防火閥漏風量實驗方法

1、概述

防火閥是指安裝在通風、空氣調節系統的送、回風管道上，平時呈開啟狀態，火災時當管道內煙氣溫度達到70℃時關閉，并在一定時間內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械排煙系統的管道上，平時呈開啟狀態，火災時當排煙管道內煙氣溫度達到280℃時關閉，并在一定時間內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(以下統稱防火閥)就是用來阻斷來自火災區的煙氣及火焰通過，并在一定時間內能滿足耐火穩定性和耐火完整性要求的閥門。

建筑物發生火災時，高溫煙氣、火焰通過通風、空調、排煙系統的管道迅速蔓延，造成非起火區可燃物質燃燒，是引起火災蔓延的重要途徑。為了有效地切斷火災通過管道系統的蔓延途徑，將火災引起的損失降低到*小程度，就必須在這些系統中合理設置各類防火閥門，以控制火勢蔓延。防火閥作為通風、空調、防排煙系統中起阻火、隔煙作用的關鍵部件，產品質量至關重要。

2、防火閥的結構及工作機理

防火閥主要由閥體、葉片、執行機構和溫感器等部件組成。閥體由殼體、法蘭、葉片及葉片聯動機構等組成。執行機構由外殼、葉片調節機構、離合器、溫度熔斷器等組成。防火閥的執行機構是通過金屬易熔片和離合器機構來控制葉片的轉動。

當管道內的氣體溫度達到易熔金屬片的熔化溫度時，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，離合器和葉片調節機構脫開。閥體上裝有兩個扭轉彈簧，使葉片受到扭力而發生轉動。防火閥的結構及工作機理并不復雜，執行機構的可靠性和閥門關閉后的漏風量是兩個關鍵性能指標。本文對閥門環境溫度下的漏風量實驗進行了設計和研究。

3、防火閥漏風量實驗

(1)防火閥漏風量實驗裝置設計(見圖1)。按照GB15930-2007《建筑通風和排煙系統用防火閥門》相關要求，防火閥漏風量實驗裝置由氣體流量測量系統和壓力測量系統兩部分組成。氣體流量測量系統由引風機系統、連接管道、氣體流量計組成。氣體流量計一般分為容積式、速度式、差壓式、面積式、質量式等，我們選用差壓式氣體流量計。差壓式流量計是以伯努利方程和流體連續性方程為依據，根據節流原理，當充滿管道的流體流經管道內的節流裝置時，在節流件附近造成局部收縮而流速增大，從而在其上下游兩側產生一個靜差壓。在差壓式流量計中，因標準孔板節流裝置結構簡單、成本低、可靠性高而得到廣泛應用。我們設計的漏風量實驗裝置采用角接取壓標準孔板式節流裝置，主要設計參數指標見表1。

圖1 防火閥漏風量實驗裝置

表1 節流裝置主要參數

孔板流量計理論流量計算公式為：

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

防火閥的漏風量計算公式：

式中：Q———環境溫度下閥門單位面積的漏風量，m3/(m2.h);Q標———環境溫度下閥門的漏風量，m3/h;S———閥門開口凈面積，m2;Q標2———環境溫度下閥門與系統漏風量之和，m3/h;Q標1———環境溫度下系統漏風量，m3/h;Q1、Q2———閥門實測漏風量，m3/h;T1、T2———實測道內的氣體溫度，℃;B1、B2———實測大氣壓力，Pa;P1、P2———實測孔板前的氣體壓力，Pa。

實驗中，按照標準規定的條件，通過實際測量差壓△P，計算出漏風量Q。

(2)裝置系統漏風量調試。正式實驗前，必須對裝置系統漏風量進行調試，在實驗端用盲板封堵后，系統漏風量應不大于25m3/h。如果系統漏風量大于25m3/h，應檢查和調整設備各連接處的密封，確保系統漏風量達到實驗條件[2]。我們的裝置調試初期，系統漏風量曾遠大于標準要求。采用微壓計檢漏法和肥皂水檢漏法相結合的辦法，檢測出系統存在的多處泄漏，對泄漏點進行逐個密封后，再反復進行檢測。這樣持續多次后，系統實測漏風量見表2。運用公式進行計算，取3次結果平均值，得出系統實測漏風量為16.79m3/h，達到標準要求，可以進行防火閥樣品漏風量實驗。

(3)防火閥樣品處理對實驗結果的影響。防火閥樣品經過多種方式處理后，對漏風量實驗結果影響非常明顯。在此選用了一組對閥門葉片進行黃油處理的實驗數據。表3為一批防火閥樣品漏風量測量數據。對這組樣品的密封部位分別均勻涂覆黃油，測量數據見表4。漏風量平均下降達2/3。

4、研究和分析

(1)防火閥漏風量實驗，應按照GB15930-2007《建筑通風和排煙系統甲防火閥門》確定的實驗條件和方法進行，測量差壓△P后，通過公式計算漏風量Q。而實驗的具體測量裝置性能參數，應按照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》設計。

(2)防火閥漏風量實驗前的系統漏風量調試非常必要。筆者推薦采用微壓計檢漏法和肥皂水檢漏法相結合的調試方法，用微壓計檢漏法判定系統是否漏風，用肥皂水檢漏法檢查具體漏風部位，應用效果很好。

(3)實驗用防火閥標準接口尺寸為400mm×400mm，實際使用的閥門接口形狀必然千差萬別。為保證漏風量測量，采用軟性接頭進行連接非常必要。軟性接頭產生的漏風量應計入系統漏風量。

(4)防火閥漏風量實驗裝置的系統漏風量隨著裝置的使用，必然由于風機震動等原因不斷增大。實驗室應對該裝置通過嚴格的設備期間核查程序重點監控。

(5)對防火閥的密封部位涂覆黃油，可以大幅地降低其漏風量。但是，這種方法無助于產品質量的提高，對閥門在耐火實驗下的表現也沒有實驗測試。因此，筆者不建議檢測機構和生產企業以此改善防火閥漏風量性能。

5、生產工藝改進措施

從我們的實驗結果看，市場上使用的防火閥在漏風量指標上存在的問題還比較多，反映出了防火閥行業閥門質量和生產工藝在局部環節尚需改善和提高。

(1)為減少閥體與葉片之間的泄漏，可以在閥體上加工一個凸面。凸面應使用強度較低的金屬材料，略帶彈性，使閥門啟閉過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平直，不可拱起，方能使閥門關閉后嚙合緊密，減少泄漏。

(3)應考慮多采用鉚接加工，減少焊接使用，避免焊接引起的應力變形造成泄漏。

(4)閥門的連桿機構應整體聯動，即所有葉片由一個連桿統一控制，使每個葉片的受力點和力臂均相同。在閥門啟閉時，各葉片同步動作，同開同閉，能有效改善閥門整體質量。

(5)防火閥漏風量實驗裝置花費不高，實驗成本低廉，建議有條件的生產企業建立自己的實驗裝置，作為產品質量控制手段，不斷改善和提高閥門生產質量。

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