CNS 14854-2004 Testing of valves-Fire type-testing requirements《阀之试验-耐火型式试验要求事项》.pdf
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1、 1 印行年月 94 年 10 月 本標準非經本局同意不得翻印 中華民國國家標準 CNS 總號 類號 ICS 23.060.01 B729714854經濟部標準檢驗局印行 公布日期 修訂公布日期 93 年 8 月 16 日 年月日 (共 16 頁 )閥之試驗耐火型式試驗 要求事項 Testing of valves Fire type-testing requirements 1. 適用範圍 本標準適用於閥之耐火型式試驗要求事項,以確認在耐火試驗期間及試驗後,閥之耐壓能力。 本標準對於閥驅動器之試驗要求,僅限於手動操作之齒輪箱或其他類似機構等組成一般閥類之零件。其他閥驅動器之型式 (例如電動、
2、氣動或液壓 )在本標準所定之試驗環境下可能需要特殊保護才能操作,其耐火試驗不在本標準之適用範圍內。 備考:本標準中耐火型式試驗與耐火試驗為同義詞。 2. 健康及安全 本標準之所有試驗均應由具備適當資格及經驗之人員執行,因為執行程序在沒有適當預防措施時可能危害 健康。本標準僅提供適當之技術作為參考,並不能排除使用者在每一階段了解有關健康及安全之法律義務。 3. 名詞釋義 3.1 標稱尺寸 (DN):為了用於參考 目的,管路系統元件之尺寸採用字母及數字表示,即以字母 DN 後面連接對於管路末端接合處之孔徑或外徑之實體尺寸 (單位mm)具有間接關係之數字 (無單位 )。 備考: 參見 ISO 670
3、8 Pipework components Definition and selection of DN(nominal size)。 3.2 標稱壓力 (PN):為了便於參考,採用修整後之數字表示,即以字母 PN 後面連接適當之參考數字。 備考 1. 預期使採用相同 PN 數字設計之相同標稱尺寸 (DN)之所有設備,具有相容之配合尺度。 2. 最大容許工作壓力係依材料、設計 及工作溫度而定,並由適當標準中額定壓力 /溫度之表中選取。 3. 參見 ISO 7268 Pipe components Definition of nominal pressure。 3.3 NPS:為了用 於參考目的
4、,管路系統元件之尺寸採用字母及數字表示,即以字母 NPS 後面連接對於管路末端接合處之孔徑或外徑之實體尺寸具有間接關係之數字 (無單位 )。 備考: 字母 NPS(美國國家鋼管尺寸 ) 後面所連接數字不表 示其為可量測數值,除非相關標準有規定,並不被預期作為計算目的。 3.4 Class:為了用於參考目的,並結合機械及尺度特性,管路系統元件採用字母及數字表示,即以英文字 Class 後面連接無單位之數字。 2 CNS 14854, B 7297 備考: 英文字 Class(等級 )後面所連接數字 不表示其為可量測數值,除非相關標準有規定,並不被預期作為計算目的。 3.5 對稱閥:指內部構造具有
5、垂直於閥體端部軸線之對稱平面之閥。 備考:對稱閥具有兩個相同之閥座密封。 3.6 非對稱閥:指內部構造不具有垂直於閥體端部軸線之對稱平面之閥。 備考:非對稱閥之單閥座偏離閥桿中心線。 4. 試驗條件 4.1 被測試閥之方向與條件 4.1.1 使用於雙向安裝之對稱座閥,祇須進行單向試驗。 4.1.2 使用於雙向安裝之不對稱座閥 應進行兩次燃燒試驗,分別在每一個可能安裝之方向進行試驗。同一閥可 重新磨光後進行再試驗,或以其他相同型式之閥進行另一方向之試驗。 4.1.3 使用於單一方向之閥應有永久 性之清晰標示,且應以標示之安裝方向進行試驗。 4.1.4 閥裝有齒輪箱或其他手動裝置 時,則試驗之合格
6、僅限於該特定組合。若閥可選擇裝配或不裝配齒輪箱, 則對於裝配齒輪箱之閥進行之試驗為合格時即可代表其未裝配齒輪箱時亦為合格,反之並不成立。 4.1.5 閥 (及齒輪箱 )在試驗時不可有任何形式之絕緣材料作保護,除非該項保護措施是該機件設計之一部分。 4.2 洩壓裝置 若試驗閥之設計附有洩壓裝置,且該裝置於耐火試驗中啟動時,則試驗應持續進行,且由此裝置釋出至大氣之任何洩漏應予以量測並視為外漏。若該裝置設計為排放至閥之下游端,則 任何洩漏應予以量測並計入通過閥座之洩漏 (以下稱為閥座內漏,見第 5.6.11 節及第 5.6.13 節 )。 若第 5.3.2.2 節所述之系統洩壓裝置作動時,則應停止試
7、驗。 5. 耐火試驗方法 5.1 一般注意事項:閥之耐火試驗潛在有相當之危險性,所以人員之安全應列為首要考量。由於試驗閥及設備之設計能力不足,以及耐火試驗之特性,承受壓力之零件可能發生危險性破裂,因此必須在試驗區域設置足夠之防護罩及提供人員適當之保護裝備。 5.2 原理:將已關閉之閥在壓力下充滿水,並使其完全被火焰包覆,其所在區域之環境溫度為 750oC 至 1000oC,持續 30 分鐘。此目的係使該閥完全被火焰包覆以致閥座及密封之區域暴露於燃燒之高溫中。熱輸入強度應依第 5.6.7 節及第5.6.8 節之規定,採用熱電偶及熱量計立方體予以監控。於 此期間記錄其內漏及外漏。耐火試驗結束待其冷
8、卻後,再進行靜水壓試驗以評估閥體、閥座及密封之耐壓能力。 3 CNS 14854, B 7297 5.3 設備 5.3.1 概述 試驗設備不應對於閥外加應力,以免影響試驗結果。 閥之耐火試驗之建議系統簡圖,如圖 1 所示。 備考:本標準所述之件號均係指圖 1 之件號,圖 1 包含圖 1a 及圖 1b。 管路與閥末端之接頭之可能洩 漏並非本試驗所評估之一部分,因此不包含於容許外漏之內 (見第 6.3 節及第 6.6 節 )。基於本試驗之目的,如此則可能需要修改這些接頭以減少洩漏。 若連接試驗閥上游端之管路之標 稱直徑大於 DN25 或測試閥 DN 之一半時,試驗設備之設計應使管路至少與測試閥有
9、150mm 之距離包覆於火焰內。上游端管路之管徑應足以 輸送超過試驗閥尺寸之最大容許洩漏量之流量。 試驗閥之下游端管路應為 DN15 以上,且應傾斜使下游端能完全排洩。 火源應距離閥或任何熱量計至少 150 mm,且應足以 使閥完全包覆於火焰中。 燃燒室之內壁與試驗閥任一部分至少應有 150mm 之水平間隙,且內壁距離試驗閥頂部上方之最小高度為 150mm。 5.3.2 指定設備 5.3.2.1 蒸汽溜水器:用以降低上游液體之冷卻效果 (件號 8)。 5.3.2.2 工業用壓力量測儀器:全部刻度數值為所量測壓力之 1.5 倍至 4 倍之間。無論增壓或降壓時之往上或往下讀取,每一試驗儀器刻度上任
10、一點之精度應為最大刻度數值之 3%以內 (件號 7 及 14)。 5.3.2.3 熱量計立方體:由碳鋼製成,其設計及尺寸如圖 2 所示,於每一立方體之中心配置熱電偶,其精度依第 5.3.2.4 節之規定。熱量計立方體暴露於火焰環境以前,其表面應無銹垢。 5.3.2.4 火焰環境及閥體熱電偶:其精度至少等於 IEC 60584-2 Thermocouples Part2: Tolerances所規定 B 型第 2 級或其他型式第 3 級之許可差,如附表 1 所示 (件號 13)。 5.3.2.5 刻度容器:其尺寸足以收集試驗期間閥所洩漏之水 (件號 18)。 5.3.2.6 已校正之目測量具或儀
11、器:用以量測試驗期間之用水量 (件號 4)。 5.3.2.7 已校正之儀器:用以量測試驗期間所收集之洩漏水量。 5.3.2.8 洩壓閥:系統內必須裝有洩壓裝置,包含將試驗閥閥體內部壓力洩放至大氣中之洩壓閥,以避免若閥之設計使液體滯留於閥體內部時,可能造成閥之破裂 (件號 14)。 洩壓閥之系統壓力應由製造商設定,該設定係依據耐火試驗相同尺寸及型式之閥進行靜水壓試驗所得數據。當無法得 到壓力試驗數據時,則該設定不得大於 20oC 時最大容許工作壓力之 1.5 倍。 5.4 試驗流體:應以水為試驗流體。 4 CNS 14854, B 7297 5.5 試驗燃料:應以瓦斯為試驗燃料。 5.6 程序
12、5.6.1 將閥安裝於試驗設備上,使閥 桿及閥口位於水平位置,且於正常操作位置時,僅能在單一平面 (單一方向 )上操作。 如有需要,可依圖 3 及圖 4 所示,裝置火焰環境、閥體熱電偶及熱量計立方體於適當之位置。 對於標稱尺寸小於 DN100 或 NPS 4 且額定壓力小於 PN40 或 Class 300 之軟閥座閥,應使用兩個火焰環境 熱電偶、兩個閥體熱電偶及兩個熱量計立方體,如圖 3 所示。 對於其他閥,應使用兩個火焰環境熱偶及兩個熱量計立方體,如圖 4 所示。 對於 DN200 或 NPS 8 以上之閥,則應使用第三個熱量計立方體,如圖 4 所示。 5.6.2 將試驗閥置於部分開啟位置
13、,打開供水閥 (件號 5)、關閉閥 (件號 6)、排氣閥 (件號 16)及關閉閥 (件號 15)使系統注滿水且排除空氣。當系統完全充滿水之後,關閉關閉閥 (件號 15)、排氣閥 (件號 16)及供水閥 (件號 5)。再以水將系統壓力增高至 20oC 時最大容許工作壓力之 1.4 倍作為試驗壓力,實際試驗壓力可以被修整至壓力 bar(1)之相鄰較高之整數。 註 (1) 1bar=0.1MPa=105Pa, 1MPa=1N/mm2。 查核試驗設備之洩漏,且於必 要時排除之。釋放壓力,關閉試驗閥並打開關閉閥 (件號 15)。 5.6.3 若試驗閥為上游密封型,須測 定當閥關閉時,上游閥座密封與下游閥
14、座密封間所滯留之水量,並記錄該水量。 假設,耐火型式試驗期間內, 該水量係流過閥並通過下游閥座密封收集於刻度容器 (件號 18)內。由於該水量並非真正來自上游閥座密封之洩漏,因此要測定閥座內漏水量 (見第 5.6.11 節 )時,須將之自下游刻度容器所收集之總水量中減去。 5.6.4 將系統加壓至下列某一適當壓力: (a) 對於額定壓力為 PN 10, 16, 25 及 40, Class 150 及 300 之軟閥座閥,採低試驗壓力,為 0.2MPa(2 bar)。 (b) 對於其他閥:採高試驗壓力,為 20oC 時閥座最大容許工作壓力之 75%。 於燃燒及冷卻期間維持試驗壓力,最多允許 5
15、0%試驗壓力之短暫損失,但系統壓力須於 2 分鐘內回復,且其累計時間應小於 2 分鐘。 5.6.5 記錄已校正之目測量具或儀器 (件號 4)之讀數。清空刻度容器 (件號 18)。 5.6.6 除試驗閥外,於試驗期間內調整試驗系統以維持所要求之溫度及壓力。 5.6.7 開啟燃料供應,點燃火焰並於 3050 +分鐘之燃燒期間內全程監控火焰環境溫度。確認二個火焰環境熱電偶 (件號 13)之平均溫度自燃燒期間開始 (亦即從燃燒爐點火開始 )之 2 分鐘內達到 750oC。維持平均溫度在 750oC 至 1000oC之間,且在 30 分鐘之燃燒時間內讀數不得少於 700oC。 5 CNS 14854,
16、B 7297 5.6.8 自燃燒期間開始,熱量計立方體之平均溫度須在 15 分鐘內到達 650。其餘之燃燒時間內,須維持其最 小平均溫度在 650,且溫度不得低於 560。對於低壓力試驗之閥 (見第 5.6.1 節 ),於燃燒期間內,閥體熱電偶應維持在 590 (1100 )至少 5 分鐘,且閥蓋熱電偶應維持在 650 (1200 )至少 15 分鐘。燃燒期間可延長 5 分鐘以達到要求。 5.6.9 燃燒期間內每隔 30 秒記錄一次儀器 (件號 7、 12、 13 及 14)之讀數。每一個熱電偶須分別編號並記錄其溫度。 5.6.10 於燃燒期 (3050 +分鐘 )結束時,關閉燃料供應。 5.
17、6.11 立即測定刻度容器 (件號 18)所收集之水量,並建立燃燒期間之 閥座總內漏。若試驗閥為上游密封型 (見第 5.6.3 節 ),則扣除上游閥座密封與下游閥座密封間之容積或滯留水量。於燃燒與冷卻期間,持續收集刻度容器 (件號 18)中之水,以建立試驗閥之外漏率。 5.6.12 與火分離 後五分鐘內,用水強制冷卻試驗閥,使其外表溫度維持低於100oC,冷卻時間不得超過 10 分鐘。記錄試驗閥之外表冷卻至 100oC 所需時間。 警告:閥之內部零件溫度可能仍會顯著地高於閥之外表溫度。 5.6.13 依第 5.6.4 節之規定檢查並調整試驗壓力。記錄目測量具 (件號 4)之讀數,且測定刻度容器
18、 (件號 18)內之水量。若裝有標準設計部份之外 部洩漏裝置,須記錄其任何洩漏。此數值係用以計算 燃燒與冷卻全部期間之所有外部洩漏。 5.6.14 將 PN100 或 Class 600 以下之閥,降低或穩定壓力至低試驗壓力 0.2MPa(2 bar),且量測其閥座內漏 5 分鐘。 5.6.15 增加或穩定壓力至高試驗壓力,關閉關閉閥 (件號 15)。並且在 試驗壓力下,操作試驗閥使其至全開位置。 5.6.16 穩定試驗壓力至高試驗壓力,且量測其外漏 5 分鐘。 6 CNS 14854, B 7297 (a) 以泵為壓力源 7 CNS 14854, B 7297 (b) 以壓縮氣體為壓力源 關
19、鍵字: 1.壓力源 11.供應燃料瓦斯及燃燒器 2.調壓閥及洩壓閥 12.熱量計立方體 (見第 5.3.2 節 ) 3.水桶 13.火燄環境及閥體熱電偶 (見第 5.3.2 節 ) 4.已校正之目測量具 14.壓力計及洩壓閥 (見第 5.3.2 節 ) 5.供水 15.關閉閥 6.關閉閥 16.排氣閥 7.壓力計 17.凝結器 8.管線配置以提供蒸汽溜水器 (見第 5.3.2 節 ) 18.刻度容器 (見第 5.3.2 節 ) 9.測試包覆 19.止回閥 10.測試閥水平安裝並使閥桿維持水平位置 20.傾斜 (見第 5.6.1 節 ) 21.間隙: 150mm 圖 1 建議系統 8 CNS 1
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