環(huán)境溫度下防火閥漏風(fēng)量實(shí)驗(yàn)方法

1、概述

　　防火閥是指安裝在通風(fēng)、空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的送、回風(fēng)管道上，平時(shí)呈開啟狀態(tài)，火災(zāi)時(shí)當(dāng)管道內(nèi)煙氣溫度達(dá)到70℃時(shí)關(guān)閉，并在一定時(shí)間內(nèi)能滿足漏煙量和耐火完整性要求，起隔煙阻火作用的閥門。排煙防火閥是指安裝在機(jī)械排煙系統(tǒng)的管道上，平時(shí)呈開啟狀態(tài)，火災(zāi)時(shí)當(dāng)排煙管道內(nèi)煙氣溫度達(dá)到280℃時(shí)關(guān)閉，并在一定時(shí)間內(nèi)能滿足漏煙量和耐火完整性要求，起隔煙阻火作用的閥門。顧名思義，防火閥和排煙防火閥(以下統(tǒng)稱防火閥)就是用來(lái)阻斷來(lái)自火災(zāi)區(qū)的煙氣及火焰通過(guò)，并在一定時(shí)間內(nèi)能滿足耐火穩(wěn)定性和耐火完整性要求的閥門。

　　建筑物發(fā)生火災(zāi)時(shí)，高溫?zé)煔狻⒒鹧嫱ㄟ^(guò)通風(fēng)、空調(diào)、排煙系統(tǒng)的管道迅速蔓延，造成非起火區(qū)可燃物質(zhì)燃燒，是引起火災(zāi)蔓延的重要途徑。為了有效地切斷火災(zāi)通過(guò)管道系統(tǒng)的蔓延途徑，將火災(zāi)引起的損失降低到最小程度，就必須在這些系統(tǒng)中合理設(shè)置各類防火閥門，以控制火勢(shì)蔓延。防火閥作為通風(fēng)、空調(diào)、防排煙系統(tǒng)中起阻火、隔煙作用的關(guān)鍵部件，產(chǎn)品質(zhì)量至關(guān)重要。

2、防火閥的結(jié)構(gòu)及工作機(jī)理

　　防火閥主要由閥體、葉片、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和溫感器等部件組成。閥體由殼體、法蘭、葉片及葉片聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)等組成。執(zhí)行機(jī)構(gòu)由外殼、葉片調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、離合器、溫度熔斷器等組成。防火閥的執(zhí)行機(jī)構(gòu)是通過(guò)金屬易熔片和離合器機(jī)構(gòu)來(lái)控制葉片的轉(zhuǎn)動(dòng)。

　　當(dāng)管道內(nèi)的氣體溫度達(dá)到易熔金屬片的熔化溫度時(shí)，易熔片熔斷，其芯軸上的壓縮彈簧和彈簧銷釘迅速打下離合器墊板，離合器和葉片調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)脫開。閥體上裝有兩個(gè)扭轉(zhuǎn)彈簧，使葉片受到扭力而發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)。防火閥的結(jié)構(gòu)及工作機(jī)理并不復(fù)雜，執(zhí)行機(jī)構(gòu)的可靠性和閥門關(guān)閉后的漏風(fēng)量是兩個(gè)關(guān)鍵性能指標(biāo)。本文對(duì)閥門環(huán)境溫度下的漏風(fēng)量實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了設(shè)計(jì)和研究。

3、防火閥漏風(fēng)量實(shí)驗(yàn)

　　(1)防火閥漏風(fēng)量實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)(見圖1)。按照GB15930-2007《建筑通風(fēng)和排煙系統(tǒng)用防火閥門》相關(guān)要求，防火閥漏風(fēng)量實(shí)驗(yàn)裝置由氣體流量測(cè)量系統(tǒng)和壓力測(cè)量系統(tǒng)兩部分組成。氣體流量測(cè)量系統(tǒng)由引風(fēng)機(jī)系統(tǒng)、連接管道、氣體流量計(jì)組成。氣體流量計(jì)一般分為容積式、速度式、差壓式、面積式、質(zhì)量式等，我們選用差壓式氣體流量計(jì)。差壓式流量計(jì)是以伯努利方程和流體連續(xù)性方程為依據(jù)，根據(jù)節(jié)流原理，當(dāng)充滿管道的流體流經(jīng)管道內(nèi)的節(jié)流裝置時(shí)，在節(jié)流件附近造成局部收縮而流速增大，從而在其上下游兩側(cè)產(chǎn)生一個(gè)靜差壓。在差壓式流量計(jì)中，因標(biāo)準(zhǔn)孔板節(jié)流裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、可靠性高而得到廣泛應(yīng)用。我們?cè)O(shè)計(jì)的漏風(fēng)量實(shí)驗(yàn)裝置采用角接取壓標(biāo)準(zhǔn)孔板式節(jié)流裝置，主要設(shè)計(jì)參數(shù)指標(biāo)見表1。

圖1 防火閥漏風(fēng)量實(shí)驗(yàn)裝置

表1 節(jié)流裝置主要參數(shù)

　　孔板流量計(jì)理論流量計(jì)算公式為：

　　式中：qm———質(zhì)量流量，kg/s;qv———體積流量，m/s;ρ———流體密度，kg/m3;C———流出系數(shù);ε———可膨脹性系數(shù);β———直徑比d/D;d———工作條件下節(jié)流件的節(jié)流孔或喉部直徑，m;△P———為差壓，Pa。

　　防火閥的漏風(fēng)量計(jì)算公式：

　　式中：Q———環(huán)境溫度下閥門單位面積的漏風(fēng)量，m3/(m2.h);Q標(biāo)———環(huán)境溫度下閥門的漏風(fēng)量，m3/h;S———閥門開口凈面積，m2;Q標(biāo)2———環(huán)境溫度下閥門與系統(tǒng)漏風(fēng)量之和，m3/h;Q標(biāo)1———環(huán)境溫度下系統(tǒng)漏風(fēng)量，m3/h;Q1、Q2———閥門實(shí)測(cè)漏風(fēng)量，m3/h;T1、T2———實(shí)測(cè)道內(nèi)的氣體溫度，℃;B1、B2———實(shí)測(cè)大氣壓力，Pa;P1、P2———實(shí)測(cè)孔板前的氣體壓力，Pa。

　　實(shí)驗(yàn)中，按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的條件，通過(guò)實(shí)際測(cè)量差壓△P，計(jì)算出漏風(fēng)量Q。

　　(2)裝置系統(tǒng)漏風(fēng)量調(diào)試。正式實(shí)驗(yàn)前，必須對(duì)裝置系統(tǒng)漏風(fēng)量進(jìn)行調(diào)試，在實(shí)驗(yàn)端用盲板封堵后，系統(tǒng)漏風(fēng)量應(yīng)不大于25m3/h。如果系統(tǒng)漏風(fēng)量大于25m3/h，應(yīng)檢查和調(diào)整設(shè)備各連接處的密封，確保系統(tǒng)漏風(fēng)量達(dá)到實(shí)驗(yàn)條件[2]。我們的裝置調(diào)試初期，系統(tǒng)漏風(fēng)量曾遠(yuǎn)大于標(biāo)準(zhǔn)要求。采用微壓計(jì)檢漏法和肥皂水檢漏法相結(jié)合的辦法，檢測(cè)出系統(tǒng)存在的多處泄漏，對(duì)泄漏點(diǎn)進(jìn)行逐個(gè)密封后，再反復(fù)進(jìn)行檢測(cè)。這樣持續(xù)多次后，系統(tǒng)實(shí)測(cè)漏風(fēng)量見表2。運(yùn)用公式進(jìn)行計(jì)算，取3次結(jié)果平均值，得出系統(tǒng)實(shí)測(cè)漏風(fēng)量為16.79m3/h，達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，可以進(jìn)行防火閥樣品漏風(fēng)量實(shí)驗(yàn)。

　　(3)防火閥樣品處理對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。防火閥樣品經(jīng)過(guò)多種方式處理后，對(duì)漏風(fēng)量實(shí)驗(yàn)結(jié)果影響非常明顯。在此選用了一組對(duì)閥門葉片進(jìn)行黃油處理的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。表3為一批防火閥樣品漏風(fēng)量測(cè)量數(shù)據(jù)。對(duì)這組樣品的密封部位分別均勻涂覆黃油，測(cè)量數(shù)據(jù)見表4。漏風(fēng)量平均下降達(dá)2/3。

4、研究和分析

　　(1)防火閥漏風(fēng)量實(shí)驗(yàn)，應(yīng)按照GB15930-2007《建筑通風(fēng)和排煙系統(tǒng)甲防火閥門》確定的實(shí)驗(yàn)條件和方法進(jìn)行，測(cè)量差壓△P后，通過(guò)公式計(jì)算漏風(fēng)量Q。而實(shí)驗(yàn)的具體測(cè)量裝置性能參數(shù)，應(yīng)按照GB/T2624-2006《用安裝民圓形截面管道中的差壓裝置量滿管流體流量》設(shè)計(jì)。

　　(2)防火閥漏風(fēng)量實(shí)驗(yàn)前的系統(tǒng)漏風(fēng)量調(diào)試非常必要。筆者推薦采用微壓計(jì)檢漏法和肥皂水檢漏法相結(jié)合的調(diào)試方法，用微壓計(jì)檢漏法判定系統(tǒng)是否漏風(fēng)，用肥皂水檢漏法檢查具體漏風(fēng)部位，應(yīng)用效果很好。

　　(3)實(shí)驗(yàn)用防火閥標(biāo)準(zhǔn)接口尺寸為400mm×400mm，實(shí)際使用的閥門接口形狀必然千差萬(wàn)別。為保證漏風(fēng)量測(cè)量，采用軟性接頭進(jìn)行連接非常必要。軟性接頭產(chǎn)生的漏風(fēng)量應(yīng)計(jì)入系統(tǒng)漏風(fēng)量。

　　(4)防火閥漏風(fēng)量實(shí)驗(yàn)裝置的系統(tǒng)漏風(fēng)量隨著裝置的使用，必然由于風(fēng)機(jī)震動(dòng)等原因不斷增大。實(shí)驗(yàn)室應(yīng)對(duì)該裝置通過(guò)嚴(yán)格的設(shè)備期間核查程序重點(diǎn)監(jiān)控。

　　(5)對(duì)防火閥的密封部位涂覆黃油，可以大幅地降低其漏風(fēng)量。但是，這種方法無(wú)助于產(chǎn)品質(zhì)量的提高，對(duì)閥門在耐火實(shí)驗(yàn)下的表現(xiàn)也沒有實(shí)驗(yàn)測(cè)試。因此，筆者不建議檢測(cè)機(jī)構(gòu)和生產(chǎn)企業(yè)以此改善防火閥漏風(fēng)量性能。

5、生產(chǎn)工藝改進(jìn)措施

　　從我們的實(shí)驗(yàn)結(jié)果看，市場(chǎng)上使用的防火閥在漏風(fēng)量指標(biāo)上存在的問題還比較多，反映出了防火閥行業(yè)閥門質(zhì)量和生產(chǎn)工藝在局部環(huán)節(jié)尚需改善和提高。

　　(1)為減少閥體與葉片之間的泄漏，可以在閥體上加工一個(gè)凸面。凸面應(yīng)使用強(qiáng)度較低的金屬材料，略帶彈性，使閥門啟閉過(guò)程中能緊緊貼住凸面，從而有效減少閥體與葉片之間的泄漏。

　　(2)葉片與葉片之間的嚙合面應(yīng)平直，不可拱起，方能使閥門關(guān)閉后嚙合緊密，減少泄漏。

　　(3)應(yīng)考慮多采用鉚接加工，減少焊接使用，避免焊接引起的應(yīng)力變形造成泄漏。

　　(4)閥門的連桿機(jī)構(gòu)應(yīng)整體聯(lián)動(dòng)，即所有葉片由一個(gè)連桿統(tǒng)一控制，使每個(gè)葉片的受力點(diǎn)和力臂均相同。在閥門啟閉時(shí)，各葉片同步動(dòng)作，同開同閉，能有效改善閥門整體質(zhì)量。

　　(5)防火閥漏風(fēng)量實(shí)驗(yàn)裝置花費(fèi)不高，實(shí)驗(yàn)成本低廉，建議有條件的生產(chǎn)企業(yè)建立自己的實(shí)驗(yàn)裝置，作為產(chǎn)品質(zhì)量控制手段，不斷改善和提高閥門生產(chǎn)質(zhì)量。