防火閥及排煙防火閥常見質(zhì)量問題分析及解決措施

王傲 祝貴軍 楊國成

摘要：本文分析了防火閥和排煙防火閥常見檢驗項目環(huán)境溫度下的漏風(fēng)量、耐火性能的質(zhì)量問題，分析了產(chǎn)生質(zhì)量問題的原因，并給出一些解決措施。文章結(jié)尾提出了GB15930-2007《建筑通風(fēng)和排煙系統(tǒng)用防火閥門》新版標準的修改建議。

關(guān)鍵詞：防火閥門;質(zhì)量;原因分析;解決措施

建筑通風(fēng)和排煙用防火閥門是指設(shè)置在各類建筑的防排煙系統(tǒng)中，起阻止煙氣蔓延及引導(dǎo)煙氣排除的閥門。按使用功能劃分通常包括防火閥、排煙防火閥、排煙閥。GB15930-2007《建筑通風(fēng)和排煙系統(tǒng)用防火閥門》標準將建筑通風(fēng)和排煙用防火閥門分為3類：防火閥、排煙防火閥、排煙閥。

一、常見質(zhì)量問題分析

（一）環(huán)境溫度下的漏風(fēng)量

GB15930-2007標準6.11.1條規(guī)定：在環(huán)境溫度下，使防火閥或排煙防火閥葉片兩側(cè)保持300Pa±15Pa的氣體靜壓差，其單位面積上的漏風(fēng)量（標準狀態(tài)）應(yīng)不大于500m3/（m2·h）。

環(huán)境溫度下的漏風(fēng)量不合格的表現(xiàn)為漏風(fēng)量超標。主要原因有以下幾方面：

1.手動或電動關(guān)閉后閥門未關(guān)閉或關(guān)閉不嚴（不到位）。主要原因有：①彈簧驅(qū)動機構(gòu)產(chǎn)生的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩偏小，造成葉片與葉片貼合不緊密或葉片未關(guān)閉到位。②設(shè)計不合理，閥體內(nèi)側(cè)的彈性密封片過緊或閥體變形等缺陷阻礙葉片的關(guān)閉。

2.葉片完全關(guān)閉后閥門縫隙過大。主要原因有：①葉片與閥體之間間隙過大;②葉片與葉片之間貼合不緊密、葉片彎曲、翹曲變形引起的間隙過大;③閥體上焊接的檔條與閥體之間的焊縫過大。

（二）耐火性能

GB15930-2007標準6.12節(jié)規(guī)定：耐火試驗開始后1min內(nèi)，防火閥的溫感器應(yīng)動作，閥門關(guān)閉;耐火試驗開始后3min內(nèi)，排煙防火閥的溫感器應(yīng)動作，閥門關(guān)閉;在規(guī)定的耐火時間內(nèi)，使防火閥或排煙防火閥葉片兩側(cè)保持300Pa±15Pa的氣體靜壓差，其單位面積上的漏煙量（標準狀態(tài)）應(yīng)不大于700m?/（m?·h）;在規(guī)定的耐火時間內(nèi)，防火閥或排煙防火閥表面不應(yīng)出現(xiàn)連續(xù)10s以上的火焰;防火閥或排煙防火閥的耐火時間應(yīng)不小于1.50h。

耐火性能不合格的原因有：

1.在規(guī)定的時間內(nèi)溫感器未動作，閥門未關(guān)閉。原因有：執(zhí)行機構(gòu)故障，在規(guī)定受火時間內(nèi)防火閥或排煙防火閥易容原件熔斷，溫感器外筒內(nèi)壁粗糙、毛刺凸起多，或芯桿與外筒的間隙過小;外筒或芯桿變形;外筒和芯桿銹蝕粘連導(dǎo)致溫感器芯桿卡阻卡滯，閥門無法關(guān)閉。

2.在規(guī)定的時間內(nèi)溫感器動作，但閥門未關(guān)閉或未完全關(guān)閉。原因有：①彈簧驅(qū)動機構(gòu)產(chǎn)生的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩偏小，造成葉片與葉片貼合不緊密或葉片未關(guān)閉到位。②設(shè)計不合理，閥體內(nèi)側(cè)的彈性密封片過緊或閥體變形等缺陷阻礙葉片的關(guān)閉。③閥體和閥門材料的熱膨脹系數(shù)差異大，閥體材料的熱膨脹系數(shù)小，葉片材料熱膨脹系數(shù)大，受火后葉片膨脹量大于葉片與閥體之間的間隙，導(dǎo)致葉片關(guān)閉受阻，葉片不能完全關(guān)閉到位。

3.閥門完全關(guān)閉后漏風(fēng)量超標。原因有：①葉片與閥體之間間隙過大;葉片與葉片之間貼合不緊密、葉片彎曲、翹曲變形引起的間隙過大;②閥體上焊接的檔條與閥體之間的焊縫過大。③耐火試驗過程中葉片受熱彎曲翹曲變形嚴重，葉片受火后高溫下會產(chǎn)生向非受火面凹陷的變形，造成縫隙越來越大;④耐火試驗過程中閥體和葉片材質(zhì)不同，由于葉片材質(zhì)膨脹系數(shù)小而閥體膨脹系數(shù)大，受熱膨脹后閥體和葉片之間的縫隙越來越大。

4.閥體表面出現(xiàn)持續(xù)10s以上的火焰。原因有：①溫感器穿過閥體的開孔過大，造成火焰從開孔縫隙串出。②控制機構(gòu)內(nèi)部有可燃易燃的防銹油脂、電路板及電線塑料絕緣層，隨著溫度的升高，到達燃點后起火燃燒。

二、解決措施

（一）環(huán)境溫度下的漏風(fēng)量

1.手動或電動關(guān)閉后閥門未關(guān)閉或關(guān)閉不嚴（不到位）。主要措施有：①彈簧驅(qū)動機構(gòu)應(yīng)設(shè)計合理的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩。標準要求驅(qū)動轉(zhuǎn)矩應(yīng)大于葉片關(guān)閉時主軸上所需轉(zhuǎn)矩的2.5倍。根據(jù)本公司多年的檢測經(jīng)驗，倍數(shù)在5.0倍左右較為適宜，既滿足了葉片完全關(guān)閉的需求，在關(guān)閉時也不會產(chǎn)生過大撞擊和噪聲，從而避免對閥體葉片造成變形、松動等損傷。②閥體內(nèi)側(cè)的彈性密封片力度不應(yīng)太大;閥體材料應(yīng)采用厚度適宜的鋼板，合理設(shè)計閥體的形狀，保證閥體慣性矩足夠大，增強閥體強度和剛度。

2.葉片完全關(guān)閉后閥門縫隙過大。以雙葉片400×400（mm）規(guī)格的矩形閥門為例，分析縫隙大小與閥門漏風(fēng)量之間的關(guān)系。

用塞尺分別測量葉片與閥體上側(cè)縫隙平均值、葉片與閥體下側(cè)縫隙平均值、其他縫隙（葉片左側(cè)、右側(cè)與閥體之間縫隙、葉片之間貼合縫隙）。計算縫隙面積之和、閥門橫截面積、縫隙面積之和與閥門橫截面積的比值。用量值溯源合格的檢測裝置檢測每個閥門對應(yīng)的環(huán)境下漏風(fēng)量。測量結(jié)果見表1。

表1 縫隙尺寸與環(huán)境溫度下的漏風(fēng)量的實測值

上表數(shù)據(jù)表明：當閥門的間隙面積占到總面積的0.6%以下時，防火閥/排煙防火閥的環(huán)境溫度下的漏風(fēng)量小于500m3/（m2·h），達到標準要求。

理論計算特定橫街面積管道在特定差壓下的流量。據(jù)伯努利方程，理論近似算法計算300Pa差壓下一定有效面積（縫隙面積）下漏風(fēng)量。

V=? ? ? ? ? ? ? ?……………………公式（1）

V——風(fēng)速 （m/s）

K——皮托管系數(shù)取1

P——通過皮托管測得的動壓300Pa

ρ——流體密度（環(huán)境溫度25℃下，1個標準大氣壓下空氣密度）取1.186kg/m3

風(fēng)量計算

Q= 3600×V×F ……………………公式（2）

Q——風(fēng)量（m?/h）

V——平均速度（m/s）

F——狹窄管道截面積（縫隙總面積）

對于400×400mm閥門，單位面積的漏風(fēng)量的臨界值為500m?/（h·m2），臨界流量為：

Q=0.16m2500m?/（h·m2）=80m?/h

由公式（1）和公式（2）推導(dǎo)出

0.001m2占防火閥總橫截面積0.16m2的0.625%。

與實測值基本吻合。由此可得出縫隙總面積應(yīng)控制在閥門橫截面積的0.6%以下為宜，可采取減小縫隙或在較大縫隙處填充不燃性封堵材料的措施，并保證封堵材料在多次啟閉過程中不會脫落。

（二）耐火性能

1.在規(guī)定的時間內(nèi)溫感器未動作，閥門未關(guān)閉。措施：溫感控制器應(yīng)購買合格供應(yīng)商提供的產(chǎn)品，在原材料采購環(huán)節(jié)應(yīng)作為關(guān)鍵件進行必要檢測和驗收措施。

2.在規(guī)定的時間內(nèi)溫感器動作，但閥門未關(guān)閉或未完全關(guān)閉。措施有：①彈簧驅(qū)動機構(gòu)應(yīng)設(shè)計合理的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩。標準要求驅(qū)動轉(zhuǎn)矩應(yīng)大于葉片關(guān)閉時主軸上所需轉(zhuǎn)矩的2.5倍。根據(jù)本公司多年的檢測經(jīng)驗，倍數(shù)在5.0倍左右較為適宜，既滿足了葉片完全關(guān)閉的需求，在關(guān)閉時也不會產(chǎn)生過大撞擊和噪聲，從而避免對閥體葉片造成變形、松動等損傷。②閥體內(nèi)側(cè)的彈性密封片力度不應(yīng)太大;閥體材料應(yīng)采用厚度適宜的鋼板，合理設(shè)計閥體的形狀，保證閥體慣性矩足夠大，增強閥體強度和剛度。③閥體和閥門材料選用同種材質(zhì)或膨脹系數(shù)接近的材料。

3.閥門完全關(guān)閉后漏風(fēng)量超標。措施有：①可采取減小縫隙或在較大縫隙處填充不燃性封堵材料的措施，并保證封堵材料在多次啟閉過程中不會脫落?？p隙總面積應(yīng)控制在閥門橫截面積的0.6%以下。②閥體和葉片材料應(yīng)采用厚度適宜的鋼板，合理設(shè)計閥體的形狀，葉片焊接加強筋，保證閥體和葉片在各維度慣性矩足夠大。③閥體和閥門材料選用同種材質(zhì)或膨脹系數(shù)接近的材料。

4.閥體表面出現(xiàn)持續(xù)10s以上的火焰。措施有：①溫感器穿過閥體的開孔不宜過大。②控制機構(gòu)與閥體之間的開口用防火封堵材料封堵，將易燃可燃材料燃燒性能提升為難燃性或不燃性。

三、結(jié)語

防火閥門產(chǎn)品看似粗糙，實則加工工藝較為精細。本公司在檢測職能部門抽檢的防火閥產(chǎn)品工作中，最初的一年環(huán)境溫度下的漏風(fēng)量不合格率達到70%。隨著檢測工作的不斷進行，近年來合格率達95%以上。

現(xiàn)行的GB15930-2007《建筑通風(fēng)和排煙系統(tǒng)用防火閥門》標準已使用接近11年。防火閥門產(chǎn)品的生產(chǎn)技術(shù)和產(chǎn)品質(zhì)量都有顯著提高，同時建筑對防火閥門產(chǎn)品的性能需求要有新的需求。建議GB15930新標準制定時考慮以下幾方面：

（一）GB50016-2014（2018年版）《建筑設(shè)計防火規(guī)范》9.3.11條70℃防火閥的設(shè)置規(guī)定，防火閥應(yīng)設(shè)置在多種防火分隔的防火墻、樓板、變形縫、水平管段等處。建議為了與以上分隔構(gòu)件規(guī)定的耐火極限相匹配，按級別制定防火閥的耐火性能，設(shè)置1.5h、2.0h、2.5h等級別。

（二）GB50016-2014（2018年版）《建筑設(shè)計防火規(guī)范》9.3.12條規(guī)定：公共建筑內(nèi)廚房的排油煙管道宜按防火分區(qū)設(shè)置，且在與豎向排風(fēng)管連接的支管處應(yīng)設(shè)置公稱動作溫度為150℃的防火閥。因此新標準應(yīng)增加150℃防火閥的規(guī)格型號和技術(shù)要求等條款。

（三）GB50016-2014（2018年版）《建筑設(shè)計防火規(guī)范》中規(guī)定的設(shè)置防火閥、排煙防火閥的位置的防火分隔構(gòu)件及通風(fēng)管道等都有一定的耐火隔熱性要求。建議新標準增加防火閥門隔熱性的要求，隔熱性可按級別進行劃分成0.5h、1.0h、1.5h、2.0h等級別。

參考文獻：

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[2]陳玉明，覃況，蔡宇武，范有佳.防火閥門質(zhì)量問題原因分析[J].消防技術(shù)與產(chǎn)品信息，2017（10）：5-8.

[3]GB50016-2014（2018年版）.建筑設(shè)計防火規(guī)范[S].