CN103574114A - 主动与被动结合的双功能超压泄放装置及超压泄放方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种主动与被动结合的双功能超压泄放装置及超压泄放方法。主动与被动结合的双功能超压泄放装置包括接管、管法兰、爆破片组件、电控单元、测压元件和定点激发结构，所述接管一端与防护容器连通，接管远离防护容器的一端焊接管法兰，管法兰中间固定爆破片组件，爆破片组件包括膜片，膜片能实现接管的封闭；测压元件固定在防护容器的侧壁上，能采集防护容器内的压力信号，测压元件通过电控导线与电控单元的数据输入端连接，电控单元的数据输出端通过电控导线与定点激发结构连接，所述定点激发结构能实现膜片的破裂。本发明结构简单、合理、紧凑，能满足石油、化工等行业需求，尤其适用于易发生物理超压和反应失控超压的场合。

Description

主动与被动结合的双功能超压泄放装置及超压泄放方法
技术领域
本发明涉及化工机械技术，尤其涉及一种主动与被动结合的双功能超压泄放装置及超压泄放方法。 
背景技术
现有应用在化工等行业的超压泄放装置包括：爆破片组件和接管，所述爆破片组件固定在接管的一端，所述接管上远离爆破片组件的一端与防护容器连通；所述爆破片组件包括膜片和夹持器，所述膜片能将接管管路封闭。现有爆破片的工作原理是采用被动的压差实现膜片的破裂，为介质提供泄放通道。现有的研究表明，在物理超压等压力上升速率较低的情况下，采用被动压差泄放的超压泄放装置完全适用。但是，化工行业通常会存在升压速率较高的化学反应，此类反应在发生反应失控超压、压力上升速率过高时也应该立即对介质进行泄放。但现有超压泄放装置仅依靠反应失控压力实现爆破片的破裂，即通过被动压差泄放反应器内介质，当发生反应失控超压的情况，压力达到爆破片膜片的破裂压力时，防护容器内已经发生超压破坏的事故，即现有的超压泄放装置-爆破片无法满足石油、化工等行业的需求。
所以，亟待提出一种既能在物理超压情况下提供介质泄放通道，也能在反应失控超压情况下提供介质泄放通道的超压泄放装置。
 
发明内容
本发明的目的在于，针对上述现有超压泄放装置无法满足石油、化工等行业需求的问题，提出一种主动与被动结合的双功能超压泄放装置，该装置能满足石油、化工等行业需求，尤其适用于易发生物理超压和反应失控超压的场合。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种主动与被动结合的双功能超压泄放装置，包括接管、管法兰、爆破片组件、电控单元、测压元件和定点激发结构，所述接管一端与防护容器连通，所述接管远离防护容器的一端焊接管法兰，管法兰中间固定有爆破片组件，所述爆破片组件包括膜片，所述膜片能实现接管的封闭；所述测压元件固定在防护容器的侧壁上，能采集防护容器内的压力信号，所述测压元件通过电控导线与电控单元的数据输入端连接，所述电控单元的数据输出端通过电控导线与定点激发结构连接，所述定点激发结构能实现膜片的破裂。
进一步地，所述爆破片组件包括膜片和用于夹持膜片的夹持器，所述膜片固定在夹持器中间，所述夹持器背离膜片的一侧固定有管法兰，所述膜片、夹持器和管法兰同轴。所述膜片能封闭接管远离防护容器的一端。
可以理解，本发明所述膜片可采用与现有超压泄放装置中膜片相同的材料制成。
进一步地，所述测压元件为高频压力传感器，能够实时采集防护容器内的压力信号。
进一步地，所述定点激发结构靠近膜片设置。
进一步地，所述定点激发结构粘贴于膜片的非承压侧，即所述定点激发结构粘贴于膜片远离防护容器的一侧。
进一步地，所述定点激发结构包括化学点火头，该化学点火头的能量至少能将膜片击破。
进一步地，所述电控单元包括高频数据采集结构及电源，所述控制电路能根据测压元件检测的压力信号计算出压力上升速率。
本发明的另一个目的还提供了一种超压泄放方法，该方法实现了多场合安全使用要求。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种超压泄放方法，采用所述主动与被动结合的双功能超压泄放装置，该超压泄放方法包括以下步骤：
高频压力传感器将检测到的防护容器内的压力信号传输至电控单元，电控单元分析所述压力信号进而得出防护容器内的压力上升速率，当压力上升速率高于化学反应准许的临界值时，说明超压为反应失控超压，电控单元通过电控导线触发定点激发结构，定点激发结构强制膜片破裂，进而将接管与外界导通，为防护容器内的介质提供泄放通道；
当压力上升速率低于临界值，但防护容器内压力达到膜片爆破压力时，膜片破裂，接管与外界导通，为防护容器内的介质提供泄放通道。
本发明主动与被动结合的双功能超压泄放装置结构简单、合理、紧凑，当防护容器内压力上升速率高于临界值时，定点激发结构动作，将膜片打开，从而主动泄放出介质。当防护容器内压力上升速率低于临界值但压力达到爆破片泄放压力时，膜片破裂实现被动压差排放。这种主动与被动相结合的选择性泄放装置，既能适用于物理超压等升压缓慢的场合，也能适用于化学超压等升压迅速的场合，有效的保护了防护容器的物理超压和化学超压安全。采用该主动与被动结合的双功能超压泄放装置对防护容器进行超压泄放的方法，满足防护容器的多场合安全使用要求。
附图说明
图1为本发明主动与被动结合的双功能超压泄放装置的剖面图。
具体实施方式
实施例
本实施例公开了一种能广泛应用于石油、化工领域的主动与被动结合的双功能超压泄放装置。具体地，该动与被动结合的双功能超压泄放装置如图1所示，包括接管2、爆破片组件、管法兰4、高频压力传感器7、电控单元8和定点激发结构6。其中，接管2为具有一定工作强度的管路，该接管2一端与防护容器1连通，接管2的另一端（即接管远离防护容器1的一端）焊接管法兰4，管法兰4中间固定有爆破片组件。该爆破片组件包括膜片5，膜片5能实现接管2的封闭。该超压泄放装置通过高频压力传感器7和电控单元8组成升压速率测量回路：高频压力传感器7固定在防护容器1的侧壁上，能够实时采集防护容器1内的压力信号。高频压力传感器7通过电控导线9与电控单元8的数据输入端连接，所述电控单元8的数据输出端通过电控导线9与定点激发结构6连接，定点激发结构6能实现膜片5的破裂。
本实施例中所述爆破片组件包括膜片5和用于夹持膜片的夹持器3，膜片5固定在夹持器3中间，夹持器3背离膜片5的一侧固定有管法兰4，夹持器3、管法兰4和膜片5同轴，所述爆破片组件通过管法兰4固定在接管2上。本实施例中所采用的膜片5采用与现有超压泄放装置中膜片相同的材料制成。本实施例所采用的夹持器3为环形中空的夹持装置，膜片5边缘被夹持器3夹持固定；夹持器3侧边设置有孔，电控导线9通过夹持器3侧边的孔穿出与定点激发结构6电联。
为了保证定点激发结构6能击破膜片5，通常将定点激发结构6靠近膜片5设置。具体地，本实施例中定点激发结构6粘贴于膜片5的非承压侧，即所述定点激发结构6粘贴于膜片5远离防护容器的一侧。定点激发结构包括但不限于化学点火头，化学点火头的能量至少能将膜片5击破。
电控单元8包括电联的高频数据采集结构和电源，所述控制电路能根据测压元件采集的压力信号计算出压力的上升速率。
采用本实施例所述主动与被动结合的双功能超压泄放装置的超压泄放方法包括以下步骤：
当防护容器1内压力未达到膜片爆破压力，但防护容器1内开始发生反应失控超压时，实现主动泄压：高频压力传感器7将采集到的防护容器1内的压力信号传输至电控单元8，电控单元8分析所述压力信号进而得出防护容器1内的压力上升速率，当压力上升速率高于化学反应准许的临界值（设定值）时，说明超压为反应失控超压，电控单元8通过电控导线触发定点激发结构6，定点激发结构6强制膜片5破裂，进而将接管2与外界导通，为防护容器内的介质提供泄放通道，从而在反应失控初期即将介质泄放出去；
若电控单元8测得的压力上升速率始终低于临界值，但压力达到膜片5的爆破压力时，依靠压差实现膜片5的被动泄放，接管2与外界导通，为防护容器1内的介质提供泄放通道。主动与被动相结合的双重泄放方法满足了易发生物理超压和反应失控超压的场合的需要。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (7)

1.一种主动与被动结合的双功能超压泄放装置，其特征在于，包括接管、管法兰、爆破片组件、电控单元、测压元件和定点激发结构，所述接管一端与防护容器连通，所述接管远离防护容器的一端焊接管法兰，管法兰中间固定有爆破片组件，所述爆破片组件包括膜片，所述膜片能实现接管的封闭；所述测压元件固定在防护容器的侧壁上，能采集防护容器内的压力信号，所述测压元件通过电控导线与电控单元的数据输入端连接，所述电控单元的数据输出端通过电控导线与定点激发结构连接，所述定点激发结构能实现膜片的破裂。
2.根据权利要求1所述主动与被动结合的双功能超压泄放装置，其特征在于，所述爆破片组件包括膜片和用于夹持膜片的夹持器，所述膜片固定在夹持器中间，所述夹持器背离膜片的一侧固定有管法兰，所述膜片、夹持器和管法兰同轴。
3.根据权利要求1所述主动与被动结合的双功能超压泄放装置，其特征在于，所述测压元件为高频压力传感器。
4.根据权利要求1所述主动与被动结合的双功能超压泄放装置，其特征在于，所述定点激发结构靠近膜片设置。
5.根据权利要求4所述主动与被动结合的双功能超压泄放装置，其特征在于，所述定点激发结构粘贴于膜片的非承压侧。
6.根据权利要求4所述主动与被动结合的双功能超压泄放装置，其特征在于，所述定点激发结构包括化学点火头。
7.一种超压泄放方法，其特征在于，采用权利要求1-6任意一项所述主动与被动结合的双功能超压泄放装置，该超压泄放方法包括以下步骤：
所述测压元件将检测到的防护容器内的压力信号传输至电控单元，所述电控单元分析压力信号进而得出防护容器内的压力上升速率，当压力上升速率高于化学反应准许的临界值时，所述电控单元通过电控导线触发定点激发结构，所述定点激发结构强制膜片破裂，进而将接管与外界导通，为防护容器内的介质提供泄放通道；
当压力上升速率低于临界值，但防护容器内压力达到膜片爆破压力时，所述膜片破裂，所述接管与外界导通，为防护容器内的介质提供泄放通道。
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