CN102294104B

CN102294104B - 气体灭火系统喷嘴流量特性测试装置

Info

Publication number: CN102294104B
Application number: CN2011102396902A
Authority: CN
Inventors: 刘连喜; 董海斌; 杨震铭; 啜凤英; 盛彦锋; 卢政强; 高云升; 马建琴; 赵青松
Original assignee: Tianjin Fire Fighting Institute Ministry of Public Security
Current assignee: Tianjin Institute of Fire Protection, Ministry of Emergency Management
Priority date: 2011-08-20
Filing date: 2011-08-20
Publication date: 2012-11-21
Anticipated expiration: 2031-08-20
Also published as: CN102294104A

Abstract

本发明涉及一种气体灭火系统喷嘴流量特性测试装置，包括称重装置、压力测量装置、数据采集处理系统三部分，其特征在于，称重装置主要由称重台、平衡台、底座、杠杆和荷重传感器组成，采用杠杆原理法设计称重装置，称重装置设计为不等臂杠杆，可以将质量较大的灭火剂钢瓶用质量较小的砝码来平衡，有助于操作，测量数值直观，运算方便，误差相对较小，传感器输出的数据稳定，通过对气体灭火剂钢瓶在喷射过程中质量测量，利用得到的气体灭火剂质量参数，实现气体灭火系统喷嘴流量特性的计算，装置适用于单相气态流气体灭火系统和气液两相流气体灭火系统喷嘴流量特性测试。

Description

气体灭火系统喷嘴流量特性测试装置

技术领域

本发明涉及消防产品检验设备，特别涉及一种气体灭火系统喷嘴流量特性测试装置，装置利用杠杆原理法，通过对气体灭火剂钢瓶在喷射过程中质量测量，利用得到的气体灭火剂质量参数，实现气体灭火系统喷嘴流量特性的计算。

背景技术

气体灭火系统是传统四大灭火系统之一，目前应用较多的有高压二氧化碳灭火系统、七氟丙烷灭火系统、三氟甲烷灭火系统、IG541灭火系统、IG100灭火系统、IG01灭火系统和IG55灭火系统。气体灭火系统主要由灭火剂贮存瓶组、启动气瓶组、灭火剂输送管路、灭火剂喷放组件和与之配套的探测报警控制系统组成。喷嘴在气体灭火系统中是一个比较重要的部件，其主要作用有：（1）控制灭火剂的流量；（2）决定系统末端压力；（3）决定灭火剂在被保护空间分布的均匀性；（4）决定系统的喷射时间。因此，系统设计是否达到相关标准规范要求或最终能否扑灭火灾都与喷嘴的设计、布置有重要的关系。

气体灭火系统设计规范中对系统管路设计都是以质量流量进行计算的，因质量流量不受温度等外界条件的影响，能客观反映不同压力下喷嘴的流量特性。因此，在气体灭火系统领域内，对喷嘴流量特性的研究主要是研究不同压力下喷嘴单位面积上的质量流量。气体灭火系统喷嘴流量特性主要是反映喷嘴处喷射压力与质量流量的关系。喷嘴流量特性需要测定两个参数，一是测量喷嘴入口处的静压力，另一是测量单位时间内喷嘴喷出气体灭火剂的质量，通过单位时间内质量变化量求解质量流量。

目前，测量喷嘴质量流量的方法是将灭火剂钢瓶通过吊装支架吊装悬空，支架上安装荷重传感器，通过荷重传感器测量瓶组质量，灭火剂钢瓶容器阀出口接一与喷嘴同口径的管道，管道末端安装被测喷嘴，距离喷嘴末端10cm处安装一压力测量装置。试验时，开启灭火剂钢瓶容器阀，通过荷重传感器实时测量瓶组的质量，荷重传感器记录瓶组喷放前后质量之差即为喷放气体灭火剂的质量，再根据喷放时间进而求解喷嘴的质量流量；通过压力测量装置实时测量喷嘴末端压力。将质量数据和压力数据传输给计算机，计算机通过相关程序计算喷嘴流量特性数值，由于装置通过将气体灭火剂钢瓶悬空进行测量，受到瓶组阀门开启时反作用力的影响，瓶组在喷射过程中会形成动态不稳定，对测量数据的精度产生一定的影响。

发明内容

为了克服现有测量方法的不足，本发明提供一种新的测量气体灭火系统喷嘴流量特性的方法，该方法不仅简化了测量装置，而且提高了测量精度。

本发明是通过这样的技术方案实现的：气体灭火系统喷嘴流量特性测试装置包括称重装置、压力测量装置、数据采集处理系统三部分，其特征在于，称重装置主要由称重台、平衡台、底座、杠杆和荷重传感器组成；

底座主要用来支撑称重台、平衡台和杠杆，底座上设有杠杆支点，由杠杆支点支承杠杆，杠杆由支点分为两部分，杠杆两端分别固定称重台和平衡台，杠杆一端为称重台，另一端为平衡台，杠杆臂设计为不等臂结构，以支点为原点，称重台一侧的杠杆臂长度与平衡台一侧杠杆臂的臂长比值为1：6；

所述荷重传感器置于平衡台一侧底座上，荷重传感器的荷重连接件与平衡台一侧的杠杆臂连接，感应杠杆臂荷重变化；

称重台上固定钢瓶架，钢瓶架上放置灭火剂钢瓶，平衡台用来放置适量砝码，使杠杆起始时处于平衡状态；容器阀出口接有一与被测喷嘴同口径的管道，管道末端接被测喷嘴，距离喷嘴末端10cm处安装一压力测量装置；压力测量装置采用压力传感器，安装喷嘴末端管道上；

所述数据采集处理系统，包括计算机，计算机内的采集卡通过数据线连接荷重传感器与压力传感器，灭火剂从灭火剂钢瓶内向外喷放时，称重台一侧灭火剂钢瓶内灭火剂质量发生变化，杠杆的平衡状态随之变化，荷重传感器与压力传感器将灭火剂喷放过程中的质量数据和压力数据传输给计算机，通过相应的数据处理程序计算得到喷嘴流量特性数据；

采集卡采用工作频率为33MHz，32位总线，最大带宽 133 MB/s的PCI总线采集卡，采样频率为1000次/s。

本发明的采用的喷嘴流量特性测试装置技术方案，采用杠杆原理法设计称重台，具有如下优点：（1）称重装置设计为不等臂杠杆，可以将质量较大的灭火剂钢瓶用质量较小的砝码来平衡，不但有助于操作，而且测量误差较小。（2）采用该装置，初始时钢瓶的质量和砝码的质量通过不等臂杠杆已达到平衡，试验过程中通过质量传感器测得的数据就是从钢瓶中实际喷放出的灭火剂的质量，测量数值直观，运算方便，误差相对较小。（3）钢瓶内灭火剂在喷放过程中引起的振动相对较小，保证在试验过程中，传感器输出的数据稳定。（4）装置测量的是气体灭火剂的质量流量，不但适用于单相气态流气体灭火系统，也适用于气液两相流气体灭火系统，适用范围广。

附图说明

图1，为气体灭火系统喷嘴流量特性测试装置示意图。

图中： 1－管路；2－容器阀；3－灭火剂钢瓶；4－钢瓶架；5－荷重传感器；6－杠杆；7－平衡台；8－控制箱；9－计算机；10－信号数据线；11－底座；12－称重台；13－压力传感器；14－喷嘴。

具体实施方式

为了更清楚的理解本发明，结合附图和实施例详细描述本发明：

如图1所示，气体灭火系统喷嘴流量特性测试装置包括称重装置、压力测量装置、数据采集处理系统三部分，称重装置主要由称重台12、平衡台7、底座11、杠杆6和荷重传感器5组成，

底座11主要用来支撑称重台12、平衡台7和杠杆6，底座11上设有杠杆支点，由杠杆支点轴支承杠杆6，杠杆6由支点分为两部分，杠杆6两端分别固定称重台12和平衡台7，杠杆6一端为称重台12，另一端为平衡台7，

杠杆6的力臂设计为不等臂结构，以支点为原点，称重台12一侧的杠杆臂长度与平衡台7一侧杠杆臂的臂长比值为1：6；

荷重传感器5置于平衡台7一侧的底座11上部，荷重传感器5的荷重连接件与平衡台7一侧的杠杆臂连接，感应杠杆臂荷重变化；

称重台12上固定钢瓶架4，钢瓶架4上放置灭火剂钢瓶3，平衡台7用来放置适量砝码，使杠杆6在测试起始时（测试装置测试初始）处于平衡状态；容器阀2出口接有一与被测喷嘴14同口径的管道1，管道1末端接被测喷嘴14，距离喷嘴14末端10cm处安装压力测量装置；压力测量装置采用压力传感器13；

数据采集处理系统，包括控制箱8和计算机9，工控机内的采集卡通过信号数据线10连接荷重传感器5与压力传感器13，从灭火剂钢瓶3内向外喷放灭火剂时，称重台7一侧灭火剂钢瓶3内的灭火剂质量发生变化，杠杆6的平衡状态随之变化，荷重传感器5与压力传感器13将灭火剂喷放过程中的质量数据和压力数据传输给计算机9，通过相应的数据处理程序计算得到喷嘴流量特性数据；

试验时，称重台12一端放置灭火剂钢瓶3，另一端放置适量砝码，通过砝码使称重装置两端处于平衡状态。当灭火剂钢瓶3的容器阀2打开后，气体灭火剂通过安装在管路1末端的喷嘴14将其均匀释放。当灭火剂从灭火剂钢瓶3喷出后，钢瓶内灭火剂的质量不断减小，初始时处于平衡状态的称重台12不能维持原来的平衡状态，随着灭火剂的不断喷放，平衡台7一端不断下沉，荷重传感器5将采集到喷放灭火剂的质量数据传输给计算机9；喷嘴14处安装的压力测量装置（压力传感器13）将采集到的压力数据也传输给计算机9内的采集卡。采集卡采用工作频率为33MHz，32位总线，最大带宽 133 MB/s的PCI高频总线采集卡，采样频率为1000次/s。再通过相应的数据采集处理程序，计算机9将采集到的质量数据和压力数据进行处理，得出喷嘴14的流量特性。

根据上述说明，结合本领域技术可实现本发明的方案。

Claims

1.气体灭火系统喷嘴流量特性测试装置，包括称重装置、压力测量装置、数据采集处理系统三部分，其特征在于，称重装置主要由称重台、平衡台、底座、杠杆和荷重传感器组成，底座主要用来支撑称重台、平衡台和杠杆，底座上设有杠杆支点，由杠杆支点支承杠杆，杠杆由支点分为两部分，杠杆两端分别固定称重台和平衡台，杠杆一端为称重台，另一端为平衡台，杠杆臂设计为不等臂结构，以支点为原点，称重台一侧的杠杆臂长度与平衡台一侧杠杆臂的臂长比值为1：6；所述荷重传感器置于平衡台一侧底座上，荷重传感器的荷重连接件与平衡台一侧的杠杆臂连接，感应杠杆臂荷重变化；称重台上固定钢瓶架，钢瓶架上放置灭火剂钢瓶，平衡台用来放置适量砝码，使杠杆起始时处于平衡状态；容器阀出口接有一与被测喷嘴同口径的管道，管道末端接被测喷嘴，距离喷嘴末端10cm处安装一压力测量装置；压力测量装置采用压力传感器，安装喷嘴末端管道上；所述数据采集处理系统，包括计算机，计算机内的采集卡通过数据线连接荷重传感器与压力传感器，灭火剂从灭火剂钢瓶内向外喷放时，称重台一侧灭火剂钢瓶内灭火剂质量发生变化，杠杆的平衡状态随之变化，荷重传感器与压力传感器将灭火剂喷放过程中的质量数据和压力数据传输给计算机，通过相应的数据处理程序计算得到喷嘴流量特性数据。

2.如权利要求1所述气体灭火系统喷嘴流量特性测试装置，其特征在于，采集卡采用工作频率为33MHz，32位总线，最大带宽 133 MB/s的PCI总线采集卡，采样频率为1000次/s。