一种呼吸阀耐烧测试装置及方法与流程

1.本发明属于机械部件的测试技术领域，涉及呼吸阀性能的测试装置及方法。


背景技术：

2.呼吸阀作为储罐安全附件之一，其功能是用以降低常压及低压储罐内挥发性液体的蒸发损耗。呼吸阀不仅能够维持罐内气压平衡，确保储罐在超压和负压时免遭损坏，而且能利用储罐本身的承压能力减少储罐内介质的挥发和损耗，对安全和环保均有重要作用。
3.正常工况下，储罐向外输出物料时呼吸阀即开始向罐内吸入空气；向储罐内灌装物料时呼吸阀即开始将罐内气体向罐外呼出；由于气候变化等原因引起罐内物料蒸汽压增高或降低，呼吸阀则呼出蒸汽或吸入空气或氮气。异常工况下，发生火灾时，储罐因受热引起罐内液体蒸发量剧增，呼吸阀便开始向罐外呼出，以避免储罐因超压而损坏；在其他工况下，如挥发性液体的加压输送，内外部传热装置化学反应，操作失误等，呼吸阀则进行呼出或吸入，以避免储罐因超压或超真空而遭受损坏。同时呼吸阀往罐外呼气万一遇见雷击导致呼吸阀着火，呼吸阀呼出的物料将会持续燃烧。在传统观念里，阻火器或者阻火盘就具备耐烧功能，德国ptb按照uscg标准分别对管道爆轰阻火器依照垂直和水平安装位置进行了耐烧实验（阻火器末端直接面向大气），发现普通的阻火器最多耐烧不超过30分钟，然而根据国际标准，全天候呼吸阀耐烧时间不低于2小时。因此，阻火呼吸阀如何进行耐火烧测试在国内属于空白，尚未见相关报道。
4.目前国内应用在储罐顶部阻火呼吸阀耐火烧性能存在不确定性，因此亟需研制一种呼吸阀耐烧测试方法及装置，解决目前呼吸阀耐火烧性能评价，避免储罐火灾爆炸的发生，保障人身和财产安全。


技术实现要素：

5.本发明的目的是为了弥补现有技术的空白，提供一种对呼吸阀进行耐烧测试的装置及方法，通过测试来评估呼吸阀的耐烧性能，为提高储罐的安全性能提供参考。
6.为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种呼吸阀耐烧测试装置，包括燃烧气缓冲罐；所述燃烧气缓冲罐通过管道分别与燃烧气源和呼吸阀连接；燃烧气源和燃烧气缓冲罐之间的管道上设有控制阀门；燃烧气缓冲罐与呼吸阀之间设有传感器；呼吸阀与点火源连接。
7.作为本发明的一种优选方式，所述控制阀门包括截止阀。
8.进一步优选地，所述的截止阀与燃烧气缓冲罐之间设有三重特斯拉阀。
9.进一步优选地，所述的传感器包括压力传感器，所述压力传感器安装在燃烧气缓冲罐上，用于监测罐内压力情况。
10.进一步优选地，所述的传感器包括火焰传感器，所述火焰传感器安装在燃烧气缓冲罐与呼吸阀之间的气体管道上，用于监测气体管道中有无火焰。
11.进一步优选地，所述的传感器包括温度传感器，所述温度传感器安装在燃烧气缓
冲罐与呼吸阀之间的气体管道上，用于监测气体管道的温度值。
12.进一步优选地，所述的燃烧气缓冲罐连接爆破片。
13.本发明还提供了一种呼吸阀耐烧测试方法，包括：向燃烧气缓冲罐内充入燃烧气体；通过plc控制器监测压力传感器、温度传感器、火焰传感器的检测数据；当燃烧气缓冲罐的压力超过呼吸阀压力阀盘起跳压力时，燃烧气从压力阀盘泄放至大气中，点火源对泄放到大气中的燃烧气点火，呼吸阀压力阀阻火盘端进行持续燃烧。
14.进一步地，当压力传感器测量值急剧上升、火焰传感器检测到火焰和温度传感器测量值急剧上升，此三个事件中任意发生一个事件，plc控制器控制截止阀快速关闭，结束测试。
15.本发明的呼吸阀耐烧测试装置及方法，具有的有益效果是：1.利用plc控制截止阀和三重特斯拉阀，能够阻止呼吸阀回火时火焰及爆炸冲击传递至燃烧气进口气体管道中引爆燃烧气进口气体管道中的气体，避免火灾爆炸的扩大。
16.2.利用温度传感器和火焰传感器，能够实时检测呼吸阀燃烧过程中是否有回火现象，根据耐烧时间评价呼吸阀的耐火性能。
17.3.利用燃烧气缓冲罐和爆破片，能够迅速将燃烧气爆炸燃烧消耗殆尽，爆破片能够将压力泄放至空旷大气中，避免燃烧气进口气体管道的爆炸。
附图说明
18.图1为本发明的呼吸阀耐烧测试装置结构示意图。
具体实施方式
19.为了便于理解本发明，下面结合附图和具体实施例，对本发明进行更详细的说明。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明公开内容的理解更加透彻全面。
20.实施例1 本实施提供的呼吸阀耐烧测试装置，具体结构如图1所示，包括：燃烧气入口法兰1、流量计2、截止阀3、三重特斯拉阀4、燃烧气缓冲罐5、爆破片6、压力传感器7、plc控制器8、火焰传感器9、温度传感器10、火花塞12。
21.燃烧气入口管道与燃烧气入口法兰1通过法兰连接。流量计2安装在燃烧气入口管道上，流量计2与管道通过螺纹连接。截止阀3、三重特斯拉阀4依次安装在气体管道上，与气体管道通过螺纹连接，截止阀3通过线缆与plc控制器8连接。燃烧气入口管道安装在气体管道上，与气体管道通过螺纹连接。气体管道与燃烧气缓冲罐5螺纹连接。爆破片6安装在燃烧气缓冲罐5右侧，与燃烧气缓冲罐5之间通过气体管道螺纹连接。
22.三重特斯拉阀4采用特殊的流道设计，燃烧气从三重特斯拉阀4左侧进入，燃烧气能够迅速通过三重特斯拉阀4，三重特斯拉阀4的压降为10pa。当呼吸阀11燃烧发生回火时，爆炸冲击和火焰从三重特斯拉阀4的右侧进入三重特斯拉阀4，在三重特斯拉阀4的止逆流道中，爆炸冲击和火焰迅速停止向三重特斯拉阀4的左侧传播，三重特斯拉阀4避免了呼吸阀11回火时火焰及爆炸冲击传递至燃烧气进口气体管道中引爆燃烧气进口气体管道中的
气体，避免火灾爆炸的扩大。
23.压力传感器7安装在燃烧气缓冲罐5右上部，与燃烧气缓冲罐5通过螺纹连接，压力传感器7通过线缆与plc控制器8连接。燃烧气缓冲罐5气体出口管道与燃烧气缓冲罐5螺纹连接。火焰传感器9安装在气体出口管道上，火焰传感器9与气体出口管道通过螺纹连接，火焰传感器9通过线缆与plc控制器8连接。温度传感器10安装在气体出口管道上，温度传感器10与气体出口管道通过螺纹连接，温度传感器10通过线缆与plc控制器8连接。
24.气体出口管道与呼吸阀11下端口通过法兰连接。呼吸阀11顶端设置火花塞12，燃烧气从呼吸阀11泄放至大气中时，通过火花塞12点火燃烧。
25.本实施例中的呼吸阀耐烧测试装置，工作原理如下：燃烧气体从燃烧气入口法兰1进入呼吸阀耐烧测试装置，燃烧气经过流量计2、截止阀3和三重特斯拉阀4进入燃烧气缓冲罐5，燃烧气体经过火焰传感器9、温度传感器10进入呼吸阀11，燃烧气体压力超过呼吸阀11压力阀盘起跳压力时，燃烧气从压力阀阻火盘泄放至大气中，火花塞12对泄放到大气中的燃烧气点火，呼吸阀11压力阀阻火盘端可进行持续燃烧实验。
26.plc控制器8实时监测压力传感器7、火焰传感器9和温度传感器10的监测数据。压力传感器7测量值急剧上升、火焰传感器9检测到火焰和温度传感器10测量值急剧上升，此三个事件中任意发生一个事件，plc控制器8判断呼吸阀11存在回火现象，呼吸阀11耐烧测试结束。同时，plc控制器8控制截止阀3快速关闭，避免火焰和爆炸传递至燃烧气进口气体管道中引爆燃烧气进口气体管道中的气体，杜绝火灾爆炸的扩大。
27.呼吸阀11内部燃烧气爆燃火焰和爆炸冲击会传递至燃烧气缓冲罐5中，燃烧气缓冲罐5发生爆燃，燃烧气缓冲罐5爆燃压力传递至三重特斯拉阀4，在三重特斯拉阀4的止逆流道中，爆炸冲击和火焰迅速停止向三重特斯拉阀4的左侧传播，爆破片6爆破压力设置为0.1mpa，燃烧气缓冲罐5内部爆燃压力通过爆破片6泄放至大气中，同时将燃烧气爆炸燃烧消耗殆尽，避免燃烧气进口气体管道的爆炸。
28.实施例2：本实施提供的呼吸阀耐烧测试方法，以测试dn200汽油储罐呼吸阀为例，燃烧气体为汽油油气。
29.汽油油气从燃烧气入口法兰1进入呼吸阀11耐烧测试装置，汽油油气进入燃烧气缓冲罐5中不断升压，当燃烧气缓冲罐5的压力超过dn200呼吸阀11压力阀盘起跳压力1350pa时，汽油油气从压力阀盘泄放至大气中，火花塞12对泄放到大气中的汽油油气点火，呼吸阀11压力阀阻火盘端进行持续燃烧。呼吸阀11压力阀阻火盘燃烧1小时后，温度传感器10温度上升至123℃，火焰传感器9未检测到火焰，压力传感器7压力值维持在1400pa左右；呼吸阀11压力阀阻火盘燃烧2小时后，温度传感器10温度上升至178℃，火焰传感器9未检测到火焰，压力传感器7压力值维持在1380pa左右。
30.dn200汽油储罐呼吸阀满足耐火烧2小时的要求，满足国际标准。
31.实施例3：本实施提供的呼吸阀耐烧测试方法，以测试dn150苯储罐呼吸阀为例，燃烧气体为苯气体。
32.苯气体从燃烧气入口法兰1进入呼吸阀11耐烧测试装置，苯气体进入燃烧气缓冲罐5中不断升压，当燃烧气缓冲罐5的压力超过dn150呼吸阀11压力阀盘起跳压力1000pa时，苯气体从压力阀盘泄放至大气中，火花塞12对泄放到大气中的苯气体点火，呼吸阀11压力
阀阻火盘端进行持续燃烧。呼吸阀11压力阀阻火盘燃烧半小时后，温度传感器10温度上升至87℃，火焰传感器9未检测到火焰，压力传感器7压力值维持在1050pa左右；呼吸阀11压力阀阻火盘燃烧至48分钟，温度传感器10温度突然上升至567℃，火焰传感器9检测到火焰，压力传感器7压力值上升至0.5mpa。plc控制器8控制截止阀3快速关闭。呼吸阀11内部苯气爆燃火焰和爆炸冲击传递至燃烧气缓冲罐5中，燃烧气缓冲罐5发生爆燃，燃烧气缓冲罐5爆燃压力传递至三重特斯拉阀4，在三重特斯拉阀4的止逆流道中，爆炸冲击和火焰迅速停止向三重特斯拉阀4的左侧传播，燃烧气缓冲罐5内部0.5mpa爆燃压力通过爆破片6泄放至大气中，同时将苯气体爆炸燃烧消耗殆尽，避免燃烧气进口气体管道的爆炸。
33.dn150苯储罐呼吸阀不满足耐火烧2小时的要求，需要重新购置dn150苯储罐呼吸阀并测试。
34.实施例4：本实施提供的呼吸阀耐烧测试方法，以测试dn100乙烯储罐呼吸阀为例，燃烧气体为乙烯气体。
35.乙烯气体从燃烧气入口法兰1进入呼吸阀11耐烧测试装置，乙烯气体进入燃烧气缓冲罐5中不断升压，当燃烧气缓冲罐5的压力超过dn100呼吸阀11压力阀盘起跳压力670pa时，乙烯气体从压力阀盘泄放至大气中，火花塞12对泄放到大气中的乙烯气体点火，呼吸阀11压力阀阻火盘端进行持续燃烧。呼吸阀11压力阀阻火盘燃烧1小时后，温度传感器10温度上升至147℃，火焰传感器9未检测到火焰，压力传感器7压力值维持在680pa左右；呼吸阀11压力阀阻火盘燃烧至79分钟，温度传感器10温度突然上升至721℃，火焰传感器9检测到火焰，压力传感器7压力值上升至0.62mpa。plc控制器8控制截止阀3快速关闭。呼吸阀11内部乙烯气爆燃火焰和爆炸冲击传递至燃烧气缓冲罐5中，燃烧气缓冲罐5发生爆燃，燃烧气缓冲罐5爆燃压力传递至三重特斯拉阀4，在三重特斯拉阀4的止逆流道中，爆炸冲击和火焰迅速停止向三重特斯拉阀4的左侧传播，燃烧气缓冲罐5内部0.62mpa爆燃压力通过爆破片6泄放至大气中，同时将乙烯气爆炸燃烧消耗殆尽，避免燃烧气进口气体管道的爆炸。
36.dn100乙烯储罐呼吸阀不满足耐火烧2小时的要求，需要重新购置dn100乙烯储罐呼吸阀并测试。
37.实施例5：本实施提供的呼吸阀耐烧测试方法，以测试dn80苯乙烯储罐呼吸阀为例，燃烧气体为苯乙烯。
38.苯乙烯从燃烧气入口法兰1进入呼吸阀11耐烧测试装置，苯乙烯进入燃烧气缓冲罐5中不断升压，当燃烧气缓冲罐5的压力超过dn80呼吸阀11压力阀盘起跳压力1760pa时，苯乙烯从压力阀盘泄放至大气中，火花塞12对泄放到大气中的苯乙烯点火，呼吸阀11压力阀阻火盘端进行持续燃烧。呼吸阀11压力阀阻火盘燃烧1小时后，温度传感器10温度上升至159℃，火焰传感器9未检测到火焰，压力传感器7压力值维持在1770pa左右；呼吸阀11压力阀阻火盘燃烧2小时后，温度传感器10温度上升至219℃，火焰传感器9未检测到火焰，压力传感器7压力值维持在1780pa左右。
39.dn80苯乙烯储罐呼吸阀满足耐火烧2小时的要求，满足国际标准。
40.实施例6：本实施提供的呼吸阀耐烧测试方法，以测试dn50乙炔储罐呼吸阀为例，燃烧气体为乙炔。
41.乙炔从燃烧气入口法兰1进入呼吸阀11耐烧测试装置，乙炔进入燃烧气缓冲罐5中不断升压，当燃烧气缓冲罐5的压力超过dn50呼吸阀11压力阀盘起跳压力980pa时，乙炔从
压力阀盘泄放至大气中，火花塞12对泄放到大气中的乙炔点火，呼吸阀11压力阀阻火盘端进行持续燃烧。呼吸阀11压力阀阻火盘燃烧1小时后，温度传感器10温度上升至239℃，火焰传感器9未检测到火焰，压力传感器7压力值维持在1080pa左右；呼吸阀11压力阀阻火盘燃烧2小时后，温度传感器10温度上升至289℃，火焰传感器9未检测到火焰，压力传感器7压力值维持在1070pa左右。
42.dn50乙炔储罐呼吸阀满足耐火烧2小时的要求，满足国际标准。
43.爆炸0区指连续出现或长期出现爆炸性气体或粉尘的环境，如：储罐液面以上空间、罐区内气体管道和码头船岸对接管道等场合皆属于爆炸零区。根据国际标准，全天候呼吸阀耐烧时间不低于2小时因此，阻火呼吸阀如何进行耐火烧测试在国内属于空白，尚未应用。因此，本发明的装置应用于测试呼吸阀耐烧2小时以上，应用前景广泛。