储气罐超温保护装置

   空压机的储气罐是受压容器，而且长期在高温下工作，所以，人们一直十分重视对他的安全管理。 

   2016年版的《煤矿安全规程》第434条规定：储气罐内的温度应保持在120℃以下，并装有超温保护装置，在超温时可自动切断电源和报警。

安装储气罐超温保护让温度传感元件直接与储气罐内的气体接触。而储气罐本身是封闭容器，这就涉及到在受压容器上装入传感器的开孔位置问题。储气罐开孔安装方法是在储气罐上开孔焊接，显而易见，开孔之后容器结构的整体连续性遭到破坏，开孔接管处将产生很大的附加应力。一般来说，应力峰值可能达到原膜应力的4-5倍。另外，开孔后需要焊接螺母或短管，在焊接时容器局部受热，冷却后将产生残余应力。并且，焊接螺母或短管需要特殊资质的焊工去完成，焊接完成后还要进行探伤及容器压力测试。所以有理由认为，如果不加分析的随意在储气罐上或其主题管路上开孔，则有可能使储气罐在开孔附近发生疲劳破坏或脆性裂口，严重时在储气罐使用一段时间后还有可能发生爆炸事故。

  空压机储气罐工作时，在内压力P的作用下主要存在两个方向的应力，即轴向应力和切向应力两个方向的应力。

1.不易在封头处开孔

   空压机储气罐的封头轴向断面绝大部分是椭圆形。储气罐封头的应力分布图，见下图2.从图中可以看出，虽然椭圆封头各部位都均匀的承受着内部压力，但是，由于曲率半径不相等，储气罐封头上的轴向应力点和切向应力点都随着X的变化而变化。长短轴之比越大其应力变化越明显，对于连续分布的应力则越容易造成应力集中。因此，如果在应力分布不均匀的椭圆形封头上开孔，可靠性和安全性都较差。

2.不宜在来风管路上开孔

   现场往往易认为：储气罐超温保护装置是为了控制储气罐温度不超过120度而设置的。储气罐来风管和储气罐相通，工质温度几乎相等，可以在靠近储气罐的来风管处开孔安设温度传感元件。这样既可减少在受压容器上开孔的麻烦，又便于安装。

诚然，温度传感元件是用来反映储气罐内的真实温度的。如果由于空压机气缸或来风管内因油积的沉淀物的燃烧而使温度急剧上升，在来风管处设置温度传感元件是能够及时起到报警并切断电源的作用和避免发生储气罐超温爆炸事故。但是由于清扫储气罐不及时，油积碳沉淀物自燃会引起温度突然上升，这时，温度将扩散。由于来风管内仍然输入一定压力的气体，高温逆着气流向来风管扩散，其传递速度将低于在储气罐内扩散速度。这种温度的延时性传递可能导致超温保护来不及动作储气罐就已经发生爆炸。所以，在储气罐来风管内某个位置设置温度传感元件其保护作用也具有一定的局限性。

3.应在筒体上开孔并避开边缘应力区

根据材料力学的理论，筒体内各点的应力都是相等的。应力和内部压力都均匀的分布筒体之上，而且筒体的轴向应力是储气罐封头上小应力的1／2和大应力的1／4，其切向应力是储气罐封头上的1／2。由此说明在筒体上开孔后，相比于封头来说产生的附加应力要小得多。但是在筒体上开孔时避开焊缝周边。

如上所述，储气罐超温保护装置开孔安装法存在诸多的不便，给使用带来不必要的麻烦和安全隐患。

而KZB -3型空压机超温保护装置安装方法则完全避免了如上不便及潜在的安全隐患，所述如下：

KZB-3型空压机储气罐超温保护装置是我公司根据矿山空压机的特点和要求研制开发装置。该仪器能对空压机和储气罐温度超标故障时时进的一种安全保护行监控，数显温度数值直观准确，并且可声光报警。可对设备的安全运行起到有效的保护作用。

二、工作原理

KZB-3型空压机储气罐超温保护装置通过对储气罐温度信号的采集，实现对空压机和储气罐的超温保护。该装置主机由测控微处理器、数据存贮器、输入、输出开关量接口及键盘等组成。测控微处理器分时检测、处理设备接口电路输入的数据信号，经过程序的数据处理，再输出至控制电路完成对空压机和储气罐的超温保护。数显风包温度检测点的温度超过温度设定值时，装置切断空压机急停回路，同时声、光报警。该装置抗干扰能力强，实用可靠，可广泛应用于煤矿、冶金、矿山、化工等行业。

三、主要功能

1.数显一路温度测定值：本装置可数显储气罐温度；

 2.超温报警功能：当测定的储气罐（风包）温度超过设定温度（出厂设定120℃）时其对应输出报警指示灯变亮，其对应输出报警指示灯变亮时，警报器输出度报警；

 3.喇叭报警保护控制输出后，设备中的保护继电器输出，控制空压机停机。 

 4. 调试过程中脱机功能；保护温度可自行设定。

KZB-3型空压机储气罐超温保护装置安装优点如下：

1.安装不用开孔

   根据受压容器开孔补强理论，一般来说对开孔大小的限制是0.01≤r／R≤0.4，式中R—风包平均半径，r输入管的内半径插入管的内半径是根据所选择的温度传感元件而定的。一般可直接选购-200—600℃的PT100传感器。温度传感器和温度传感器套管通过螺纹连接，接触面通过耐温密封圈密封，安装在储气罐上预留的压力表位置，从而避免了上述所说的一切伤害风包的因素。插入管的壁厚与风包的厚壁之比直接影响到可靠性。当插入管厚壁大于或等于容器壁时，在开孔直径相同的情况下，开孔边缘的大应力与壳体的基本应力之比小，亦应力集中系数小。所以，应尽可能选用厚壁较厚的钢管。而我公司拥有自主知识产权研制的风包测温装置的组合式三通正符合这一原理，这一数值小于我国“钢制石油化工压力容器设计规定中允许不另行补强的大孔径的要求。”安装后可不必采取补强措施。

2.组合式安装法

  储气罐温度传感器组件由温度传感器和温度传感器套管组成，温度传感器和温度传感器套管通过螺纹连接，接触面通过耐温密封圈密封。温度传感器组件安装在储气罐压力表处，安装步骤如下所述：

   (1).对储气罐进行排气，排气结束后，把储气罐罐体上面的压力表取下（注：国标的储气罐罐体都预留的有压力表接口），压力表取下后把本设备所配的三通安装在压力表的位置，把压力表装在三通上面。（注：三通上面已经安装好温度传感器）

  (2). 把温度传感器连接至传感器的三通上面，连接前注意检查密封面是否有密封圈和密封圈完好情况，以免造成漏气。

  (3).把温度传感器连接到温度输入接口，该接口采用三芯航空插头（插座）连接；出厂时温度传感器组件附带有10米连接线，连接线并且已经把传感器和航空插头正确连接，用户只需把插头插入相应的插座即可完成温度传感器电气连接。

注意：1连接航插采用防呆设计，用户不可随意更改航插针脚定义

    2如果风包至保护装置距离较远（10米传感器连接线不能满足要求）时，用户可以延长温度传感器连接线，进行此操时要连接线延长后和原连接定义保持一致。

3安装回路控制

从温度传感器引出三条线与机器后面的温度控制三根线及电喇叭和电源接通，当峰值上限接点相接触时，线路被接通而实现报警。

按照《2016版煤矿安全规程》规定，只有声光报警就可以了，但是考虑到如果是因为风包内的油积碳燃烧而使风包温度升高，会突然引起爆炸，为了保险起见，我们还将报警信号引入到空压机的安全控制回路，一旦发生报警，运行中的空压机立即停机。

四、需要注意的几个问题。 在储气罐投入工作之前，应先作如下几项工作：

1.温度传感元件插入储气罐之前和控制回路设计好后（回路选择低压触电），应行一次动作试验。此时有报警信号并使运行中的空压机停车。否则，应对控制回路中各继电器进行鉴定

2.空压机所压缩的空气属于无腐蚀性气体，所以，安装温度传感元件时尽量使其插入深度大，并且不应将温度传感元件全部套住（组合三通测温组正符合这一特点），否则，工质不能直接与储气罐内部接触将产生很大的误差（温度传感元件采用我公司自行研制的加长传感器可直接深入储气罐内部）。

3.安装温度传感元件前要将储气罐内的气体放空。

4.在超温保护安装后，储气罐要按1.25—1.4倍的工作压力打压试验，确定无问题后再投入使用。

5.温度传感元件在使用一年后应进行校验。

6.使用本产品时，请务必按规定配线和可靠接地。

  储气罐超温保护装置在超温时候能自动切断电源并报警，保护储气罐和空压机的正常运行，郑州广众科技公司根据空压机特点和要求研制开发装置，对空压机储气罐温度超标故障时候进行安全保护监控。

　　储气罐超温保护装置的重要性在《煤安规程》中做出了详细说明：

　　空气压缩机有压力表和安全阀。压力表定期校准。安全阀和压力调节器动作可靠，安全阀动作压力不得超过额定压力的1.1倍。使用油润滑的空气压缩机装设断油保护装置或断油信号显示装置。水冷式空气压缩机装设断水保护装置或断水信号显示装置。

　　空气压缩机的排气温度单缸不得超过190℃、双缸不得超过160℃。装设温度保护装置，在超温时能自动切断电源。空气压缩机吸气口设置过滤装置。空气压缩机使用闪点不低于215℃的压缩机油。

　　空气压缩机的风包，在地面应设在室外阴凉处，在井下应设在空气流畅的地方。在井下，固定式压缩机和风包应分别设置在2个硐室内。风包内的温度应保持在120℃以下，并装有超温保护装置，在超温时可自动切断电源和报警。

　　风包上装有动作可靠的安全阀和放水阀，并有检查孔。定期清除风包内的油垢。新安装或检修后的风包，应用1.5倍空气压缩机工作压力做水压试验。在风包出口管路上加装释压阀，释压阀的口径不得小于出风管的直径，释放压力为空气压缩机高工作压力的1.25～1.4倍。