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高压储氢系统的主动安全措施——超压泄放装置
储氢系统是用于储存氢气的装置，一般采用高压储氢罐或液态储罐，高压气态储氢是目前发展最成熟、最常用的储氢技术手段。高压气态储氢存储压力可达95MPa甚至更高，因此对于高压气态储氢的压力监测及超压之后的系统保护是整个系统的重中之重。
对于压力监测一般选用压力传感器即可，通过系统控制界面实时监测显示各个部分、区域的压力；超压后的系统保护一般选用超压泄放装置，而超压泄放装置是怎么选取和计算的呢？
爆破片装置 安全阀结构
01 容器安全泄放量的计算
我们选取了两种常用的超压泄放装置-安全阀和爆破片。评估一个泄压装置泄放能力和泄放面积的基本要求是：一旦容器发生超压，泄放装置的泄放面积（额定泄放量）应大于或等于容器的安全泄放量，即W≥
。根据GB 150和《固容规》，有关盛装压缩气体或水蒸气的容器安全泄放量的计算公式如下：
ρ—泄放条件（设定温度与设定压力）下的介质密度；
v—容器进料管内的流速，m/s；
d—容器进料管内直径，mm。
02 泄放装置泄放面积计算
由于下列原因，泄放装置实际的泄放能力要小于理论泄放能力：
1）泄放装置的泄压口结构、介质流动状态以及介质的特性参数与理论分析条件有差异，实际泄放能力小于理论泄放能力。
2）工程上安装使用的泄压装置及其进出口管路系统与单一泄压装置模型不同，与制造厂测试系统以及测试介质也不相同，对于这些影响因素需作保守估算。
3）安全阀和爆破片装置串联组合后增加了介质流动阻力损失，造成安全阀泄放能力下降。
在考虑上述影响因素基础上，目前国内外规范泄放能力的计算方法有两种，目前我国规范采用的是泄放系数法。
现统一用额定泄放系数K表示额定泄放量与理论泄放量之比值，额定泄放量W等于理论泄放量乘以额定泄放系数K，即
。
目前国内外有关规范中安全阀和爆破片装置额定泄放量计算公式基本相同，额定泄放系数的确定方法有区别，详见表1和表2。通过计算求出容器安全泄放量W后，可根据泄放能力设计集的基本要求并利用额定泄放量计算公式求出所需的排放面积A（见表1）。
表1 额定泄放量和泄放面积计算公式
注：C和
为气体特征系数，
K—泄放装置的泄放系数；
k—气体绝热系数，查表3；
M—气体的摩尔质量，kg/kmol；
—泄放装置出口侧压力（绝压），MPa；
—泄放装置的泄放压力（绝压），包括设计压力和超压限度两部分,MPa；
Z—气体的压缩系数，见图1，对于空气Z=1.0；
T—泄放装置泄放温度；
—容器的安全泄放量,Kg/h。
表2 额定泄放系数K
表3 部分气体的性质
图1 气体压缩系数
以上便是安全泄放装置及泄放面积的介绍，高压储氢系统一般具有压力高、介质易燃易爆等特点，所以在每个高压储氢系统都需要安装安全泄放装置并且需要根据充放气速率、管路直径、介质特性、压力等计算出合理的泄放面积。系统超压可能会导致容器变形、破裂甚至爆炸，对人身安全和周围设施造成巨大威胁，通过设置安全泄放装置可实现泄放部分超压介质，保证系统压力在最高允许压力范围之内。
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