緊急切斷閥有哪些特殊要求

緊急切斷閥有哪些特殊要求

術語再溯源

       在《Refinery Control Valves煉油廠控制閥》(API RP 553-1998) 對緊急切斷閥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，而國內石油化工行業的設計文件中，目前在石化裝置內并沒有看到類似文件或者要求。

    同樣，API RP 553也對fire zone進行了定義。

    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 規范對此有清晰的定義，但是目前國內情況下，緊急切斷閥和防火分區（fire zone）沒有什么，對于“緊急切斷閥“這一術語的理解還停留在概念的感性認知上，猶如“雞毛信“一樣，認識到這個閥很重要，緊急狀況必須保證動作，*而已。

    故有必要簡單粗暴的做如下區分：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型安裝在設備上的手動操作閥，這類閥門安裝在發生泄漏但不會發生火災的場所；此處一般為工藝閥門。

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

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

    (4) D型動力操作的閥門，并能通過安裝在現場和控制室的按鈕關閉閥門。這類閥門的安裝位置沒有太多限制，但控制按鈕應安裝在離著火泄漏點40英尺(12.2m)以外的火災危險區以外。火災危險區域Fire Zone內的執行機構、控制電纜、動力管路等采用防火設計或者設計成火災情況下，操作不會失效，配管配線的支架也采用防火設計。

    根據實際工程經驗，我們平常接觸的緊急隔離閥EBV一般采用D型的要求。

而在執行機構的選擇上有電動、氣動、液動等，下文以氣動執行機構為例進行論述。根據電工委員會（IEC）對調節閥（國外叫做控制閥Control  Valve）的定義，調節閥由執行機構和閥體部件兩部分組成。

    在《石油化工自動化儀表選型設計規范》(SH/T3005-2016)也分別對執行機構和閥體部件兩部分進行了防火方面的描述，其中也多處提到，符合API 607或API 6FA標準的火災安全（fire-safe）型閥門，以及安裝防火保護罩要求（符合UL1709標準）。那么這3個標準是怎么回事呢？

二 閥體部件的耐火性能/fire-test

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

    API6FA是閥門耐火試驗規范，是通用標準，可以用于硬密封閥門。

    同時，我們要注意的是，這兩個規范的試驗程序中，并沒有對電動、氣動、液動執行機構提出耐火試驗要求，API 607更是明確提到這3種執行機構不在本標準范圍之內。

   對于經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之一，閥門的耐火試驗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，在一定時間內（一般30分鐘）允許一定的泄露量（閥門耐火試驗主要的泄漏指標及操作要求有火燒期間內漏、火燒期間外漏、冷卻后低壓試驗及操作試驗等）。故在SH/T3005-2016中，針對閥體、閥內件、閥蓋與填料上均提出了本質fire-safe要求。

    工程實踐中，上游專業沒有提出防火要求，該如何判定該閥是否需要fire-safe呢，一般在材料等級規定中，比如工藝閥會注有“防火、防靜電、防噴出”等安全要求，此時即可認為該閥需要fire-safe。

   耐火試驗不僅僅有API標準，還有其他國家和組織的標準，在工程中要區別對待（主要是美國API和歐洲BS, ISO）。

    三 執行機構防火要求---防火罩

   在API的兩個firetype-testing標準中，并沒有對氣動、電動、液壓執行機構做出要求，詳見標準（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沒有明確提到執行機構，試驗程序也沒有提到執行機構）。

    API 607標準是針對閥門閥體部件的fire test要求，并不針對電動、氣動、液動這3種執行機構，而 SH/T3005-2016規定采用防火罩，而防火罩應取得船級社認證的符合UL1709的型式批準證書,在執行機構遭遇火災30分鐘內，防火罩內部溫度仍處于執行機構工作溫度范圍內。標準全名如下：

UL1709：Rapid Rise Fire Tests of Protection Materialsfor Structural Steel

四 工程慣例-以氣動閥為例

    如果非防火緊急切斷閥（可以認為在Fire Zone外），則按照普通的開關閥進行工程選擇，滿足工藝要求，或者進一步根據實際需要滿足API防火要求。

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

   情況一：工藝要求火情下，該閥立即動作。

    在火災發生時，工藝要求切斷物料起到隔離作用，可以在*時間有效控制火情，進而為下一步的消防滅火工作創造有利條件，避免惡性安全事故發生。在此要求的情況下，選擇滿足API標準耐火性能的閥門就可以滿足fire safe要求（除了執行機構）。對于執行機構可以不做要求。畢竟此時需要的是滿足工藝要求的閥門按需動作（時間要求），切斷物料起隔離作用。至于閥門的動作時間，一般以工藝要求為主（考慮水錘和汽錘原因，也可能是慢動作，慢動作過長，也要根據實際情況考慮執行機構的防火要求，裝置內很少很少此類要求）。

    除此之外，可以優選故障安全位置（一般FC）模式的彈簧復位型執行機構；或者采用在執行機構上安裝易熔塞；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（比如聚乙烯管）等等，實現在火災時執行故障安全位置（一般FC）要求。這些都是從本質安全角度考慮的設置要求。

當然，也有一種觀點認為，執行機構也做防火設計（防火罩），以避免因火災損壞執行機構導致閥位失控。采用在執行機構上安裝易熔塞。。。

    情況二：工藝要求火情下，閥位需要延遲動作

    但是，在火災發生時，經常會有在火情狀況下連續操作的工藝要求。此時，在隔離高火災危險設備的同時，保證不發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操作的要求。比如，氣源管線（Tube管）接頭可能會因為高溫變形造成儀表風大量泄露而無法操作閥門。在此種情況下，氣動執行結構和其配套的氣源管線的防火設計就必須予以重要考慮。

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

    除此之外，還需要同時采用耐火電纜、氣源管線、電纜橋架防火包裹等，以到達整體防火設計的要求。

五 總結

  簡單綜述，緊急切斷閥的設置有工藝專業根據標準或者工程慣例而定；

    1）沒有防火要求，按照常規開關閥門進行工程設計，或者根據實際需要進一步滿足API防火要求；

    2）有防火要求，按需及時動作，閥體部件部分滿足API防火要求，根據實際情況考慮采用易熔塞或者易熔氣源管線，或者根據實際需要進一步滿足執行機構防火；

   3）有防火要求，延遲動作，需要閥體部件+執行機構整體防火要求，滿足API+UL 1709，同時考慮配管配線及橋架的防火要求。

     注：這里的實際需要指的是考慮閥門配管和防火區域的相對位置，以及現實中的其它考慮等等。

    六 說明

    任何標準都有適用的體系問題，比如API 6Fa 標準注明了適用API 6D（引用了ASME B16.34） 和API 6A閥門產品，這兩個API標準是否適用于SH/T 3005中提到的ASME B16.34標準設計和制造的閥門呢？SH/T 3005-2016 也沒有對此做出條文說明，但業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準的適用性和工程公司或業主的規范外的特殊要求，避免過度設計。