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調節閥防火的重要性、標準及其具體措施分析
發布于：2019/11/22 9:08:45 點擊量：206
一、調節閥防火的重要性
在化工、石油等自動化系統中，一旦發生了火災，如果系統中某些設備能及時地切斷可燃性流體通向火境之路，那么就可避免大火直接從起火區蔓延到廠區各地所引起的重大損失。
調節閥是自動化系統中的一個重要組成部分，它裝于現場控制流路，因此著火時它是切斷流路避免可燃性流體通向火境的主要設備。在著火情況下，它是打開還是關閉是很關鍵的。由于調節閥由控制室的調節器進行自控，并非人工操作，因此防火閥門的主要特點應該是：能經受調溫而短期工作，或者是關閉時應使泄漏量最小。閥門的防火性應該被看為一項很需要的性能來考慮，希望能夠引起有關人員的重視。
二、調節閥防火的標準
什么樣的閥門才是防火閥門呢？國外所提到的防火閥門（fire—safe valve ）,國外對閥門防火性的定義很多而不統一，這種定義在工業上仍缺乏明確的規定。到目前為止，仍然沒有一種單一的試驗或定義能明確確定一個閥門是否能防火。
很多工業學會、石油公司、保險公司、閥門制造廠家，以及英國、美國的有關機構已經規定了各種測試方法。但是，被測閥門的種類和主要試驗規格隨測試方法的不同而不同。對燃燒閥門試驗的爭論仍在繼續，有的試圖把兩種或兩種以上方法綜合為一種完整的方法，但仍然沒有定論。應該怎樣才能準確的給防火閥門下定義？這正是我們要研究的問題，首先應該研究閥門的軟閥座標準的問題。
有人認為，在大火中不會熔化的金屬閘閥和球形閥（globe valve ）就是防火閥。這些閥門的設計和結構能保證它在著火的前后都是金屬和金屬（metal—to—metal ）的接觸，這就避免了可燃性流體進入大火這中。但是，金屬閥座在著火前操作時，密封性是不好的。由于泄漏量很小，因此在大多已制訂的防火標準中也是被允許的。
用戶要求閥門在正常操作時既有良好的密封性，同時又具有防火性。不少閥門廠家早在15～２０年前就試圖解決這一復雜問題，他們已經研制了各種各樣的“軟”“硬”密封元件，所有這兩類元件著火這后都能保持金屬面接觸的密封。
硬閥座是用金屬或合金制成的，自身能經受高溫。軟閥座有橡皮、塑料或熔點低于７００ ℉（約370℃）的彈性材料，軟閥座在大火之后能被燒毀，然后憑借系統的壓力，閥板的旋轉，彈簧力或自身重力的作用保持金屬面接觸。但是許多軟閥座閥門在燃燒后的安全性也不理想。如果這些彈性閥座在大火中不能全部燒毀，就不能形成金屬面接觸。下表歸納了包括軟閥座的幾種燃燒試驗，從表中看來，各種試驗標準有不同的閥門試驗規格進行分析和對比，就能了解哪五種標準較為嚴格。必須指出，美國石油學會標準API607“軟密封球閥燃燒試驗（1977年）”是一種暫定標準，它對所有16英寸以下的球閥都適用。后來第二版的標準API RP6F進行了修改，要求更為嚴格一些。
三、調節閥防火的具體措施
1、閥體的防火
盡管對閥有的防火性有著不同的看法，制訂的規格不同，試驗方法也不同，但對閥門怎樣才能防火應該有比較一致的看法。對閥體來說，它應該有以下三點性能，而且為保證這三點性能應該采取各種具體措施。
（1）內部泄漏量最小。為了保證這一性能，首先應考慮到閥芯和閥座的金屬面接觸，在著火時或著火這后，閥體處于高溫之中，不管其密封結構如何，彈簧力和外加壓力怎樣變化，都應該保證這一點，應認為這是保證其精密關閉的關鍵。
（2）外部泄漏量最小。為了盡量減小外部泄漏，考慮的方法有：采用能防火的閥桿密封材料，避免用較大的墊片式閥體連結。
（3）有連續的操作性。燃燒后仍能正常工作的閥門，自然就具有抗變形的能力，有抗損性。
為了保證閥體有防火性能，許多廠家都進行過各種嘗試。例如，他們在閥門上包扎了多層的氈罩，用耐火材料砌成箱體，使閥門和外界隔開。但上述方法都不太會令人滿意，因為閥門每次維修都要拆開、砌上。同是，由于閥門安裝位置的限制，這種方法也未必能用。
目前較為滿意的方法是用一種防火袋，它可以在幾分種之內就套上，維修時也易于揭開。袋的材料含有多層的陶瓷纖維（eramic fiber ）或玻璃纖維（fiberglass）用尼龍捆綁裹緊，并用涂有乙烯樹脂的不銹鋼絲綁緊在裝置上。在一般發問 ，并不需改變管道位置，安裝空間小，通過試驗在2000℉的火焰中燃燒30分鐘，閥門仍不損壞，性能令人滿意。
2、執行機構的防火
由于執行機構直接控制著閥門的位置，所以更需要認真研究。為了使閥門能及時保持關閉，因此在容易著火的場合常選用彈簧式氣動膜片的鋼（鐵）執行機構，主要是利用膜片熔點低這一特點。著火時，由于膜片熔點低很快損壞，因此彈簧移動，使閥門處于關閉位置。利用對熱敏感的可熔式孔塞來降低氣動系統的壓力，特別適用于活塞式往復彈簧執行機構。
嚴重的火災能夠改變金屬零件的特性，有引起金屬變軟并失去回火特性，有些金屬實際上熔化了。彈簧力的大小和回火特性有直接的關系，燃燒后剩余彈簧力能否足夠保持閥門位置，需要對執行機構進行燃燒試驗才能證明。
對蝶閥來說，燃燒后常常需要剩余彈簧力矩來保持閥門的緊閉位置，關閉所需的力似乎遠遠小于執行機構原來的輸出力。在球形閥的執行機構上，剩余彈簧力很重要。在同樣的管道壓力下，平衡式球形閥比不平衡式球形閥所要求的彈簧力要小一些，因此應用在易著火的場合時，人們愿意用平衡式球形閥。
要使執行機構燃燒之后仍能操作，就必須保護彈簧，使它免受火焰退火的影響。保護彈簧可用三種方法：用絕熱材料、用灑水器或用防火涂層。包括上多層的絕熱帶，利用絕熱罩或者用防火袋，使執行機構在著火后正常運行半小時。但是這種絕招和密封方法較為笨重而不便，占空間大。在執行機構頂部裝上灑水器，這種做法增加了安裝和維護費用；而且因火災時經常停水，也無法給灑水器供水。執行機構可以涂上一種含有環氧基（epoxy—based）物質的膨脹薄層，使執行機構正常運行。在一個燃燒試驗中，由于涂料的保護，雖然火溫高達1400～1700℉，執行機構仍能工作42分鐘。試驗用1600磅的彈簧式鑄鐵執行機構，約7英尺長，氣缸孔徑12英寸，利用9個丙烷噴炬來燃燒。在整個燃燒過程中執行機構的彈簧每分鐘往復一次，燃燒后彈簧的輸出力矩只降低6%，而且主要是由于軸承精度下降，摩擦增加所造成的。試驗表明彈簧并不受燃燒火焰的影響，活塞與連桿的密封也依然如舊，密封良好。完成試驗之后，把執行機構浸在冷水中。模擬高溫外殼的突冷作用。試驗表明，執行機構的殼體和內部零件并不因突然冷卻而受到有害的影響。
膨脹涂層是抹上去的，就像是抹水泥一樣，抹時可在現場進行，要注意不要抹住密封部位，這樣會使維修不便。當涂層干固時，就形成了堅硬的、不可滲透的密封層。Jamesbury公司還在主要部位造了盤板和箱體，分別涂抹，這樣維修時就可以搬開盤板。如果執行機構是鋁殼體，即使用涂料也難以防火，因為鋁的熔點低（1033～1150℉），在高于此熔點的碳氫混合火焰中，零件就會失效，閥門不能關閉。
最后，還要介紹一種連桿保護的方法。往復式彈簧裝置是由各個調節閥制造廠家供應的，這些彈簧裝置處于一種“待擊”位置，它只有在著火時才能擊發，擊發時閥門移動到一個自動保險的位置。還將有持元件可以用易熔連桿、脆性連桿或電熱連桿。電熱連桿和易熔連桿的作用一樣，都能受熱啟動。在著火的危險時刻，這些連桿立刻被煙氣隨動裝置所斷開，使閥門處于保險位。
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