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阀门安全系统——防止发生灾难事故的“保护神”

来源:控制工程网2020.03.16阅读 900

  热处理会改变材料或涂层的物理(有时是化学)特性。热处理的例子包括高温处理(例如热处理炉和窑炉)和低温处理(例如干燥或烘烤)(如图1)。

图1:窑炉用于固化陶瓷、烘干木材、火化、酿造用烘干、其它发酵和农业谷物。燃气窑必须遵守与其它热处理过程相同的阀门安全要求。图片来源:Rockford Systems

  热处理通常是将材料(通常是金属)加热至极限温度CONTROL ENGINEERING China版权所有,然后快速冷却或淬火以改变其物理性能,使其变硬或变软(图2)。

图2:热处理通常是将材料(通常是金属)加热至极限温度CONTROL ENGINEERING China版权所有,然后快速冷却或淬火以改变其物理性能,使其变硬或变软。

  在很多行业中,使用烘烤干燥或其它较低温度的加热过程,来改变材料或涂层的外观。设施中可能还配置用于氧化污染物的焚化炉,或用于调节环境空气的加热器。热处理的应用几乎是无处不在。
  阀门安全系统
  阀门安全系统是所有热处理过程的核心(图3)。这些燃料输送装置以稳定状态将气体传输到炉子、烤箱、干燥机和锅炉控制工程网版权所有,这对于确保安全点火、运行和关闭至关重要。每当设备循环或关闭时,它们还可以将气体排除在系统之外。

图3:阀门安全系统是一种燃料分配装置,以稳定状态将气体传输到炉子、烤箱、干燥机和锅炉控制工程网版权所有,这对于确保安全点火、运行和关闭至关重要。

  阀门安全系统并不是单一简单的设备。相反,它具有许多部件,包括调节器、在线过滤器(沉淀物捕集器)、安全截止阀、手动阀、压力开关和连接到燃烧器管理系统的测试部件。火焰感应部件可确保在期望、而不是错误的时间出现火焰。其它部件可能包括泄漏测试系统、仪表和先导气体控制系统。
  在阀门安全系统中,至少有两个关键的气压开关:一个用于低压,另一个用于高压。低压开关可确保运行所需的最低气压。如果气压低于设定值点,它将关闭燃烧器的燃料。高压开关可确保不存在过大的压力。如果气压太高,它将切断燃料供应。必须证明两个开关都可以安全运行。
  此外,还有一个气压开关,用于确保有足够的气流来支持燃烧器的运行。一些系统具有辅助压力开关,例如阀控压力开关。这些开关通常用于增强安全性或提供特定于应用需求的其它方面的安全。阀门安全系统中的多个传感器——压力开关火焰探测器、位置指示器以及隔离阀和溢流阀,共同协作以防止发生事故。
  阀门安全系统必须符合所有适用的当地和国家法规、标准和保险要求。在北美,最常见的是NFPA,NEMA,CSA,UL和FM。年度测试和预防性维护不仅是NFPA的要求,而且经常是保险机构、设备制造商和国家标准(包括ANSI,ASME和NEC)的要求。
  设置捕集器
  阀门安全系统的主要功能是将进口燃料与设备隔离。为此设计了安全截止阀。为了保护这些阀门,安全系统的前端,用于调节燃料并清除可能损坏或阻碍所有下游安全部件的碎屑。
  第一步,是沉积物捕集器。该捕集器捕获大的碎屑、管道垢并为管道冷凝物提供收集井。沉积物收集器的应布置在垂直进料的底部。这种向下的流动布局CONTROL ENGINEERING China版权所有,有利于碎屑和冷凝物被捕集到收集器中。横穿沉积物收集器的水平进料是不合理的设计。
  第二步,是流体过滤器或过滤器元件。这些设备是细颗粒筛。从燃料流中去除细颗粒,进一步保护下游安全装置免受颗粒侵蚀和磨损。总而言之,这些调节步骤去除了可能阻塞、阻碍、腐蚀或以其它方式损害下游设备安全性的微粒和冷凝物。
  防止灾难事故发生
  由于存在危险的蒸气和气体,设计不当或维护不充分的安全系统,会导致灾难性事故的发生,从爆炸、火灾到员工受伤和死亡。当爆炸发生时,释放的巨大冲击波,会向各方向发射设备碎屑、材料、管道和燃烧物体。
  从以下案例中,我们可以看出,为什么需要购买高质量的阀门安全系统并保持专业的维护、检查和测试很重要:
  2018年,在美国马萨诸塞州,某真空系统工厂由于燃料故障发生熔炉爆炸,导致两名男子死亡,消防员受伤。
  日本的一家汽车制造,由于罐中积聚的可燃气体在燃烧炉中爆炸,导致停产近一个月,损失了数千万美元。
  维护与培训的重要性
  阀门安全阀系统对燃烧系统的运行至关重要。尽管已在成千上万的工业设施中使用,但由于现场培训很少或只有非正式培训,因此可能缺乏对其目的和功能的正确认识。对于工厂车间的许多员工而言,这一系列的阀门、管道、电线和开关太复杂CONTROL ENGINEERING China版权所有,以至于没有时间去搞清楚。众所周知的共识,也可能是误解的。
  为了防止潜在的爆炸、伤害和财产损失,必须了解燃料设备,尤其是阀门安全系统。事实是,尽管阀门安全系统需要定期检查,但实际上很少对其进行检查,尤其是在削减维护预算时。尽管法规需要培训CONTROL ENGINEERING China版权所有,但它们提供的具体指导很少。
  安全专业人员应承担责任,即使承包商进行预防性维护,安全专业人员及其员工也必须具有有阀门安全系统实践相关的核心知识。大多数事故和爆炸是由于人为错误和缺乏培训而造成的,例如,一个不知情的员工试图绕过安全控制。
  预防性维护对于应对设备性能下降至关重要,年度检查文档、记录开关设置点、维护面板图以及验证吹扫时间,皆是如此。如果没有此类文档,则会发生事故。不要等待事故发生时才升级您的阀门安全系统。(作者:Robert Sanderson)

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