干货 | 阀门执行机构防火罩选型采购九大要点及相关标准汇总

干货 | 阀门执行机构防火罩选型采购九大要点及相关标准汇总
特别策划
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执行机构防火罩在国内出现的时间较短,国内相关规范标准都是参考国外标准而来,有些内容并不完善,而且常常引起争议。在编写防火罩技术要求时,由于设计人员对防火罩产品不了解,采购方也不熟悉,技术要求经常出现漏洞,导致设计和选型采购存在安全隐患。本文将对设计选型要点和相关标准进行汇总解读,帮助相关设计人员和采购方对防火罩技术要求进行规范。

 
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执行机构防火罩属于被动防火的一个概念,在相关标准中对被动防火有明确的定义,比如API RP 2218-2010  《石油和石化厂的防火应用措施》第5.1条:防火措施的主要价值体现在火灾早期,应对措施主要集中于关闭单元、隔离燃料和火焰、启动固定灭火设备和设置冷却水流的时候。在这个关键时期,如果非防火的管道以及设备支撑,由于火灾损害失去强度,它们可能坍塌从而引起垫片失效、管线破裂以及碳氢物泄漏。此外,如果控制线路或供能线路被损害,则可能导致无法操作紧急隔离阀门、减压或启动损毁的自动或手动喷水系统。 
 

参考相关标准,防火罩的本质是在所定义的火的工况下(比如UL1709标准的烃类池火,火温1093℃),一定时间之内(比如30分钟),要确保被保护的执行机构不失效(即执行机构上的温度不能超过其失效温度)。

 

-01-

那么防火罩选型,设计方在出规格书时,
需明确哪些参数呢?
阀门执行机构防火罩设计选型要点,建议收藏!


 
火的种类

种类主要有两类,即池火和喷射火,在油气和石油化工生产中,烃类介质引起的火灾最为危险,所以相关标准中都是以烃类火对防火材料或系统进行检测或测试,称为烃类池火(Hydrocarbon Pool Fire)和烃类喷射火(Hydrocarbon Jet Fire)。比如UL1709标准的烃类池火,火温为1093℃;
 
 
 
保护时长
 
针对执行机构,一般是30分钟;                                    
 

 
环境最高温度
 
即防火罩设计计算起始温度,一般是以项目当地环境最高温度作为起始温度,原因是我们无法知道火灾会在一年当中的什么时候发生,只能选用环境最高温度作为起始温度;   
 
 

最大许可表面温度
 
执行机构失效温度,一般是70℃或80℃;
电动执行机构,比ROTORK电动执行机构,其样本手册中明确注明其失效温度只有70℃;气动执行机构失效温度一般依赖于执行机构内部密封元件或者执行机构附件的最大许可温度,比如ASCO低温电磁阀,只有65℃,加上设计裕量也就70℃。内部密封件和材质有关,最大许可温度各有不同,大多执行机构厂家在其产品手册中都会注明执行机构最大许可温度,有的70℃,有的80℃;特别注意,执行机构及附件的正确选型也很重要。
电动执行机构的齿轮箱120℃失效,容易忽略,同样需要做被动防火保护。            
 
 
 
阀门操作温度
 
阀门介质温度顺着阀杆会产生热传导作用,特别是高温介质,如果不考虑该热传导影响,有可能导致执行机构正常运行时的温度超过许可温度;
 
 
 
保护范围
 
防火罩用于保护执行机构及其附件,也包括齿轮箱。           
 
 

防火罩附件设置
 
防火罩主要附件有快速安全检查门(Quick access door)/检查门(Inspection hatch)、通风格栅(Ventilation griller)和排水塞(Drainage System),附件可以根据需要集成到防火罩产品中。快速安全检查门一般用于手轮、定位、控制面板位置,确保防火罩安装不影响阀门执行机构的正常维护操作。通风格栅有两个作用,一个是防止阀门介质顺着阀杆有微量泄漏时危险介质在防火罩内部聚集,带来危险工况;另一个是防止执行机构在正常操作时温度过高。排水塞是防止雨水在防火罩内部聚集。
 
 
 
阀门执行机构外形尺寸图
 
随阀配套采购时由阀门厂提供。               
 

 
执行机构重量
 
随阀配套采购时由阀门厂提供                           

 
 
-02-
有哪些可以参考的标准规范呢?
 
 
相关设计标准
 

1、UL 1709 《Rapid Rise Fire Tests of Protection Materials for Structural Steel》

 
烃类池火的标准,UL 1709 《Rapid Rise Fire Tests of Protection Materials for Structural Steel》最早是针对钢结构防火材料的快速升温火火焰测试标准,其中提出了一套烃类池火的检测方法,内容包括:它将受保护钢柱置于5 分钟内达到 2000°F (1093°C)的火焰中,5 分钟之后直到测试结束温度不再变化,使受测防火系统承受65,000 BTU/ft2-hr 的热通量。测试在电热偶一端的平均温度到达1000°F (538°C),或单一电热偶温度达到1200°F (649°C)时结束。其中538℃,即结构钢的失效温度,在此温度,所测试的结构钢样品其强度减少一半。API 2218中明确推荐UL 1709(或等效标准)为石油石化厂家使用的防火材料的建议标准测试,即不仅是钢结构,其他设备、阀门执行机构的防火保护同样要使用UL1709作为防火材料的标准测试。国内相关标准在提到紧急切断阀执行机构防火保护时,都提到要符合UL1709标准,主要是借用UL1709中烃类池火的定义和测试方法,但是执行机构失效温度和结构钢失效温度是完全不同的,这是需要注意的。
 
UL1709标准不是唯一的烃类池火火焰测试标准,但是目前已经成为最权威的烃类池火火焰测试标准。陆上石油化工生产和海上油气平台都会有应用。
 

2、ISO 22899-1 《Determination of the resistance to jet

fires of passive fire protection materials —Part 1:General requirements》
 
烃类喷射火的标准:ISO 22899-1 《Determination of the resistance to jetfires of passive fire protection materials —Part 1:General requirements》最早是针对钢结构的被动防火材料抗喷射火的测试标准,该标准目前也成为比较权威的喷射火测试标准,在海上平台应用更多一些。
 
关于不同火的火温曲线,见下图,

 


阀门执行机构防火罩设计选型要点,建议收藏!
火的种类
火的种类主要有两类,即池火和喷射火,在油气和石油化工生产中,烃类介质引起的火灾最为危险,所以相关标准中都是以烃类火对防火材料或系统进行检测或测试,称为烃类池火(Hydrocarbon Pool Fire)和烃类喷射火(Hydrocarbon Jet Fire)。比如UL1709标准的烃类池火,火温为1093℃;
 
 
保护时长
针对执行机构,一般是30分钟;                                    
 
 
环境最高温度
即防火罩设计计算起始温度,一般是以项目当地环境最高温度作为起始温度,原因是我们无法知道火灾会在一年当中的什么时候发生,只能选用环境最高温度作为起始温度;   
 
 
最大许可表面温度
执行机构失效温度,一般是70℃或80℃;
电动执行机构,比ROTORK电动执行机构,其样本手册中明确注明其失效温度只有70℃;气动执行机构失效温度一般依赖于执行机构内部密封元件或者执行机构附件的最大许可温度,比如ASCO低温电磁阀,只有65℃,加上设计裕量也就70℃。内部密封件和材质有关,最大许可温度各有不同,大多执行机构厂家在其产品手册中都会注明执行机构最大许可温度,有的70℃,有的80℃;特别注意,执行机构及附件的正确选型也很重要。
电动执行机构的齿轮箱120℃失效,容易忽略,同样需要做被动防火保护。            
 
 
阀门操作温度
阀门介质温度顺着阀杆会产生热传导作用,特别是高温介质,如果不考虑该热传导影响,有可能导致执行机构正常运行时的温度超过许可温度;
 
 
保护范围
防火罩用于保护执行机构及其附件,也包括齿轮箱。           
 
 
防火罩附件设置
防火罩主要附件有快速安全检查门(Quick access door)/检查门(Inspection hatch)、通风格栅(Ventilation griller)和排水塞(Drainage System),附件可以根据需要集成到防火罩产品中。快速安全检查门一般用于手轮、定位、控制面板位置,确保防火罩安装不影响阀门执行机构的正常维护操作。通风格栅有两个作用,一个是防止阀门介质顺着阀杆有微量泄漏时危险介质在防火罩内部聚集,带来危险工况;另一个是防止执行机构在正常操作时温度过高。排水塞是防止雨水在防火罩内部聚集。
 
 
阀门执行机构外形尺寸图
随阀配套采购时由阀门厂提供。               
 
 
执行机构重量
随阀配套采购时由阀门厂提供                             
 
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有哪些可以参考的标准规范呢?
 
 
相关设计标准
 

1、UL 1709 《Rapid Rise Fire Tests of Protection Materials for Structural Steel》

 
烃类池火的标准,UL 1709 《Rapid Rise Fire Tests of Protection Materials for Structural Steel》最早是针对钢结构防火材料的快速升温火火焰测试标准,其中提出了一套烃类池火的检测方法,内容包括:它将受保护钢柱置于5 分钟内达到 2000°F (1093°C)的火焰中,5 分钟之后直到测试结束温度不再变化,使受测防火系统承受65,000 BTU/ft2-hr 的热通量。测试在电热偶一端的平均温度到达1000°F (538°C),或单一电热偶温度达到1200°F (649°C)时结束。其中538℃,即结构钢的失效温度,在此温度,所测试的结构钢样品其强度减少一半。API 2218中明确推荐UL 1709(或等效标准)为石油石化厂家使用的防火材料的建议标准测试,即不仅是钢结构,其他设备、阀门执行机构的防火保护同样要使用UL1709作为防火材料的标准测试。国内相关标准在提到紧急切断阀执行机构防火保护时,都提到要符合UL1709标准,主要是借用UL1709中烃类池火的定义和测试方法,但是执行机构失效温度和结构钢失效温度是完全不同的,这是需要注意的。
 
UL1709标准不是唯一的烃类池火火焰测试标准,但是目前已经成为最权威的烃类池火火焰测试标准。陆上石油化工生产和海上油气平台都会有应用。
 

2、ISO 22899-1 《Determination of the resistance to jet

fires of passive fire protection materials —Part 1:General requirements》
 
烃类喷射火的标准:ISO 22899-1 《Determination of the resistance to jetfires of passive fire protection materials —Part 1:General requirements》最早是针对钢结构的被动防火材料抗喷射火的测试标准,该标准目前也成为比较权威的喷射火测试标准,在海上平台应用更多一些。
 
关于不同火的火温曲线,见下图,


朱建锋
作者

英国达肯工程公司销售经理 ,1994-1998 毕业于西北大学化工机械与设备专业;1998-2002 就职于燕山石化;  2002年之后一直从事石化行业煤化工行业进口阀门、材料、设备等销售和管理工作。


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责编:甜甜

 

审核:任三多


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