淺析調(diào)節(jié)閥的防火性|資料

　 一、調(diào)節(jié)閥防火的重要性

　　在化工、石油等自動(dòng)化系統(tǒng)中，一旦發(fā)生了火災(zāi)，如果系統(tǒng)中某些設(shè)備能及時(shí)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(qū)蔓延到廠區(qū)各地所引起的重大損失。

　　調(diào)節(jié)閥是自動(dòng)化系統(tǒng)中的一個(gè)重要組成部分，它裝于現(xiàn)場(chǎng)控制流路，因此著火藥味時(shí)它是切斷流路避免可燃性流體通向火境的主要設(shè)備。在著火情況下，它是打開(kāi)還是關(guān)閉是很關(guān)鍵的。由于調(diào)節(jié)閥由控制室的調(diào)節(jié)器進(jìn)行自控，并非人工操作，因此防火閥門的主要特點(diǎn)應(yīng)該是：能經(jīng)受調(diào)溫而短期工作，或者是當(dāng)含辛茹苦關(guān)閉時(shí)應(yīng)使泄漏量最小。閥門的防火性應(yīng)該被看為一項(xiàng)很需要的性能來(lái)考慮，希望能夠引起有關(guān)人員的重視。

　 二、調(diào)節(jié)閥防火的標(biāo)準(zhǔn)

　　什么樣的閥門才是防火閥門呢？國(guó)外所提到的防火閥門(fire—safe valve),國(guó)外對(duì)閥門防火性的定義很多而不統(tǒng)一，這種定義在工業(yè)上仍缺乏明確的規(guī)定。到目前為止，仍然沒(méi)有一種單一的試驗(yàn)或定義能明確確定一個(gè)閥門是否能防火。

　　很多工業(yè)學(xué)會(huì)、石油公司、保險(xiǎn)公司、閥門制造廠家，以及英國(guó)、美國(guó)的有關(guān)機(jī)構(gòu)已經(jīng)規(guī)定了各種測(cè)試方法。但是，被測(cè)閥門的種類和主要試驗(yàn)規(guī)格隨測(cè)試方法的不同而不同。對(duì)燃燒閥門試驗(yàn)的爭(zhēng)論仍在繼續(xù)，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(méi)有定論。應(yīng)該怎樣才能準(zhǔn)確的給防火閥門下定義？這正是我們要研究的問(wèn)題，首先應(yīng)該研究閥門的軟閥座標(biāo)準(zhǔn)的問(wèn)題。

　　有人認(rèn)為，在大火中不會(huì)熔化的金屬閘閥和球形閥(globe valve)就是防火閥。這些閥門的設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)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(jìn)入大火這中。但是，金屬閥座在著火前操作時(shí)，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(biāo)準(zhǔn)中也是被允許的。

　　用戶要求閥門在正常操作時(shí)既有良好的密封性，同時(shí)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(fù)雜問(wèn)題，他們已經(jīng)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(jīng)受高溫。軟閥座有橡皮、塑料或熔點(diǎn)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(tǒng)的壓力，閥板的旋轉(zhuǎn)，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(yàn)，從表中看來(lái)，各種試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)有不同的閥門試驗(yàn)規(guī)格進(jìn)行分析和對(duì)比，就能了解哪五種標(biāo)準(zhǔn)較為嚴(yán)格。必須指出，美國(guó)石油學(xué)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)API607“軟密封球閥燃燒試驗(yàn)(1977年)”是一種暫定標(biāo)準(zhǔn)，它對(duì)所有16英寸以下的球閥都適用。后來(lái)第二版的標(biāo)準(zhǔn)API RP6F進(jìn)行了修改，要求更為嚴(yán)格一些。

　　不同制造廠家所提供的閥門只能符合一個(gè)或兩個(gè)如下表所介紹的防火標(biāo)準(zhǔn)，例如洛克威爾(Rock well)公司所提供的防火柱塞閥和球閥只能符合API607和API RP6F兩種標(biāo)準(zhǔn)，另一些公司提供的閥門只能符合另一些標(biāo)準(zhǔn)。

　　三、調(diào)節(jié)閥防火的具體措施

　　1、閥體的防火

　　盡管對(duì)閥有的防火性有著不同的看法，制訂的規(guī)格不同，試驗(yàn)方法也不同，但對(duì)閥門怎樣才能防火應(yīng)該有比較一致的看法。對(duì)閥體來(lái)說(shuō)，它應(yīng)該有以下三點(diǎn)性能，而且為保證這三點(diǎn)性能應(yīng)該采取各種具體措施。

　　(1)內(nèi)部泄漏量最小。為了保證這一性能，首先應(yīng)考慮到閥芯和閥座的金屬面接觸，在著火時(shí)或著火這后，閥體處于高溫之中，不管其密封結(jié)構(gòu)如何，彈簧力和外加壓力怎樣變化，都應(yīng)該保證這一點(diǎn)，應(yīng)認(rèn)為這是保證其精密關(guān)閉的關(guān)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(jié)。

　　(3)有連續(xù)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(jìn)行過(guò)各種嘗試。例如，他們?cè)陂y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(kāi)。但上述方法都不太會(huì)令人滿意，因?yàn)殚y門每次維修都要拆開(kāi)、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(nèi)就套上，維修時(shí)也易于揭開(kāi)。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(shù)脂的不銹鋼絲綁緊在裝置上。在一般發(fā)問(wèn)，并不需改變管道位置，安裝空間小，通過(guò)試驗(yàn)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(zhí)行機(jī)構(gòu)的防火

　　由于執(zhí)行機(jī)構(gòu)直接控制著閥門的位置，所以更需要認(rèn)真研究。為了使閥門能及時(shí)保持關(guān)閉，因此在容易著火的場(chǎng)合常選用彈簧式氣動(dòng)膜片的鋼(鐵)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，主要是利用膜片熔點(diǎn)低這一特點(diǎn)。著火時(shí)，由于膜片熔點(diǎn)低很快損壞，因此彈簧移動(dòng)，使閥門處于關(guān)閉位置。利用對(duì)熱敏感的可熔式孔塞來(lái)降低氣動(dòng)系統(tǒng)的壓力，特別適用于活塞式往復(fù)彈簧執(zhí)行機(jī)構(gòu)。

　　嚴(yán)重的火災(zāi)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(shí)際上熔化了。彈簧力的大小和回火特性有直接的關(guān)系，燃燒后剩余彈簧力能否足夠保持閥門位置，需要對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行燃燒試驗(yàn)才能證明。

　　對(duì)蝶閥來(lái)說(shuō)，燃燒后常常需要剩余彈簧力矩來(lái)保持閥門的緊閉位置，關(guān)閉所需的力似乎遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于執(zhí)行機(jī)構(gòu)原來(lái)的輸出力。在球形閥的執(zhí)行機(jī)構(gòu)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(yīng)用在易著火的場(chǎng)合時(shí)，人們?cè)敢庥闷胶馐角蛐伍y。

　　要使執(zhí)行機(jī)構(gòu)燃燒之后仍能操作，就必須保護(hù)彈簧，使它免受火焰退火的影響。保護(hù)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(zhí)行機(jī)構(gòu)在著火后正常運(yùn)行半小時(shí)。但是這種絕招和密封方法較為笨重而不便，占空間大。在執(zhí)行機(jī)構(gòu)頂部裝上灑水器，這種做法增加了安裝和維護(hù)費(fèi)用；而且因火災(zāi)時(shí)經(jīng)常停水，也無(wú)法給灑水器供水。執(zhí)行機(jī)構(gòu)可以涂上一種含有環(huán)氧基(epoxy—based)物質(zhì)的膨脹薄層，使執(zhí)行機(jī)構(gòu)正常運(yùn)行。在一個(gè)燃燒試驗(yàn)中，由于涂料的保護(hù)，雖然火溫高達(dá)1400～1700℉，執(zhí)行機(jī)構(gòu)仍能工作42分鐘。試驗(yàn)用1600磅的彈簧式鑄鐵執(zhí)行機(jī)構(gòu)，約7英尺長(zhǎng)，氣缸孔徑12英寸，利用9個(gè)丙烷噴炬來(lái)燃燒。在整個(gè)燃燒過(guò)程中執(zhí)行機(jī)構(gòu)的彈簧每分鐘往復(fù)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(yàn)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(yàn)之后，把執(zhí)行機(jī)構(gòu)浸在冷水中。模擬高溫外殼的突冷作用。試驗(yàn)表明，執(zhí)行機(jī)構(gòu)的殼體和內(nèi)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(shí)可在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行，要注意不要抹住密封部位，這樣會(huì)使維修不便。當(dāng)涂層干固時(shí)，就形成了堅(jiān)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(shí)就可以搬開(kāi)盤板。如果執(zhí)行機(jī)構(gòu)是鋁殼體，即使用涂料也難以防火，因?yàn)殇X的熔點(diǎn)低(1033～1150℉)，在高于此熔點(diǎn)的碳?xì)浠旌匣鹧嬷?，零件就?huì)失效，閥門不能關(guān)閉。

　　最后，還要介紹一種連桿保護(hù)的方法。往復(fù)式彈簧裝置是由各個(gè)調(diào)節(jié)閥制造廠家供應(yīng)的，這些彈簧裝置處于一種“待擊”位置，它只有在著火時(shí)才能擊發(fā)，擊發(fā)時(shí)閥門移動(dòng)到一個(gè)自動(dòng)保險(xiǎn)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(dòng)。在著火的危險(xiǎn)時(shí)刻，這些連桿立刻被煙氣隨動(dòng)裝置所斷開(kāi)，使閥門處于保險(xiǎn)位.

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