《翻板式隔爆閥性能試驗方法》

《翻板式隔爆閥性能試驗方法》團體標準編制說明1工作簡介1.1任務來源近年來，隨著我國國民經(jīng)濟高速發(fā)展，工業(yè)化進程加快，粉塵爆炸事故的風險居高不下。為加強安全生產(chǎn)工作，遏制粉塵爆炸事故頻發(fā)勢頭，國家出臺了一系列相關法規(guī)和標準，有力的控制了事故高發(fā)趨勢，但粉塵爆炸隔離裝置產(chǎn)品測試標準仍處于空白期。國外產(chǎn)品早在10年前進入中國市場，國內(nèi)也有個別企業(yè)在研發(fā)、試制該類產(chǎn)品，但由于沒有相應的國家標準對該裝置的安全、質(zhì)量等指標加以規(guī)范，嚴重的制約了該類產(chǎn)品的國產(chǎn)化和進口產(chǎn)品質(zhì)量的檢驗，也無法保證市場的大量需求。為此參考國際相關標準，制定相應的標準，加強對翻板式隔爆閥的產(chǎn)品的設計、制造、測試方法和使用的管理。中國特種設備安全與節(jié)能促進會（以下簡稱“中特促進會”）下達2019年度中特促進會團體標準制修訂項目計劃，沈陽市市場監(jiān)管事務服務中心（沈陽特種設備檢測研究院）承擔了中特促進會團體標準《翻板式隔爆閥性能試驗方法》的編制起草工作。1.2工作過程工作任務下達后，沈陽市市場監(jiān)管事務服務中心（沈陽市檢驗檢測中心）指派附屬機構沈陽特種設備檢測研究院承擔起草工作，并成立起草工作組。工作組收集了相關的法律、法規(guī)、標準及資料，通過現(xiàn)場調(diào)研和會議研討的方式，工作組成員開展了分工——討論——合稿——整理的標準起草工作。2020年3月8日，成立標準編制工作組，工作組成員由博士、碩士等安全工程、化工過程機械學科專業(yè)人員組成，既充分考慮了安全領域在開展翻板式隔爆閥產(chǎn)品測試的專業(yè)經(jīng)驗，也照顧到特種設備行業(yè)的重要地位和管理特點。我國目前沒有翻板式隔爆閥的相關標準，所以工作組搜集了大量國際翻板式隔爆閥產(chǎn)品的技術標準和文件，包括EN15089爆炸隔離系統(tǒng)、EN16447翻板式隔爆閥。工作組在認真研究上述文件和標準的同時，調(diào)研了國內(nèi)多家涉粉企業(yè)的實際生產(chǎn)情況，最終形成了標準草案。2019年12月05日，中特促進會批復了沈陽特檢院申請的中特促進會團體標準制修訂項目建議書。2020年5月16日，形成《翻板式隔爆閥性能試驗方法》初稿。2020年6月18日，標準起草組召開《翻板式隔爆閥性能試驗方法》第一次討論會。2020年8月27日，完成《翻板式隔爆閥性能試驗方法》第一次修改。2021年12月03日，中特促進會召開《翻板式隔爆閥性能試驗方法》標準啟動會議，會議由中特促進會王為國副秘書長主持，沈陽特檢院、東北大學、大連理工大學、沈陽電氣傳動研究所等標準起草參與單位參加了會議。會議對翻板式隔爆閥應用情況、國內(nèi)外標準、標準擬定的范圍、主要內(nèi)容進行了介紹，對標準的名稱、主要技術內(nèi)容、工作進度安排進行了討論。2022年05月22日，標準起草組召開《翻板式隔爆閥性能試驗方法》第二次討論會。2022年06月10日，完成《翻板式隔爆閥性能試驗方法》第二次修改。2022年11月6日，中特促進會召開《翻板式隔爆閥性能試驗方法》標準研討會議，形成《翻板式隔爆閥性能試驗方法》征求意見稿。2023年3月21日，完成標準征求意見稿和標準編制說明的編制。開始面向社會征求意見。1.3起草單位、協(xié)作單位、主要起草人及其所做的工作本標準牽頭單位起草單位：沈陽市市場監(jiān)管事務服務中心（沈陽特種設備檢測研究院）。參加單位：東北大學、大連理工大學、東莞市南盾智能安全科技有限公司、江蘇復森特種閥門有限公司、沈陽建筑大學、中國航發(fā)沈陽發(fā)動機研究所、上海朗晏安全系統(tǒng)設備有限公司、徐州八方安全設備有限公司、蘇州安鼎爆破片制造有限公司、鄭州中泰安科粉體科技有限公司、江蘇爵格工業(yè)設備有限公司、廣東省安全生產(chǎn)技術中心有限公司。本標準主要起草人：孫少辰、潘超、王瑞斌、王玉、胡熙玉、郝延平、劉剛、李剛、任婧杰、李暢、于佳楠、陳永鈺、李紹利、蘇鳳弟、劉利利、孫大偉、吳躍峰、徐建軍、劉曉、楊銘斯、曹銘。標準起草負責人孫少辰，負責總體協(xié)調(diào)和技術指導。潘超、劉曉、楊銘斯、李剛、任婧杰、李暢、于佳楠負責標準制定的具體工作，包括技術研究、方案制定等內(nèi)容。王瑞斌、王玉、胡熙玉、郝延平、劉剛、曹銘負責沈陽特種設備檢測研究院、中特促進會、試點單位之間的聯(lián)絡協(xié)調(diào)工作。陳永鈺、李紹利、蘇鳳弟、劉利利、孫大偉、吳躍峰、徐建軍負責標準的驗證、試點和協(xié)助工作。2編制原則和主要內(nèi)容2.1編制原則（1）本標準主體內(nèi)容采納歐盟標準EN16447-2014Explosionisolationflapvalves（翻板式隔爆閥）和EN15089Explosionisolationsystems（爆炸隔離系統(tǒng)）。本標準給出了用于翻板式隔爆閥性能測試的試驗方法。本標準適用于可燃粉塵、可燃氣體或可燃粉塵/可燃氣體混合形成的異相混合物。本標準不適用于有毒性和腐蝕性的粉塵、火炸藥或自身能發(fā)生爆轟的含能材料。（2）標準格式符合GB/T1.1—2009《標準化工作導則第1部分：標準的結(jié)構和編寫》的規(guī)定。（3）與國家法律、法規(guī)和有關標準相一致。（4）統(tǒng)一了標準化對象的名詞、術語等。2.2主要內(nèi)容說明2.2.1范圍簡要介紹了標準的內(nèi)容，并提出了適用范圍。本標準規(guī)定了適用于可燃粉塵的翻板式隔爆閥的技術要求。本標準不適用于有毒性或腐蝕性的粉塵、煙花爆竹、火炸藥或其它不需要助燃氣體即可自身發(fā)生爆炸的粉塵。本標準不適用于可能發(fā)生粉塵爆轟或熱失控反應的工藝設備或設施。2.2.2規(guī)范性引用文件本標準引用了：GB/T15604粉塵防爆術語GB/T15605粉塵爆炸泄壓指南2.2.3術語與定義本標準定義了爆炸、隔爆、被動式隔爆系統(tǒng)、翻板式隔爆閥、爆炸源、最大安裝距離、最小安裝距離、最低點燃溫度、最小點燃能量、受控爆炸壓力、最大受控爆炸壓力、粉塵爆炸指數(shù)、最大爆炸壓力等術語。2.2.4功能和機械完整性試驗2.2.4.1一般要求不同型號的翻板式隔爆閥產(chǎn)品出廠前都應進行功能和機械完整性試驗，試驗之前，至少需要以下信息：（1）規(guī)格型號；（2）預期用途：翻板式隔爆閥閥外部環(huán)境條件和內(nèi)部工藝條件（例如，溫度范圍，流速，最大允許粉塵濃度等）；粉塵爆炸指數(shù)Kst；最大泄爆壓力pred，max；（3）材質(zhì)；（4）審批圖紙。2.2.4.2試驗原理與方法翻板式隔爆閥是用來防止粉塵爆炸通過管道傳播到設備其他區(qū)域或車間內(nèi)的保護性系統(tǒng)。正常工作時，閥門處于開啟狀態(tài)，允許管道內(nèi)的物料單向通過。當氣流受粉塵爆炸影響發(fā)生逆流時，閥門關閉。在沒有工藝流體的情況下，也應確保爆炸隔離，典型翻板式隔爆閥詳見附錄A。功能和機械完整性試驗包括以下模塊：模塊A：抗爆試驗；模塊B：阻火試驗；模塊C：功能試驗。原則上，翻板式隔爆閥應進行三個模塊的試驗，但是情況允許時，可以將多個模塊進行組合試驗。組合試驗應包括不同模塊的關鍵測試條件。2.2.5抗爆試驗。2.2.5.1試驗裝置與試驗準備翻板式隔爆閥按照圖1所示安裝在一個試驗容器上。試驗容器和連接管道內(nèi)的爆炸介質(zhì)的爆炸壓力應不低于試驗閥門的抗爆性。閥門應在點火前處于完全開啟的位置，點火時解除鎖緊，并在爆炸沖擊的作用下關閉。注：1——試驗容器；2——翻板式隔爆閥；3——壓力傳感器(Pt)；4——爆炸泄壓口。圖1抗爆試驗裝置2.2.5.2試驗記錄應至少記錄閥門位置的最大爆炸壓力pmax；2.2.5.3試驗次數(shù)每個規(guī)格尺寸的翻板式隔爆閥需至少進行1次試驗。對于結(jié)構相同（包括幾何相似度、材料規(guī)格、焊接規(guī)格或其他連接部件的規(guī)格、和壁厚等）的閥門，只需試驗最大的規(guī)格尺寸。2.2.5.4評估在閥門功能未失效且沒有加劇對周圍環(huán)境危險影響的情況下，塑性變形是允許的。2.2.6阻火試驗。2.2.6.1試驗裝置與試驗準備阻火試驗的主要目的是確認翻板式隔爆閥能夠阻止管道內(nèi)爆炸火焰的傳播。試驗裝置應與圖2類似。試驗容器的尺寸應反映出閥門的預期用途。試驗容器內(nèi)的爆炸性粉塵應與預期用途的Kst一致?；鹧鎽_保能夠到達閥門的位置。如果閥門上游的管道影響閥門的關閉時間，則試驗裝置應包含這段管道。如果預期用途規(guī)定翻板式隔爆閥的上游為直通管道（長度至少為直徑的5倍），則不需要對彎脖或約束進行額外的試驗。除了圖2所示的壓力傳感器，試驗容器和翻板式隔爆閥之間的管道上還應至少設置1個火焰?zhèn)鞲衅鳎‵t），并且如果翻板式隔爆閥上游連接了管道，該管道上距離閥門最大100mm的位置也應設置1個火焰?zhèn)鞲衅饔靡员O(jiān)測火焰的傳播。該火焰?zhèn)鞲衅鲬_保僅探測通過閥門的火焰和火星（燃燒的顆粒）。如果翻板式隔爆閥的上游未設置管道，則可以使用攝像機，但應確保任何通過閥門的火焰或火星不被粉塵遮擋。應使用至少2臺不同視角的攝像機。2.2.6.2試驗記錄應記錄翻板式隔爆閥上游是否有火焰或火星出現(xiàn)。2.2.6.3試驗次數(shù)對于結(jié)構相同（包括幾何相似度、材料規(guī)格、焊接規(guī)格或其他連接部件的規(guī)格、和壁厚等）的閥門，只需試驗最大的規(guī)格尺寸。2.2.6.4評估如果翻板式隔爆閥上游端未出現(xiàn)火星/火焰（閥門關閉時間足以阻隔火焰的傳播），則試驗成功。如果翻板式隔爆閥試驗成功，則可以應用于最大粉塵爆炸指數(shù)Kst不大于試驗用粉的任意粉塵。2.2.7功能試驗。2.2.7.1試驗裝置與試驗準備功能試驗包括測試閥門阻隔爆炸傳播的能力和測定翻板式隔爆閥距離爆炸初始容器之間的最小和最大安裝距離。試驗裝置包括試驗容器和與之連接的一段直通管道（見圖2），管道長度至少為直徑的5倍。試驗容器和連接管道內(nèi)的爆炸性粉塵應根據(jù)表1的規(guī)定進行選擇。粉塵云的形成過程中不應影響到翻板閥的關閉。試驗容器內(nèi)粉塵云的爆炸性參數(shù)應反映預期用途。注：1——點火源位置，Z1；2——點火源位置，Z2；3——點火源位置，Z3；4——壓力傳感器（Pt）；5——火焰?zhèn)鞲衅鳎‵t）；6——攝像機；7——翻板式隔爆閥；8——爆炸泄壓口；L——安裝距離。圖2翻板式隔爆閥功能試驗的試驗裝置為了確認火焰到達并經(jīng)由管道通過翻板式隔爆閥的位置，應進行驗證性試驗。如果試驗失敗，則應提高管道內(nèi)的粉塵濃度。為了測定火焰的傳播，可以使用火焰?zhèn)鞲衅骰驍z像機。2.2.7.2檢測與數(shù)據(jù)采集應檢測爆炸壓力，試驗容器上至少設置一個壓力傳感器（Pt），翻板式隔爆閥下游管道上靠近翻板閥的位置設置1個火焰?zhèn)鞲衅?，翻板式隔爆閥與試驗容器之間的管道上至少設置一個壓力傳感器（Ft）。如果翻板式隔爆閥上游存在管道連接，為了監(jiān)測火焰?zhèn)鞑?，該段管道距離翻板閥最遠100mm內(nèi)應設置第二個火焰?zhèn)鞲衅?。如果翻板式隔爆閥上游未連接管道，則可以使用至少2臺不同視角的攝像機，但應保證任何通過閥門的火焰或火星不被粉塵遮擋。2.2.7.3試驗記錄每個試驗條件應至少完成2次有效試驗。表1驗證/測定功能和安裝距離的試驗條件試驗容器內(nèi)點火源位置安裝距離最大Kst和pred,max靠近管道（Z3）LminX產(chǎn)生等于pred,max的最大壓力的點火源位置LmaxXpred,max根據(jù)預期用途采用泄爆或抑爆pred,max=pmax根據(jù)預期用途采用抗爆設計X要求的試驗條件對于結(jié)構相同（包括幾何相似，材料規(guī)格，壁厚，焊接規(guī)范和部件其他連接方式）的翻板閥，應對最小和最大尺寸進行試驗。2.2.7.4評估如果翻板式隔爆閥的上游沒有火星或火焰（且翻板閥關閉并保持鎖緊），則試驗成功。應記錄關于預期用途的以下內(nèi)容：最大壓力：——試驗容器內(nèi)的；——翻板閥下游管道內(nèi)靠近翻板閥的；——翻板閥上游管道內(nèi)，如有，靠近翻板閥的；最大安裝距離；最小安裝距離。2.2.8試驗報告。試驗報告應至少包括以下內(nèi)容：（1）試驗粉塵的特性：樣品的名稱；樣品預處理方法；粒度分布和濕度；爆炸性參數(shù)（例如pmax，Kst）；（2）試驗裝置的特性：試驗裝置簡圖；試驗容器和管道的容積，長徑比，表面積；粉塵分散系統(tǒng)；燃料（樣品）在試驗容器內(nèi)的爆炸性參數(shù)；點火延時；流速；（3）翻板式隔爆閥的特性：安裝（例如傾斜度）；（4）結(jié)果：試驗數(shù)據(jù)和現(xiàn)象；翻板閥的最小和最大安裝距離；最大允許的爆炸壓力；（5）附加信息；試驗報告應包含以上未能全部描述的所有相關現(xiàn)象和信息。試驗報告應由測試機構的代表簽署，并標明編號和日期。3現(xiàn)場調(diào)研、試點驗證和預期社會經(jīng)濟效益3.1現(xiàn)場調(diào)研、試點驗證情況2022年3月18日，沈陽特種設備檢測研究院一行三人赴鞍山市天華木業(yè)有限公司、中糧糖業(yè)有限公司調(diào)研翻板式隔爆閥、無焰泄放裝置現(xiàn)場使用情況。2022年5月27日至28日，大連安全科學研究院舉辦專業(yè)技術高級研討班——涉爆企業(yè)專項整治專題。沈陽特種設備檢測研究院潘超、孫少辰針對粉塵爆炸基礎知識及爆炸防護產(chǎn)品等內(nèi)容進行授課。與東北大學李剛、苑春苗老師探討了翻板式隔爆閥、無焰泄放裝置的安全技術。2022年9月9日至13日，沈陽特種設備檢測研究院潘超隨遼寧省應急管理廳制造業(yè)監(jiān)管處在營口開展粉塵涉爆場所安全檢查工作，針對涉爆企業(yè)粉塵爆炸安全隱患進行排查，并同步開展隔爆閥、無焰泄放安全技術研究，經(jīng)查三臺隔爆閥、兩臺無焰泄放安裝不規(guī)范，存在安全隱患。3.2預期社會經(jīng)濟效益工業(yè)粉塵爆炸涉及煤炭開采、糧食加工、粉體制備存儲和運輸以及化工、紡織、冶金等各個行業(yè)和部門。隨著新技術的應用和生產(chǎn)規(guī)模的擴大，工業(yè)粉塵爆炸事故的發(fā)生日益頻繁。我國每年發(fā)生的粉塵爆炸事故多達數(shù)百起，造成巨大的財產(chǎn)損失和人員傷亡。在正常工作情況下，翻板式隔爆閥閥片處于開啟位置。當爆炸產(chǎn)生時，爆炸壓力波推動閉合裝置緊閉于密封片上，當關閉時，隔離閥被鎖定，并且有效阻止爆炸產(chǎn)生火焰和壓力波的傳播，防止爆炸火焰和壓力波通過，進而限制爆炸的范圍。隔離閥的位置可以通過位置指示器來顯示并且可以通過位置開關傳輸?shù)娇刂茊卧?。爆炸隔離措施可防止爆炸在管道相連的設備之間和設備與作業(yè)區(qū)域之間傳播。國外產(chǎn)品成型較早，國內(nèi)也有個別企業(yè)在研發(fā)、試制該類產(chǎn)品，但由于沒有相應的國家標準對該裝置的安全、質(zhì)量等指標加以規(guī)范，嚴重的制約了該類產(chǎn)品的國產(chǎn)化和進口產(chǎn)品質(zhì)量的檢驗。為此參考國際相關標準，制定相應的國家標準勢在必行。本標準的目的是提出翻板式隔爆閥的測試方法。翻板式隔爆閥是實施隔爆保護方法的保護裝置，要實現(xiàn)爆炸隔離，要求翻板式隔爆閥必須符合規(guī)范、可靠。本標準的制定個應用，可減小因為翻板式隔爆閥測試不規(guī)范而導致的隔爆閥質(zhì)量問題。沈陽特種設備檢測研究院一直致力于翻板式隔爆閥測試方法的理論與試驗研究工作。開展的翻板式隔爆閥的相關試驗項目，為CNAS實驗室認可資質(zhì)授權的領域范圍，實踐了國際標準EN16447-2014《Explosionisolationflapvalves》的試驗方法，從現(xiàn)場試驗過程中積累了大量的檢測數(shù)據(jù)和經(jīng)驗。沈陽特種設備檢測研究院提出立項的標準《翻