防火排烟阀门质量分析及建议
王聪 畅通
摘要：防火排烟阀门是建筑通风、防排烟系统的重要组成部分。本文通过对大量实验数据进行分析，查找影响防火排烟阀门质量的因素。并分析环境温度下的漏风量超标和耐火性能不合格的原因。
关键词：防火排烟阀门;产品质量;漏烟量
中图分类号：TU834 文献标识码：A 文章编号：2096-1227（2021）06-0036-02
一、概述
防火排烟阀门是建筑通风、防排烟系统的重要组成部分。烟气是造成火灾人员伤亡的最主要因素。建筑物一旦发生火灾，欲确保人员的安全疏散、消防扑救的顺利进行，设置合理的烟气控制方式，建立有效的烟气控制设施是十分必要的。若在火灾环境下，防火排烟阀门失去保护作用，将导致烟气、火焰通过风管蔓延到其他区域，扩大火灾面积，给人员撤离带来困难，造成更大损失和人员伤亡。
二、防火排烟阀门的用途与应用场所
GB 15930-2007将建筑通风和排烟系统用防火阀门（以下简称：防火排烟阀门）分为防火阀、排烟防火阀、排烟阀。
1.防火阀是安装在通风、空气调节系统的送、回风管道上，平时呈开启状态，火灾时当管道内温度达到70℃时关闭，并在一定时间内能满足漏烟量和耐火完整性要求，起隔烟阻火作用的阀门。
由于在火灾中80%的人员伤亡由烟气引起，且大量实验证明70℃及以上温度烟气会对人体呼吸系统造成严重灼伤，致使人员窒息。由于防火阀的安装位置位于送风系统管路中，此时关闭防火阀可以有效隔绝高温烟气对人体的伤害并防止火焰通过送风系统蔓延。
2.排烟防火阀在机械排烟系统的管道上，平时呈开启状态，火灾时当排烟管道内烟气温度达到280℃时关闭，并在一定时间内能满足漏烟量和耐火完整性要求，起隔烟阻火作用的阀门。
通常与消防排烟风机联动。当火灾发生、排烟系统中烟气温度超过280℃，排烟防火阀自动关闭、消防排烟风机停止工作。
通过热重分析（TG）技术得到的常见保温泡沫塑料的热解温度，表明280℃及以上温度会使泡沫塑料热解，由于其中大量的热解产物为可燃气体，此时关闭排烟防火阀能防止高温气体引燃相邻防火分区，并防止火焰通过排烟系统蔓延。
3.排烟阀安装在机械排烟系统各支管端部（烟气吸入口）处，平时呈关闭状态并满足漏风量要求，火灾或需要排烟时手动和电动打开，起排烟作用的阀门。带有装饰口或进行过装饰处理的阀门称为排烟口。并按照防火分区进行设置，用于保障防火分区内的密闭性。也可以用来保证房间的正压状态，利于房间内空气的自然排出。
排烟阀需要与消防排烟风机实现联动。当火灾发生时，手动或者电动开启排烟阀，此时消防排烟风机应立即开始工作，排出该防火分区内的有害气体。
三、防火排烟阀门质量分析
通过分析大量的试验现象和数据，我们发现防火排烟阀门的不合格的情况主要有环境温度下的漏风量超标、耐火性能不合格。针对防火排烟阀门不合格的情况我们进行了分析并进一步查找对策。
（一）环境温度下的漏风量超标
环境温度下的漏风量主要与阀门缝隙及关闭力有关。
分析环境温度下的漏风量超标主要原因有：叶片与叶片、挡板搭接不严密，主要是由于叶片平整度不够，叶片关闭后搭接处有缝隙;或样品提供的驱动转矩与所需关闭力不匹配，叶片關闭力过小会导致阀门关闭后叶片间贴合不够密实，而关闭力过大则会导致阀门关闭过程中叶片回弹现象，使叶片间存在间隙。叶片的关闭力调整主要与弹簧有关，弹簧的质量、数量、安装角度等都会影响叶片的关闭力。
同时还要注意运输过程中样品的保护，部分铆接的样品在运输过程中由于碰撞使叶片与轴发生错位，造成两侧缝隙过大致使漏风量超标。
（二）耐火性能不合格
耐火性能不合格主要包括阀门的关闭时间和漏烟量。
造成关闭时间超时的主要原因是执行机构质量不过关，如在规定时间内温感器不动作，动作后芯杆卡阻，甚至有芯杆顶帽脱落的现象。建议厂家采用质量好、口碑好的厂家。
漏烟量超标的主要原因：
1.支架不锈钢弹片严重变形或脱落
由于不锈钢弹片材质较薄，受热极易变形，且多采用机械固定安装的方式。可能出现执行机构尚未动作时，弹片已经严重受热变形甚至脱落的情况，造成叶片卡阻无法关闭。如图2执行器动作后，由于叶片卡阻造成漏烟量超标。
2.叶片与支架之间间隙过小
有些企业为了尽量减少阀门的常温漏风量，过于缩小叶片与阀体之间的间隙。未给阀体与叶片变形留出足够空间，造成叶片卡阻无法关闭。
3.耐火试验中阀门的标准漏烟量逐渐增长超过700m3/h·m2。造成这种情况的原因主要有：
（1）阀门设计问题
通常在耐火试验后期阀门的漏烟量会保持在一段区域波动甚至变小（如图1）。对于某些设计的阀门，比如支架不带弹片或浮动条。随着温度的升高，叶片逐渐变软，在引风机的作用下叶片与支架之间的间隙逐渐拉大，由于没有弹片或浮动条填补拉大的缝隙，可能会造成耐火试验漏烟量不合格。
（2）材质变形严重
材质的影响对阀门漏烟量也很重要。主要体现在材质厚度和材质内部结构的均匀性。一般来讲材质越薄高温下变形量越大，对于内部结构主要取决于钢坯质量和轧制工艺。建议企业选择资质全、信誉好、品质优的正规钢厂生产的钢材。避免使用地条钢作为生产阀门的原材料，由于地条钢的生产工艺落后，化学成分不易控制，因此地条钢的质量难以保证，其耐火性能也难以达标。对于轧制工艺冷轧钢板相比于热轧钢板其机械性能通常更为优良，也更容易满足耐火性能的要求。如图3。
4.耐火试验中阀门的标准漏烟量突然超过700m3/h·m2。造成这种情况的主要原因是阀门制作过程中叶片与叶片轴连接不牢靠，致使在耐火试验中叶片从叶片轴上脱落。
为了避免上述情况的发生，建议企业将叶片安装列为关键工序进行控制，尽量采用焊铆结合的连接方式。若叶片较长，建议企业酌情增加焊接点和轴压板。
四、防火排烟阀门的设计发展趋势
（一）取消或减少叶片插条的使用
叶片插条的主要作用是用来封闭叶片与叶片之间、叶片与挡条之间可能存在的间隙。减少插条的使用虽然能够有效降低人工成本，但同时对叶片的成型工艺与调校技术提出了更高的要求，阀门成型后需要保证叶片与叶片之间、叶片与挡条之间没有间隙。
（二）减少阀体分仓的数量，比如使用口字形结构
当阀体分仓减少时，叶片的长度相应增加。此时一定要注意叶片的强度是否满足要求。必要时可以考虑增加叶片加强筋或通过改变折弯工艺保持强度，比如将叶片弧形折弯工艺改为等边三角形折弯。
（三）减少执行机构的数量
在大尺寸阀门的老式设计中往往采用双执行机构的结构形式，减少执行机构的数量是最为有效降低大尺寸阀门制作成本的手段。当执行机构减少时，往往需要增加弹簧和连杆的数量，以保证阀门能正常启闭。
（四）大量使用支架彈片代替浮动条
使用不锈钢弹片代替浮动条时，需要注意弹片的安装工艺。由于技术限制，生产企业通常采用机械的方式将不锈钢弹片卡扣在支架上，若安装工艺不当，可能会造成弹片受热脱落。
（五）阀体连接工艺的改进
阀体的连接工艺主要有焊接、铆接和榫卯。焊接存在残余应力易变形，铆接连接强度低、密封性差、效率比较低。榫卯工艺是新开发的一种阀体连接方式，阀体采用整张钢板通过数控机床一次裁制成型，将各连接处榫卯咬合。相比传统的焊接或铆接工艺可以节约大量的人工成本，提高工作效率。
参考文献：
[1]GB 15930-2007，建筑通风和排烟系统用防火阀门[S].
[2]GB 50016-2014，建筑设计防火规范[S].
[3]GB 9978.1-2008，建筑构件耐火试验方法第一部分：通用要求[S].
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