如何正確設計和選用緊急隔離閥EBV？
來源：云南昌暉儀表制造有限公司
2022年12月01日 09:43
近些年來，緊急隔離閥EBV(emergencyblockvalve)的概念，通過國外的工藝包設計(PDP)，前端工程設計(FEED)，以及EPC項目招標文件(ITB)，逐漸被國內的工程設計人員接受和熟悉，并在國內的工程項目中得到廣泛的應用。但是很多設計人員只知其然，并不了解其中一些技術要求的出處，本文通過介紹EBV在比較有性的國際標準規范中的描述，幫助廣大工程設計人員全面地了解EBV技術要求的背景資料，并正確合理地設計和選用緊急隔離閥。
1、緊急隔離閥相關術語
與緊急隔離閥相關的術語有以下幾類。
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所在的位置或地點。
2)火災區域(firezone)。是指在緊急情況下(發生泄漏或火災)因不安全而不宜進入的區域，其大小不應小于以泄漏源為中心，半徑為7.6m的范圍。
3)防火(fireproofing)。防火是個系統性的過程，包含設計、材料選擇和材料應用，為受保護的物體或聚集體提供一定的火災抵御能力。
4)EBV。是在發生泄漏或火災事故時，用于切斷并隔離可燃性或有毒性介質的閥門。EBV的類別與火災泄漏源和閥門之間的距離有關，通常分為A，B，C，D四種類別。
a)A類EBV安裝在設備上，手動操作。在發生泄漏事故時，A類EBV的安裝位置不會發生燃燒。
b)B類EBV的安裝位置距離泄漏源至少7.6m，在發生泄漏事故時，B類EBV的安裝位置會發生燃燒。B類EBV靠手動操作，尺寸在DN200(包括)以下，壓力等級在CL300以下。該類閥門距離地面的安裝高度應滿足操作便利性的要求，如果閥門安裝無法在地面上，應設置不高于4.6m的閥門操作平臺。
c)C類EBV是通過動力執行機構操作的B類EBV。通過執行機構操作的尺寸大于DN200或者壓力等級大于CL300的EBV。C類EBV應安裝在火災區域之外，距離泄漏源至少7.6m，距離地面高度不超過4.6m。閥門在現場可以方便地被操作。
d)D類EBV具有遠程操作功能。D類EBV的安裝位置沒有特別的限制，但是遠程操作的地點與泄漏源的最小距離是12m，并位于火災區域之外。在火災區域范圍內的D類EBV的執行機構、電纜和氣管都要求是防火規格，或者是防火設計，能夠保證閥門在火災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設置導則
2.1 壓縮機
功率超過147.10kW以上，或者在可燃性或有毒性介質環境中使用的壓縮機，一般要求設置EBV。所有的壓縮機入口和出口管道都需要設置EBV。級間設備中駐留液體量超過3.8m3的多級壓縮型壓縮機，級間設備的進出管道上需要設置EBV。
2.2 泵
對于配置密封系統的泵，上游設備中駐留的輕組分介質或碳氫物(操作溫度超過其自燃溫度或316℃)液體量超過7.6m3，一般需要設置EBV。
上游設備中駐留碳氫物液體量超過15.2m3的泵，一般需要設置EBV。
高壓泵的出口應設置EBV，用于逆流保護。
2.3 容器設備
容器設備應與潛在的泄漏源，例如泵、壓縮機、換熱器及其他加熱型設備等，能夠相互隔離。
容器設備中液體的密度雖然比輕組分大，但操作溫度高于其閃點，也需要設置EBV。
2.4 加熱爐
加熱爐(包括鍋爐)的各條燃氣或燃油管道上都需要設置EBV。
加熱爐通常需要設置一個手動的EBV，與自動的SIS安全聯鎖閥配合使用。在完成安全聯鎖測試、確認所有的參數與功能滿足要求后，首先人工復位EBV，最后再把SIS安全聯鎖閥打開、把安全聯鎖投入自動狀態。含有可燃性介質的各條進加熱爐的管道都需要設置EBV。EBV應布置在加熱爐的防火墻之外，或布置在防火分區之外。
3、緊急隔離閥選擇原則
安裝在防火分區內、介質是可燃性液體的閥門應選擇火災安全型閥。金屬密封型切斷閥一般能夠滿足API608或API6FA標準的火災安全測試，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，閥門內部的防火型石墨填料及密封材料，并不能保證閥的火災本質安全。另外，該類閥門也不能保證內部的其他金屬部件在火災中幸存完好。軟密封型切斷閥應通過API607標準的耐火測試，或其他等同標準的耐火測試。止回閥不能用于EBV。同樣，連續操作的調節閥一般也不能用于EBV。
4、EBV執行機構選擇原則
應根據力矩條件、動力條件以及事故安全的要求選擇EBV的執行機構。
事故安全型、單作用型的氣缸執行機構，也可以選擇雙作用型氣缸或者電動執行機構。應考慮通過熱(火)觸發閥門自動關閉。
EBV的關閉速度應根據應用場合的要求，盡可能地快，但不能損傷閥或造成管道系統液壓沖擊，如水擊。閥的關閉曲線需要程序化設置。
EBV的手輪與傳動機構應匹配，施加在EBV手輪上邊緣的開關閥的作用力不應超過445N(100lbs)。為了操作的便利性，閥門可設置操作平臺，操作滑輪等設施。EBV操作機構和手輪的方位應離向危險區域。
作為操作閥的基本要求，閥門全開與全關位置的指示標志應在操作人員的視角范圍內。
對于直行程閥，如果需要設置閥門位置開關，優先采用趨近式開關，對于旋轉行程閥，優先采用直接安裝在曲軸上的趨近式密封型微動開關。也可以采用模擬量信號輸出的閥行程傳感器，與位置開關配合使用。
4.1 電動執行機構
電動執行機構與閘閥相配。對于電動執行機構，一旦失去電源，閥門將會固定在原位。因此，位于火災區域的電動執行機構型EBV，不管什么類型的閥，執行機構必須防火。同時，火災區域內的電纜也應是防火型電纜。耐火型(fire—rated)電纜也是可選項。
對于火災緊急切斷的場合，關閉閥門比保護執行機構電機更為重要，因此，電動執行機構應考慮以下的接線方案：
1)旁路掉關位置的扭矩開關，使用關位置的位置開關。
2)旁路掉控制回路中的熔斷器。
3)旁路掉過熱保護功能。
4)旁路掉電機線路中所有的熱敏電阻。
5)電動執行機構與閥門的嚙合部件應能承受電機的堵轉扭矩。
電動執行機構的電源應考慮備用電源，備用電源可以是電池，UPS或獨立的供電回路。電機的扭矩應滿足預期的負荷，并考慮發泡型防火涂料的隔熱影響、操作溫度及環境溫度的影響，以及閥門的類型。
4.2 氣動執行機構
氣動執行機構與角行程閥，如金屬密封球閥、高性能蝶閥相配。對于氣動執行機構，儀表氣源無風就是事故安全。
4.2.1 火災事故安全型EBV
在正常情況下，火災事故安全型EBV可以遠程操作，但在火災情況下，閥門能夠自動關閉。推薦采用金屬密封型球閥，配置彈簧復位型氣缸執行機構，執行機構安裝在閥門的頂部位置。執行機構的氣路管采用防日曬型聚乙烯材料，氣管纜纏繞在執行機構周圍。也可以采用易熔塞。
火災事故安全型EBV在火災的情況下，氣路管材料受熱(火)熔化，觸發閥門自動關閉。這種EBV可以不需要防火保護。
4.2.2 火災可操作型EBV
火災可操作型EBV采用金屬硬質材料的氣動接管(非軟質材料)，并要求采取防火措施。執行機構采用彈簧復位型，或者雙作用氣缸型。如果采用雙作用氣缸型執行機構，還需要配置止回閥、儀表風事故罐等一系列氣路元件。
4.3 電液執行機構
如果沒有儀表氣源，但仍要求火災事故安全，可以考慮采用電液執行機構型EBV，并帶彈簧復位功能，使閥門具備事故安全的特性。
5、EBV的防火
EBV的氣源管路、關鍵的電子線路、就地操作柱面板以及執行機構，應能夠承受1093℃的石油火災溫度，內部的電子控制元件和電路應能夠保持低于93℃，并且至少能夠維持30min。關鍵電子線路是指保證閥門關閉的電路，包括控制電路中的變壓器，一次或二次接線等。防火保護采用的材料(如防火罩)應能夠承受持續噴射的消防水的沖擊，并能夠防風雨及防日曬。
有兩種情況可以不要求防火保護： 執行機構是熔斷型氣路結構，并在上述的火災條件下閥門能夠自動關閉；閥屬于事故安全型，即使在執行機構失效的情況下，閥也能自動關閉。
6、EBV操作按鈕柱
EBV操作按鈕柱應布置在EBV附近、火災區域以外位置，并能方便人員遠程操作。
如果一個EBV配置了多個操作按鈕柱，操作按鈕柱應并聯連接，相互獨立，其中一個操作柱出現故障或失效，其他的操作柱仍然具有操作功能。
在布置EBV操作按鈕柱時，應考慮以下關鍵要素：
1)按鈕距離地面的高度，在地面上對按鈕具有可操作性。
2)布置在最可能的疏散通道上。
3)布置在潛在火災源的上風位置。
4)布置位置遠離地面的液體排放口。
5)布置位置與火災區域有一定的相關聯系，與EBV的最短距離是15-30m。
EBV操作按鈕柱的設置位置應避免發生因人為或環境因素引起的誤動作。
EBV操作按鈕柱的顏色應醒目，在火災發生、且需要緊急操作時容易辨認。EBV操作按鈕柱應考慮設置性的識別銘牌，銘牌內容包括EBV位號、用途、及安裝位置等。
7、結束語
有些緊急隔離閥的國際標準規范具有一定的參考意義和推薦性，但并不針對具體的工程項目。工程設計人員應根據具體工程項目中詳細定義的要求，強制執行的合同條款，以及國家或地區、行業或業主的行政指令，合理地制訂EBV的設計策略。
作者：陳怡(男，1986年畢業于洛陽工學院自動化系，現就職于中石化洛陽工程有限公司，教授級高級工程師)
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