電力開關(guān)用爆破片的更換周期

李新東，喻鍵良，李岳，溫殿江

(大連理工安全裝備有限公司，遼寧 大連 116620)

1 前言

爆破片作為緊急泄壓的安全裝置，由于尺寸不受限制，密封性能好，動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性優(yōu)異，適應(yīng)急速及慢速物理超壓、相變超壓、氣體及粉塵等化學(xué)爆燃超壓的各種工況，廣泛應(yīng)用于石油、化工、能源、冶金、電力、消防及國(guó)防等行業(yè)，其中反拱帶槽型爆破片及部分按特殊設(shè)計(jì)制造的正拱帶槽型爆破片抗壓力疲勞能力強(qiáng)，性能穩(wěn)定，爆破無碎片，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于電力開關(guān)行業(yè)。

電力開關(guān)行業(yè)的SF6封閉電器對(duì)爆破片的有著特殊的要求:能夠承受冷熱沖擊作用、密封性能良好、動(dòng)作準(zhǔn)確及時(shí)、爆破壓力穩(wěn)定及要有很長(zhǎng)的使用壽命。而這些要求中，對(duì)爆破片的使用壽命很難通過常態(tài)下的試驗(yàn)確定，而這又是電力開關(guān)行業(yè)最為關(guān)注的問題。文中通過分析影響爆破片性能的因素，結(jié)合產(chǎn)品使用經(jīng)驗(yàn)，提出了不同條件下電力開關(guān)行業(yè)用爆破片的更換周期。

2 關(guān)于爆破片更換周期的一般要求

按照TSG ZF003－2011《爆破片裝置安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》B6.3.1規(guī)定:“爆破片更換周期應(yīng)當(dāng)根據(jù)設(shè)備使用條件、介質(zhì)性質(zhì)等具體影響因素，或者設(shè)計(jì)預(yù)期使用年限合理確定，一般情況下爆破片裝置更換周期為2～3年。對(duì)于腐蝕性、毒性介質(zhì)以及苛刻條件下使用的爆破片裝置應(yīng)當(dāng)縮短更換周期”。

3 影響爆破片性能的因素

3.1 損傷

爆破片在儲(chǔ)存、搬運(yùn)和安裝過程中遭受損傷，爆破片的爆破壓力或耐疲勞性能降低。

3.2 夾持力不足或不均勻

安裝過程中，沒有按照安裝說明書要求對(duì)爆破片進(jìn)行合理的夾緊固定，造成爆破片夾持邊緣處于非剛性約束狀態(tài)，這對(duì)爆破片的爆破壓力或耐疲勞性能有嚴(yán)重影響，會(huì)導(dǎo)致爆破壓力和耐疲勞性能降低。

3.3 夾持結(jié)構(gòu)或尺寸設(shè)計(jì)加工不當(dāng)

夾持結(jié)構(gòu)無法保證爆破片正確安裝及夾緊，泄放側(cè)夾持法蘭口徑過小，影響爆破片破裂，防護(hù)裝置影響爆破片泄放要求，這些都會(huì)影響爆破片性能。

3.4 無防護(hù)或防護(hù)不當(dāng)

爆破片安裝以后，在爆破片泄壓側(cè)沒有設(shè)置防護(hù)或防護(hù)設(shè)置不當(dāng)，造成爆破片可能遭受冰雹、飛石等損傷，而且爆破片的凹面可能積存雨雪，這不但影響爆破片的正常爆破，如果設(shè)備運(yùn)行環(huán)境惡劣(嚴(yán)重的環(huán)境腐蝕)，爆破片還會(huì)遭受腐蝕破壞，更有甚者隨著雨雪水的反復(fù)融化和冰凍，就會(huì)對(duì)爆破片產(chǎn)生膨脹力，導(dǎo)致爆破片形狀發(fā)生變化甚至沿槽破裂。

3.5 操作比的影響

由于爆破片是溫度、壓力敏感元件，是按極限壽命設(shè)計(jì)與制造的，即達(dá)到爆破壓力，爆破片就瞬間爆破。爆破片最小設(shè)計(jì)爆破壓力與設(shè)備最大操作壓力之比(即操作比)對(duì)爆破片使用壽命影響非常顯著，比值越大，爆破片壽命越長(zhǎng)。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO4126《Safety devices for protection against excessive pressure—part 2:Bursting disc safety devices》和《Safety devices for protection against excessive pressure— part 6:Application，selection and installation of bursting disc safety devices》及國(guó)內(nèi)爆破片相關(guān)標(biāo)準(zhǔn) GB150《鋼制壓力容器》和GB567《爆破片與爆破片裝置》均給出了不同類型爆破片的最大允許操作比，要使爆破片長(zhǎng)久使用，設(shè)備最大工作壓力不能超過允許壓力，否則壽命會(huì)受到嚴(yán)重影響。

4 使用經(jīng)驗(yàn)

4.1 事故案例

某電力開關(guān)企業(yè)委托我公司設(shè)計(jì)加工爆破片產(chǎn)品，產(chǎn)品充氣壓力0.58MPa(用戶為防止泄漏預(yù)先將充氣壓力略微提高)，在環(huán)境溫度和操作條件變化時(shí)，其最高工作壓力可能達(dá)0.61MPa左右，當(dāng)設(shè)計(jì)爆破壓力為0.7MPa(最小設(shè)計(jì)爆破壓力0.67MPa，操作比為1.10倍)時(shí)，該產(chǎn)品在夏季時(shí)，個(gè)別產(chǎn)品出現(xiàn)了提前爆破的情況，使用壽命大約1～2年之間。經(jīng)研究協(xié)商，將設(shè)計(jì)爆破壓力提高到了1.0MPa(最小設(shè)計(jì)爆破壓力0.9MPa)，同時(shí)將設(shè)備充氣壓力下降到0.55MPa，使實(shí)際操作比提高到1.5以上，該參數(shù)產(chǎn)品目前已在設(shè)備上安全運(yùn)行15年。

4.2 使用經(jīng)驗(yàn)

我公司從事電力開關(guān)行業(yè)爆破片研究、設(shè)計(jì)及制造二十余年，典型產(chǎn)品使用情況見表1。

結(jié)合電力開關(guān)行業(yè)對(duì)爆破片產(chǎn)品的特殊要求，在確定爆破片設(shè)計(jì)爆破壓力時(shí)，要充分考慮電力設(shè)備的使用環(huán)境、工況特點(diǎn)和安全性要求，在設(shè)備允許的前提下，盡可能的提高爆破片的設(shè)計(jì)爆破壓力以保證電力設(shè)備能夠長(zhǎng)久安全運(yùn)行。

表1 典型產(chǎn)品基本操作條件和目前已經(jīng)安全運(yùn)行時(shí)間

5 更換周期

綜合考慮各種因素影響及電力開關(guān)行業(yè)使用特點(diǎn)和要求，在保證正確選擇、使用、安裝和防護(hù)的前提下，電力開關(guān)行業(yè)用爆破片的使用可按表2確定更換周期。

表2 電力開關(guān)行業(yè)用爆破片更換周期

［1］TSG ZF003－2011，爆破片裝置安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程［S］.

［2］ISO4126 －2003，Safety devices for protection against excessive pressure［S］.

［3］GB150－1998，鋼制壓力容器［S］.

［4］GB567－1999，爆破片與爆破片裝置［S］.