快開門式壓力容器聯(lián)鎖保護裝置的功能分析與檢驗

王軍

（紹興市特種設(shè)備檢測院，浙江 紹興 312071）

2020年9月24日,濟南三合建園建筑材料有限公司發(fā)生蒸壓釜爆炸事故,造成5人受傷,其中2人經(jīng)搶救無效死亡；同年9月28日，新疆巴州庫爾勒市新疆昆侖工程輪胎有限公司發(fā)生一起快開門壓力容器爆炸事故，造成7人死亡、4人輕傷；2020年9月30日，市場監(jiān)管總局印發(fā)《關(guān)于開展快開門式壓力容器專項隱患排查治理的通知》，各地區(qū)結(jié)合實際開展了快開門壓力容器的“回頭看”專項檢查回訪。2021年6月1日，市場監(jiān)管總局特種設(shè)備局向各地發(fā)出《關(guān)于印發(fā)快開門式壓力容器“安全聯(lián)鎖裝置隱患典型案例”的函》，對快開門聯(lián)鎖保護裝置的整治要求再次提高。作為一類事故不斷的壓力容器，快開門式壓力容器的安全再次成為安全工作的焦點。通過對事故原因的梳理，安全聯(lián)鎖保護裝置的失效無一例外地成為事故的主要原因，如何確認關(guān)鍵功能的有效性成為一個不可忽視的問題。

1 聯(lián)鎖保護功能的定義分析

參考GB 4943.1-2011《信息技術(shù)設(shè)備安全第1部分 通用要求》中的術(shù)語與定義，安全聯(lián)鎖裝置是在危險排除前能阻止接觸危險區(qū)，或者一旦接觸時能自動排除危險狀態(tài)的一種裝置。顧名思義，這種裝置的存在是為了避免潛在危險的發(fā)生，或者消除危險的發(fā)生。從相互關(guān)系上講，安全是裝置設(shè)置的目的；裝置是實現(xiàn)這種安全的機構(gòu)，它可以是一個組合體，也可以是一系列相互關(guān)聯(lián)的設(shè)備設(shè)施；聯(lián)鎖則是工作方式，聯(lián)動控制鎖的開合，這也是作為這個裝置符不符合要求的基本判定標準。

2 快開門式壓力容器的現(xiàn)狀

從定義上講，快開門式壓力容器，從專業(yè)屬于上講是端蓋或者封頭的快速開合，為物料提供了快速整體進出的通道，通俗講，即帶活動門的壓力容器，節(jié)省其他打開方式的煩瑣，大大提高效率小型的如消毒柜、大型的如蒸壓釜以及醫(yī)用氧艙。但是作為壓力容器，危險性本身就存在，快開門的設(shè)置實際上形成了一個潛在的固定的壓力泄放口，絕大多數(shù)事故的發(fā)生的位置和產(chǎn)生的后果，都與此“門”的開關(guān)過程相關(guān)，因此快開門開合的安全是保證此類設(shè)備的關(guān)鍵所在。

從檢驗上講，聯(lián)鎖保護功能的校驗驗證責(zé)任單位經(jīng)過了兩次變動，由檢驗機構(gòu)轉(zhuǎn)到使用單位、到再次由檢驗機構(gòu)檢驗與企業(yè)自檢相結(jié)合，責(zé)任的變遷仍然無法杜絕事故的發(fā)生，快開門聯(lián)鎖功能失效成為一個頑疾，同時也凸顯了聯(lián)鎖保護功能檢驗的困境。目前，根據(jù)TSG 21-2016《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》的檢驗要求，作為安全附件檢驗的項目之一，需要檢驗員確認判斷其與設(shè)計文件規(guī)定的使用技術(shù)要求是否相符，這個要求的執(zhí)行存在一定的難度，容易造成設(shè)計存在缺陷的快開門聯(lián)鎖裝置誤判合格。

從使用管理上講，聯(lián)鎖保護裝置型式多樣，很多新申請專利的結(jié)構(gòu)型式得到了應(yīng)用，但是，容器安裝維護調(diào)試中，使用單位往往僅關(guān)注容器的正常使用，對快開門聯(lián)鎖裝置的操作一知半解，維護保養(yǎng)工作不到位，甚至很多出于對保護裝置對生產(chǎn)效率的影響，人為改造，造成快開門聯(lián)鎖裝置帶病運行乃至形同虛設(shè)，埋下事故隱患。同時，制造出廠資料中未明確裝置的檢驗要求，也造成使用單位無法執(zhí)行，造成維護保養(yǎng)形同虛設(shè)。

3 聯(lián)鎖保護功能的過程分析

快開門式壓力容器廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)藥、衛(wèi)生、建筑材料、紗線染色等行業(yè)，典型的設(shè)備有蒸壓釜、染紗鍋、消毒滅菌鍋，硫化罐等。常見快開門容器基本情況如表1。

表1 常見快開門容器基本情況

快開門式壓力容器應(yīng)當具有滿足以下要求的安全聯(lián)鎖功能：（1）當快開門達到預(yù)定關(guān)閉部位，方能升壓運行；（2）當壓力容器內(nèi)部壓力內(nèi)部壓力完全釋放，方能打開快開門。結(jié)合這個要求，以蒸壓釜為例，我們分析整個聯(lián)鎖保護裝置的工作過程。蒸壓釜部分重要部件示意圖如圖1。

3.1 關(guān)門進氣過程分析

圖1 蒸壓釜部分重要部件示意圖

釜蓋閉合，減速器啟動，嚙合齒關(guān)閉至相互重合位置，控制系統(tǒng)判定為關(guān)閉到位，處于未鎖緊狀態(tài)；手柄搖起，嚙合板嚙合，連桿上的凸輪裝置壓緊行程開關(guān)，同時，連桿帶動球閥關(guān)閉排氣球閥，在這個狀態(tài)下，控制面板顯示鎖緊狀態(tài)，減速器鎖死，可以啟動進氣程序。

這個過程的關(guān)鍵就是連桿的轉(zhuǎn)動同時影響4個動作：

（1）擋板與釜蓋上的限位板嚙合，作為直觀判定關(guān)閉到位的依據(jù)。

（2）行程開關(guān)受到了釜蓋關(guān)閉到位的信號，作為控制系統(tǒng)自動判定釜蓋關(guān)閉到位的依據(jù)。

（3）蒸汽控制閥可以開啟，也就是“解鎖”了進氣通道，這個閥門應(yīng)當是不受人為控制的，作為聯(lián)鎖的依據(jù)。

（4）排氣閥關(guān)閉，蒸汽不會泄漏出去，作為判定進入工作狀態(tài)的依據(jù)。這個過程中，關(guān)鍵的聯(lián)動發(fā)生在凸輪連桿系統(tǒng)，直接鎖死減速器，門被間接鎖死；同時，關(guān)閉信號回到控制箱，激活了蒸汽進氣信號。從信號上講，就是位置信號激活開關(guān)信號，門不可開，蒸汽可進。

3.2 釜蓋開啟分析

壓力傳感系統(tǒng)測的余壓信號顯示為零（近似為零），系統(tǒng)判定為可開鎖狀態(tài)，連桿上的凸輪裝置嚙合脫離，行程開關(guān)松開，球閥打開排余汽，減速器解鎖，釜蓋可開啟。

這個過程的關(guān)鍵就是壓力信號對兩個動作的影響：（1）余壓信號作為控制系統(tǒng)判定減速器可以解鎖的依據(jù)。（2）轉(zhuǎn)動手柄，行程開關(guān)判定是否示警的判定依據(jù)，這個示警作用對大型快開門容器的安全還是一定的作用。（3）解鎖的連桿帶動排氣閥門開啟，進一步排放微小余壓，作為釜門安全開啟前的直觀依據(jù)。這個過程的關(guān)鍵就是余壓信號的測定和傳遞，必須保證開門前壓力的泄放到位。開關(guān)操作過程，從信號上講，就是壓力信號激活開關(guān)信號，蒸汽已卸，門可開啟。

4 功能檢驗

對其功能實現(xiàn)的分析，可以更好地協(xié)助我們在檢驗中對安全聯(lián)鎖功能進行分析，主要應(yīng)從以下幾個方面進行。

4.1 資料審查

快開門式壓力容器尤其是大型快開門式容器，應(yīng)當附帶完整的裝置使用說明書，對聯(lián)鎖裝置的維護保養(yǎng)，尤其是裝置中所含傳感器、儀表的計量等作出一個規(guī)定。

4.2 完整性檢驗

根據(jù)出廠資料，查看部件系統(tǒng)圖及配件圖，重點查看信號系統(tǒng)連線的完好性，控制箱的投用，行程開關(guān)、傳感器、凸輪連桿結(jié)構(gòu)部件齊全，減速箱的電磁鐵，測量儀表檢驗合格可用。

4.3 可用性檢驗

主要通過試驗和對比查看常壓下的壓力傳感信號，對比壓力狀態(tài)下的數(shù)據(jù)，凸輪連桿與行程開關(guān)、蒸汽球閥之間的同步轉(zhuǎn)動，減速器的常壓鎖緊試驗。重點測試聯(lián)鎖性能，特別是凸輪與行程開關(guān)壓緊狀態(tài)下對減速器行程的鎖緊聯(lián)動、未關(guān)門狀態(tài)下的蒸汽進氣試驗、開門前的解鎖試驗。

5 結(jié)語

無論哪種快開門式壓力容器，符合《固容規(guī)》的要求都是必須的?？扉_門式壓力容器的聯(lián)鎖保護功能，都應(yīng)當能夠從工作過程中得到切實的執(zhí)行，在檢查和檢驗中得到驗證和確認。從聯(lián)鎖保護功能的本義出發(fā)，在設(shè)計、使用、檢驗各個環(huán)節(jié)做好裝置的維護、保養(yǎng)、測試、檢驗，才能在保證安全的前提下，更好地發(fā)揮快開門式壓力容器的作用。