緊急切斷閥有哪些特殊要求

術(shù)語再溯源

       在《Refinery Control Valves煉油廠控制閥》(API RP 553-1998) 對(duì)緊急切斷閥EBV的定義如下：

    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.

    由此可見，只有位于fire zone 的閥門才有fire-safe的特殊要求，而國內(nèi)石油化工行業(yè)的設(shè)計(jì)文件中，目前在石化裝置內(nèi)并沒有看到類似文件或者要求。

    同樣，API RP 553也對(duì)fire zone進(jìn)行了定義。

    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，盡管API 規(guī)范對(duì)此有清晰的定義，但是目前國內(nèi)情況下，緊急切斷閥和防火分區(qū)（fire zone）沒有什么，對(duì)于“緊急切斷閥“這一術(shù)語的理解還停留在概念的感性認(rèn)知上，猶如“雞毛信“一樣，認(rèn)識(shí)到這個(gè)閥很重要，緊急狀況必須保證動(dòng)作，*而已。

    故有必要簡單粗暴的做如下區(qū)分：防火用緊急切斷閥和非防火用緊急切斷閥。

       防火緊急切斷閥見下述分析，如API RP553   7.2.1所定義的，緊急隔離閥(EBV)通常分為以下四種類型：

    (1) A型安裝在設(shè)備上的手動(dòng)操作閥，這類閥門安裝在發(fā)生泄漏但不會(huì)發(fā)生火災(zāi)的場(chǎng)所；此處一般為工藝閥門。

    (2) B型安裝在工藝管道上的手動(dòng)操作閥；這類閥門安裝在離著火泄漏點(diǎn)25英尺(7.6m)以外的場(chǎng)所，且閥門尺寸不大于8英寸，壓力等級(jí)不超過ASME CLASS300。此處一般為工藝閥門。

    (3) C型安裝在工藝管道上的動(dòng)力操作閥；這類閥門安裝在離著火泄漏點(diǎn)25英尺(7.6m)以外的場(chǎng)所，且閥門尺寸大于8英寸，高度不高于15英尺，壓力等級(jí)超過ASME CLASS300。

    (4) D型動(dòng)力操作的閥門，并能通過安裝在現(xiàn)場(chǎng)和控制室的按鈕關(guān)閉閥門。這類閥門的安裝位置沒有太多限制，但控制按鈕應(yīng)安裝在離著火泄漏點(diǎn)40英尺(12.2m)以外的火災(zāi)危險(xiǎn)區(qū)以外。火災(zāi)危險(xiǎn)區(qū)域Fire Zone內(nèi)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)、控制電纜、動(dòng)力管路等采用防火設(shè)計(jì)或者設(shè)計(jì)成火災(zāi)情況下，操作不會(huì)失效，配管配線的支架也采用防火設(shè)計(jì)。

    根據(jù)實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)，我們平常接觸的緊急隔離閥EBV一般采用D型的要求。

而在執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選擇上有電動(dòng)、氣動(dòng)、液動(dòng)等，下文以氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)為例進(jìn)行論述。根據(jù)電工委員會(huì)（IEC）對(duì)調(diào)節(jié)閥（國外叫做控制閥Control  Valve）的定義，調(diào)節(jié)閥由執(zhí)行機(jī)構(gòu)和閥體部件兩部分組成。

    在《石油化工自動(dòng)化儀表選型設(shè)計(jì)規(guī)范》(SH/T3005-2016)也分別對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)和閥體部件兩部分進(jìn)行了防火方面的描述，其中也多處提到，符合API 607或API 6FA標(biāo)準(zhǔn)的火災(zāi)安全（fire-safe）型閥門，以及安裝防火保護(hù)罩要求（符合UL1709標(biāo)準(zhǔn)）。那么這3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)是怎么回事呢？

二 閥體部件的耐火性能/fire-test

   API607是 《轉(zhuǎn)1/4周閥門和非金屬閥座閥門的耐火試驗(yàn)》，一般用于只能旋轉(zhuǎn)90°（如球閥、旋塞閥、蝶閥等）的閥門，而且是針對(duì)對(duì)軟閥座閥門的耐火試驗(yàn)，不能 用于金屬密封的閥門。

    API6FA是閥門耐火試驗(yàn)規(guī)范，是通用標(biāo)準(zhǔn)，可以用于硬密封閥門。

    同時(shí)，我們要注意的是，這兩個(gè)規(guī)范的試驗(yàn)程序中，并沒有對(duì)電動(dòng)、氣動(dòng)、液動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)提出耐火試驗(yàn)要求，API 607更是明確提到這3種執(zhí)行機(jī)構(gòu)不在本標(biāo)準(zhǔn)范圍之內(nèi)。

   對(duì)于經(jīng)常提到的防火要求或者防火功能，用“耐火性能”表述更確切一些兒。閥門耐火性能定義為閥門在高溫火焰中保持正常工作的能力，是衡量閥門安全性能的重要指標(biāo)之一，閥門的耐火試驗(yàn)是確定其耐火性能的*方法。

    需要注意的是，閥門具有耐火性能，并不是指閥門在高溫火焰中*不漏，一直不漏；而是指閥門在高溫火焰中，在一定時(shí)間內(nèi)（一般30分鐘）允許一定的泄露量（閥門耐火試驗(yàn)主要的泄漏指標(biāo)及操作要求有火燒期間內(nèi)漏、火燒期間外漏、冷卻后低壓試驗(yàn)及操作試驗(yàn)等）。故在SH/T3005-2016中，針對(duì)閥體、閥內(nèi)件、閥蓋與填料上均提出了本質(zhì)fire-safe要求。

    工程實(shí)踐中，上游專業(yè)沒有提出防火要求，該如何判定該閥是否需要fire-safe呢，一般在材料等級(jí)規(guī)定中，比如工藝閥會(huì)注有“防火、防靜電、防噴出”等安全要求，此時(shí)即可認(rèn)為該閥需要fire-safe。

   耐火試驗(yàn)不僅僅有API標(biāo)準(zhǔn)，還有其他國家和組織的標(biāo)準(zhǔn)，在工程中要區(qū)別對(duì)待（主要是美國API和歐洲BS, ISO）。

    三 執(zhí)行機(jī)構(gòu)防火要求---防火罩

   在API的兩個(gè)firetype-testing標(biāo)準(zhǔn)中，并沒有對(duì)氣動(dòng)、電動(dòng)、液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)做出要求，詳見標(biāo)準(zhǔn)（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沒有明確提到執(zhí)行機(jī)構(gòu)，試驗(yàn)程序也沒有提到執(zhí)行機(jī)構(gòu)）。

    API 607標(biāo)準(zhǔn)是針對(duì)閥門閥體部件的fire test要求，并不針對(duì)電動(dòng)、氣動(dòng)、液動(dòng)這3種執(zhí)行機(jī)構(gòu)，而 SH/T3005-2016規(guī)定采用防火罩，而防火罩應(yīng)取得船級(jí)社認(rèn)證的符合UL1709的型式批準(zhǔn)證書,在執(zhí)行機(jī)構(gòu)遭遇火災(zāi)30分鐘內(nèi)，防火罩內(nèi)部溫度仍處于執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作溫度范圍內(nèi)。標(biāo)準(zhǔn)全名如下：

UL1709：Rapid Rise Fire Tests of Protection Materialsfor Structural Steel

四 工程慣例-以氣動(dòng)閥為例

    如果非防火緊急切斷閥（可以認(rèn)為在Fire Zone外），則按照普通的開關(guān)閥進(jìn)行工程選擇，滿足工藝要求，或者進(jìn)一步根據(jù)實(shí)際需要滿足API防火要求。

    當(dāng)該閥是防火用緊急切斷閥時(shí)（可以認(rèn)為在Fire Zone內(nèi)），分為以下兩種情況：

   情況一：工藝要求火情下，該閥立即動(dòng)作。

    在火災(zāi)發(fā)生時(shí)，工藝要求切斷物料起到隔離作用，可以在*時(shí)間有效控制火情，進(jìn)而為下一步的消防滅火工作創(chuàng)造有利條件，避免惡性安全事故發(fā)生。在此要求的情況下，選擇滿足API標(biāo)準(zhǔn)耐火性能的閥門就可以滿足fire safe要求（除了執(zhí)行機(jī)構(gòu)）。對(duì)于執(zhí)行機(jī)構(gòu)可以不做要求。畢竟此時(shí)需要的是滿足工藝要求的閥門按需動(dòng)作（時(shí)間要求），切斷物料起隔離作用。至于閥門的動(dòng)作時(shí)間，一般以工藝要求為主（考慮水錘和汽錘原因，也可能是慢動(dòng)作，慢動(dòng)作過長，也要根據(jù)實(shí)際情況考慮執(zhí)行機(jī)構(gòu)的防火要求，裝置內(nèi)很少很少此類要求）。

    除此之外，可以優(yōu)選故障安全位置（一般FC）模式的彈簧復(fù)位型執(zhí)行機(jī)構(gòu)；或者采用在執(zhí)行機(jī)構(gòu)上安裝易熔塞；或者在靠近閥門的一段氣源管線選擇耐日曬的易熔斷材質(zhì)（比如聚乙烯管）等等，實(shí)現(xiàn)在火災(zāi)時(shí)執(zhí)行故障安全位置（一般FC）要求。這些都是從本質(zhì)安全角度考慮的設(shè)置要求。

當(dāng)然，也有一種觀點(diǎn)認(rèn)為，執(zhí)行機(jī)構(gòu)也做防火設(shè)計(jì)（防火罩），以避免因火災(zāi)損壞執(zhí)行機(jī)構(gòu)導(dǎo)致閥位失控。采用在執(zhí)行機(jī)構(gòu)上安裝易熔塞。。。

    情況二：工藝要求火情下，閥位需要延遲動(dòng)作

    但是，在火災(zāi)發(fā)生時(shí)，經(jīng)常會(huì)有在火情狀況下連續(xù)操作的工藝要求。此時(shí)，在隔離高火災(zāi)危險(xiǎn)設(shè)備的同時(shí)，保證不發(fā)生更大的工藝安全事故。上述方法（閥體部件滿足API 防火要求）就無法保證閥門的連續(xù)操作的要求。比如，氣源管線（Tube管）接頭可能會(huì)因?yàn)楦邷刈冃卧斐蓛x表風(fēng)大量泄露而無法操作閥門。在此種情況下，氣動(dòng)執(zhí)行結(jié)構(gòu)和其配套的氣源管線的防火設(shè)計(jì)就必須予以重要考慮。

    SH/T3005-2016要求采用安裝防火保護(hù)罩，從而滿足UL1709耐火(1093℃)時(shí)間不小于30分鐘的要求。

    除此之外，還需要同時(shí)采用耐火電纜、氣源管線、電纜橋架防火包裹等，以到達(dá)整體防火設(shè)計(jì)的要求。

五 總結(jié)

  簡單綜述，緊急切斷閥的設(shè)置有工藝專業(yè)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)或者工程慣例而定；

    1）沒有防火要求，按照常規(guī)開關(guān)閥門進(jìn)行工程設(shè)計(jì)，或者根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)一步滿足API防火要求；

    2）有防火要求，按需及時(shí)動(dòng)作，閥體部件部分滿足API防火要求，根據(jù)實(shí)際情況考慮采用易熔塞或者易熔氣源管線，或者根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)一步滿足執(zhí)行機(jī)構(gòu)防火；

   3）有防火要求，延遲動(dòng)作，需要閥體部件+執(zhí)行機(jī)構(gòu)整體防火要求，滿足API+UL 1709，同時(shí)考慮配管配線及橋架的防火要求。

     注：這里的實(shí)際需要指的是考慮閥門配管和防火區(qū)域的相對(duì)位置，以及現(xiàn)實(shí)中的其它考慮等等。

    六 說明

    任何標(biāo)準(zhǔn)都有適用的體系問題，比如API 6Fa 標(biāo)準(zhǔn)注明了適用API 6D（引用了ASME B16.34） 和API 6A閥門產(chǎn)品，這兩個(gè)API標(biāo)準(zhǔn)是否適用于SH/T 3005中提到的ASME B16.34標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)和制造的閥門呢？SH/T 3005-2016 也沒有對(duì)此做出條文說明，但業(yè)主和工程承包公司可以做出此類要求，在工程中尤其注意標(biāo)準(zhǔn)的適用性和工程公司或業(yè)主的規(guī)范外的特殊要求，避免過度設(shè)計(jì)。