摘   要：為確?？諝鈮嚎s機(jī)儲(chǔ)氣罐的安全及質(zhì)量，按照條例和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求，從儲(chǔ)氣罐監(jiān)管、選材、設(shè)計(jì)、使用管理、隱患的成因及消除方法等問(wèn)題進(jìn)行了探討，并介紹了儲(chǔ)氣罐在使用過(guò)程中的注意事項(xiàng)。

關(guān)鍵詞：儲(chǔ)氣罐、安全、使用管理

儲(chǔ)氣罐是指專門用來(lái)儲(chǔ)存氣體的設(shè)備，同時(shí)起穩(wěn)定系統(tǒng)壓力的作用，根據(jù)儲(chǔ)氣罐的承受壓力不同可以分為高壓儲(chǔ)氣罐，低壓儲(chǔ)氣罐，常壓儲(chǔ)氣罐。本文所介紹的空氣壓縮機(jī)儲(chǔ)氣罐是儲(chǔ)氣罐中較為簡(jiǎn)單的一種，被廣泛應(yīng)用于化工、醫(yī)藥、包裝、食品、采礦等眾多領(lǐng)域。這種儲(chǔ)氣罐裝在空壓機(jī)和壓縮空氣管網(wǎng)之間，其作用是緩和由于排氣不均勻和不連續(xù)而引起的壓力波動(dòng)，儲(chǔ)備一定數(shù)量的壓縮空氣，維持供需氣量之間的平衡，以及去除壓縮空氣中的油水和雜質(zhì)，凈化壓縮空氣，而且能降低壓縮空氣的溫度，減少過(guò)濾器和干燥劑的負(fù)荷。近年來(lái)，空壓機(jī)儲(chǔ)氣罐事故時(shí)有發(fā)生，給正常的生產(chǎn)生活以及人身安全帶來(lái)重大的損失和威脅。不僅造成單位停工停產(chǎn)，經(jīng)濟(jì)損失巨大，而且還造成人員傷亡和建筑物的毀壞。因此，空壓機(jī)儲(chǔ)氣罐的安全性已逐漸引起人們的高度重視。

1  儲(chǔ)氣罐本體的安全

1.1儲(chǔ)氣罐的監(jiān)管

儲(chǔ)氣罐是壓力容器之一，壓力容器屬于特種設(shè)備。國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局頒布《固定式壓力容器安全技術(shù)檢察規(guī)程》對(duì)壓力容器的材料、設(shè)計(jì)、制造、安裝、改造與維修、使用管理、定期檢驗(yàn)、安全附件均有嚴(yán)格的規(guī)定，必須嚴(yán)格遵守。任何一個(gè)環(huán)節(jié)如有疏忽，都有可能發(fā)生嚴(yán)重的安全事故。

1.2儲(chǔ)氣罐的選材

儲(chǔ)氣罐屬于壓力容器，殼體常用的材料有Q235-B、16MnR、16MnDR三種。按照GB-150《鋼制壓力容器》，不同的材料有不同使用狀態(tài)和溫度范圍，如表1。

1.3儲(chǔ)氣罐的設(shè)計(jì)

作為壓力容器，儲(chǔ)氣罐的結(jié)構(gòu)和規(guī)格是根據(jù)其技術(shù)參數(shù)和使用條件，參照《鋼制壓力容器》(GB150-1998)[1]和其他相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)[2—3]設(shè)計(jì)。操作壓力越大，則設(shè)計(jì)壓力越大，需要的殼體材料強(qiáng)度和厚度就越大；操作溫度越高，則鋼板在設(shè)計(jì)條件下的許用應(yīng)力越小，需要的壁厚越大；另外儲(chǔ)氣罐殼體焊縫的焊接接頭系數(shù)，開(kāi)孔和接管，以及腐蝕裕量的大小也對(duì)容器壁厚有著直接的影響。筆者在2011年一臺(tái)儲(chǔ)氣罐的首次檢驗(yàn)過(guò)程中，設(shè)備的主要技術(shù)參數(shù)如下：立式空氣儲(chǔ)罐，設(shè)計(jì)壓力1.15MPa；內(nèi)徑1200ｍｍ；主體材質(zhì)為Q-235B；壁厚6ｍｍ；腐蝕裕量1ｍｍ。根據(jù)GB-150內(nèi)壓圓筒計(jì)算公式以及《壓力容器定期檢驗(yàn)規(guī)則》[4]壁厚校核公式，強(qiáng)度校核不合格，安全級(jí)別定為5級(jí)，存在重大安全隱患，作報(bào)廢處理。由此可見(jiàn)，儲(chǔ)氣罐殼體的強(qiáng)度主要取決于設(shè)計(jì)壓力、結(jié)構(gòu)型式、設(shè)計(jì)溫度等，設(shè)計(jì)結(jié)果的合理與否將直接影響著壓力容器的安全運(yùn)行和使用壽命。

2  儲(chǔ)氣罐的安全使用管理

由于國(guó)家對(duì)壓力容器的設(shè)計(jì)、制造、安裝、改造與維修實(shí)行特殊的許可制度及嚴(yán)格的監(jiān)督檢驗(yàn)要求，以上環(huán)節(jié)極少出現(xiàn)紕漏。而往往是在儲(chǔ)氣罐的使用管理過(guò)程中出現(xiàn)各種問(wèn)題。因此儲(chǔ)氣罐的使用單位，在投入使用前或者投入使用后30日內(nèi)，應(yīng)當(dāng)按照要求到直轄市或者設(shè)區(qū)的市的質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督部門(以下統(tǒng)稱使用登記機(jī)關(guān))逐臺(tái)辦理使用登記手續(xù)。登記標(biāo)志的放置位置應(yīng)當(dāng)符合有關(guān)規(guī)定。

同時(shí)在儲(chǔ)氣罐的使用過(guò)程中，壓力容器的安全管理人員和操作人員應(yīng)當(dāng)持有相應(yīng)的特種設(shè)備作業(yè)人員證。使用單位應(yīng)當(dāng)對(duì)壓力容器作業(yè)人員定期進(jìn)行安全教育與專業(yè)培訓(xùn)并且作好記錄，確保作業(yè)人員具備必要的壓力容器安全作業(yè)知識(shí)、作業(yè)技能，及時(shí)進(jìn)行知識(shí)更新，確保作業(yè)人員掌握操作規(guī)程及事故應(yīng)急措施，按章作業(yè)。下面針對(duì)儲(chǔ)氣罐在使用過(guò)程中應(yīng)特別注意的一些事項(xiàng)做探討：

(1)如儲(chǔ)氣罐所在地的環(huán)境溫度低于其工作溫度(見(jiàn)竣工圖技術(shù)特性表)，儲(chǔ)氣罐必須安裝在室內(nèi)，并做好保溫措施，確保儲(chǔ)氣罐在工作溫度之內(nèi)的安全使用。

(2)儲(chǔ)氣罐嚴(yán)禁超溫、超壓、操作人員應(yīng)確保本儲(chǔ)氣罐處于正常的工作狀態(tài)。

(3)壓縮機(jī)容積流量如超過(guò)儲(chǔ)氣罐安全閥泄放量，使用單位必須在其系統(tǒng)中加裝壓力釋放裝置。

(4)對(duì)油潤(rùn)滑壓縮機(jī)，必須經(jīng)除油、除水處理，其壓縮空氣質(zhì)量符合GB/T13227-91《一般用壓縮空氣質(zhì)量等級(jí)》附錄Ａ之規(guī)定后，方可進(jìn)入儲(chǔ)氣罐。

(5)鑒于儲(chǔ)氣罐與壓縮機(jī)安裝距離太近，在長(zhǎng)時(shí)間工作狀態(tài)下，儲(chǔ)氣罐的支座、進(jìn)氣管等部位易產(chǎn)生振動(dòng)裂紋，故兩者安裝距離不得小于2米，5米之內(nèi)兩者連接宜采用軟管，如硬管連接，需設(shè)置緩沖彎管。

(6)鑒于壓縮機(jī)中油和空氣接觸，一旦溫度過(guò)高易產(chǎn)生積炭，故進(jìn)入儲(chǔ)氣罐內(nèi)的壓縮空氣溫度嚴(yán)禁超過(guò)罐體的設(shè)計(jì)溫度(見(jiàn)儲(chǔ)氣罐技術(shù)特性表)。對(duì)于使用往復(fù)活塞空氣壓縮機(jī)的配套儲(chǔ)氣罐，必須加裝水冷式后冷卻器和油分離器，壓縮空氣經(jīng)冷卻、分離后方可進(jìn)入本儲(chǔ)氣罐。

(7)對(duì)于油潤(rùn)滑壓縮機(jī)，應(yīng)定期檢查排氣口至壓縮空氣為80℃之間的所有管路，容器(儲(chǔ)氣罐)和配件，任何積炭應(yīng)有效去除(包括壓縮機(jī)缸頭積炭物)。

3  儲(chǔ)氣罐常見(jiàn)隱患的消除

3.1儲(chǔ)氣罐積炭的成因及預(yù)防措施

由于空氣壓縮機(jī)采用壓縮機(jī)油作潤(rùn)滑油，壓縮機(jī)油隨壓縮機(jī)壓氣過(guò)程，沿著整個(gè)排氣通道形成油沉積物，這個(gè)沉積物稱之為積炭。它在一定條件下能發(fā)生自燃，從而導(dǎo)致空氣壓縮機(jī)裝置爆炸。氣缸、氣閥室、管路、冷卻器和儲(chǔ)氣罐等有積炭的地方都有可能發(fā)生爆炸。如果使用環(huán)境惡劣，吸入的氣體含有較多灰塵和硬顆粒，或者系統(tǒng)密封性能不好，曲軸箱內(nèi)的機(jī)油漏入氣缸，進(jìn)入儲(chǔ)氣罐，都會(huì)造成儲(chǔ)氣罐積炭層過(guò)厚。因此必須合理選用氣缸潤(rùn)滑油種類和牌號(hào)，嚴(yán)格控制潤(rùn)滑油的用量，加油量不要過(guò)多或太少，應(yīng)遵照設(shè)備技術(shù)文件執(zhí)行?？刂婆艢鉁囟确椒ㄈ缦拢?/span>

一是加強(qiáng)空壓機(jī)冷卻系統(tǒng)的點(diǎn)檢，如合理選用冷卻水水質(zhì)、及時(shí)清除冷卻器管壁和氣缸水冷卻壁的結(jié)垢，控制冷卻水的進(jìn)出溫差。

二是降低管路、儲(chǔ)氣罐內(nèi)的氣體溫度并加強(qiáng)檢修、改善配件質(zhì)量，以確保氣閥不漏氣，防止氣體循環(huán)壓縮。

三是設(shè)立各級(jí)排氣溫度、儲(chǔ)氣罐內(nèi)氣體溫度、冷卻水溫度的保護(hù)裝置，在超溫時(shí)能自動(dòng)切斷電源。加強(qiáng)吸氣過(guò)濾，防止吸入的氣體灰塵多和含有硬顆粒；加強(qiáng)儲(chǔ)氣罐的清掃，防止積炭層過(guò)厚；提高填料箱的密封作用，防止曲軸箱內(nèi)的機(jī)油漏入氣缸，進(jìn)入儲(chǔ)氣罐。

3.2配套管道振動(dòng)的影響

設(shè)計(jì)壓氣管適時(shí)，應(yīng)盡量減少?gòu)澒?、閥門和異徑管，或者使管彎曲的曲率半徑大一些，以減小激振力。安裝設(shè)備時(shí)要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行安裝。對(duì)在用且已經(jīng)產(chǎn)生振動(dòng)的管道，可在距壓縮機(jī)很近的地方加設(shè)緩沖器，儲(chǔ)氣罐雖然也是一種緩沖器，如容積不夠大，則應(yīng)適當(dāng)加大，以減少脈動(dòng)壓力的不均勻度。如發(fā)現(xiàn)某段管道振動(dòng)強(qiáng)烈，首先判斷引起振動(dòng)的原因，若不是機(jī)械共振，可采用卡緊或壓緊管道某處或增加管道某處支承等方法加以解決，但要選擇在管道的合宜位置上進(jìn)行。筆者在工作中多次發(fā)現(xiàn)因管路振動(dòng)引起的儲(chǔ)氣罐開(kāi)裂，不僅耽誤生產(chǎn)，而且不利設(shè)備的安全運(yùn)行。比如：某廠兩臺(tái)空壓機(jī)，各連接有一臺(tái)儲(chǔ)氣罐，空壓機(jī)排氣管與儲(chǔ)氣罐進(jìn)氣接管法蘭直接對(duì)接，而另一臺(tái)空壓機(jī)的排氣管在室外與第 一臺(tái)空壓機(jī)管路成直角狀相連，連接部位為管道拐彎處?？諌簷C(jī)運(yùn)行3年后，發(fā)現(xiàn)儲(chǔ)氣罐側(cè)面支腿附近的部位有漏油痕跡，經(jīng)檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，下封頭母材開(kāi)裂，位于支腿的邊緣，裂紋外表面長(zhǎng)為200ｍｍ，內(nèi)表面長(zhǎng)為230ｍｍ，裂紋走向橫向，認(rèn)為是空壓機(jī)水平出氣管對(duì)儲(chǔ)氣罐形成側(cè)向推力，氣流脈動(dòng)引起儲(chǔ)氣罐左右振動(dòng)，導(dǎo)致下封頭在側(cè)面支腿處橫向疲勞破壞。由于儲(chǔ)氣罐內(nèi)壓的一次薄膜應(yīng)力的影響，內(nèi)表面的裂紋要比外表面長(zhǎng)。

3.3儲(chǔ)氣罐超壓的預(yù)防措施

根據(jù)《固定式壓力容器安全技術(shù)檢察規(guī)程》或《簡(jiǎn)單壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》[5—6]的要求，壓力容器應(yīng)當(dāng)按設(shè)計(jì)要求裝設(shè)超壓泄放裝置(安全閥或者爆破片)以及壓力表。由于儲(chǔ)氣罐工作壓力低于壓力源(壓縮機(jī))壓力，所以在通向儲(chǔ)氣罐進(jìn)口管道上應(yīng)當(dāng)裝設(shè)減壓閥或調(diào)節(jié)器，安全閥和壓力表應(yīng)當(dāng)裝設(shè)在減壓閥或調(diào)節(jié)器的低壓側(cè)[7]。儲(chǔ)氣罐內(nèi)氣體額定壓力是由空壓機(jī)壓力調(diào)節(jié)器和安全閥來(lái)確定的。一旦兩者出現(xiàn)故障，如壓力調(diào)節(jié)器操作失誤或其中的卸荷閥管道等零部件出現(xiàn)故障，不能有效限制進(jìn)氣壓力；安全閥未裝、失靈或設(shè)置起跳壓力過(guò)高，會(huì)造成超壓時(shí)安全閥失效，儲(chǔ)罐內(nèi)氣體壓力急劇上升。如果壓力表失靈，則不能準(zhǔn)確及時(shí)反映罐內(nèi)真實(shí)壓力，操作人員也不能正確處置異常情況。安全附件是保障設(shè)備安全的最 后一環(huán)，也是最重要的一環(huán)。如果安全附件失效，在壓力失控、超過(guò)儲(chǔ)氣罐罐體壁厚的強(qiáng)度極限的情況下，就會(huì)發(fā)生失效破壞，甚至爆炸。因此壓力調(diào)節(jié)器、安全閥、壓力表等必須經(jīng)過(guò)正確調(diào)試，定期校驗(yàn)，確保靈活穩(wěn)定。

4  小結(jié)

若想確保儲(chǔ)氣罐安全運(yùn)行，切實(shí)提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，我們必須做到以下幾點(diǎn)。

(1)要認(rèn)真貫徹執(zhí)行壓力容器的管理規(guī)范和安全技術(shù)規(guī)程，執(zhí)行年度檢驗(yàn)和定期檢驗(yàn)。定期檢查容器的操作維護(hù)情況，對(duì)容器缺陷處理方案要認(rèn)真制訂。

(3)報(bào)上級(jí)批準(zhǔn)加強(qiáng)操作人員的安全技術(shù)教育和技術(shù)考核。定期對(duì)易產(chǎn)生裂紋區(qū)進(jìn)行無(wú)損檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)缺陷盡早處理。

(4)嚴(yán)格控制儲(chǔ)氣罐工作壓力，增設(shè)完善進(jìn)出口管、減振裝置，減小容器振動(dòng)次數(shù)，不許超壓、超負(fù)荷工作。

(5)對(duì)發(fā)現(xiàn)容器有缺陷處，不隨意修補(bǔ)，以防缺陷重復(fù)產(chǎn)生或擴(kuò)展。嚴(yán)格執(zhí)行各項(xiàng)規(guī)章制度，精心操作，認(rèn)真填寫(xiě)操作運(yùn)行記錄或生產(chǎn)工藝記錄，確保生產(chǎn)安全運(yùn)行；發(fā)現(xiàn)空壓機(jī)系統(tǒng)有異?，F(xiàn)象時(shí)，應(yīng)采取緊急停機(jī)措施并及時(shí)向上級(jí)報(bào)告；對(duì)任何有害設(shè)備的違章指揮，應(yīng)拒絕執(zhí)行。