很容易形成管線憋壓，造成更大的安全隱患；若其中一根螺栓失效，而拉斷閥未拉斷，則拉斷閥處極易發(fā)生輕微泄漏。拉斷力過(guò)小，則容易造成常規(guī)操作導(dǎo)致拉斷閥斷裂的情況。拉斷閥外部一段的重量也影響拉斷閥的應(yīng)力狀態(tài)，拉斷閥的三根致斷螺栓并非受同樣的拉力。目前的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，拉斷閥的設(shè)計(jì)既應(yīng)考慮正向拉力，也應(yīng)考慮彎矩、扭矩帶來(lái)的切向力。拉斷閥拉斷后，應(yīng)對(duì)旋轉(zhuǎn)接頭進(jìn)行檢查，避免因拉斷時(shí)旋轉(zhuǎn)接頭發(fā)生松動(dòng)等問(wèn)題帶來(lái)隱患。（三）裝車臂鶴管拉斷閥伸展情況影響槽車的停靠位置直接影響兩條裝車臂的伸展?fàn)顟B(tài)，若裝車臂與槽車連接后處于極限拉伸狀態(tài)，鶴管拉斷閥就受拉力，此時(shí)若司機(jī)的動(dòng)作幅度較大就有可能導(dǎo)致拉斷閥斷裂。即便勉強(qiáng)連接好裝車臂，拉斷閥也有受拉的預(yù)應(yīng)力狀態(tài)在開(kāi)始裝車后裝車臂預(yù)冷收縮，極易造成拉斷閥斷裂不同的裝車島及槽車連接位置下，氣相和液相裝車臂斷裂的先后順序不一。同一型槽車在同一個(gè)裝車島，槽車的?？课恢靡矊?duì)兩條裝車臂的斷裂時(shí)間有影響。拉斷閥連接時(shí)應(yīng)確保裝車臂有較大的旋轉(zhuǎn)冗余度，防止低溫造成裝車臂受拉斷裂裝車臂鶴管拉斷閥應(yīng)安裝在外臂手動(dòng)隔離閥后靠近法蘭一側(cè)，盡量減小拉斷