關(guān)于拉斷閥
一、標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)
《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》（TSG-21-2016）第7.1.9條：裝卸連接裝置要求：在移動(dòng)式壓力容器和固定式壓力容器之間進(jìn)行裝卸作業(yè)的，其連接裝置應(yīng)當(dāng)符合以下要求：（1）壓力容器與裝卸管道或者裝卸軟管使用可靠的連接方式；（2）有防止裝卸管道或者裝卸軟管拉脫的聯(lián)鎖保護(hù)裝置。
二、關(guān)于拉斷閥
拉斷閥（緊急脫離裝置）能防止管路意外斷裂造成的泄漏事故，適用領(lǐng)域包括船對岸卸載，公路、鐵路的槽罐裝卸以及其他固定和移動(dòng)流體儲(chǔ)存裝置，比如鶴管、流體輸送臂與運(yùn)輸載體之間的連接。
該裝置屬于整個(gè)傳輸環(huán)節(jié)的弱連接點(diǎn)，達(dá)到設(shè)定條件即斷開管路連接，而中間介質(zhì)自封在管路中。
緊急脫開系統(tǒng)在裝卸車鶴管中******程度的確保了流體輸送中的安全性。通過一個(gè)簡單而獨(dú)特的設(shè)計(jì)，當(dāng)鶴管超過了操作系統(tǒng)的額定量時(shí)，這種系統(tǒng)在鶴管中可以全自動(dòng)的安全斷開而無任何泄漏。其優(yōu)點(diǎn)是危險(xiǎn)發(fā)生時(shí)確保觸發(fā)、瞬間閉合閥門、極少的滴漏和相對小的壓力損失。拉斷機(jī)構(gòu)既要保證“緊急脫離”時(shí)使設(shè)備能夠自動(dòng)、快速脫離；又要保證脫離前有“緩沖期”，避免常規(guī)操作時(shí)出現(xiàn)“脫離”，影響正常裝卸作業(yè)。
軟管型緊急脫離裝置的結(jié)構(gòu)總圖，與鶴管型緊急脫離裝置的主體結(jié)構(gòu)基本相同，即切斷閥的主體均為彈簧力關(guān)閉的單向閥，其拉斷力來自于機(jī)械部分本身，無須電、液等外加動(dòng)力；區(qū)別在于拉斷機(jī)構(gòu)的不同。
（一）主體結(jié)構(gòu)
由圖中可以看出其主體由兩個(gè)單向閥組成。單向閥主要由殼體、閥瓣、主密封圈、主密封座、導(dǎo)流板等組成。
（1）殼體
設(shè)計(jì)有三個(gè)三角形耳座，拉斷螺栓通過耳座將兩單向閥對接;中間為導(dǎo)流孔，導(dǎo)流孔的設(shè)計(jì)滿足流通面積的要求;導(dǎo)流板焊接在殼體法蘭端流道內(nèi)，作為彈簧的支座。
（2）閥瓣
設(shè)計(jì)為雙球面陀螺形結(jié)構(gòu)，這樣的設(shè)計(jì)有利于保證良好的密封性，減小介質(zhì)的流通阻力從而減少壓力損失，同時(shí)避免介質(zhì)流過時(shí)紊流現(xiàn)象的產(chǎn)生。
閥瓣的前端設(shè)計(jì)有耳軸，兩個(gè)閥瓣的耳軸陰、陽配合的結(jié)構(gòu)形式：當(dāng)兩單向閥對接時(shí)，靠閥瓣前端耳軸的相互作用實(shí)現(xiàn)單向閥的開啟;閥瓣后端設(shè)計(jì)有彈簧固定軸，在固定軸尾端設(shè)計(jì)一臺(tái)階：固定軸尾端的細(xì)軸段起導(dǎo)向作用，臺(tái)階起限位作用，限制因介質(zhì)的流速和壓力的變化而對閥門開度的影響。
（3）主密封圈
具有良好彈性的橡膠制成，靠主密封座壓緊、固定。主密封座與密封圈的接觸面內(nèi)球面設(shè)計(jì)，其曲率與閥瓣密封面相同，該設(shè)計(jì)具有防火功能，即若因現(xiàn)場失火而燒壞軟密封時(shí)，閥瓣便與主密封座接觸形成金屬硬密封，依靠硬密封能夠防止介質(zhì)的大量泄漏。
以上結(jié)構(gòu)既不影響工作時(shí)介質(zhì)的正常流通，又能保證在脫離后兩部分的有效密封。
（二）拉斷機(jī)構(gòu)
拉斷機(jī)構(gòu)既要保證"緊急脫離"時(shí)使設(shè)備能夠自動(dòng)、快速脫離；又要保證脫離前有 "緩沖期"，避免常規(guī)操作時(shí)出現(xiàn)"脫離"，影響正常裝卸作業(yè)。
拉斷機(jī)構(gòu)主要由拉斷螺栓、擋銷、螺母等組成。
當(dāng)槽車位時(shí)逐漸出現(xiàn)張緊并在一定范圍內(nèi)延伸的過程，這個(gè)過程提示操作人員"若不采取措施停車，將會(huì)出現(xiàn)緊急脫離"。
拉斷螺栓結(jié)構(gòu)上如下圖所示，其拉斷力小于管道的拉斷強(qiáng)度，而大于介質(zhì)壓力，選材上同時(shí)考慮 "瞬間、快速"斷裂；拉斷螺栓的異形設(shè)計(jì)滿足了裝配時(shí)斷面不承受扭矩的要求。
（三）工作過程
如下圖所示為緊急脫離裝置安裝在軟管工藝管線上的示意圖，該套裝卸設(shè)備主要由軟管(高壓膠管或金屬軟管)、快速接頭、緊急脫離裝置和球閥等組成。當(dāng)軟管為高壓膠管時(shí)需選用內(nèi)襯鋼骨架結(jié)構(gòu)以保證其有較高的抗拉強(qiáng)度。
（1）脫離過程
槽車正常裝卸時(shí)，軟管處于自由狀態(tài)；當(dāng)槽車馳離，其接口進(jìn)入警戒區(qū)時(shí), 軟管張緊并逐漸延伸拉長，當(dāng)出限范圍后進(jìn)入脫離區(qū)，瞬間緊急脫離裝置的拉斷螺栓斷裂，實(shí)現(xiàn)裝置分離;分離后，一個(gè)單向閥留在管線上，另一個(gè)留在軟管上，在內(nèi)部彈簧力的作用下實(shí)現(xiàn)密封。
（2）脫離后的復(fù)原
排空管線后進(jìn)行恢復(fù)工作。緊急脫離裝置恢復(fù)前, 檢查主密封和副密封是否損壞(燒壞), 有損壞則卸下主密封座更換主密封; 否則只需更換新的拉斷螺栓便可?；謴?fù)操作時(shí)，將陽頭閥瓣耳軸導(dǎo)向部分插入陰頭閥瓣的導(dǎo)向孔中，只需人力壓緊開啟單向閥，對正兩閥殼體上的拉斷螺栓耳座，穿上新的拉斷螺栓并擰緊螺母，完成恢復(fù)工作。
三、拉斷閥安裝位置分析
移動(dòng)式壓力容器充裝許可規(guī)則沒有對拉斷閥安裝位置做具體規(guī)定。由于外臂與內(nèi)臂除了在旋轉(zhuǎn)接頭處連接外，還有彈簧平衡機(jī)構(gòu)相連拉斷閥若安裝在內(nèi)臂上，一是彈簧平衡機(jī)構(gòu)也會(huì)被拉斷，對裝車臂造成更大的損傷；二是現(xiàn)有的拉斷閥尺寸會(huì)對正常裝車流速產(chǎn)生影響。故拉斷閥無法安裝在內(nèi)臂上，只能安裝在外臂或者與槽車直接相連的臂上。
若安裝在與槽車直接相連的臂上，一是該臂配重較高不便于充裝人員連臂操作；二是拉斷閥安裝在裝車臂末端與槽車直接連接處，沒有旋轉(zhuǎn)接頭等回旋余地，一旦槽車發(fā)生移動(dòng)，所產(chǎn)生的力會(huì)直接作用在拉斷閥，容易造成常規(guī)操作將拉斷閥拉斷，拉斷前基本沒有“緩沖期"。
目前裝車臂鶴管拉斷閥是安裝在外臂手動(dòng)隔離閥后的中間部分，一旦拉斷閥斷裂，槽車會(huì)帶走法蘭面處直到拉斷閥部分結(jié)構(gòu)。與橇體連接的裝車臂在斷裂之后會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)，并由于配重的減輕在彈簧平衡機(jī)構(gòu)的作用下向上翹起，后趨于穩(wěn)定。
（一）槽車與裝車臂對接位置影響分析
由于目前在用的LNG槽車規(guī)格不一，氣液相法蘭接口相對位置不一致。分別針對幾種組合況進(jìn)行了仿真分析槽車裝車位在裝車島右側(cè)時(shí)，若槽車的氣相法蘭口位于液相法蘭口的右側(cè)，則液相臂伸展幅度較小，氣相臂伸展幅度較大。槽車的氣相法蘭口位于液相法蘭口的左側(cè)，則液相臂伸展幅度較大，氣相臂伸展幅度較小。
槽車裝車位在裝車島左側(cè)時(shí)，若槽車的氣相法蘭口位于液相法蘭口的右側(cè)，則液相臂伸展幅度較大，氣相臂伸展幅度較小。若槽車的氣相法蘭口位于液相法蘭口的左側(cè)，則液相臂伸展幅度較小，氣相臂伸展幅度較大。
槽車?？课恢门c橇體距離大于裝車臂的一節(jié)外臂時(shí)，槽車向前開，則伸展幅度較大的裝車臂較早被拉斷。槽車?？课恢门c橇體距離小于裝車臂的一節(jié)外臂時(shí)，由于伸展較小的臂沒有轉(zhuǎn)動(dòng)空間，導(dǎo)致槽車前進(jìn)到極限位置時(shí)，一節(jié)臂則不能再運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致二節(jié)臂直接受拉力而較早被拉斷。
（二）拉斷閥拉斷力數(shù)值影響分析
目前對于裝車臂所用的拉斷閥的拉斷力則沒有明確的要求。目前在用的超低溫拉斷閥的拉斷力為13\20kN拉斷力過大，可能觸發(fā)內(nèi)部簧片脫鉤，閥門關(guān)閉，但螺栓沒有達(dá)到拉斷的失效條件。從外觀上若未能發(fā)現(xiàn)拉斷閥已密封而進(jìn)入介質(zhì)，則很容易形成管線憋壓，造成更大的安全隱患；若其中一根螺栓失效，而拉斷閥未拉斷，則拉斷閥處極易發(fā)生輕微泄漏。
拉斷力過小，則容易造成常規(guī)操作導(dǎo)致拉斷閥斷裂的情況。拉斷閥外部一段的重量也影響拉斷閥的應(yīng)力狀態(tài)，拉斷閥的三根致斷螺栓并非受同樣的拉力。目前的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，拉斷閥的設(shè)計(jì)既應(yīng)考慮正向拉力，也應(yīng)考慮彎矩、扭矩帶來的切向力。拉斷閥拉斷后，應(yīng)對旋轉(zhuǎn)接頭進(jìn)行檢查，避免因拉斷時(shí)旋轉(zhuǎn)接頭發(fā)生松動(dòng)等問題帶來隱患。
（三）裝車臂鶴管拉斷閥伸展情況影響
槽車的?？课恢弥苯佑绊憙蓷l裝車臂的伸展?fàn)顟B(tài)，若裝車臂與槽車連接后處于極限拉伸狀態(tài)，鶴管拉斷閥就受拉力，此時(shí)若司機(jī)的動(dòng)作幅度較大就有可能導(dǎo)致拉斷閥斷裂。即便勉強(qiáng)連接好裝車臂，拉斷閥也有受拉的預(yù)應(yīng)力狀態(tài)在開始裝車后裝車臂預(yù)冷收縮，極易造成拉斷閥斷裂不同的裝車島及槽車連接位置下，氣相和液相裝車臂斷裂的先后順序不一。同一型槽車在同一個(gè)裝車島，槽車的?？课恢靡矊蓷l裝車臂的斷裂時(shí)間有影響。拉斷閥連接時(shí)應(yīng)確保裝車臂有較大的旋轉(zhuǎn)冗余度，防止低溫造成裝車臂受拉斷裂裝車臂鶴管拉斷閥應(yīng)安裝在外臂手動(dòng)隔離閥后靠近法蘭一側(cè)，盡量減小拉斷閥另一側(cè)的配重。
裝車臂拉斷閥對裝車臂能否保證實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)功能至關(guān)重要，拉斷閥致斷螺栓的分布及拉斷力的大小應(yīng)進(jìn)一步優(yōu)化。除了拉斷閥軸向拉力外，還應(yīng)考慮承受切向力和扭力，以及致斷螺栓承受多次外力作用而產(chǎn)生的疲勞破壞日常維護(hù)中要定期檢查和測試?yán)瓟嚅y螺栓強(qiáng)度變形情況，避免拉斷螺栓低溫交變共同造成疲勞強(qiáng)度降低應(yīng)盡快建立體現(xiàn)拉斷閥具體技術(shù)要求的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。
