周 春，汪玲玲，張 前

(中機國際工程設(shè)計研究院有限責任公司華東分院，江蘇 南京 210023)

1 噴淋供水控制閥設(shè)置現(xiàn)狀

2021年，全國城市天然氣供氣總量1 721.1×108m3，液化石油氣供氣總量860.7×104t[1]，全年進口天然氣1 680×108m3[2]。燃氣供應(yīng)站中LPG或者LNG儲罐都需要根據(jù)容積設(shè)置固定水噴霧系統(tǒng)。固定水噴霧系統(tǒng)主要由消防水池、泵房、消防環(huán)網(wǎng)、供水控制閥、供水支管網(wǎng)、水霧噴頭等組成。其中，供水控制閥對發(fā)揮整個固定水噴霧系統(tǒng)的消防功能起到關(guān)鍵的作用。

根據(jù)多次江蘇省燃氣供應(yīng)站安全檢查結(jié)果的匯總，目前已建成的燃氣供應(yīng)站儲罐噴淋供水控制閥主要有3種：手動控制閥、電動控制閥或氣動控制閥、雨淋報警閥。其中，設(shè)置手動控制閥作為儲罐噴淋供水控制閥的廠站很多，這些燃氣供應(yīng)站大都是建站時間長達10～20 a的LPG供應(yīng)站。采用電動控制閥或氣動控制閥作為儲罐噴淋供水控制閥的情況在比較新的LPG或LNG供應(yīng)站最為常見。采用雨淋報警閥作為儲罐噴淋供水控制閥的情況較少，主要出現(xiàn)在近3 a新建的LPG或LNG供應(yīng)站內(nèi)。

從使用效果來看，手動控制閥的反應(yīng)最慢，發(fā)生火災(zāi)時必須人員到現(xiàn)場操作才能實現(xiàn)對儲罐噴霧防護，無法實現(xiàn)遠程開閉或者與火災(zāi)報警系統(tǒng)聯(lián)動開啟。氣動控制閥采用壓縮空氣或氮氣作為控制氣源，通過開關(guān)供氣管道上的電磁閥從而實現(xiàn)遠程開閉或者與火災(zāi)報警系統(tǒng)聯(lián)動開啟，反應(yīng)時間較快，一般需要設(shè)置備用氣源。雨淋報警閥反應(yīng)最快，通過控制電磁閥實現(xiàn)閥門的迅速開啟和關(guān)閉，無須設(shè)置備用動力源。

2 現(xiàn)行規(guī)范下供水控制閥的選用

2.1 現(xiàn)行規(guī)范下設(shè)計選用

根據(jù)GB 51142—2015《液化石油氣供應(yīng)工程設(shè)計規(guī)范》和GB 50028—2006《城鎮(zhèn)燃氣設(shè)計規(guī)范》(2020年版)，總?cè)莘e大于50 m3或單罐容積大于20 m3的LPG和LNG儲罐均應(yīng)設(shè)置固定噴淋裝置。在工程實踐中，常采用固定水噴霧系統(tǒng)。LPG和LNG都屬于液化烴，根據(jù)GB 50219—2014《水噴霧滅火系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》，供水控制閥應(yīng)該選用電動控制閥、氣動控制閥或雨淋報警閥。與電動控制閥和氣動控制閥相比，雨淋報警閥具有操作方便、開啟迅速、可靠性高等特點。對于要求快速響應(yīng)的固定水噴霧系統(tǒng)，供水控制閥應(yīng)選用雨淋報警閥。

GB 50219—2014第3.1.2條規(guī)定，對用于防護冷卻的液化烴或類似液體儲罐，系統(tǒng)響應(yīng)時間不大于120 s。第4.0.3條規(guī)定，響應(yīng)時間不大于120 s的系統(tǒng)，應(yīng)設(shè)置雨淋報警閥組。因此，燃氣供應(yīng)站的LPG或LNG儲罐設(shè)置的固定水噴霧系統(tǒng)中供水控制閥應(yīng)選用雨淋報警閥，并根據(jù)要求設(shè)置滿足功能的雨淋報警閥組。根據(jù)GB 50219—2014第4.0.3條，雨淋報警閥組的功能及配置應(yīng)滿足以下要求：

應(yīng)能電動開啟；應(yīng)具有遠程手動控制和現(xiàn)場應(yīng)急機械啟動功能；在控制盤上應(yīng)能顯示雨淋報警閥的開、閉狀態(tài)；宜驅(qū)動水力警鈴報警；雨淋報警閥進出口應(yīng)設(shè)置壓力表；電磁閥前應(yīng)設(shè)置可沖洗的過濾器。

2.2 雨淋報警閥組固定水噴霧系統(tǒng)

① 雨淋報警閥的組成

雨淋報警閥屬于一種消防專用的水力快開閥。一旦開啟，可使水流在瞬間達到額定流量。雨淋報警閥組固定水噴霧系統(tǒng)見圖1。

圖1 雨淋報警閥組固定水噴霧系統(tǒng)

雨淋報警閥結(jié)構(gòu)見圖2。雨淋報警閥閥腔分為上腔、下腔和控制腔3部分?？刂魄?、下腔與供水側(cè)管道連通。上腔與系統(tǒng)側(cè)管道相連?？刂魄缓拖虑怀錆M消防水?？刂魄挥捎谑芄┧畟?cè)的消防水和隔膜(或杠桿、活塞)重力的共同作用，使雨淋報警閥處于密封關(guān)閉狀態(tài)。一旦控制腔放水泄壓，隔膜(或活塞、杠桿)失去作用，被供水側(cè)管道中的消防水沖開，雨淋報警閥開啟。

圖2 雨淋報警閥結(jié)構(gòu)

常用的雨淋報警閥有隔膜型、杠桿型、活塞型3種。隔膜型雨淋報警閥主要由閥體、閥瓣、橡膠膜片等組成。隔膜型雨淋報警閥只有一個活動部件，故動作靈敏、迅速，動作后能自動復(fù)位且不需經(jīng)常保養(yǎng)維修，是一種比較理想的雨淋報警閥。杠桿型雨淋報警閥主要由閥體、閥瓣、推桿、搖臂等組成。平時靠著力點力臂的差異，使推桿所產(chǎn)生的力矩足以將搖臂隔板鎖緊，使其保持在關(guān)閉位置。活塞型雨淋報警閥的原理與隔膜型相同，只是在結(jié)構(gòu)上用活塞代替了隔膜。

② 雨淋報警閥組固定水噴霧系統(tǒng)工作原理

正常情況下，雨淋報警閥組處于伺應(yīng)狀態(tài)，電磁閥處于關(guān)閉狀態(tài)，此時的雨淋報警閥處于密封關(guān)閉狀態(tài)。供水側(cè)管道充滿消防水，系統(tǒng)側(cè)管道充滿空氣。發(fā)生火災(zāi)時，通過遠程或連鎖打開電磁閥對雨淋報警閥的控制腔放水泄壓，雨淋報警閥被供水側(cè)管道中的消防水沖開，消防水立刻充滿系統(tǒng)側(cè)管道，從而實現(xiàn)固定水噴霧系統(tǒng)的啟動。

3 供水控制閥的實際應(yīng)用探討

GB 50219—2014認為，雨淋報警閥屬于水力快開閥，不通過執(zhí)行機構(gòu)來開啟閥門，一般用于對響應(yīng)時間要求短的水噴霧系統(tǒng)。電動控制閥或氣動控制閥開啟時間長，不適用于要求快速響應(yīng)的系統(tǒng)，僅適用于允許響應(yīng)時間大于120 s的系統(tǒng)。

從圖1可以看出，雨淋報警閥的開關(guān)是通過開啟供水管道的電磁閥實現(xiàn)水力快開，而一般的氣動控制閥或電動控制閥是通過執(zhí)行機構(gòu)啟閉閥門。兩者又有不同，電動控制閥是利用電力直接驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)，氣動控制閥是通過啟閉外部氣源供氣管道上的電磁閥實現(xiàn)閥門開關(guān)。電動控制閥一般啟閉時間多達10～30 s，供電電源的電壓較高且需要設(shè)置備用消防電源，較為復(fù)雜。因此本文僅對氣動控制閥是否適合作為儲罐噴淋供水控制閥進行探討。

按照筆者的設(shè)計經(jīng)驗，LPG或LNG供應(yīng)站儲罐噴淋供水控制閥選用氣動控制閥時，通常選用氣動蝶閥。氣動蝶閥具有安裝距離小、容易拆裝及維修、結(jié)構(gòu)簡單緊湊、操作扭矩小、90°回轉(zhuǎn)開啟迅速等特點。根據(jù)閥門廠家提供的參數(shù)，DN 500 mm以下的氣動蝶閥無論是單作用式還是雙作用式，啟閉時間一般為0.1～1.0 s，最長不會超過5 s。而且氣動控制閥與雨淋報警閥一樣，都是通過控制管路電磁閥的開關(guān)實現(xiàn)閥門啟閉。在這樣的啟閉時間下，從設(shè)計層面來講，氣動蝶閥能夠滿足固定水噴霧系統(tǒng)反應(yīng)時間不大于120 s的要求。

經(jīng)筆者的調(diào)研，現(xiàn)有較多的LPG或LNG廠站中儲罐噴淋供水控制閥采用了氣動控制閥。根據(jù)廠站運營人員的經(jīng)驗，實際消防或進行消防演練時，從發(fā)出消防指令到固定水噴霧系統(tǒng)出水，系統(tǒng)響應(yīng)時間均小于120 s。

4 氣動控制閥固定水噴霧系統(tǒng)

4.1 氣動控制閥固定水噴霧系統(tǒng)的組成

氣動控制閥固定水噴霧系統(tǒng)見圖3。

圖3 氣動控制閥固定水噴霧系統(tǒng)

4.2 氣動控制閥固定水噴霧系統(tǒng)的工作原理

正常情況下，供水側(cè)管道上的氣動控制閥處于關(guān)閉狀態(tài)，供水側(cè)和系統(tǒng)側(cè)信號閥處于開啟狀態(tài)。供氣管道上的閥門和電磁閥處于開啟狀態(tài)，氣動執(zhí)行機構(gòu)存有動力氣體(壓縮空氣)驅(qū)動氣動控制閥關(guān)閉。發(fā)生火災(zāi)時，通過遠程或連鎖關(guān)閉供氣管道上的電磁閥，停止給氣動執(zhí)行機構(gòu)供氣。氣動執(zhí)行機構(gòu)失去動力氣體驅(qū)動，打開氣動控制閥。消防水立刻充滿系統(tǒng)側(cè)管道，從而實現(xiàn)系統(tǒng)的啟動。

與雨淋報警閥組固定水噴霧系統(tǒng)相比，氣動控制閥固定水噴霧系統(tǒng)的組成件相對較少，結(jié)構(gòu)簡單，容易操作和保養(yǎng)維修。本系統(tǒng)應(yīng)具備以下功能：

應(yīng)能氣動開啟；應(yīng)具有遠程開關(guān)、現(xiàn)場手動開關(guān)和與火災(zāi)報警系統(tǒng)連鎖開關(guān)功能；應(yīng)能在消防控制系統(tǒng)中顯示氣動控制閥的開關(guān)狀態(tài)；應(yīng)設(shè)置可靠的儀表氣源；為了保證消防時控制閥的高可靠性，應(yīng)選用故障開型的閥門；應(yīng)進行閥門防火保護設(shè)計。

4.3 氣動控制閥的選型

氣動控制閥可以選用氣動蝶閥、氣動截止閥、氣動球閥、氣動閘板閥等。氣動蝶閥具有安裝距離小等諸多特點，設(shè)計時一般選用氣動蝶閥作為供水控制閥。

5 結(jié)論及建議

① 根據(jù)現(xiàn)行規(guī)范，燃氣供應(yīng)站LPG或LNG儲罐固定水噴霧系統(tǒng)中供水控制閥應(yīng)選用雨淋報警閥，并配置雨淋報警閥組。

② 氣動控制閥的開關(guān)時間能做到5 s以內(nèi)，與雨淋報警閥的動作時間相近。實際應(yīng)用中，以氣動控制閥作為供水控制閥的固定水噴霧系統(tǒng)響應(yīng)時間能夠做到小于120 s。氣動控制閥作為燃氣供應(yīng)站LPG或LNG儲罐固定水噴霧系統(tǒng)供水控制閥是可行的。

③ 建議GB50219—2014在修訂時對供水控制閥的實際應(yīng)用情況進一步調(diào)研，調(diào)整相關(guān)內(nèi)容。