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固定式二氧化碳灭火系统系列解读(六)——瓶头阀

 君子好进 2023-01-19 发布于江苏

固定式二氧化碳灭火系统钢瓶瓶头阀一直以来都是维护检查和船舶安检的聚焦点之一。瓶头阀的安全销是否需要拔除?CO2灭火系统引入压缩空气进行管系气密试验,会不会把瓶头阀打开?瓶头阀的工作原理是什么?带着这些问题,我们先来看看几种常见的瓶头阀类型和开启方式。

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瓶头阀的类型按照封闭CO2钢瓶内气体的型式可简单分为机械封闭式膜片封闭式两大类。

机械封闭式瓶头阀,常见有通过压块+阀杆,弹簧+阀盘等形式封堵CO2钢瓶瓶口;

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阀杆式

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阀盘式

膜片封闭式瓶头阀,通过单独膜片(常见为垂直破膜式瓶头阀),膜片+阀盘(常见为水平破膜式瓶头阀)等形式封堵CO2钢瓶瓶口。

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垂直破膜式

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水平破膜式

按照开启方式的不同,瓶头阀可分为手动开启气动开启两种形式。

常见的手动开启方式有拉索式、转轴式和手动逐瓶开启等;

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拉索式

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转轴式

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手动逐瓶开启式

拉索式或转轴式手动开启瓶头阀需特别注意瓶头阀朝向,错误的朝向将导致无法顺利成组开启瓶头阀。

常见的气动开启方式有气动活塞杠杆式、气动活塞拉索式、气动破膜式等

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气动活塞杠杆式

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气动活塞拉索式

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气动破膜式

瓶头阀外形虽多种多样,但原理基本一致,通过了解瓶头阀工作原理,我们就能知道瓶头阀上的安全销是否需要拔除。下面我们来看几种比较常见的瓶头阀。

第一种是压块+阀杆式瓶头阀(UNITOR瓶头阀),该种瓶头阀在国内航行船舶种较为常见。

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该种瓶头阀通过压块压紧阀杆封堵钢瓶,在手动开启瓶头阀时,将手柄插入瓶头阀上插孔,向外扳动,解除压块对阀杆的压紧,从而使得CO2钢瓶内气体能顶起阀杆,达到释放的目的。在气动开启瓶头阀时,启动气体驱动瓶头阀上的气动活塞,顶起压肩,原理与手动扳动一致,解除压块对阀杆的压紧状态,达到释放的目的。当瓶头阀插上安全销时,锁定的是驱动杠杆机构,手动和气动都将无法开启瓶头阀。

第二种是垂直破膜式瓶头阀(KAWASAKI瓶头阀)

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该种瓶头阀直接通过膜片封堵钢瓶,在手动开启瓶头阀时,将手柄下压,与手柄相连的顶杆推动带尖头的活塞下行,刺破膜片达到释放的目的。在气动开启瓶头阀时,启动气体进入内部腔室,通过气压推动带尖头的活塞下行刺破膜片。当瓶头阀插上安全销时,锁定的是手柄机构,手动启动将无法进行,气动开启瓶头阀不受影响。

第三种是水平破膜式瓶头阀

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该种瓶头阀设计比较巧妙,在没有拆解瓶头阀之前,笔者也有疑问,为什么从左侧刺破膜片,CO2气体会从右侧释放出,其实瓶头阀内部是通过膜片+阀盘+弹簧形式封堵钢瓶,实际意义上的封堵靠阀盘实现,而非膜片。阀盘右端为锥形,CO2在正常封存状态下,阀盘右侧锥形面与左侧膜片腔处于一个平衡受压状态,在手动或气动刺破左侧膜片后(破膜原理同垂直破膜式瓶头阀),阀盘左侧腔室内的气体通过泄放孔泄出(平时注意不要堵塞),打破了阀盘的左右平衡,于是阀盘右侧锥面在钢瓶内CO2气体力的作用下向左移动,开启钢瓶,CO2气体从右侧释放而出。当瓶头阀插上安全扣时,锁定的是手柄机构,手动启动将无法进行,气动开启瓶头阀不受影响。

第四种是阀盘+弹簧式瓶头阀(NK瓶头阀)

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该种瓶头阀和驱动装置组合体外形与水平破膜式类似,有部分朋友将其误认为是破膜式瓶头阀,其实其内部没有膜片,CO2从阀体前端释放出。在正常封存状态下通过右侧压紧弹簧压住阀盘封堵钢瓶,当手动开启瓶头阀时,向外扳动驱动装置手柄,驱动装置内活塞顶杆推动瓶头阀左侧释放驱动杆,压缩右侧弹簧,将阀盘推向右侧,开启钢瓶。在气动开启瓶头阀时,启动气体直接将驱动装置内活塞顶杆推向瓶头阀左侧释放驱动杆,压缩弹簧开启钢瓶。当瓶头阀驱动装置插上安全销时,锁定的是手柄机构,手动启动将无法进行,气动开启瓶头阀不受影响。

综上几种瓶头阀工作原理可知,破膜式瓶头阀和NK瓶头阀插上安全销(安全扣)后将不影响气动启动瓶头阀,且该类瓶头阀开启后将是不可逆地释放出CO2,安全销(安全扣)平时应插上,以免人员手动误操作释放CO2。UNITOR瓶头阀插上安全销后,气动启动将无法进行,对于设有遥控释放箱的船舶,将无法遥控开启瓶头阀,因此该类瓶头阀平时应拔除安全销

在安检和检修检测过程中可能会引入压缩空气进行管系气密试验,来检查CO2灭火系统的管系接头是否存在泄漏,很多船员朋友担心这样检查是否会把CO2钢瓶瓶头阀意外开启。我们掌握上述瓶头阀的工作原理,能帮助消除心中的恐慌。压缩空气是逆向进入CO2灭火系统总管和集合管,并没有通向瓶头阀启动管,不会作为启动气体去开启瓶头阀,另外,国内航行船舶在瓶头阀出口与集合管之间强制要求装设止回阀,因此压缩空气也不会逆向冲击瓶头阀。但气密试验前仍需确认是否正确安装了止回阀,特别是国际航行船舶的止回阀非强制要求安装,并且仍应考虑止回阀的状态是否有效,如果止回阀效果不佳,可能会有压缩空气反向到达瓶头阀。在这种情况下,为防止压缩空气对瓶头阀内部结构造成冲击,上述四种常见的瓶头阀中,除第一种压块+阀杆式瓶头阀外,不建议进行管系气密试验。

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止回阀

另外需要特别注意观察的是,进行气密试验的CO2灭火系统是否设有增压阀,有些船舶为有效气动开启所有瓶头阀,从总管或集合管上引一路已释放的CO2气体接入瓶头阀启动管内,去开启未开启的瓶头阀。对于设有增压阀的船舶在进行气密试验前,应确保增压阀处于关闭状态或脱开增压管,否则压缩空气会通过增压阀进入启动管,造成CO2的误释放。

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增压阀

本期的瓶头阀先分享到这,在下期的推送中,我们将和大家一起来了解一下几种常见施放阀,敬请期待......

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作者:景鹏飞、杨冬坤

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