《無火焰粉塵爆炸泄壓裝置性能試驗方法》

ICSXXX

AXX

團體標準

T/CPASEPTXXX—2023

無火焰粉塵爆炸泄壓裝置性能試驗方法

Testmethodforperformanceoffamelessexplosionventingdevices

（征求意見稿）

XXXX-XX-XX發(fā)布XXXX-XX-XX實施

中國特種設備安全與節(jié)能促進會發(fā)布

I

無火焰爆粉塵炸泄壓裝置性能試驗方法

1范圍

本標準規(guī)定了適用于可燃粉塵的無火焰爆炸泄壓裝置的技術(shù)要求。

本標準不適用于有毒性或腐蝕性的粉塵、煙花爆竹、火炸藥或其它不需要助燃氣體即可自身發(fā)生爆炸

的粉塵。

本標準不適用于可能發(fā)生粉塵爆轟或熱失控反應的工藝設備或設施。

2規(guī)范性引用文件

下列文件對于本文件的應用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文件。

凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。

GB/T567.1爆破片安全裝置第1部分：基本要求

GB12476.1可燃性粉塵環(huán)境用電氣設備第1部分：通用要求

GB15605粉塵爆炸泄壓規(guī)范

GB/T15604粉塵防爆術(shù)語

GB/T16426粉塵云最大爆炸壓力和爆炸指數(shù)測定方法

3術(shù)語與定義

GB15605和GB/T15604界定的以及下列術(shù)語和定義適用于本文件。為便于使用，以下重復列出了GB

15605中的某些術(shù)語和定義。

3.1

圍包體safetyrisk

內(nèi)部存在相對封閉的空間，其中可能形成爆炸性危險環(huán)境的容器、工藝設備、建（構(gòu)）筑物和設施。

3.2

爆炸泄壓explosionventing

一種控制圍包體內(nèi)爆炸壓力的防護方法，通過打開預先設計的泄壓口，釋放未燃混合物與燃燒產(chǎn)物，

防止壓力上升超過設計強度以保護圍包體。

3.3

爆炸泄壓裝置explosionventingdevice

采用爆炸泄壓措施保護圍包體的裝置，在正常作業(yè)時封閉泄壓口，在爆炸時打開泄壓口釋放爆炸壓力。

3.4

無火焰爆炸泄壓flamelessexplosionventing

一種可以防止火焰?zhèn)鞑サ奖槐Ｗo設備和泄壓裝置的外部，并降低爆炸對外部造成危害的爆炸泄壓方法。

1

3.5

無火焰爆炸泄壓裝置flamelessexplosionventingdevice

帶有滅火元件，采用無火焰爆炸泄壓方法保護圍包體的裝置。

3.6

可再用爆炸泄壓裝置explosionventingdevicewithreusableelements

發(fā)生爆炸泄壓后，無需更換泄壓元件，并可通過自動或手動方式復位，可以重復使用的爆炸泄壓裝置。

3.7

不可再用爆炸泄壓裝置explosionventingdevicewithnon-reusableelements

發(fā)生爆炸泄壓后，需要更換一個或多個泄壓元件才能重新使用的爆炸泄壓裝置。

3.8

保持元件retainingelement

爆炸泄壓裝置上用于確定靜開啟壓力的一個或多個元件。

注：保持元件可以是可再用的或不可再用的。

3.9

泄壓元件ventingelement

爆炸泄壓裝置上，非爆炸條件下封閉泄壓口，并在爆炸條件下開啟的元件。

注：泄壓元件可以包含或不包含保持元件，可以是可再用的或不可再用的

3.10

基準泄壓元件baselineventingelement

單位面積重量小于0.5kg·m-2且在慣性作用下不阻礙泄壓過程的泄壓元件。

示例：

爆破板。

3.11

約束元件restrainingelement

爆炸泄壓裝置上，用于防止形成危險拋射物的一個或多個元件。

3.12

滅火元件flamequenchingelement

無火焰爆炸泄壓裝置上，用于防止火焰?zhèn)鞑サ奖槐Ｗo容器外部從而降低爆炸泄壓對容器外部造成危害

的一個或多個元件。

3.13

集成式無火焰爆炸泄壓裝置integratedflamelessexplosionventingdevice

滅火元件與泄壓元件集成在一起，無法單獨更換泄壓元件的無火焰爆炸泄壓裝置。

注：集成式無火焰爆炸泄壓裝置的泄壓元件通常是可再用的。

2

3.14

爆破板rapturepanel

一種不能重新關(guān)閉泄壓口，且不能再次使用的爆炸泄壓裝置，它在一定的靜開啟壓力下破裂打開泄壓

口。

3.15

受控爆炸壓力reducedexplosionoverpressure

pred

采取了爆炸控制措施后，被保護圍包體內(nèi)發(fā)生爆炸的壓力峰值。

注：如果爆炸控制措施為爆炸泄壓，受控爆炸壓力也稱泄爆壓力。

3.16

最大受控爆炸壓力maximumreducedexplosionoverpressure

pred,max

系統(tǒng)地改變可燃物的濃度所測得的受控爆炸壓力pred的最大值。

注：如果爆炸控制措施為爆炸泄壓，最大受控爆炸壓力也稱最大泄爆壓力。

3.17

粉塵云最大爆炸壓力maximumexplosionpressureofadustcloud

pmax

在規(guī)定容積和點火能量下粉塵云中可燃粉塵濃度范圍內(nèi)不同濃度值對應的所有爆炸壓力峰的最大值。

3.18

靜開啟壓力staticactivationpressure

pstat

按標準的測試方法，通過壓力緩慢上升使泄壓裝置動作的內(nèi)外壓力差。

3.19

靜開啟壓力允差staticactivationpressuretolerancerange

爆炸泄壓裝置的最大靜開啟壓力和最小靜開啟壓力與其標稱靜開啟壓力的差值。

3.20

規(guī)格化爆炸壓力上升速率normalizedrateofexplosionoverpressure

Km

在規(guī)定的測試條件下，在密閉容器中采用特定的可燃物質(zhì)與空氣混合物測得的爆炸壓力上升速率

1/3

(dp/dt)m與測試容器容積的立方根V的乘積，即：

1/3

Km=(dp/dt)m?V（1）

式中：

(dp/dt)m——爆炸壓力上升速率。

注：Km是一個與濃度相關(guān)的參數(shù)，同一種粉塵，濃度不同，Km可能不同。

3

3.21

粉塵爆炸指數(shù)dustexplosionconstant

Kst

在規(guī)定的測試條件下，在密閉容器中采用特定的粉塵爆炸時產(chǎn)生的最大爆炸壓力上升速率與測試容器

的容積的立方根的乘積稱為粉塵的爆炸指數(shù)。

注：Kst是一個與濃度無關(guān)的參數(shù)，是多種反應物濃度下，即最大的Km值。

3.22

幾何泄壓面積geometricventingarea

AV

在考慮流通截面積減小的情況下，包括背壓支撐裝置、約束裝置和爆炸泄壓后的殘留部件，爆炸泄壓

時泄壓口的最小流通截面積。

3.23

有效泄壓面積effectiveventingarea

AE

對于有慣性的泄壓裝置，達到同樣泄壓效果的基準泄壓元件的幾何泄壓面積。

注：“同樣泄壓效果”用達到同樣的最大受控爆炸壓力pred,max來衡量。

3.24

泄壓效率ventingefficiency

EF

為有效泄壓面積與幾何泄壓面積的比值，表示泄壓裝置因為存在慣性或滅火元件而降低泄壓效果的無

量綱數(shù)。

3.25

標稱保護容積nominalprotectionvolume

Vmax,FV

根據(jù)制造商提供的設計，允許僅被單一無火焰爆炸泄壓裝置保護的容器的最大容積。

4通則

4.1一般要求

無火焰爆炸泄壓裝置包括一個爆炸泄壓裝置和至少一個滅火元件。滅火元件應適合其使用場所的化學和物

理條件，包括溫度范圍，機械強度，粉塵類型，腐蝕環(huán)境，機械振動環(huán)境，潮濕環(huán)境等。

無火焰爆炸泄壓裝置應避免因泄漏的工藝粉塵進入滅火元件而導致泄壓效率降低。

無火焰爆炸泄壓裝置的設計應適合環(huán)境條件和工藝條件，包括防止積雪和積冰，防止物料在泄壓裝置的內(nèi)

表面積累等。

無火焰爆炸泄壓裝置在所受壓力達到其靜開啟壓力時（在其靜開啟壓力允差范圍內(nèi)）應開啟。不以泄壓為

目的的部件，在爆炸泄壓時不應爆裂。無火焰爆炸泄壓裝置的泄壓元件不應形成危險的飛擲物。

4

4.1.1如無火焰爆炸泄壓裝置的應用環(huán)境存在熱量散失或結(jié)露的情況，則裝置的內(nèi)外表面應設計安裝隔

熱材料。

4.1.2無火焰爆炸泄壓裝置的墊片和密封件應與制造商規(guī)定的型號規(guī)格一致，且應滿足使用場所的化學

和物理條件，包括腐蝕環(huán)境，高溫環(huán)境，低溫環(huán)境，機械振動環(huán)境，潮濕環(huán)境等。

無火焰爆炸泄壓裝置應通過性能試驗。

無火焰爆炸泄壓裝置應包括以下參數(shù)：

（1）靜開啟壓力pstat及其允差；

（2）預期用途的爆炸指數(shù)Kst；

（3）幾何泄壓面積AV；

（4）泄壓效率EF。

4.2無火焰爆炸泄壓系統(tǒng)的設計

4.2.1采用單一無火焰爆炸泄壓裝置時，被保護容器的容積應不超過性能試驗時所采用的測試容器的容

積。（參見附錄A）。

4.2.2如果單一無火焰爆炸泄壓裝置受此限制不足以保護時，可采用多個相同型號、尺寸的無火焰爆炸

泄壓裝置。（參見附錄A）。

4.2.3當采用多個無火焰爆炸泄壓裝置保護的容器的容積是單一無火焰泄壓裝置標稱保護容積Vmax,FV的

n倍（不足n倍時按n倍計算）時，則該容器應至少使用n個無火焰泄壓裝置（參見附錄A）。

5無火焰爆炸泄壓裝置的性能試驗

5.1一般要求

5.1.1制造商應提供以下內(nèi)容：

（1）裝置適用的工藝條件，包括環(huán)境溫度和環(huán)境壓力；

（2）裝置的安裝尺寸，幾何泄壓面積AV和泄壓效率EF；

（3）泄壓元件的靜開啟壓力pstat；

（4）標稱保護容積Vmax,FV；

（5）最大受控爆炸壓力pred,max；

（6）適用粉塵的性質(zhì)，包括粉塵的Kst、pmax；

（7）裝置的類型和結(jié)構(gòu)（例如材質(zhì)，外形尺寸）和其它相關(guān)的質(zhì)量控制參數(shù)。

5.1.2無火焰爆炸泄壓裝置的性能試驗應測試以下項目：

（1）靜開啟壓力試驗；

（2）爆炸試驗，包括：

①功能和機械完整性；

②滅火消焰性能；

③泄壓效率；

④對外部環(huán)境的影響。

（3）如帶有感知泄壓裝置開啟的探測裝置，則應測試其安全性；

（4）如預期用途帶有遮蓋物或隔熱裝置，則應測試其影響。

5.1.3所有性能試驗都應有文檔記錄。

5

5.1.4如在任意一次無火焰爆炸泄壓裝置的性能試驗中有火星噴出，則該無火焰爆炸泄壓裝置不應在粉

塵爆炸危險環(huán)境中使用。

注：“粉塵爆炸危險環(huán)境”指的是被保護圍包體的外部。

5.2靜開啟壓力試驗

5.2.1一般要求

5.2.1.1根據(jù)爆炸泄壓裝置的類型，靜開啟壓力的試驗應采用以下方法之一進行：

（1）壓力試驗方法：通過在泄壓元件上施加一個持續(xù)上升的氣壓來確定靜開啟壓力的方法；

（2）機械試驗方法：通過在泄壓元件上施加一個持續(xù)上升的機械壓力來確定靜開啟壓力的方法。

5.2.1.2泄壓裝置的約束元件和泄壓元件應按制造商的使用說明正確安裝在測試容器上。

5.2.1.3靜開啟壓力試驗進行之前，爆炸泄壓裝置的內(nèi)外壓力應相等。

5.2.1.4靜開啟壓力應在以下情況之一下確定：

（1）測試介質(zhì)從測試設備中釋放時；

（2）泄壓元件從約束元件上脫離時。

5.2.1.5試驗過程的壓力-時間曲線應有記錄。

5.2.1.6對于含有可再用元件的爆炸泄壓裝置，靜開啟壓力試驗應在每次爆炸試驗后重新進行，并驗證

裝置的密閉性。

5.2.1.7試驗時，應采取安全措施。

5.2.2機械試驗方法

5.2.2.1機械壓力的施加方向應與泄壓元件的開啟方向一致。

5.2.2.2機械壓力的施力點應根據(jù)泄壓裝置的設計來確定。

5.2.2.3機械壓力的升壓速率應不超過10kPa/min。

5.2.3溫度影響

5.2.3.1靜開啟壓力試驗應在（15~30）℃的溫度范圍內(nèi)進行。

5.2.3.2如爆炸泄壓裝置的使用環(huán)境溫度對靜開啟壓力有影響，則試驗應在該裝置的設計使用溫度范圍

內(nèi)進行。

5.2.4測試數(shù)量

5.2.4.1對于不可重復使用爆炸泄壓裝置，每一批次的測試數(shù)量應根據(jù)表1確定。

5.2.4.2泄壓裝置生產(chǎn)過程中的質(zhì)檢測試不應計算到靜開啟壓力的測試數(shù)量中。

表1不可重復使用爆炸泄壓裝置的測試數(shù)量

批次數(shù)量測試數(shù)量

<102

10~153

16~304

31~1006

101~2504%且不少于8

251~10003%且不少于10

5.2.4.3對于可再用元件，每個元件均應至少進行三次測試，并驗證其密封性是否完好。

5.2.4.4試驗測得的靜開啟壓力值均應在GB/T567.1要求的壓力允差范圍內(nèi)。

6

5.3爆炸試驗

5.3.1一般要求

5.3.1.1制造商應規(guī)定無火焰爆炸泄壓裝置的安裝尺寸、幾何泄壓面積和靜開啟壓力pstat。

5.3.1.2如無火焰爆炸泄壓裝置采用相同的設計，且具有一系列標稱尺寸，則應按以下方法選取進行試

驗的尺寸：

（1）最小尺寸和最大尺寸；

（2）如該系列標稱尺寸不少于5個，則至少還應選取一個中間尺寸進行試驗。

5.3.1.3無火焰爆炸泄壓裝置應直接或通過一個合適的連接器安裝在測試容器上，且泄壓裝置的幾何泄

壓面積應不大于測試容器的開口面積。

5.3.1.4功能和機械完整性、滅火性能、泄壓效率、對外部環(huán)境的影響應通過爆炸試驗來驗證。

5.3.2試驗介質(zhì)

5.3.2.1試驗粉塵在測試容器中pmax和Kst應不低于對應的標稱值，且試驗結(jié)果與GB/T16426試驗結(jié)果

的差值宜符合以下要求：

（1）pmax的差值應≤10%；

（2）Kst的差值應≤20%。

5.3.2.2如制造商規(guī)定了無火焰泄壓裝置適用的粉塵種類，則試驗粉塵應與標稱的粉塵種類一致。

5.3.3測試裝置

5.3.3.1性能試驗所用測試容器的容積應不小于無火焰爆炸泄壓裝置的標稱保護容積Vmax,FV。

5.3.3.2對于未進行性能試驗的中間尺寸，標稱保護容積應按式（2）計算：

A

2（2）

VVmax,FV,2max,=FV,1

A1

式中：

A1——已進行試驗的裝置的泄壓面積；

A2——設計相同，尺寸不同，未進行試驗的裝置的泄壓面積，A2<A1；

Vmax,FV,1——已進行試驗的裝置的標稱保護容積；

Vmax,FV,2——設計相同，尺寸不同，未進行試驗的裝置的標稱保護容積。

5.3.3.3測試容器的長徑比宜為1:1，且不應大于1:3。

5.3.3.4無火焰爆炸泄壓裝置與測試容器的連接應符合5.3.1.3的要求。

5.3.4功能和機械完整性

5.3.4.1爆炸試驗所采用粉塵的Km應不低于裝置設計適用的Kst。

5.3.4.2爆炸試驗的pred應不低于裝置設計適用的pred,max的1.1倍。

5.3.4.3機械完整性應滿足：

（1）未設計為爆裂或失效的部件應保持其機械完整性；

（2）未設計為開啟的部件應保持其原始位置；

（3）沒有危險的拋射物產(chǎn)生。

5.3.5滅火性能

5.3.5.1所有性能試驗均應有視頻記錄，且每次試驗均應從至少2個不同視角進行拍攝。

5.3.5.2所有性能試驗均不應有火焰噴出。

7

5.3.6泄壓效率

5.3.6.1待測泄壓裝置（包括泄壓元件和影響泄壓性能的附加元件）的幾何尺寸和靜開啟壓力pstat，應與

帶有基準泄壓元件的泄壓裝置相同。

-1

5.3.6.2爆炸試驗的Km值應包括泄壓裝置的標稱Kst和其與5MPa·m·s之間均勻分布的至少3個值。

5.3.6.3泄壓效率EF應按式（3）進行計算：

EF=AAE/100%V（3）

5.3.6.4有效泄壓面積AE的測試和計算步驟如下：

（1）在指定的測試條件（測試容器的容積V，爆炸泄壓裝置的泄壓面積AV，靜開啟壓力pstat，長徑比

L/D）下，測試出基準裝置的受控爆炸壓力pred,baseline；

（2）根據(jù)GB/T15605，計算出基準裝置受控爆炸壓力對應的pm·Km值；

（3）在相同的測試條件下，測試待測裝置的受控爆炸壓力pred,testdevice；

（4）根據(jù)之前計算的pm·Km值和待測裝置的受控爆炸壓力pred,testdevice，計算出有效泄壓面積AE。

5.3.6.5圖1為計算有效泄壓面積AE的流程圖，附錄B為計算示例。

V,AV,pstat,L/D

基準裝置待測裝置

測試測試

EF=1爆炸試驗EF

測試結(jié)果

測試結(jié)果

pred,baselinepm·Kmpred,testdivice

V,AV,pstat,L/DVAE

依據(jù)標準

GB15605

圖1直接比較法計算有效泄壓面積

說明：

V——測試容器的容積；

L/D——測試容器的長徑比；

pred,baseline——基準裝置的受控爆炸壓力；

pred,testdevice——待測裝置的受控爆炸壓力。

5.3.6.6所有試驗中的受控爆炸壓力pred應不小于靜開啟壓力pstat+0.01MPa。

5.3.7對外部環(huán)境的影響

試驗應記錄以下內(nèi)容：

（1）泄壓裝置的外表面溫度（例如使用紅外測溫儀測試）；

（2）試驗過程中泄壓裝置外的氣體溫度（例如使用熱電偶測試）；

（3）從視頻中估測爆炸試驗過程中從泄壓裝置噴射出的可見云團的大小。

8

（4）距泄壓口軸線方向1m處的壓力和溫度。

5.4試驗報告

試驗報告應至少包括以下內(nèi)容：

（1）試驗粉塵的特性和條件：

①一般物理性質(zhì)和化學性質(zhì)；

②試驗粉塵的預處理方法，例如加熱、粉碎、研磨和篩分；

③粒度分布和含水量；

④爆炸性參數(shù)，包括pmax、Kst。

（2）試驗條件：

①裝置尺寸簡圖；

②測試容器的容積、長徑比和表面積；

③粉塵分散系統(tǒng)；

④試驗粉塵在測試容器中的爆炸性參數(shù)；

⑤點火延時。

（3）爆炸泄壓裝置：

①類型和結(jié)構(gòu)，包括材料、規(guī)格和物理尺寸等；

②靜開啟壓力pstat。

（4）試驗結(jié)果：

①泄壓效率；

②pred,max；

③無焰性能試驗結(jié)果；

④對外部環(huán)境的影響；

⑤表面和外部溫度。

（5）其它信息，包括依據(jù)標準、部件的非彈性形變、可再用元件在爆炸試驗中靜開啟壓力的變化。

9

附錄A

（資料性附錄）

無火焰泄壓設計示例

A.1假設工況

封閉建筑內(nèi)設有一臺容積為20m3，設計強度為0.05MPa的容器，用于處理麥芽粉。麥芽粉的爆炸指

數(shù)Kst為10.6MPa·m/s，最大爆炸壓力pmax為0.83MPa，容器的長徑比L/D為1。

A.2泄壓設計舉例

A.2.1由于容器位于封閉建筑內(nèi)，因此容器應采用無火焰泄壓方式。

A.2.2根據(jù)GB15605的要求，當最大受控爆炸壓力為0.05MPa時，有效泄壓面積應為0.41m2。

A.2.3以泄壓效率為75%的無火焰爆炸泄壓裝置為例，總泄壓面積應為0.55m2。

A.2.4假設存在適用于該種粉塵的無火焰爆炸泄壓裝置，其泄壓面積不小于0.55m2，且性能試驗所采用的

測試容器容積不小于20m3，則只需一臺裝置即可保護該容器。

33

A.2.5假設性能試驗所采用的測試容器容積為12m（標稱保護容積Vmax,FV為12m），采用的無火焰爆炸

泄壓裝置的泄壓面積為0.36m2時，則需兩臺裝置才可保護該容器，每個足夠保護10m3的容積。