如何正确设计和选用紧急隔离阀EBV？
发布时间：2024-02-24 点击：127
近些年来，紧急隔离阀ebv(emergencyblockvalve)的概念，通过国外的工艺包设计(pdp)，前端工程设计(feed)，以及epc项目招标文件(itb)，逐渐被国内的工程设计人员接受和熟悉，并在国内的工程项目中得到广泛的应用。但是很多设计人员只知其然，并不了解其中一些技术要求的出处，本文通过介绍ebv在比较有性的国际标准规范中的描述，帮助广大工程设计人员全面地了解ebv技术要求的背景资料，并正确合理地设计和选用紧急隔离阀。
1、紧急隔离阀相关术语
与紧急隔离阀相关的术语有以下几类。
1)泄漏源(leaksource)。是指可能泄漏并释放出形成爆炸性混合物的物质所在的位置或地点。
2)火灾区域(firezone)。是指在紧急情况下(发生泄漏或火灾)因不安全而不宜进入的区域，其大小不应小于以泄漏源为中心，半径为7.6m的范围。
3)防火(fireproofing)。防火是个系统性的过程，包含设计、材料选择和材料应用，为受保护的物体或聚集体提供一定的火灾抵御能力。
4)ebv。是在发生泄漏或火灾事故时，用于切断并隔离可燃性或有毒性介质的阀门。ebv的类别与火灾泄漏源和阀门之间的距离有关，通常分为a，b，c，d四种类别。
a)a类ebv安装在设备上，手动操作。在发生泄漏事故时，a类ebv的安装位置不会发生燃烧。
b)b类ebv的安装位置距离泄漏源至少7.6m，在发生泄漏事故时，b类ebv的安装位置会发生燃烧。b类ebv靠手动操作，尺寸在dn200(包括)以下，压力等级在cl300以下。该类阀门距离地面的安装高度应满足操作便利性的要求，如果阀门安装无法在地面上，应设置不高于4.6m的阀门操作平台。
c)c类ebv是通过动力执行机构操作的b类ebv。通过执行机构操作的尺寸大于dn200或者压力等级大于cl300的ebv。c类ebv应安装在火灾区域之外，距离泄漏源至少7.6m，距离地面高度不超过4.6m。阀门在现场可以方便地被操作。
d)d类ebv具有远程操作功能。d类ebv的安装位置没有特别的限制，但是远程操作的地点与泄漏源的最小距离是12m，并位于火灾区域之外。在火灾区域范围内的d类ebv的执行机构、电缆和气管都要求是防火规格，或者是防火设计，能够保证阀门在火灾条件下正常地被操作。另外，穿线管支架、气源管支架、电缆支架均要求防火。
2、通用性的ebv设置导则
2.1 压缩机
功率超过147.10kw以上，或者在可燃性或有毒性介质环境中使用的压缩机，一般要求设置ebv。所有的压缩机入口和出口管道都需要设置ebv。级间设备中驻留液体量超过3.8m3的多级压缩型压缩机，级间设备的进出管道上需要设置ebv。
2.2 泵
对于配置密封系统的泵，上游设备中驻留的轻组分介质或碳氢物(操作温度超过其自燃温度或316℃)液体量超过7.6m3，一般需要设置ebv。
上游设备中驻留碳氢物液体量超过15.2m3的泵，一般需要设置ebv。
高压泵的出口应设置ebv，用于逆流保护。
2.3 容器设备
容器设备应与潜在的泄漏源，例如泵、压缩机、换热器及其他加热型设备等，能够相互隔离。
容器设备中液体的密度虽然比轻组分大，但操作温度高于其闪点，也需要设置ebv。
2.4 加热炉
加热炉(包括锅炉)的各条燃气或燃油管道上都需要设置ebv。
加热炉通常需要设置一个手动的ebv，与自动的sis安全联锁阀配合使用。在完成安全联锁测试、确认所有的参数与功能满足要求后，首先人工复位ebv，最后再把sis安全联锁阀打开、把安全联锁投入自动状态。含有可燃性介质的各条进加热炉的管道都需要设置ebv。ebv应布置在加热炉的防火墙之外，或布置在防火分区之外。
3、紧急隔离阀选择原则
安装在防火分区内、介质是可燃性液体的阀门应选择火灾安全型阀。金属密封型切断阀一般能够满足api608或api6fa标准的火灾安全测试，例如连接方式是法兰、螺纹及焊接的闸阀、球阀、高性能蝶阀等。但是，阀门内部的防火型石墨填料及密封材料，并不能保证阀的火灾本质安全。另外，该类阀门也不能保证内部的其他金属部件在火灾中幸存完好。软密封型切断阀应通过api607标准的耐火测试，或其他等同标准的耐火测试。止回阀不能用于ebv。同样，连续操作的调节阀一般也不能用于ebv。
4、ebv执行机构选择原则
应根据力矩条件、动力条件以及事故安全的要求选择ebv的执行机构。
事故安全型、单作用型的气缸执行机构，也可以选择双作用型气缸或者电动执行机构。应考虑通过热(火)触发阀门自动关闭。
ebv的关闭速度应根据应用场合的要求，尽可能地快，但不能损伤阀或造成管道系统液压冲击，如水击。阀的关闭曲线需要程序化设置。
ebv的手轮与传动机构应匹配，施加在ebv手轮上边缘的开关阀的作用力不应超过445n(100lbs)。为了操作的便利性，阀门可设置操作平台，操作滑轮等设施。ebv操作机构和手轮的方位应离向危险区域。
作为操作阀的基本要求，阀门全开与全关位置的指示标志应在操作人员的视角范围内。
对于直行程阀，如果需要设置阀门位置开关，优先采用趋近式开关，对于旋转行程阀，优先采用直接安装在曲轴上的趋近式密封型微动开关。也可以采用模拟量信号输出的阀行程传感器，与位置开关配合使用。
4.1 电动执行机构
电动执行机构与闸阀相配。对于电动执行机构，一旦失去电源，阀门将会固定在原位。因此，位于火灾区域的电动执行机构型ebv，不管什么类型的阀，执行机构必须防火。同时，火灾区域内的电缆也应是防火型电缆。耐火型(fire—rated)电缆也是可选项。
对于火灾紧急切断的场合，关闭阀门比保护执行机构电机更为重要，因此，电动执行机构应考虑以下的接线方案：
1)旁路掉关位置的扭矩开关，使用关位置的位置开关。
2)旁路掉控制回路中的熔断器。
3)旁路掉过热保护功能。
4)旁路掉电机线路中所有的热敏电阻。
5)电动执行机构与阀门的啮合部件应能承受电机的堵转扭矩。
电动执行机构的电源应考虑备用电源，备用电源可以是电池，ups或独立的供电回路。电机的扭矩应满足预期的负荷，并考虑发泡型防火涂料的隔热影响、操作温度及环境温度的影响，以及阀门的类型。
4.2 气动执行机构
气动执行机构与角行程阀，如金属密封球阀、高性能蝶阀相配。对于气动执行机构，仪表气源无风就是事故安全。
4.2.1 火灾事故安全型ebv
在正常情况下，火灾事故安全型ebv可以远程操作，但在火灾情况下，阀门能够自动关闭。推荐采用金属密封型球阀，配置弹簧复位型气缸执行机构，执行机构安装在阀门的顶部位置。执行机构的气路管采用防日晒型聚乙烯材料，气管缆缠绕在执行机构周围。也可以采用易熔塞。
火灾事故安全型ebv在火灾的情况下，气路管材料受热(火)熔化，触发阀门自动关闭。这种ebv可以不需要防火保护。
4.2.2 火灾可操作型ebv
火灾可操作型ebv采用金属硬质材料的气动接管(非软质材料)，并要求采取防火措施。执行机构采用弹簧复位型，或者双作用气缸型。如果采用双作用气缸型执行机构，还需要配置止回阀、仪表风事故罐等一系列气路元件。
4.3 电液执行机构
如果没有仪表气源，但仍要求火灾事故安全，可以考虑采用电液执行机构型ebv，并带弹簧复位功能，使阀门具备事故安全的特性。
5、ebv的防火
ebv的气源管路、关键的电子线路、就地操作柱面板以及执行机构，应能够承受1093℃的石油火灾温度，内部的电子控制元件和电路应能够保持低于93℃，并且至少能够维持30min。关键电子线路是指保证阀门关闭的电路，包括控制电路中的变压器，一次或二次接线等。防火保护采用的材料(如防火罩)应能够承受持续喷射的消防水的冲击，并能够防风雨及防日晒。
有两种情况可以不要求防火保护：执行机构是熔断型气路结构，并在上述的火灾条件下阀门能够自动关闭；阀属于事故安全型，即使在执行机构失效的情况下，阀也能自动关闭。
6、ebv操作按钮柱
ebv操作按钮柱应布置在ebv附近、火灾区域以外位置，并能方便人员远程操作。
如果一个ebv配置了多个操作按钮柱，操作按钮柱应并联连接，相互独立，其中一个操作柱出现故障或失效，其他的操作柱仍然具有操作功能。
在布置ebv操作按钮柱时，应考虑以下关键要素：
1)按钮距离地面的高度，在地面上对按钮具有可操作性。
2)布置在最可能的疏散通道上。
3)布置在潜在火灾源的上风位置。
4)布置位置远离地面的液体排放口。
5)布置位置与火灾区域有一定的相关联系，与ebv的最短距离是15-30m。
ebv操作按钮柱的设置位置应避免发生因人为或环境因素引起的误动作。
ebv操作按钮柱的颜色应醒目，在火灾发生、且需要紧急操作时容易辨认。ebv操作按钮柱应考虑设置性的识别铭牌，铭牌内容包括ebv位号、用途、及安装位置等。
7、结束语
有些紧急隔离阀的国际标准规范具有一定的参考意义和推荐性，但并不针对具体的工程项目。工程设计人员应根据具体工程项目中详细定义的要求，强制执行的合同条款，以及国家或地区、行业或业主的行政指令，合理地制订ebv的设计策略。
作者：陈怡(男，1986年毕业于洛阳工学院自动化系，现就职于中石化洛阳工程有限公司，教授级高级工程师)
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1、紧急隔离阀相关术语
与紧急隔离阀相关的术语有以下几类。
1)泄漏源(leaksource)。是指可能泄漏并释放出形成爆炸性混合物的物质所在的位置或地点。
2)火灾区域(firezone)。是指在紧急情况下(发生泄漏或火灾)因不安全而不宜进入的区域，其大小不应小于以泄漏源为中心，半径为7.6m的范围。
3)防火(fireproofing)。防火是个系统性的过程，包含设计、材料选择和材料应用，为受保护的物体或聚集体提供一定的火灾抵御能力。
4)ebv。是在发生泄漏或火灾事故时，用于切断并隔离可燃性或有毒性介质的阀门。ebv的类别与火灾泄漏源和阀门之间的距离有关，通常分为a，b，c，d四种类别。
a)a类ebv安装在设备上，手动操作。在发生泄漏事故时，a类ebv的安装位置不会发生燃烧。
b)b类ebv的安装位置距离泄漏源至少7.6m，在发生泄漏事故时，b类ebv的安装位置会发生燃烧。b类ebv靠手动操作，尺寸在dn200(包括)以下，压力等级在cl300以下。该类阀门距离地面的安装高度应满足操作便利性的要求，如果阀门安装无法在地面上，应设置不高于4.6m的阀门操作平台。
c)c类ebv是通过动力执行机构操作的b类ebv。通过执行机构操作的尺寸大于dn200或者压力等级大于cl300的ebv。c类ebv应安装在火灾区域之外，距离泄漏源至少7.6m，距离地面高度不超过4.6m。阀门在现场可以方便地被操作。
d)d类ebv具有远程操作功能。d类ebv的安装位置没有特别的限制，但是远程操作的地点与泄漏源的最小距离是12m，并位于火灾区域之外。在火灾区域范围内的d类ebv的执行机构、电缆和气管都要求是防火规格，或者是防火设计，能够保证阀门在火灾条件下正常地被操作。另外，穿线管支架、气源管支架、电缆支架均要求防火。
2、通用性的ebv设置导则
2.1 压缩机
功率超过147.10kw以上，或者在可燃性或有毒性介质环境中使用的压缩机，一般要求设置ebv。所有的压缩机入口和出口管道都需要设置ebv。级间设备中驻留液体量超过3.8m3的多级压缩型压缩机，级间设备的进出管道上需要设置ebv。
2.2 泵
对于配置密封系统的泵，上游设备中驻留的轻组分介质或碳氢物(操作温度超过其自燃温度或316℃)液体量超过7.6m3，一般需要设置ebv。
上游设备中驻留碳氢物液体量超过15.2m3的泵，一般需要设置ebv。
高压泵的出口应设置ebv，用于逆流保护。
2.3 容器设备
容器设备应与潜在的泄漏源，例如泵、压缩机、换热器及其他加热型设备等，能够相互隔离。
容器设备中液体的密度虽然比轻组分大，但操作温度高于其闪点，也需要设置ebv。
2.4 加热炉
加热炉(包括锅炉)的各条燃气或燃油管道上都需要设置ebv。
加热炉通常需要设置一个手动的ebv，与自动的sis安全联锁阀配合使用。在完成安全联锁测试、确认所有的参数与功能满足要求后，首先人工复位ebv，最后再把sis安全联锁阀打开、把安全联锁投入自动状态。含有可燃性介质的各条进加热炉的管道都需要设置ebv。ebv应布置在加热炉的防火墙之外，或布置在防火分区之外。
3、紧急隔离阀选择原则
安装在防火分区内、介质是可燃性液体的阀门应选择火灾安全型阀。金属密封型切断阀一般能够满足api608或api6fa标准的火灾安全测试，例如连接方式是法兰、螺纹及焊接的闸阀、球阀、高性能蝶阀等。但是，阀门内部的防火型石墨填料及密封材料，并不能保证阀的火灾本质安全。另外，该类阀门也不能保证内部的其他金属部件在火灾中幸存完好。软密封型切断阀应通过api607标准的耐火测试，或其他等同标准的耐火测试。止回阀不能用于ebv。同样，连续操作的调节阀一般也不能用于ebv。
4、ebv执行机构选择原则
应根据力矩条件、动力条件以及事故安全的要求选择ebv的执行机构。
事故安全型、单作用型的气缸执行机构，也可以选择双作用型气缸或者电动执行机构。应考虑通过热(火)触发阀门自动关闭。
ebv的关闭速度应根据应用场合的要求，尽可能地快，但不能损伤阀或造成管道系统液压冲击，如水击。阀的关闭曲线需要程序化设置。
ebv的手轮与传动机构应匹配，施加在ebv手轮上边缘的开关阀的作用力不应超过445n(100lbs)。为了操作的便利性，阀门可设置操作平台，操作滑轮等设施。ebv操作机构和手轮的方位应离向危险区域。
作为操作阀的基本要求，阀门全开与全关位置的指示标志应在操作人员的视角范围内。
对于直行程阀，如果需要设置阀门位置开关，优先采用趋近式开关，对于旋转行程阀，优先采用直接安装在曲轴上的趋近式密封型微动开关。也可以采用模拟量信号输出的阀行程传感器，与位置开关配合使用。
4.1 电动执行机构
电动执行机构与闸阀相配。对于电动执行机构，一旦失去电源，阀门将会固定在原位。因此，位于火灾区域的电动执行机构型ebv，不管什么类型的阀，执行机构必须防火。同时，火灾区域内的电缆也应是防火型电缆。耐火型(fire—rated)电缆也是可选项。
对于火灾紧急切断的场合，关闭阀门比保护执行机构电机更为重要，因此，电动执行机构应考虑以下的接线方案：
1)旁路掉关位置的扭矩开关，使用关位置的位置开关。
2)旁路掉控制回路中的熔断器。
3)旁路掉过热保护功能。
4)旁路掉电机线路中所有的热敏电阻。
5)电动执行机构与阀门的啮合部件应能承受电机的堵转扭矩。
电动执行机构的电源应考虑备用电源，备用电源可以是电池，ups或独立的供电回路。电机的扭矩应满足预期的负荷，并考虑发泡型防火涂料的隔热影响、操作温度及环境温度的影响，以及阀门的类型。
4.2 气动执行机构
气动执行机构与角行程阀，如金属密封球阀、高性能蝶阀相配。对于气动执行机构，仪表气源无风就是事故安全。
4.2.1 火灾事故安全型ebv
在正常情况下，火灾事故安全型ebv可以远程操作，但在火灾情况下，阀门能够自动关闭。推荐采用金属密封型球阀，配置弹簧复位型气缸执行机构，执行机构安装在阀门的顶部位置。执行机构的气路管采用防日晒型聚乙烯材料，气管缆缠绕在执行机构周围。也可以采用易熔塞。
火灾事故安全型ebv在火灾的情况下，气路管材料受热(火)熔化，触发阀门自动关闭。这种ebv可以不需要防火保护。
4.2.2 火灾可操作型ebv
火灾可操作型ebv采用金属硬质材料的气动接管(非软质材料)，并要求采取防火措施。执行机构采用弹簧复位型，或者双作用气缸型。如果采用双作用气缸型执行机构，还需要配置止回阀、仪表风事故罐等一系列气路元件。
4.3 电液执行机构
如果没有仪表气源，但仍要求火灾事故安全，可以考虑采用电液执行机构型ebv，并带弹簧复位功能，使阀门具备事故安全的特性。
5、ebv的防火
ebv的气源管路、关键的电子线路、就地操作柱面板以及执行机构，应能够承受1093℃的石油火灾温度，内部的电子控制元件和电路应能够保持低于93℃，并且至少能够维持30min。关键电子线路是指保证阀门关闭的电路，包括控制电路中的变压器，一次或二次接线等。防火保护采用的材料(如防火罩)应能够承受持续喷射的消防水的冲击，并能够防风雨及防日晒。
有两种情况可以不要求防火保护：执行机构是熔断型气路结构，并在上述的火灾条件下阀门能够自动关闭；阀属于事故安全型，即使在执行机构失效的情况下，阀也能自动关闭。
6、ebv操作按钮柱
ebv操作按钮柱应布置在ebv附近、火灾区域以外位置，并能方便人员远程操作。
如果一个ebv配置了多个操作按钮柱，操作按钮柱应并联连接，相互独立，其中一个操作柱出现故障或失效，其他的操作柱仍然具有操作功能。
在布置ebv操作按钮柱时，应考虑以下关键要素：
1)按钮距离地面的高度，在地面上对按钮具有可操作性。
2)布置在最可能的疏散通道上。
3)布置在潜在火灾源的上风位置。
4)布置位置远离地面的液体排放口。
5)布置位置与火灾区域有一定的相关联系，与ebv的最短距离是15-30m。
ebv操作按钮柱的设置位置应避免发生因人为或环境因素引起的误动作。
ebv操作按钮柱的颜色应醒目，在火灾发生、且需要紧急操作时容易辨认。ebv操作按钮柱应考虑设置性的识别铭牌，铭牌内容包括ebv位号、用途、及安装位置等。
7、结束语
有些紧急隔离阀的国际标准规范具有一定的参考意义和推荐性，但并不针对具体的工程项目。工程设计人员应根据具体工程项目中详细定义的要求，强制执行的合同条款，以及国家或地区、行业或业主的行政指令，合理地制订ebv的设计策略。
作者：陈怡(男，1986年毕业于洛阳工学院自动化系，现就职于中石化洛阳工程有限公司，教授级高级工程师)
danfoss热力膨胀阀TGE R22/R407C产品详情
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D671J气动衬胶蝶阀和Q47F固定式球阀的区别
蝶阀型号表示方法|蝶阀规格型号代表含义|蝶阀型号字母代表含义
以色列A.R.I空气阀详细介绍
美国ROSS 2171B6005Z定向控制阀日常维护
意大利迪普马控制阀分类原理简介
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