环境温度下防火阀漏风量实验方法
1、概述
防火阀是指安装在通风、空气调节系统的送、回风管道上，平时呈开启状态，火灾时当管道内烟气温度达到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。排烟防火阀是指安装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。顾名思义，防火阀和排烟防火阀(以下统称防火阀)就是用来阻断来自火灾区的烟气及火焰通过，并在一定时间内能满足耐火稳定性和耐火完整性要求的阀门。
建筑物发生火灾时，高温烟气、火焰通过通风、空调、排烟系统的管道迅速蔓延，造成非起火区可燃物质燃烧，是引起火灾蔓延的重要途径。为了有效地切断火灾通过管道系统的蔓延途径，将火灾引起的损失降低到最小程度，就必须在这些系统中合理设置各类防火阀门，以控制火势蔓延。防火阀作为通风、空调、防排烟系统中起阻火、隔烟作用的关键部件，产品质量至关重要。
2、防火阀的结构及工作机理
防火阀主要由阀体、叶片、执行机构和温感器等部件组成。阀体由壳体、法兰、叶片及叶片联动机构等组成。执行机构由外壳、叶片调节机构、离合器、温度熔断器等组成。防火阀的执行机构是通过金属易熔片和离合器机构来控制叶片的转动。
当管道内的气体温度达到易熔金属片的熔化温度时，易熔片熔断，其芯轴上的压缩弹簧和弹簧销钉迅速打下离合器垫板，离合器和叶片调节机构脱开。阀体上装有两个扭转弹簧，使叶片受到扭力而发生转动。防火阀的结构及工作机理并不复杂，执行机构的可靠性和阀门关闭后的漏风量是两个关键性能指标。本文对阀门环境温度下的漏风量实验进行了设计和研究。
3、防火阀漏风量实验
(1)防火阀漏风量实验装置设计(见图1)。按照GB15930-2007《建筑通风和排烟系统用防火阀门》相关要求，防火阀漏风量实验装置由气体流量测量系统和压力测量系统两部分组成。气体流量测量系统由引风机系统、连接管道、气体流量计组成。气体流量计一般分为容积式、速度式、差压式、面积式、质量式等，我们选用差压式气体流量计。差压式流量计是以伯努利方程和流体连续性方程为依据，根据节流原理，当充满管道的流体流经管道内的节流装置时，在节流件附近造成局部收缩而流速增大，从而在其上下游两侧产生一个静差压。在差压式流量计中，因标准孔板节流装置结构简单、成本低、可靠性高而得到广泛应用。我们设计的漏风量实验装置采用角接取压标准孔板式节流装置，主要设计参数指标见表1。
图1 防火阀漏风量实验装置
表1 节流装置主要参数
孔板流量计理论流量计算公式为：
式中：qm———质量流量，kg/s;qv———体积流量，m/s;ρ———流体密度，kg/m3;C———流出系数;ε———可膨胀性系数;β———直径比d/D;d———工作条件下节流件的节流孔或喉部直径，m;△P———为差压，Pa。
防火阀的漏风量计算公式：
式中：Q———环境温度下阀门单位面积的漏风量，m3/(m2.h);Q标———环境温度下阀门的漏风量，m3/h;S———阀门开口净面积，m2;Q标2———环境温度下阀门与系统漏风量之和，m3/h;Q标1———环境温度下系统漏风量，m3/h;Q1、Q2———阀门实测漏风量，m3/h;T1、T2———实测道内的气体温度，℃;B1、B2———实测大气压力，Pa;P1、P2———实测孔板前的气体压力，Pa。
实验中，按照标准规定的条件，通过实际测量差压△P，计算出漏风量Q。
(2)装置系统漏风量调试。正式实验前，必须对装置系统漏风量进行调试，在实验端用盲板封堵后，系统漏风量应不大于25m3/h。如果系统漏风量大于25m3/h，应检查和调整设备各连接处的密封，确保系统漏风量达到实验条件[2]。我们的装置调试初期，系统漏风量曾远大于标准要求。采用微压计检漏法和肥皂水检漏法相结合的办法，检测出系统存在的多处泄漏，对泄漏点进行逐个密封后，再反复进行检测。这样持续多次后，系统实测漏风量见表2。运用公式进行计算，取3次结果平均值，得出系统实测漏风量为16.79m3/h，达到标准要求，可以进行防火阀样品漏风量实验。
(3)防火阀样品处理对实验结果的影响。防火阀样品经过多种方式处理后，对漏风量实验结果影响非常明显。在此选用了一组对阀门叶片进行黄油处理的实验数据。表3为一批防火阀样品漏风量测量数据。对这组样品的密封部位分别均匀涂覆黄油，测量数据见表4。漏风量平均下降达2/3。
4、研究和分析
(1)防火阀漏风量实验，应按照GB15930-2007《建筑通风和排烟系统甲防火阀门》确定的实验条件和方法进行，测量差压△P后，通过公式计算漏风量Q。而实验的具体测量装置性能参数，应按照GB/T2624-2006《用安装民圆形截面管道中的差压装置量满管流体流量》设计。
(2)防火阀漏风量实验前的系统漏风量调试非常必要。笔者推荐采用微压计检漏法和肥皂水检漏法相结合的调试方法，用微压计检漏法判定系统是否漏风，用肥皂水检漏法检查具体漏风部位，应用效果很好。
(3)实验用防火阀标准接口尺寸为400mm×400mm，实际使用的阀门接口形状必然千差万别。为保证漏风量测量，采用软性接头进行连接非常必要。软性接头产生的漏风量应计入系统漏风量。
(4)防火阀漏风量实验装置的系统漏风量随着装置的使用，必然由于风机震动等原因不断增大。实验室应对该装置通过严格的设备期间核查程序重点监控。
(5)对防火阀的密封部位涂覆黄油，可以大幅地降低其漏风量。但是，这种方法无助于产品质量的提高，对阀门在耐火实验下的表现也没有实验测试。因此，笔者不建议检测机构和生产企业以此改善防火阀漏风量性能。
5、生产工艺改进措施
从我们的实验结果看，市场上使用的防火阀在漏风量指标上存在的问题还比较多，反映出了防火阀行业阀门质量和生产工艺在局部环节尚需改善和提高。
(1)为减少阀体与叶片之间的泄漏，可以在阀体上加工一个凸面。凸面应使用强度较低的金属材料，略带弹性，使阀门启闭过程中能紧紧贴住凸面，从而有效减少阀体与叶片之间的泄漏。
(2)叶片与叶片之间的啮合面应平直，不可拱起，方能使阀门关闭后啮合紧密，减少泄漏。
(3)应考虑多采用铆接加工，减少焊接使用，避免焊接引起的应力变形造成泄漏。
(4)阀门的连杆机构应整体联动，即所有叶片由一个连杆统一控制，使每个叶片的受力点和力臂均相同。在阀门启闭时，各叶片同步动作，同开同闭，能有效改善阀门整体质量。
(5)防火阀漏风量实验装置花费不高，实验成本低廉，建议有条件的生产企业建立自己的实验装置，作为产品质量控制手段，不断改善和提高阀门生产质量。
