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摘要:本文介绍了核电站中使用防火阀的类型、构造、电气控制及设置位置，分析不同类型、不同功能防火阀的电气联控要求如何实现。
关键词：核电站；防火阀；内部构造；电气联控
Abstract: In this paper, the different types of fire damper used in nuclear power plant about the constructionare introduced. And The method of how to reach the electric interlock control is analyzed in detail.
Key words :nuclear power plant ;fire damper ;interior construction ;electric interlock control
中图分类号：TM623 文献标识码：A 文章编号：
0 引言
核电站的通风系统同一般民用项目的通风系统一样，在风管穿越防火分隔处以及穿越重要的功能房间处要设置各种类型的防火阀。由于防火阀类型和功能分类比较多，从温感器类型分为70℃和280℃，从控制手段分为手动、电动（还有些工程项目上细分为全自动、半自动），从功能上分为防火和排烟。因此，为了简化称呼，在本文中，不同用途的防火阀均统称“防火阀”。
设置防火阀的目的归纳起来主要有以下几种：
①在核电厂发生火灾时，切断火灾传播途径，阻止火灾、烟气从一个防火分区（或重要房间）蔓延到其他防火分区（或重要房间）。
②在火灾扑灭后，启动事故后清洗通风系统，及时进行烟气排除，回复正常工作环境。
③火灾发生期间，联锁排烟风机启动，排除着火区域的烟气。
1 防火阀的类型及内部构造
在下文中，主要介绍核电站防火阀的类型以及不同类型的防火阀在内部结构上的差异。
1.1 核电站防火阀的类型
民用项目中使用的防火阀种类非常之多，各大设计院根据所采用的防火阀的常态、温度、远距离控制要求、联锁、调节性能、火灾时的动作要求等的不同，都有专门的防火阀功能选型表，其中规定了防火阀的编号及其相应功能。防火阀的种类多达十几种。防火阀生产厂家样本所提供的选择也各不相同，种类繁杂。
核电站中使用的防火阀种类相比就简化了很多，现将某二代加核电站（以下简称“核电站1”）和AP1000三代核电站（以下简称“核电站2”）中使用防火阀的类型及其功能描速予以介绍，见表1和表2。
表1某二代加核电站使用的防火阀类型
Table 1 The types of fire dampers used
in a secondary-grade nuclear power plant
类型 功能描速 供电要求
防火阀 防火阀平时呈开启状态，火灾时，当输送空气的温度超过70℃，借助温感器等热敏元件动作自熔将阀门关闭，防止火灾通过风道蔓延到邻近房间。可远距离关闭或打开，同时要求在消防控制盘上有状态显示。 无 或 DC24V
排烟阀 排烟阀平时呈关闭状态，火灾时通过就地手动或远距离电动操作开启阀门，进行排烟。当排烟温度超过280℃时，温感器动作，排烟阀自动关闭，阻止火灾沿排烟管道蔓延。排烟阀要求在消防控制盘上有状态显示。 DC24V
表2 AP1000三代核电站使用的防火阀类型
Table 2 The types of fire dampers used
in the third-grade AP1000 nuclear power plant
类型 功能描速 供电要求
防火阀 防火阀平时呈开启状态，火灾时借助温感器等热敏元件动作将阀门自熔关闭，防止火灾通过风道蔓延到邻近房间。防火阀要求在消防控制盘上有状态显示。 无
防烟阀 防烟阀平时开启，火灾时通过就地手动或远距离电动操作关闭阀门，隔离重要房间（如主控室）。火灾后可远距离手动复位。防烟阀不带易熔片。防烟阀无状态显示要求。 220V
防火防烟阀 防火防烟阀平时常开，安装在风管跨越防火分区处，穿墙或穿楼板处，且有烟气隔离要求的重要房间。功能上要求防火和防烟。温感器（热敏电阻可复位）承担防火功能，输送的空气达到溫度设定值时，自动关闭阀门，同时，承担防烟功能，可以远距离电动操作关闭阀门，或开启阀门。 220V
综合上面2个核电站的防火阀类型，在核电站中使用的防火阀从本质上来讲主要就两大类，一类是纯熔断型，一类是电控型。在这两种防火阀的基础上，根据远距离操作的动作特点，电控型又可分为全自动和半自动。根据初始阀门状态不同，又可分为常开型和常闭型。根据温感器的感温温度不同，又可分为70℃防火阀和280℃防火阀。本文化繁为简，将核电站1和核电站2中使用的防火阀分为2大类，纯熔断型和电控型。这样分类的目的是从控制方式的角度来说明防火阀的动作原理。
1.2核电站防火阀的内部构造
防火阀的部件及构成分为两部分，一部分为阀体本身（包括框架、风阀叶片），另外一部分为操作装置（温感器、弹簧、接线端子、卡板、微动开关、电磁铁或电动执行器）。典型防火阀的构造图见图1。
纯熔断型防火阀和电控型防火阀在内部构造上的差异，主要体现在操作装置上。它们的共同部件有温感器、温感器弹簧、接线端子、微动开关、复位弹簧即联动装置。它们的差异部件在与，电控型防火阀除了上述部件外，还有电磁铁及其线圈或Belimo电动执行器。
图1 典型防火阀构造图
Figure 1 Interior construction drawing of a typical fire damper
1.3核电站防火阀的材料要求
阀门本体中阀体、叶片、挡板、执行机构底板及外壳均采用钢板制作，并对钢板的厚度有所规定，例如，在核电站1中规定防火阀的框架和叶片采用碳钢板厚度为2mm。轴承、轴销等重要另部件应采用铜等耐腐蚀材料，具有耐大气腐蚀性能。
电动执行器的配线应采用600V耐热耐辐照电线。
2 电气联控要求
核电站1中的防火阀及防排烟设备与民用项目一样，均由一路专用的DC24V消防电源供电。而核电站2中的防火阀由核电站正常工作电源中的一路提供AC220V供电，不设专门的消防电源供电。
纯熔断型防火阀均仅有状态显示的要求，无需额外供给电源。核电站1的状态显示地点为就地消防控制盘，核电站2的状态显示地点为就地消防控制盘和主控制室消防控制盘。核电站1和核电站2的熔断型防火阀均只需要1付端子进行状态反馈。
电控型防火阀需要远距离控制开启或关闭，因此均需外接电源，并且至少需要2付端子用于电控、状态反馈以及设备联锁。其中核电站1的电控型防火阀有四种类型，见表3。其中类型一和类型二防火阀使用于排烟系统中，其系统流程图见图2。类型三和类型四防火阀使用于正常运行的通风空调系统。
表3 核电站1 电控型防火阀控制要求
Table 3 The control requirement of electric fire damper
分类 初始状态 通电后
动作 断电后动作 联锁风机 温感器
类型一 常闭 打开 就地手动复位 无 280℃
类型二 常闭 打开 就地手动复位 风管内温度超过280℃，阀门关闭，联锁排烟风机关闭 280℃
类型三 常开 关闭 自动复位 无 70℃
類型四 常开 关闭 就地手动复位 无 70℃
图2 核电站1排烟系统流程图
Fig.2 Smoke exhaust system diagram in NPT 1#
在核电站2中的电控型防火阀基本属于表3中类型三。其设置的目的是在重要房间发生火灾时，在消防控制盘上手动关闭此房间送、回风管上的防火阀，使其与其它房间隔离，以免火势蔓延。火灾结束时，在消防控制盘上手动打开此房间送、回风管上的防火阀，使其恢复正常状态。
电控型防火阀其电气联控是如何实现的呢？下面通过图3来说明电控型防火阀的控制原理4。从图中可以看出，当管理人员确认火情后，可以在就地消防控制盘上手动打开常闭的防火阀，即给电控防火阀接通DC24V电源，防火阀内部的电磁铁线圈通电吸合，防火阀开启，同时微动开关动作，状态显示触点在消防控制盘输出开启信号，同时连锁风机触点联动打开排烟风机。当管道内烟气温度超过280℃，防火阀自熔关闭，同时微动开关动作，状态显示触点输出关闭信号，同时连锁风机触点连锁风机关闭。火灾结束后，需要检查或更换易熔片，手动复位防火阀。此图中防火阀的电控装置采用电磁铁线圈。本文中类型一、类型二，类型四的防火阀均采用用此种电控。类型四防火阀又称全自动防火阀，采用Belimo的外置电控装置进行控制，断电后，阀门自动复位，无需手动操作。
图3 核电站1电控型防火阀的控制原理图
Fig.3 The control diagram of electric control fire dampers in NPT 1#
3 消防控制地点
核电站1和核电站2在防火阀的控制和显示地点上还是有所不同的,控制地点基本上在就地消防控制盘，状态显示的地点在就地消防控制盘和主控室的消防控制盘均可以实现，但是状态显示的表现形式有所不同，见表4。
表4 核电站防火阀的控制和状态显示地点
Table 4 The of location for display and control the fire dampers
核电站分类 状态显示地点 控制地点
核电站1 消防控制盘（就地） 消防控制盘（就地）
核电站2 消防控制盘（就地）
消防控制盘（主控室） 消防控制盘（就地）
就地消防控制盘在核岛辅助厂房内基本上是分区分楼层设置，在每个消防控制盘上提供该区域或楼层的防火阀的状态显示和就地控制。
主控制室消防控制盘设置在主控室内，不提供每个防火阀的直接状态显示，不进行防火阀的远距离控制，但能在显示屏上对防火阀的状态变化进行提示。
4 结论
虽然核电站中使用的防火阀种类相对民用工程而言，要简化很多，但是由于国内核电站目前大多采用国外不同时期的核电技术，在防火阀的使用和称呼上还是五花八门。随着我国核电事业的成熟和发展，相关的法律和规范将日趋成熟，势必在防火阀的使用、功能和制造标准等方面有统一的规定。
对于每个暖通专业工程师来讲，万变不离其中，防火阀的基本类型从根本上讲就只有纯熔断型和电控型两种。设计者要充分了解各种类型的防火阀的功能、内部构造和电气联控的实现，才能根据规范和需求，合理地设置和选用防火阀。
参考文献：
[1]赵国凌，防排烟工程。天津：天津科技翻译出版公司出版，1991。
[2]GB 15930-2007，建筑通风和排烟系统用防火阀门
[3]UL 555, Fire Damper
[4]UL 555S, Smoke Damper
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
关键词：核电站；防火阀；内部构造；电气联控
Abstract: In this paper, the different types of fire damper used in nuclear power plant about the constructionare introduced. And The method of how to reach the electric interlock control is analyzed in detail.
Key words :nuclear power plant ;fire damper ;interior construction ;electric interlock control
中图分类号：TM623 文献标识码：A 文章编号：
0 引言
核电站的通风系统同一般民用项目的通风系统一样，在风管穿越防火分隔处以及穿越重要的功能房间处要设置各种类型的防火阀。由于防火阀类型和功能分类比较多，从温感器类型分为70℃和280℃，从控制手段分为手动、电动（还有些工程项目上细分为全自动、半自动），从功能上分为防火和排烟。因此，为了简化称呼，在本文中，不同用途的防火阀均统称“防火阀”。
设置防火阀的目的归纳起来主要有以下几种：
①在核电厂发生火灾时，切断火灾传播途径，阻止火灾、烟气从一个防火分区（或重要房间）蔓延到其他防火分区（或重要房间）。
②在火灾扑灭后，启动事故后清洗通风系统，及时进行烟气排除，回复正常工作环境。
③火灾发生期间，联锁排烟风机启动，排除着火区域的烟气。
1 防火阀的类型及内部构造
在下文中，主要介绍核电站防火阀的类型以及不同类型的防火阀在内部结构上的差异。
1.1 核电站防火阀的类型
民用项目中使用的防火阀种类非常之多，各大设计院根据所采用的防火阀的常态、温度、远距离控制要求、联锁、调节性能、火灾时的动作要求等的不同，都有专门的防火阀功能选型表，其中规定了防火阀的编号及其相应功能。防火阀的种类多达十几种。防火阀生产厂家样本所提供的选择也各不相同，种类繁杂。
核电站中使用的防火阀种类相比就简化了很多，现将某二代加核电站（以下简称“核电站1”）和AP1000三代核电站（以下简称“核电站2”）中使用防火阀的类型及其功能描速予以介绍，见表1和表2。
表1某二代加核电站使用的防火阀类型
Table 1 The types of fire dampers used
in a secondary-grade nuclear power plant
类型 功能描速 供电要求
防火阀 防火阀平时呈开启状态，火灾时，当输送空气的温度超过70℃，借助温感器等热敏元件动作自熔将阀门关闭，防止火灾通过风道蔓延到邻近房间。可远距离关闭或打开，同时要求在消防控制盘上有状态显示。 无 或 DC24V
排烟阀 排烟阀平时呈关闭状态，火灾时通过就地手动或远距离电动操作开启阀门，进行排烟。当排烟温度超过280℃时，温感器动作，排烟阀自动关闭，阻止火灾沿排烟管道蔓延。排烟阀要求在消防控制盘上有状态显示。 DC24V
表2 AP1000三代核电站使用的防火阀类型
Table 2 The types of fire dampers used
in the third-grade AP1000 nuclear power plant
类型 功能描速 供电要求
防火阀 防火阀平时呈开启状态，火灾时借助温感器等热敏元件动作将阀门自熔关闭，防止火灾通过风道蔓延到邻近房间。防火阀要求在消防控制盘上有状态显示。 无
防烟阀 防烟阀平时开启，火灾时通过就地手动或远距离电动操作关闭阀门，隔离重要房间（如主控室）。火灾后可远距离手动复位。防烟阀不带易熔片。防烟阀无状态显示要求。 220V
防火防烟阀 防火防烟阀平时常开，安装在风管跨越防火分区处，穿墙或穿楼板处，且有烟气隔离要求的重要房间。功能上要求防火和防烟。温感器（热敏电阻可复位）承担防火功能，输送的空气达到溫度设定值时，自动关闭阀门，同时，承担防烟功能，可以远距离电动操作关闭阀门，或开启阀门。 220V
综合上面2个核电站的防火阀类型，在核电站中使用的防火阀从本质上来讲主要就两大类，一类是纯熔断型，一类是电控型。在这两种防火阀的基础上，根据远距离操作的动作特点，电控型又可分为全自动和半自动。根据初始阀门状态不同，又可分为常开型和常闭型。根据温感器的感温温度不同，又可分为70℃防火阀和280℃防火阀。本文化繁为简，将核电站1和核电站2中使用的防火阀分为2大类，纯熔断型和电控型。这样分类的目的是从控制方式的角度来说明防火阀的动作原理。
1.2核电站防火阀的内部构造
防火阀的部件及构成分为两部分，一部分为阀体本身（包括框架、风阀叶片），另外一部分为操作装置（温感器、弹簧、接线端子、卡板、微动开关、电磁铁或电动执行器）。典型防火阀的构造图见图1。
纯熔断型防火阀和电控型防火阀在内部构造上的差异，主要体现在操作装置上。它们的共同部件有温感器、温感器弹簧、接线端子、微动开关、复位弹簧即联动装置。它们的差异部件在与，电控型防火阀除了上述部件外，还有电磁铁及其线圈或Belimo电动执行器。
图1 典型防火阀构造图
Figure 1 Interior construction drawing of a typical fire damper
1.3核电站防火阀的材料要求
阀门本体中阀体、叶片、挡板、执行机构底板及外壳均采用钢板制作，并对钢板的厚度有所规定，例如，在核电站1中规定防火阀的框架和叶片采用碳钢板厚度为2mm。轴承、轴销等重要另部件应采用铜等耐腐蚀材料，具有耐大气腐蚀性能。
电动执行器的配线应采用600V耐热耐辐照电线。
2 电气联控要求
核电站1中的防火阀及防排烟设备与民用项目一样，均由一路专用的DC24V消防电源供电。而核电站2中的防火阀由核电站正常工作电源中的一路提供AC220V供电，不设专门的消防电源供电。
纯熔断型防火阀均仅有状态显示的要求，无需额外供给电源。核电站1的状态显示地点为就地消防控制盘，核电站2的状态显示地点为就地消防控制盘和主控制室消防控制盘。核电站1和核电站2的熔断型防火阀均只需要1付端子进行状态反馈。
电控型防火阀需要远距离控制开启或关闭，因此均需外接电源，并且至少需要2付端子用于电控、状态反馈以及设备联锁。其中核电站1的电控型防火阀有四种类型，见表3。其中类型一和类型二防火阀使用于排烟系统中，其系统流程图见图2。类型三和类型四防火阀使用于正常运行的通风空调系统。
表3 核电站1 电控型防火阀控制要求
Table 3 The control requirement of electric fire damper
分类 初始状态 通电后
动作 断电后动作 联锁风机 温感器
类型一 常闭 打开 就地手动复位 无 280℃
类型二 常闭 打开 就地手动复位 风管内温度超过280℃，阀门关闭，联锁排烟风机关闭 280℃
类型三 常开 关闭 自动复位 无 70℃
類型四 常开 关闭 就地手动复位 无 70℃
图2 核电站1排烟系统流程图
Fig.2 Smoke exhaust system diagram in NPT 1#
在核电站2中的电控型防火阀基本属于表3中类型三。其设置的目的是在重要房间发生火灾时，在消防控制盘上手动关闭此房间送、回风管上的防火阀，使其与其它房间隔离，以免火势蔓延。火灾结束时，在消防控制盘上手动打开此房间送、回风管上的防火阀，使其恢复正常状态。
电控型防火阀其电气联控是如何实现的呢？下面通过图3来说明电控型防火阀的控制原理4。从图中可以看出，当管理人员确认火情后，可以在就地消防控制盘上手动打开常闭的防火阀，即给电控防火阀接通DC24V电源，防火阀内部的电磁铁线圈通电吸合，防火阀开启，同时微动开关动作，状态显示触点在消防控制盘输出开启信号，同时连锁风机触点联动打开排烟风机。当管道内烟气温度超过280℃，防火阀自熔关闭，同时微动开关动作，状态显示触点输出关闭信号，同时连锁风机触点连锁风机关闭。火灾结束后，需要检查或更换易熔片，手动复位防火阀。此图中防火阀的电控装置采用电磁铁线圈。本文中类型一、类型二，类型四的防火阀均采用用此种电控。类型四防火阀又称全自动防火阀，采用Belimo的外置电控装置进行控制，断电后，阀门自动复位，无需手动操作。
图3 核电站1电控型防火阀的控制原理图
Fig.3 The control diagram of electric control fire dampers in NPT 1#
3 消防控制地点
核电站1和核电站2在防火阀的控制和显示地点上还是有所不同的,控制地点基本上在就地消防控制盘，状态显示的地点在就地消防控制盘和主控室的消防控制盘均可以实现，但是状态显示的表现形式有所不同，见表4。
表4 核电站防火阀的控制和状态显示地点
Table 4 The of location for display and control the fire dampers
核电站分类 状态显示地点 控制地点
核电站1 消防控制盘（就地） 消防控制盘（就地）
核电站2 消防控制盘（就地）
消防控制盘（主控室） 消防控制盘（就地）
就地消防控制盘在核岛辅助厂房内基本上是分区分楼层设置，在每个消防控制盘上提供该区域或楼层的防火阀的状态显示和就地控制。
主控制室消防控制盘设置在主控室内，不提供每个防火阀的直接状态显示，不进行防火阀的远距离控制，但能在显示屏上对防火阀的状态变化进行提示。
4 结论
虽然核电站中使用的防火阀种类相对民用工程而言，要简化很多，但是由于国内核电站目前大多采用国外不同时期的核电技术，在防火阀的使用和称呼上还是五花八门。随着我国核电事业的成熟和发展，相关的法律和规范将日趋成熟，势必在防火阀的使用、功能和制造标准等方面有统一的规定。
对于每个暖通专业工程师来讲，万变不离其中，防火阀的基本类型从根本上讲就只有纯熔断型和电控型两种。设计者要充分了解各种类型的防火阀的功能、内部构造和电气联控的实现，才能根据规范和需求，合理地设置和选用防火阀。
参考文献：
[1]赵国凌，防排烟工程。天津：天津科技翻译出版公司出版，1991。
[2]GB 15930-2007，建筑通风和排烟系统用防火阀门
[3]UL 555, Fire Damper
[4]UL 555S, Smoke Damper
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。