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(七氟丙烷灭火剂)研究动态_七氟丙烷灭火剂瓶组安全泄放动作压力

来源:鼎亚消防气体灭火厂家  发布时间:2022-04-01 12:59:55   点击量:169

介绍七氟丙烷系统容器安全泄放装置。计算不同条件下,灭火剂瓶组最大工作压力。利用温度试验箱等设备对计算值进行试验验证。分析初始充装压力对灭火剂瓶组最大工作压力的影响、环境温度对爆破片动作压力的影响。结果表明,计算压力数值与实测数值有较大偏差;初始充装压力高时,最大工作压力超过标准规定;低温时爆破片动作圧力增加,高温时动作圧力降低。

关键词:七氟丙烷系统;灭火剂瓶组;安全泄放动作压力;爆破片

01

系统容器安全泄放装置简介

七氟丙烷具有无色、无味、无毒、无腐蚀、不导电等特性,在许多大型和重点保护区被推广使用。由于气体灭火系统容器内由氮气增压,所以瓶组内压力随温度升高而升高。为保护瓶组安全,气体灭火系统产品标准要求灭火剂瓶组应安装安全泄放装置,目前大部分采用正拱普通型爆破片作为安全装置。

由于多数七氟丙烷气体灭火系统的生产企业没有对爆破片参数进行精确计算,只是照搬国外数据或采用目前市场普遍应用的数据,在进行温度循环检测时多次出现爆破片爆破现象。笔者根据现行的相关法规、标准,通过理论计算及实际验证七氟丙烷气体灭火系统容器50 ℃时容器内最大工作压力,分析了充装工艺对最大工作压力的影响以及温度对爆破片动作压力的影响,以期对安全泄放装置实际选用起到指导作用。

02

灭火系统容器最大工作压力

七氟丙烷的临界温度为101.7 ℃。在临界温度以下,七氟丙烷气体灭火系统容器中存在七氟丙烷液相和氮气/七氟丙烷混合气的气相。随着温度的升高,七氟丙烷液相膨胀,气相空间受到挤压,同时七氟丙烷在气相中的分压也随温度上升,使整个体系压力上升。

七氟丙烷气体灭火系统容器属于封闭系统,在升温过程中质量守恒。不同温度下七氟丙烷的液相密度和饱和

蒸气压,如表1 所示。

根据升温过程中氮气质量守恒,计算可得出不同条件下的系统压力。最大工作压力具体计算数值,如表2 所示。

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03

灭火系统容器最大工作压力的实测数据

共进行2 组试验,其中第1 组试验在高温箱内进行。

(1)工况1。70 L、1 150 kg/m3、2.45 MPa(20℃);

(2)工况2。70 L、1 150 kg/m3、2.51 MPa(20℃);

(3)工况3。90 L、1 150 kg/m3、2.47 MPa(20℃);

(4)工况4。150 L、1 150 kg/m3、2.47 MPa(20℃)。

将充装好的灭火剂瓶组放入高温箱内,高温箱设置温度50 ℃,采用压力传感器持续监测灭火剂瓶组的压力,直至压力恒定,测得灭火剂瓶组内最大工作压力(见表3)

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第2 组试验针对部分检验的灭火剂瓶组在常温状态的压力已经高于额定数值,见图2 所示。

第2 组试验同样在高温箱内进行。

(1)工况1。90 L、1 150 kg/m3、2.94 MPa(20℃)

(2)工况2。90 L、1 150 kg/m3、2.90 MPa(20℃)

将充装好的灭火剂瓶组放入高温箱内,高温箱设置温度50 ℃,采用压力传感器持续监测灭火剂瓶组的压力直至压力恒定,测得灭火剂瓶组内最大工作压力,见表4 所示。

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由试验数据可见,当充装压力符合标准要求时,灭火剂瓶组的最大工作压力基本符合标准要求。当初始充装压力高于标准规定压力时,最大工作压力会超过标准中的最大工作压力数值。此外,由表3 与表4 的实测数据与表2 的计算数据对比分析可知,计算的最大压力数值与实测数值有较大的偏差,计算压力数值的计算结果可参考使用,在实际应用中,应对计算进行修正。

04

温度对爆破片动作压力的影响

温度对于爆破片的动作压力有一定影响,但一直未见有具体试验数据。针对该影响进行了试验验证,分别选用Ni201、Inconel600、316L 三种材质的爆破片在工况1(0 ℃)、工况2(常温)、工况3(50 ℃)三个温度下进行动作压力测试,试验数据如表5~表7 所示。

640 (15).png

由表5 数据可知,对于Ni201(0.038 mm)安全泄放膜片,低温(0 ℃)与常温相比,爆破片动作压力增加1.8%,高温(50 ℃)与常温相比,爆破片动作压力降低4.67%。

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由表6 数据可知,对于Inconel 600(0.03 mm)安全泄放膜片,低温(0 ℃)与常温相比,爆破片动作压力增加0.68% ,高温(50 ℃)与常温相比,爆破片动作压力降低2.60%。

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由表7 数据可知,对于316 L(0.038 mm)安全泄放膜片,低温(0 ℃)与常温相比,爆破片动作压力增加2.93%,高温(50 ℃)与常温相比,爆破片动作压力降低7.47%。

05

结语

七氟丙烷气体灭火系统爆破片作为保护灭火剂瓶组安全的关键部件,应用安全性一直是行业内关注的焦点。可能导致高压气瓶爆裂的因素很多,选用合格的泄放装置可保证在没有其他因素作用前提下保护气瓶安全。

(1)采用高精度的温度仪表、压力仪表,严格控制充装温度及充装压力,严格执行充装工艺规范。

(2)在符合标准要求的前提下,采用更高压力等级的爆破片,例如柜式七氟丙烷气体灭火装置灭火剂瓶组可采用标准规定动作压力上限数值的爆破片。

(3)建议爆破片的生产企业尽快采用新材质、新工艺制作爆破片,以消除膜片的温度敏感度。

(4)严格执行灭火剂瓶组清洗烘干程序,严格控制安全泄放装置安装扭矩。

(5)严格执行安全膜片安装工艺、控制安全膜片安装扭矩。

(6)控制容器阀密封试验次数或更换爆破片。

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