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紧急切断阀有哪些特殊要求
点击次数:2220 发布时间:2018-03-21

紧急切断阀有哪些特殊要求

术语再溯源

       在《Refinery Control Valves炼油厂控制阀》(API RP 553-1998) 对紧急切断阀EBV的定义如下:

    7.2.1 Emergency Block Valves

    Emergency block valves are designed to control a hazardous incident. These are valves for emergency isolation and are designed to stop the uncontrolled release of flammable or toxic materials. These valves should be fire-safe rated valves if they are within the fire zone. The valves may be referred to as Types A, B, C, and D.

    由此可见,只有位于fire zone 的阀门才有fire-safe的特殊要求,而国内石油化工行业的设计文件中,目前在石化装置内并没有看到类似文件或者要求。

    同样,API RP 553也对fire zone进行了定义。

    7.2.2 Determination of Fire Zone

    This is the area which is unsafe to enter during an emergency situation. Distances are included as examples only refer to plant standards for actual distances. The area is considered to be within a 25-foot radius minimum surrounding the leak source。

     然而,尽管API 规范对此有清晰的定义,但是目前国内情况下,紧急切断阀和防火分区(fire zone)没有什么,对于“紧急切断阀“这一术语的理解还停留在概念的感性认知上,犹如“鸡毛信“一样,认识到这个阀很重要,紧急状况必须保证动作,仅此而已。

    故有必要简单粗暴的做如下区分:防火用紧急切断阀和非防火用紧急切断阀。

       防火紧急切断阀见下述分析,如API RP553   7.2.1所定义的,紧急隔离阀(EBV)通常分为以下四种类型:

    (1) A型安装在设备上的手动操作阀,这类阀门安装在发生泄漏但不会发生火灾的场所;此处一般为工艺阀门。

    (2) B型安装在工艺管道上的手动操作阀;这类阀门安装在离着火泄漏点25英尺(7.6m)以外的场所,且阀门尺寸不大于8英寸,压力等级不超过ASME CLASS300。此处一般为工艺阀门。

    (3) C型安装在工艺管道上的动力操作阀;这类阀门安装在离着火泄漏点25英尺(7.6m)以外的场所,且阀门尺寸大于8英寸,高度不高于15英尺,压力等级超过ASME CLASS300。

    (4) D型动力操作的阀门,并能通过安装在现场和控制室的按钮关闭阀门。这类阀门的安装位置没有太多限制,但控制按钮应安装在离着火泄漏点40英尺(12.2m)以外的火灾危险区以外。火灾危险区域Fire Zone内的执行机构、控制电缆、动力管路等采用防火设计或者设计成火灾情况下,操作不会失效,配管配线的支架也采用防火设计。

    根据实际工程经验,我们平常接触的紧急隔离阀EBV一般采用D型的要求。

而在执行机构的选择上有电动、气动、液动等,下文以气动执行机构为例进行论述。根据国际电工委员会(IEC)对调节阀(国外叫做控制阀Control  Valve)的定义,调节阀由执行机构和阀体部件两部分组成。

    在《石油化工自动化仪表选型设计规范》(SH/T3005-2016)也分别对执行机构和阀体部件两部分进行了防火方面的描述,其中也多处提到,符合API 607或API 6FA标准的火灾安全(fire-safe)型阀门,以及安装防火保护罩要求(符合UL1709标准)。那么这3个标准是怎么回事呢?

二 阀体部件的耐火性能/fire-test

   API607是 《转1/4周阀门和非金属阀座阀门的耐火试验》,一般用于只能旋转90°(如球阀、旋塞阀、蝶阀等)的阀门,而且是针对对软阀座阀门的耐火试验,不能 用于金属密封的阀门。

    API6FA是阀门耐火试验规范,是通用标准,可以用于硬密封阀门。

    同时,我们要注意的是,这两个规范的试验程序中,并没有对电动、气动、液动执行机构提出耐火试验要求,API 607更是明确提到这3种执行机构不在本标准范围之内。

   对于经常提到的防火要求或者防火功能,用“耐火性能”表述更确切一些儿。阀门耐火性能定义为阀门在高温火焰中保持正常工作的能力,是衡量阀门安全性能的重要指标之一,阀门的耐火试验是确定其耐火性能的*方法。

    需要注意的是,阀门具有耐火性能,并不是指阀门在高温火焰中完全不漏,一直不漏;而是指阀门在高温火焰中,在一定时间内(一般30分钟)允许一定的泄露量(阀门耐火试验主要的泄漏指标及操作要求有火烧期间内漏、火烧期间外漏、冷却后低压试验及操作试验等)。故在SH/T3005-2016中,针对阀体、阀内件、阀盖与填料上均提出了本质fire-safe要求

    工程实践中,上游专业没有提出防火要求,该如何判定该阀是否需要fire-safe呢,一般在材料等级规定中,比如工艺阀会注有“防火、防静电、防喷出”等安全要求,此时即可认为该阀需要fire-safe。

   耐火试验不仅仅有API标准,还有其他国家和组织的标准,在工程中要区别对待(主要是美国API和欧洲BS, ISO)。

    三 执行机构防火要求---防火罩

   在API的两个firetype-testing标准中,并没有对气动、电动、液压执行机构做出要求,详见标准(API 607 “It does not cover the testing requirements for valve acatuatorsother than manually operated gear boxes or similar mechanisms when these form partof the normal valve assembly. Other types of valve actuators (e.g. electrical,pneumatic, or hydraulic)may need special protection to operate in the environmentconsidered in this valve test, and the fire testing of such actuators is outsidethe scope of this international Standard”,但是API 6Fa没有明确提到执行机构,试验程序也没有提到执行机构)。

    API 607标准是针对阀门阀体部件的fire test要求,并不针对电动、气动、液动这3种执行机构,而 SH/T3005-2016规定采用防火罩,而防火罩应取得船级社认证的符合UL1709的型式批准证书,在执行机构遭遇火灾30分钟内,防火罩内部温度仍处于执行机构工作温度范围内。标准全名如下:

UL1709:Rapid Rise Fire Tests of Protection Materialsfor Structural Steel

四 工程惯例-以气动阀为例

    如果非防火紧急切断阀(可以认为在Fire Zone外),则按照普通的开关阀进行工程选择,满足工艺要求,或者进一步根据实际需要满足API防火要求。

    当该阀是防火用紧急切断阀时(可以认为在Fire Zone内),分为以下两种情况:

   情况一:工艺要求火情下,该阀立即动作。

    在火灾发生时,工艺要求切断物料起到隔离作用,可以在*时间有效控制火情,进而为下一步的消防灭火工作创造有利条件,避免恶性安全事故发生。在此要求的情况下,选择满足API标准耐火性能的阀门就可以满足fire safe要求(除了执行机构)。对于执行机构可以不做要求。毕竟此时需要的是满足工艺要求的阀门按需动作(时间要求),切断物料起隔离作用。至于阀门的动作时间,一般以工艺要求为主(考虑水锤和汽锤原因,也可能是慢动作,慢动作过长,也要根据实际情况考虑执行机构的防火要求,装置内很少很少此类要求)。

    除此之外,可以优选故障安全位置(一般FC)模式的弹簧复位型执行机构;或者采用在执行机构上安装易熔塞;或者在靠近阀门的一段气源管线选择耐日晒的易熔断材质(比如聚乙烯管)等等,实现在火灾时执行故障安全位置(一般FC)要求。这些都是从本质安全角度考虑的设置要求。

当然,也有一种观点认为,执行机构也做防火设计(防火罩),以避免因火灾损坏执行机构导致阀位失控。采用在执行机构上安装易熔塞。。。

    情况二:工艺要求火情下,阀位需要延迟动作

    但是,在火灾发生时,经常会有在火情状况下连续操作的工艺要求。此时,在隔离高火灾危险设备的同时,保证不发生更大的工艺安全事故。上述方法(阀体部件满足API 防火要求)就无法保证阀门的连续操作的要求。比如,气源管线(Tube管)接头可能会因为高温变形造成仪表风大量泄露而无法操作阀门。在此种情况下,气动执行结构和其配套的气源管线的防火设计就必须予以重要考虑。

    SH/T3005-2016要求采用安装防火保护罩,从而满足UL1709耐火(1093℃)时间不小于30分钟的要求。

    除此之外,还需要同时采用耐火电缆、气源管线、电缆桥架防火包裹等,以到达整体防火设计的要求。

五 总结

  简单综述,紧急切断阀的设置有工艺专业根据标准或者工程惯例而定;

    1)没有防火要求,按照常规开关阀门进行工程设计,或者根据实际需要进一步满足API防火要求;

    2)有防火要求,按需及时动作,阀体部件部分满足API防火要求,根据实际情况考虑采用易熔塞或者易熔气源管线,或者根据实际需要进一步满足执行机构防火;

   3)有防火要求,延迟动作,需要阀体部件+执行机构整体防火要求,满足API+UL 1709,同时考虑配管配线及桥架的防火要求。

     注:这里的实际需要指的是考虑阀门配管和防火区域的相对位置,以及现实中的其它考虑等等。

    六 说明

    任何标准都有适用的体系问题,比如API 6Fa 标准注明了适用API 6D(引用了ASME B16.34) 和API 6A阀门产品,这两个API标准是否适用于SH/T 3005中提到的ASME B16.34标准设计和制造的阀门呢?SH/T 3005-2016 也没有对此做出条文说明,但业主和工程承包公司可以做出此类要求,在工程中尤其注意标准的适用性和工程公司或业主的规范外的特殊要求,避免过度设计。

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