主動與被動結(jié)合的雙功能超壓泄放裝置及超壓泄放方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種主動與被動結(jié)合的雙功能超壓泄放裝置及超壓泄放方法。主動與被動結(jié)合的雙功能超壓泄放裝置包括接管、管法蘭、爆破片組件、電控單元、測壓元件和定點(diǎn)激發(fā)結(jié)構(gòu)，所述接管一端與防護(hù)容器連通，接管遠(yuǎn)離防護(hù)容器的一端焊接管法蘭，管法蘭中間固定爆破片組件，爆破片組件包括膜片，膜片能實(shí)現(xiàn)接管的封閉；測壓元件固定在防護(hù)容器的側(cè)壁上，能采集防護(hù)容器內(nèi)的壓力信號，測壓元件通過電控導(dǎo)線與電控單元的數(shù)據(jù)輸入端連接，電控單元的數(shù)據(jù)輸出端通過電控導(dǎo)線與定點(diǎn)激發(fā)結(jié)構(gòu)連接，所述定點(diǎn)激發(fā)結(jié)構(gòu)能實(shí)現(xiàn)膜片的破裂。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、合理、緊湊，能滿足石油、化工等行業(yè)需求，尤其適用于易發(fā)生物理超壓和反應(yīng)失控超壓的場合。
【專利說明】主動與被動結(jié)合的雙功能超壓泄放裝置及超壓泄放方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及化工機(jī)械技術(shù)，尤其涉及一種主動與被動結(jié)合的雙功能超壓泄放裝置及超壓泄放方法。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有應(yīng)用在化工等行業(yè)的超壓泄放裝置包括:爆破片組件和接管，所述爆破片組件固定在接管的一端，所述接管上遠(yuǎn)離爆破片組件的一端與防護(hù)容器連通；所述爆破片組件包括膜片和夾持器，所述膜片能將接管管路封閉?，F(xiàn)有爆破片的工作原理是采用被動的壓差實(shí)現(xiàn)膜片的破裂，為介質(zhì)提供泄放通道?，F(xiàn)有的研究表明，在物理超壓等壓力上升速率較低的情況下，采用被動壓差泄放的超壓泄放裝置完全適用。但是，化工行業(yè)通常會存在升壓速率較高的化學(xué)反應(yīng)，此類反應(yīng)在發(fā)生反應(yīng)失控超壓、壓力上升速率過高時也應(yīng)該立即對介質(zhì)進(jìn)行泄放。但現(xiàn)有超壓泄放裝置僅依靠反應(yīng)失控壓力實(shí)現(xiàn)爆破片的破裂，即通過被動壓差泄放反應(yīng)器內(nèi)介質(zhì)，當(dāng)發(fā)生反應(yīng)失控超壓的情況，壓力達(dá)到爆破片膜片的破裂壓力時，防護(hù)容器內(nèi)已經(jīng)發(fā)生超壓破壞的事故，即現(xiàn)有的超壓泄放裝置-爆破片無法滿足石油、化工等行業(yè)的需求。
[0003]所以，亟待提出一種既能在物理超壓情況下提供介質(zhì)泄放通道，也能在反應(yīng)失控超壓情況下提供介質(zhì)泄放通道的超壓泄放裝置。
[0004]
【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于，針對上述現(xiàn)有超壓泄放裝置無法滿足石油、化工等行業(yè)需求的問題，提出一種主動與被動結(jié)合的雙功能超壓泄放裝置，該裝置能滿足石油、化工等行業(yè)需求，尤其適用于易發(fā)生物理超壓和反應(yīng)失控超壓的場合。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種主動與被動結(jié)合的雙功能超壓泄放裝置，包括接管、管法蘭、爆破片組件、電控單元、測壓元件和定點(diǎn)激發(fā)結(jié)構(gòu)，所述接管一端與防護(hù)容器連通，所述接管遠(yuǎn)離防護(hù)容器的一端焊接管法蘭，管法蘭中間固定有爆破片組件，所述爆破片組件包括膜片，所述膜片能實(shí)現(xiàn)接管的封閉；所述測壓元件固定在防護(hù)容器的側(cè)壁上，能采集防護(hù)容器內(nèi)的壓力信號，所述測壓元件通過電控導(dǎo)線與電控單元的數(shù)據(jù)輸入端連接，所述電控單元的數(shù)據(jù)輸出端通過電控導(dǎo)線與定點(diǎn)激發(fā)結(jié)構(gòu)連接，所述定點(diǎn)激發(fā)結(jié)構(gòu)能實(shí)現(xiàn)膜片的破裂。
[0007]進(jìn)一步地，所述爆破片組件包括膜片和用于夾持膜片的夾持器，所述膜片固定在夾持器中間，所述夾持器背離膜片的一側(cè)固定有管法蘭，所述膜片、夾持器和管法蘭同軸。所述膜片能封閉接管遠(yuǎn)離防護(hù)容器的一端。
[0008]可以理解，本發(fā)明所述膜片可采用與現(xiàn)有超壓泄放裝置中膜片相同的材料制成。
[0009]進(jìn)一步地，所述測壓元件為高頻壓力傳感器，能夠?qū)崟r采集防護(hù)容器內(nèi)的壓力信號。[0010]進(jìn)一步地，所述定點(diǎn)激發(fā)結(jié)構(gòu)靠近膜片設(shè)置。
[0011]進(jìn)一步地，所述定點(diǎn)激發(fā)結(jié)構(gòu)粘貼于膜片的非承壓側(cè)，即所述定點(diǎn)激發(fā)結(jié)構(gòu)粘貼于膜片遠(yuǎn)離防護(hù)容器的一側(cè)。
[0012]進(jìn)一步地，所述定點(diǎn)激發(fā)結(jié)構(gòu)包括化學(xué)點(diǎn)火頭，該化學(xué)點(diǎn)火頭的能量至少能將膜片擊破。
[0013]進(jìn)一步地，所述電控單元包括高頻數(shù)據(jù)采集結(jié)構(gòu)及電源，所述控制電路能根據(jù)測壓元件檢測的壓力信號計算出壓力上升速率。
[0014]本發(fā)明的另一個目的還提供了一種超壓泄放方法，該方法實(shí)現(xiàn)了多場合安全使用要求。
[0015]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種超壓泄放方法，采用所述主動與被動結(jié)合的雙功能超壓泄放裝置，該超壓泄放方法包括以下步驟:
高頻壓力傳感器將檢測到的防護(hù)容器內(nèi)的壓力信號傳輸至電控單元，電控單元分析所述壓力信號進(jìn)而得出防護(hù)容器內(nèi)的壓力上升速率，當(dāng)壓力上升速率高于化學(xué)反應(yīng)準(zhǔn)許的臨界值時，說明超壓為反應(yīng)失控超壓，電控單元通過電控導(dǎo)線觸發(fā)定點(diǎn)激發(fā)結(jié)構(gòu)，定點(diǎn)激發(fā)結(jié)構(gòu)強(qiáng)制膜片破裂，進(jìn)而將接管與外界導(dǎo)通，為防護(hù)容器內(nèi)的介質(zhì)提供泄放通道；
當(dāng)壓力上升速率低于臨界值，但防護(hù)容器內(nèi)壓力達(dá)到膜片爆破壓力時，膜片破裂，接管與外界導(dǎo)通，為防護(hù)容器內(nèi)的介質(zhì)提供泄放通道。
[0016]本發(fā)明主動與被動結(jié)合的雙功能超壓泄放裝置結(jié)構(gòu)簡單、合理、緊湊，當(dāng)防護(hù)容器內(nèi)壓力上升速率高于臨界值時，定點(diǎn)激發(fā)結(jié)構(gòu)動作，將膜片打開，從而主動泄放出介質(zhì)。當(dāng)防護(hù)容器內(nèi)壓力上升速率低于臨界值但壓力達(dá)到爆破片泄放壓力時，膜片破裂實(shí)現(xiàn)被動壓差排放。這種主動與被動相結(jié)合的選擇性泄放裝置，既能適用于物理超壓等升壓緩慢的場合，也能適用于化學(xué)超壓等升壓迅速的場合，有效的保護(hù)了防護(hù)容器的物理超壓和化學(xué)超壓安全。采用該主動與被動結(jié)合的雙功能超壓泄放裝置對防護(hù)容器進(jìn)行超壓泄放的方法，滿足防護(hù)容器的多場合安全使用要求。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明主動與被動結(jié)合的雙功能超壓泄放裝置的剖面圖。
【具體實(shí)施方式】實(shí)施例
[0018]本實(shí)施例公開了一種能廣泛應(yīng)用于石油、化工領(lǐng)域的主動與被動結(jié)合的雙功能超壓泄放裝置。具體地，該動與被動結(jié)合的雙功能超壓泄放裝置如圖1所示，包括接管2、爆破片組件、管法蘭4、高頻壓力傳感器7、電控單元8和定點(diǎn)激發(fā)結(jié)構(gòu)6。其中，接管2為具有一定工作強(qiáng)度的管路，該接管2 —端與防護(hù)容器I連通，接管2的另一端(即接管遠(yuǎn)離防護(hù)容器I的一端)焊接管法蘭4，管法蘭4中間固定有爆破片組件。該爆破片組件包括膜片5，膜片5能實(shí)現(xiàn)接管2的封閉。該超壓泄放裝置通過高頻壓力傳感器7和電控單元8組成升壓速率測量回路:高頻壓力傳感器7固定在防護(hù)容器I的側(cè)壁上，能夠?qū)崟r采集防護(hù)容器I內(nèi)的壓力信號。高頻壓力傳感器7通過電控導(dǎo)線9與電控單元8的數(shù)據(jù)輸入端連接，所述電控單元8的數(shù)據(jù)輸出端通過電控導(dǎo)線9與定點(diǎn)激發(fā)結(jié)構(gòu)6連接，定點(diǎn)激發(fā)結(jié)構(gòu)6能實(shí)現(xiàn)膜片5的破裂。
[0019]本實(shí)施例中所述爆破片組件包括膜片5和用于夾持膜片的夾持器3，膜片5固定在夾持器3中間，夾持器3背離膜片5的一側(cè)固定有管法蘭4，夾持器3、管法蘭4和膜片5同軸，所述爆破片組件通過管法蘭4固定在接管2上。本實(shí)施例中所采用的膜片5采用與現(xiàn)有超壓泄放裝置中膜片相同的材料制成。本實(shí)施例所采用的夾持器3為環(huán)形中空的夾持裝置，膜片5邊緣被夾持器3夾持固定；夾持器3側(cè)邊設(shè)置有孔，電控導(dǎo)線9通過夾持器3側(cè)邊的孔穿出與定點(diǎn)激發(fā)結(jié)構(gòu)6電聯(lián)。
[0020]為了保證定點(diǎn)激發(fā)結(jié)構(gòu)6能擊破膜片5，通常將定點(diǎn)激發(fā)結(jié)構(gòu)6靠近膜片5設(shè)置。具體地，本實(shí)施例中定點(diǎn)激發(fā)結(jié)構(gòu)6粘貼于膜片5的非承壓側(cè)，即所述定點(diǎn)激發(fā)結(jié)構(gòu)6粘貼于膜片5遠(yuǎn)離防護(hù)容器的一側(cè)。定點(diǎn)激發(fā)結(jié)構(gòu)包括但不限于化學(xué)點(diǎn)火頭，化學(xué)點(diǎn)火頭的能量至少能將膜片5擊破。
[0021]電控單元8包括電聯(lián)的高頻數(shù)據(jù)采集結(jié)構(gòu)和電源，所述控制電路能根據(jù)測壓元件采集的壓力信號計算出壓力的上升速率。
[0022]采用本實(shí)施例所述主動與被動結(jié)合的雙功能超壓泄放裝置的超壓泄放方法包括以下步驟:
當(dāng)防護(hù)容器I內(nèi)壓力未達(dá)到膜片爆破壓力，但防護(hù)容器I內(nèi)開始發(fā)生反應(yīng)失控超壓時，實(shí)現(xiàn)主動泄壓:高頻壓力傳感器7將采集到的防護(hù)容器I內(nèi)的壓力信號傳輸至電控單元8，電控單元8分析所述壓力信號進(jìn)而得出防護(hù)容器I內(nèi)的壓力上升速率，當(dāng)壓力上升速率高于化學(xué)反應(yīng)準(zhǔn)許的臨界值(設(shè)定值)時，說明超壓為反應(yīng)失控超壓，電控單元8通過電控導(dǎo)線觸發(fā)定點(diǎn)激發(fā)結(jié)構(gòu)6，定點(diǎn)激發(fā)結(jié)構(gòu)6強(qiáng)制膜片5破裂，進(jìn)而將接管2與外界導(dǎo)通，為防護(hù)容器內(nèi)的介質(zhì)提供泄放通道，從而在反應(yīng)失控初期即將介質(zhì)泄放出去；
若電控單元8測得的壓力上升速率始終低于臨界值，但壓力達(dá)到膜片5的爆破壓力時，依靠壓差實(shí)現(xiàn)膜片5的被動泄放，接管2與外界導(dǎo)通，為防護(hù)容器I內(nèi)的介質(zhì)提供泄放通道。主動與被動相結(jié)合的雙重泄放方法滿足了易發(fā)生物理超壓和反應(yīng)失控超壓的場合的需要。
[0023]最后應(yīng)說明的是:以上各實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述各實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:其依然可以對前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分或者全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種主動與被動結(jié)合的雙功能超壓泄放裝置，其特征在于，包括接管、管法蘭、爆破片組件、電控單元、測壓元件和定點(diǎn)激發(fā)結(jié)構(gòu)，所述接管一端與防護(hù)容器連通，所述接管遠(yuǎn)離防護(hù)容器的一端焊接管法蘭，管法蘭中間固定有爆破片組件，所述爆破片組件包括膜片，所述膜片能實(shí)現(xiàn)接管的封閉；所述測壓元件固定在防護(hù)容器的側(cè)壁上，能采集防護(hù)容器內(nèi)的壓力信號，所述測壓元件通過電控導(dǎo)線與電控單元的數(shù)據(jù)輸入端連接，所述電控單元的數(shù)據(jù)輸出端通過電控導(dǎo)線與定點(diǎn)激發(fā)結(jié)構(gòu)連接，所述定點(diǎn)激發(fā)結(jié)構(gòu)能實(shí)現(xiàn)膜片的破裂。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述主動與被動結(jié)合的雙功能超壓泄放裝置，其特征在于，所述爆破片組件包括膜片和用于夾持膜片的夾持器，所述膜片固定在夾持器中間，所述夾持器背離膜片的一側(cè)固定有管法蘭，所述膜片、夾持器和管法蘭同軸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述主動與被動結(jié)合的雙功能超壓泄放裝置，其特征在于，所述測壓元件為高頻壓力傳感器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述主動與被動結(jié)合的雙功能超壓泄放裝置，其特征在于，所述定點(diǎn)激發(fā)結(jié)構(gòu)靠近膜片設(shè)置。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述主動與被動結(jié)合的雙功能超壓泄放裝置，其特征在于，所述定點(diǎn)激發(fā)結(jié)構(gòu)粘貼于膜片的非承壓側(cè)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述主動與被動結(jié)合的雙功能超壓泄放裝置，其特征在于，所述定點(diǎn)激發(fā)結(jié)構(gòu)包括化學(xué)點(diǎn)火頭。
7.一種超壓泄放方法，其特征在于，采用權(quán)利要求1-6任意一項(xiàng)所述主動與被動結(jié)合的雙功能超壓泄放裝置，該超壓泄放方法包括以下步驟:所述測壓元件將檢測到的防護(hù)容器內(nèi)的壓力信號傳輸至電控單元，所述電控單元分析壓力信號進(jìn)而得出防護(hù)容器內(nèi)的壓力上升速率，當(dāng)壓力上升速率高于化學(xué)反應(yīng)準(zhǔn)許的臨界值時，所述電控單元通過電控導(dǎo)線觸發(fā)定點(diǎn)激發(fā)結(jié)構(gòu)，所述定點(diǎn)激發(fā)結(jié)構(gòu)強(qiáng)制膜片破裂，進(jìn)而將接管與外界導(dǎo)通，為防護(hù)容器內(nèi)的介質(zhì)提供泄放通道；當(dāng)壓力上升速率低于臨界值，但防護(hù)容器內(nèi)壓力達(dá)到膜片爆破壓力時，所述膜片破裂，所述接管與外界導(dǎo)通，為防護(hù)容器內(nèi)的介質(zhì)提供泄放通道。
【文檔編號】F16K17/20GK103574114SQ201310519427
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年10月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月29日
【發(fā)明者】喻健良, 閆興清, 王培昕, 謝傳欣 申請人:大連理工大學(xué)