Page 118 - 《爆炸与冲击》2026年第11期

第 46 卷 王一鸣，等： 电流互感器泄压装置在燃爆载荷下的动态响应与失效机理 第 11 期

168.3 mm。其中在管道 1 的左端装有 TXY807 高温型压力传感器，在管道 1 左端 1 000 mm 和 2 000 mm
处分别装有两个 TWSD-D100 管道火花探测器，用以监测管道火花，所有采集的数据均会收集到数据收
集系统。管道 2 右端为混合气进气口和点火装置，管道的点火端是密封的，另一端装有试验所测试的设
备即互感器泄压装置，作为爆炸通风口。气体爆炸试验所采用的混合气体为氢气和空气的混合物，其中
氢气和空气的体积比为 27∶75。根据 Daltons 分压定律制备气体分配罐中所需的试验气体。试验前，先
利用真空泵抽空管道，随后充入氢气和空气的混合气体。试验由点火装置启动，点火系统同步控制，数
据采集器用于精确记录数据。试验在 101 kPa 的初始压力和 290 K 的初始温度下进行。
试验针对 LVB-220 型电流互感器的泄压装置进行改进，见图 2。该装置核心组件包括上法兰、爆破片、
膨胀器、下法兰及限位杆。其中，上法兰用于将爆破片与膨胀器组合固定为一体，并确保各组件之间的密
封与载荷传递；正拱十字刻槽爆破片为一次动作型泄压元件，其十字刻槽区域为预设薄弱区，当内部压力
超过动态承载极限时沿刻槽撕裂，形成泄压通道；膨胀器（带 9 个波纹节）安装于爆破片下游，主要承担两
项功能，即通过波纹节的瞬态弯曲塑性变形吸收燃爆冲击能量以削减压力峰值，同时限制爆破片破裂后高
温油气混合物的喷射速率，防止泄压口局部结构因高速射流而损伤；下法兰用于将整个泄压装置连接至火
焰加速管道的末端，为装置提供可靠的固定与密封边界；限位杆则用于限制膨胀器在正常工况下的过度压
缩或拉伸，保障其在非故障状态下的结构稳定性与密封性能。对改进后互感器泄压元件中的膨胀器尺寸
进行了增大以更好地适应正常工作状态下器身内部的压力波动，且增大了膨胀器下法兰处与储油柜连接
的通道的直径，以在故障工况下快速泄压，爆破片采用正拱十字刻槽爆破片，爆破片的设定爆破压力为
0.2 MPa。爆破片和膨胀器材料均为 316L 不锈钢，316L 不锈钢的质量分数见表 1，爆破片技术参数见表 2。

Rupture disk
Limit bar
Upper flange

Expander 213 mm

Ø246 mm
Lower flange Ø358 mm
(a) Expander (b) Dimensions

Ø348 mm −0.15 mm
−0.30 mm
Ø254 mm

10 mm

0.2 mm
(c) Bursting disc (d) Bursting disc dimensions

图 2 试验装置图
Fig. 2 Test setup diagram

表 1 泄压装置材料 316L 成分的质量分数
Table 1 Mass fraction of 316L in pressure relief device material
w(C)/% w(Si)/% w(Mn)/% w(P)/% w(S)/% w(Ni)/% w(Cr)/% w(Mo)/%
≤0.08 ≤1.00 ≤2.00 ≤0.035 ≤0.035 10.00～14.00 16.00～18.00 2.00～3.00

113901-4