如何正確設(shè)計(jì)和選用緊急隔離閥EBV？
來(lái)源：云南昌暉儀表制造有限公司
2022年12月01日 09:43
近些年來(lái)，緊急隔離閥EBV(emergencyblockvalve)的概念，通過(guò)國(guó)外的工藝包設(shè)計(jì)(PDP)，前端工程設(shè)計(jì)(FEED)，以及EPC項(xiàng)目招標(biāo)文件(ITB)，逐漸被國(guó)內(nèi)的工程設(shè)計(jì)人員接受和熟悉，并在國(guó)內(nèi)的工程項(xiàng)目中得到廣泛的應(yīng)用。但是很多設(shè)計(jì)人員只知其然，并不了解其中一些技術(shù)要求的出處，本文通過(guò)介紹EBV在比較有性的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范中的描述，幫助廣大工程設(shè)計(jì)人員全面地了解EBV技術(shù)要求的背景資料，并正確合理地設(shè)計(jì)和選用緊急隔離閥。
1、緊急隔離閥相關(guān)術(shù)語(yǔ)
與緊急隔離閥相關(guān)的術(shù)語(yǔ)有以下幾類。
1)泄漏源(leaksource)。是指可能泄漏并釋放出形成爆炸性混合物的物質(zhì)所在的位置或地點(diǎn)。
2)火災(zāi)區(qū)域(firezone)。是指在緊急情況下(發(fā)生泄漏或火災(zāi))因不安全而不宜進(jìn)入的區(qū)域，其大小不應(yīng)小于以泄漏源為中心，半徑為7.6m的范圍。
3)防火(fireproofing)。防火是個(gè)系統(tǒng)性的過(guò)程，包含設(shè)計(jì)、材料選擇和材料應(yīng)用，為受保護(hù)的物體或聚集體提供一定的火災(zāi)抵御能力。
4)EBV。是在發(fā)生泄漏或火災(zāi)事故時(shí)，用于切斷并隔離可燃性或有毒性介質(zhì)的閥門(mén)。EBV的類別與火災(zāi)泄漏源和閥門(mén)之間的距離有關(guān)，通常分為A，B，C，D四種類別。
a)A類EBV安裝在設(shè)備上，手動(dòng)操作。在發(fā)生泄漏事故時(shí)，A類EBV的安裝位置不會(huì)發(fā)生燃燒。
b)B類EBV的安裝位置距離泄漏源至少7.6m，在發(fā)生泄漏事故時(shí)，B類EBV的安裝位置會(huì)發(fā)生燃燒。B類EBV靠手動(dòng)操作，尺寸在DN200(包括)以下，壓力等級(jí)在CL300以下。該類閥門(mén)距離地面的安裝高度應(yīng)滿足操作便利性的要求，如果閥門(mén)安裝無(wú)法在地面上，應(yīng)設(shè)置不高于4.6m的閥門(mén)操作平臺(tái)。
c)C類EBV是通過(guò)動(dòng)力執(zhí)行機(jī)構(gòu)操作的B類EBV。通過(guò)執(zhí)行機(jī)構(gòu)操作的尺寸大于DN200或者壓力等級(jí)大于CL300的EBV。C類EBV應(yīng)安裝在火災(zāi)區(qū)域之外，距離泄漏源至少7.6m，距離地面高度不超過(guò)4.6m。閥門(mén)在現(xiàn)場(chǎng)可以方便地被操作。
d)D類EBV具有遠(yuǎn)程操作功能。D類EBV的安裝位置沒(méi)有特別的限制，但是遠(yuǎn)程操作的地點(diǎn)與泄漏源的最小距離是12m，并位于火災(zāi)區(qū)域之外。在火災(zāi)區(qū)域范圍內(nèi)的D類EBV的執(zhí)行機(jī)構(gòu)、電纜和氣管都要求是防火規(guī)格，或者是防火設(shè)計(jì)，能夠保證閥門(mén)在火災(zāi)條件下正常地被操作。另外，穿線管支架、氣源管支架、電纜支架均要求防火。
2、通用性的EBV設(shè)置導(dǎo)則
2.1 壓縮機(jī)
功率超過(guò)147.10kW以上，或者在可燃性或有毒性介質(zhì)環(huán)境中使用的壓縮機(jī)，一般要求設(shè)置EBV。所有的壓縮機(jī)入口和出口管道都需要設(shè)置EBV。級(jí)間設(shè)備中駐留液體量超過(guò)3.8m3的多級(jí)壓縮型壓縮機(jī)，級(jí)間設(shè)備的進(jìn)出管道上需要設(shè)置EBV。
2.2 泵
對(duì)于配置密封系統(tǒng)的泵，上游設(shè)備中駐留的輕組分介質(zhì)或碳?xì)湮?操作溫度超過(guò)其自燃溫度或316℃)液體量超過(guò)7.6m3，一般需要設(shè)置EBV。
上游設(shè)備中駐留碳?xì)湮镆后w量超過(guò)15.2m3的泵，一般需要設(shè)置EBV。
高壓泵的出口應(yīng)設(shè)置EBV，用于逆流保護(hù)。
2.3 容器設(shè)備
容器設(shè)備應(yīng)與潛在的泄漏源，例如泵、壓縮機(jī)、換熱器及其他加熱型設(shè)備等，能夠相互隔離。
容器設(shè)備中液體的密度雖然比輕組分大，但操作溫度高于其閃點(diǎn)，也需要設(shè)置EBV。
2.4 加熱爐
加熱爐(包括鍋爐)的各條燃?xì)饣蛉加凸艿郎隙夹枰O(shè)置EBV。
加熱爐通常需要設(shè)置一個(gè)手動(dòng)的EBV，與自動(dòng)的SIS安全聯(lián)鎖閥配合使用。在完成安全聯(lián)鎖測(cè)試、確認(rèn)所有的參數(shù)與功能滿足要求后，首先人工復(fù)位EBV，最后再把SIS安全聯(lián)鎖閥打開(kāi)、把安全聯(lián)鎖投入自動(dòng)狀態(tài)。含有可燃性介質(zhì)的各條進(jìn)加熱爐的管道都需要設(shè)置EBV。EBV應(yīng)布置在加熱爐的防火墻之外，或布置在防火分區(qū)之外。
3、緊急隔離閥選擇原則
安裝在防火分區(qū)內(nèi)、介質(zhì)是可燃性液體的閥門(mén)應(yīng)選擇火災(zāi)安全型閥。金屬密封型切斷閥一般能夠滿足API608或API6FA標(biāo)準(zhǔn)的火災(zāi)安全測(cè)試，例如連接方式是法蘭、螺紋及焊接的閘閥、球閥、高性能蝶閥等。但是，閥門(mén)內(nèi)部的防火型石墨填料及密封材料，并不能保證閥的火災(zāi)本質(zhì)安全。另外，該類閥門(mén)也不能保證內(nèi)部的其他金屬部件在火災(zāi)中幸存完好。軟密封型切斷閥應(yīng)通過(guò)API607標(biāo)準(zhǔn)的耐火測(cè)試，或其他等同標(biāo)準(zhǔn)的耐火測(cè)試。止回閥不能用于EBV。同樣，連續(xù)操作的調(diào)節(jié)閥一般也不能用于EBV。
4、EBV執(zhí)行機(jī)構(gòu)選擇原則
應(yīng)根據(jù)力矩條件、動(dòng)力條件以及事故安全的要求選擇EBV的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。
事故安全型、單作用型的氣缸執(zhí)行機(jī)構(gòu)，也可以選擇雙作用型氣缸或者電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。應(yīng)考慮通過(guò)熱(火)觸發(fā)閥門(mén)自動(dòng)關(guān)閉。
EBV的關(guān)閉速度應(yīng)根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)合的要求，盡可能地快，但不能損傷閥或造成管道系統(tǒng)液壓沖擊，如水擊。閥的關(guān)閉曲線需要程序化設(shè)置。
EBV的手輪與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)應(yīng)匹配，施加在EBV手輪上邊緣的開(kāi)關(guān)閥的作用力不應(yīng)超過(guò)445N(100lbs)。為了操作的便利性，閥門(mén)可設(shè)置操作平臺(tái)，操作滑輪等設(shè)施。EBV操作機(jī)構(gòu)和手輪的方位應(yīng)離向危險(xiǎn)區(qū)域。
作為操作閥的基本要求，閥門(mén)全開(kāi)與全關(guān)位置的指示標(biāo)志應(yīng)在操作人員的視角范圍內(nèi)。
對(duì)于直行程閥，如果需要設(shè)置閥門(mén)位置開(kāi)關(guān)，優(yōu)先采用趨近式開(kāi)關(guān)，對(duì)于旋轉(zhuǎn)行程閥，優(yōu)先采用直接安裝在曲軸上的趨近式密封型微動(dòng)開(kāi)關(guān)。也可以采用模擬量信號(hào)輸出的閥行程傳感器，與位置開(kāi)關(guān)配合使用。
4.1 電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)
電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)與閘閥相配。對(duì)于電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，一旦失去電源，閥門(mén)將會(huì)固定在原位。因此，位于火災(zāi)區(qū)域的電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)型EBV，不管什么類型的閥，執(zhí)行機(jī)構(gòu)必須防火。同時(shí)，火災(zāi)區(qū)域內(nèi)的電纜也應(yīng)是防火型電纜。耐火型(fire—rated)電纜也是可選項(xiàng)。
對(duì)于火災(zāi)緊急切斷的場(chǎng)合，關(guān)閉閥門(mén)比保護(hù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)電機(jī)更為重要，因此，電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)應(yīng)考慮以下的接線方案：
1)旁路掉關(guān)位置的扭矩開(kāi)關(guān)，使用關(guān)位置的位置開(kāi)關(guān)。
2)旁路掉控制回路中的熔斷器。
3)旁路掉過(guò)熱保護(hù)功能。
4)旁路掉電機(jī)線路中所有的熱敏電阻。
5)電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)與閥門(mén)的嚙合部件應(yīng)能承受電機(jī)的堵轉(zhuǎn)扭矩。
電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的電源應(yīng)考慮備用電源，備用電源可以是電池，UPS或獨(dú)立的供電回路。電機(jī)的扭矩應(yīng)滿足預(yù)期的負(fù)荷，并考慮發(fā)泡型防火涂料的隔熱影響、操作溫度及環(huán)境溫度的影響，以及閥門(mén)的類型。
4.2 氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)
氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)與角行程閥，如金屬密封球閥、高性能蝶閥相配。對(duì)于氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，儀表氣源無(wú)風(fēng)就是事故安全。
4.2.1 火災(zāi)事故安全型EBV
在正常情況下，火災(zāi)事故安全型EBV可以遠(yuǎn)程操作，但在火災(zāi)情況下，閥門(mén)能夠自動(dòng)關(guān)閉。推薦采用金屬密封型球閥，配置彈簧復(fù)位型氣缸執(zhí)行機(jī)構(gòu)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)安裝在閥門(mén)的頂部位置。執(zhí)行機(jī)構(gòu)的氣路管采用防日曬型聚乙烯材料，氣管纜纏繞在執(zhí)行機(jī)構(gòu)周圍。也可以采用易熔塞。
火災(zāi)事故安全型EBV在火災(zāi)的情況下，氣路管材料受熱(火)熔化，觸發(fā)閥門(mén)自動(dòng)關(guān)閉。這種EBV可以不需要防火保護(hù)。
4.2.2 火災(zāi)可操作型EBV
火災(zāi)可操作型EBV采用金屬硬質(zhì)材料的氣動(dòng)接管(非軟質(zhì)材料)，并要求采取防火措施。執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用彈簧復(fù)位型，或者雙作用氣缸型。如果采用雙作用氣缸型執(zhí)行機(jī)構(gòu)，還需要配置止回閥、儀表風(fēng)事故罐等一系列氣路元件。
4.3 電液執(zhí)行機(jī)構(gòu)
如果沒(méi)有儀表氣源，但仍要求火災(zāi)事故安全，可以考慮采用電液執(zhí)行機(jī)構(gòu)型EBV，并帶彈簧復(fù)位功能，使閥門(mén)具備事故安全的特性。
5、EBV的防火
EBV的氣源管路、關(guān)鍵的電子線路、就地操作柱面板以及執(zhí)行機(jī)構(gòu)，應(yīng)能夠承受1093℃的石油火災(zāi)溫度，內(nèi)部的電子控制元件和電路應(yīng)能夠保持低于93℃，并且至少能夠維持30min。關(guān)鍵電子線路是指保證閥門(mén)關(guān)閉的電路，包括控制電路中的變壓器，一次或二次接線等。防火保護(hù)采用的材料(如防火罩)應(yīng)能夠承受持續(xù)噴射的消防水的沖擊，并能夠防風(fēng)雨及防日曬。
有兩種情況可以不要求防火保護(hù)： 執(zhí)行機(jī)構(gòu)是熔斷型氣路結(jié)構(gòu)，并在上述的火災(zāi)條件下閥門(mén)能夠自動(dòng)關(guān)閉；閥屬于事故安全型，即使在執(zhí)行機(jī)構(gòu)失效的情況下，閥也能自動(dòng)關(guān)閉。
6、EBV操作按鈕柱
EBV操作按鈕柱應(yīng)布置在EBV附近、火災(zāi)區(qū)域以外位置，并能方便人員遠(yuǎn)程操作。
如果一個(gè)EBV配置了多個(gè)操作按鈕柱，操作按鈕柱應(yīng)并聯(lián)連接，相互獨(dú)立，其中一個(gè)操作柱出現(xiàn)故障或失效，其他的操作柱仍然具有操作功能。
在布置EBV操作按鈕柱時(shí)，應(yīng)考慮以下關(guān)鍵要素：
1)按鈕距離地面的高度，在地面上對(duì)按鈕具有可操作性。
2)布置在最可能的疏散通道上。
3)布置在潛在火災(zāi)源的上風(fēng)位置。
4)布置位置遠(yuǎn)離地面的液體排放口。
5)布置位置與火災(zāi)區(qū)域有一定的相關(guān)聯(lián)系，與EBV的最短距離是15-30m。
EBV操作按鈕柱的設(shè)置位置應(yīng)避免發(fā)生因人為或環(huán)境因素引起的誤動(dòng)作。
EBV操作按鈕柱的顏色應(yīng)醒目，在火災(zāi)發(fā)生、且需要緊急操作時(shí)容易辨認(rèn)。EBV操作按鈕柱應(yīng)考慮設(shè)置性的識(shí)別銘牌，銘牌內(nèi)容包括EBV位號(hào)、用途、及安裝位置等。
7、結(jié)束語(yǔ)
有些緊急隔離閥的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范具有一定的參考意義和推薦性，但并不針對(duì)具體的工程項(xiàng)目。工程設(shè)計(jì)人員應(yīng)根據(jù)具體工程項(xiàng)目中詳細(xì)定義的要求，強(qiáng)制執(zhí)行的合同條款，以及國(guó)家或地區(qū)、行業(yè)或業(yè)主的行政指令，合理地制訂EBV的設(shè)計(jì)策略。
作者：陳怡(男，1986年畢業(yè)于洛陽(yáng)工學(xué)院自動(dòng)化系，現(xiàn)就職于中石化洛陽(yáng)工程有限公司，教授級(jí)高級(jí)工程師)
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