CN105067655B - 一种桶形环状辐射加热条件下的阻燃电缆竖直燃烧性能测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种桶形环状辐射加热条件下的阻燃电缆竖直燃烧性能测试装置，包括由若干个弧面内壁电加热器组成的竖直桶形环状加热模块，相邻两个弧面内壁电加热器之间安装透明钢化玻璃，各透明钢化玻璃的外侧安装摄像机，该竖直桶形环状加热模块的环形底边通过垫块放置于一个隔热模块之上，待测阻燃电缆竖直放置于该竖直桶形环状加热模块的中轴线位置，隔热模块下方放置电子天平、有焰气体点火源、油盘，待测阻燃电缆燃烧上方设集烟罩。在辐射加热源与有焰点火源共同作用下进行阻燃电缆竖直燃烧性能测试，获得各类阻燃电缆在实际火灾环境下的燃烧性能，为阻燃电缆更准确、更科学的测试与分级提供依据。

Description

一种桶形环状辐射加热条件下的阻燃电缆竖直燃烧性能测试 装置

技术领域

本发明涉及一种电缆火灾安全测试装置，尤其涉及一种桶形环状辐射加热条件下的阻燃电缆竖直燃烧性能测试装置。

背景技术

大型炼油厂、炼钢厂以及核电站等场所内，密集铺设的各类电缆是其工业生产活动的动力命脉。随着阻燃材料科技的发展，各种阻燃电缆逐步得到了越来越广泛的应用。尽管与普通未阻燃电缆相比，阻燃电缆的燃烧性能有所下降，却依然还是各大型工矿企业内的主要火灾载荷之一，一旦发生燃烧并不断蔓延，不仅危及各重要区域的电力输送，而且还往往释放出大量的热和有毒烟气。如何测试阻燃电缆在实际火灾中的燃烧性能，不仅对于各应用场所电缆的选型与铺设方案设计，而且对于新型阻燃电缆的研发，都具有重要意义。现有的针对阻燃电缆的燃烧性能测试装置(如：标准GB/T18380.3-2001、专利201220079279.3和专利201320040405.9)，都是采用一定功率的气体火源，对其底部进行灼烧一定时间，通过观测电缆向上火蔓延长度等参数，来判断电缆的燃烧性能。然而，实际的火灾场景中，电缆作为其中的可燃物，往往受到两部分热源的作用。其一，是与电缆相接触而对其施加“引燃”作用的火焰，这部分热源即为现有检测技术中的气体火源；其二，是与电缆未发生接触的周围火源，这部分热源对电缆产生“辐射加热”作用，而且这部分加热作用往往开始更早且历时更长，会促使电缆表面材料的物理与化学特性因受辐射加热而发生较大改变，进而影响其实际燃烧性能。因此，实际火灾场景下的电缆燃烧性能测试，应该是在“周围火源的辐射加热”和“接触火源的引燃”两者共同耦合作用条件下进行。而现有的测试方法未能考虑周围火源辐射加热作用，因而无法得出真实火灾条件下的阻燃电缆实际燃烧性能。

发明内容

本发明的目的是提供一种准确、科学的桶形环状辐射加热条件下的阻燃电缆竖直燃烧性能测试装置。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的桶形环状辐射加热条件下的阻燃电缆竖直燃烧性能测试装置，包括由若干个弧面内壁电加热器组成的一个竖直桶形环状加热模块，相邻两个弧面内壁电加热器之间安装与其等高的透明钢化玻璃，构成侧壁封闭的竖直桶形环状结构，各透明钢化玻璃的外侧安装若干个摄像机，该竖直桶形环状加热模块的环形底边通过若干个垫块放置于一个隔热模块之上，待测阻燃电缆竖直放置于该竖直桶形环状加热模块的中轴线位置，待测阻燃电缆由一个夹持器从上端夹持固定，夹持器与一个固定于隔热模块之上的支架的横杆相连接，隔热模块下方放置一个电子天平，一个放置于隔热模块之上的油盘位于待测电缆的正下方，一个有焰气体点火源位于待测电缆下端的正下方且位于油盘的正上方，所述竖直桶形环状加热模块的上方设有集烟罩和排烟管道。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的桶形环状辐射加热条件下的阻燃电缆竖直燃烧性能测试装置，在辐射加热源与有焰点火源共同作用下进行阻燃电缆竖直燃烧性能测试，通过加热功率可调的桶形环状辐射加热器，结合底部点火源火焰的共同作用，模拟出实际火灾场景下的阻燃电缆受热条件，对其向上火蔓延过程进行详细测试分析，从而获得各类阻燃电缆在实际火灾环境下的燃烧性能，为阻燃电缆更准确、更科学的测试与分级提供依据，也为新型阻燃电缆的研发提供支撑。

附图说明

图1为本发明实施例提供的桶形环状辐射加热条件下的阻燃电缆竖直燃烧性能测试装置的整体结构示意图；

图2为本发明实施例中竖直桶形环状加热模块与有焰气体点火源的俯视图；

图3为本发明实施例中一个弧面内壁电加热器的结构示意图；

图4为本发明实施例中待测阻燃电缆与有焰气体点火源及油盘相对位置关系示意图；

图中：1为第一弧面内壁电加热器，2为第二弧面内壁电加热器，3为第三弧面内壁电加热器，4为第一透明钢化玻璃，5为第二透明钢化玻璃，6为第三透明钢化玻璃，7为第一电压调节器，8为第二电压调节器，9为第三电压调节器，10为第一摄像机，11为第二摄像机，12为第三摄像机，13为待测阻燃电缆，14为夹持器，15为隔热模块，16为支架，17为横梁，18为电子天平，19为垫块，20为油盘，21为有焰气体点火源，22为第一气瓶，23为第一减压阀，24为第二气瓶，25为第二减压阀，26为三通，27为第一流量计，28为第二流量计，29为燃气管道，30为弧面隔热板，31为电加热棒，32为集烟罩，33为排烟管道。

具体实施方式

下面将对本发明实施例作进一步地详细描述。

本发明的桶形环状辐射加热条件下的阻燃电缆竖直燃烧性能测试装置，其较佳的具体实施方式是：

包括由若干个弧面内壁电加热器组成的一个竖直桶形环状加热模块，相邻两个弧面内壁电加热器之间安装与其等高的透明钢化玻璃，构成侧壁封闭的竖直桶形环状结构，各透明钢化玻璃的外侧安装若干个摄像机，该竖直桶形环状加热模块的环形底边通过若干个垫块放置于一个隔热模块之上，待测阻燃电缆竖直放置于该竖直桶形环状加热模块的中轴线位置，待测阻燃电缆由一个夹持器从上端夹持固定，夹持器与一个固定于隔热模块之上的支架的横杆相连接，隔热模块下方放置一个电子天平，一个放置于隔热模块之上的油盘位于待测电缆的正下方，一个有焰气体点火源位于待测电缆下端的正下方且位于油盘的正上方，所述竖直桶形环状加热模块的上方设有集烟罩和排烟管道。

所述弧面内壁电加热器包括位于外侧的弧面隔热板和内侧的若干个均匀分布的电加热器。

所述弧面内壁电加热器都设有一个独立的电压调节器。

所述摄像机的镜头透过所述透明钢化玻璃对准待测阻燃电缆。

所述垫块将所述桶形环状加热模块抬高构成底部通透的结构，形成待测阻燃电缆燃烧过程中所需氧气的补充通道和位于待测阻燃电缆正下方的有焰气体点火源的可燃气输运管道的铺设空间。

本发明的桶形环状辐射加热条件下的阻燃电缆竖直燃烧性能测试装置，在辐射加热源与有焰点火源共同作用下进行阻燃电缆竖直燃烧性能测试，通过加热功率可调的桶形环状辐射加热器，结合底部点火源火焰的共同作用，模拟出实际火灾场景下的阻燃电缆受热条件，对其向上火蔓延过程进行详细测试分析，从而获得各类阻燃电缆在实际火灾环境下的燃烧性能，为阻燃电缆更准确、更科学的测试与分级提供依据，也为新型阻燃电缆的研发提供支撑。

与现有技术相比，本发明具有如下技术优势：

(1)构建了四周“竖直桶形环状辐射加热”与底部“有焰气体点火源”共同作用的电缆受热、点燃与竖直火蔓延环境，实现了更接近真实火灾场景下的阻燃电缆竖直燃烧性能的测试技术，提高了阻燃电缆竖直燃烧性能测试与定级的准确性和科学性。

(2)构成竖直桶形环状加热模块的各弧面内壁电加热器各有一套电压调节器对其加热功率进行独立控制，既可模拟出处于竖直桶形环状加热模块的中轴线位置的待测阻燃电缆表面均匀受热的工况，也可模拟待测阻燃电缆表面非均匀受热的工况，因而可对待测阻燃电缆在不同火灾环境下的竖直燃烧性能进行综合全面测试。

(3)多个弧面内壁电加热器与透明钢化玻璃间隔排列的环状结构，既模拟了侧壁封闭的环状加热系统的同时，又提供了多个透明竖条区域作为图像视频观测窗，从而可对待测阻燃电缆竖直燃烧过程进行实时诊断。

具体实施例：

图1给出了桶形环状辐射加热条件下的阻燃电缆竖直燃烧性能测试装置的整体结构示意图，图2给出了竖直桶形环状加热模块与有焰气体点火源的俯视图，图3给出了一个弧面内壁电加热器的结构示意图，图4给出了待测阻燃电缆与有焰气体点火源及油盘相对位置关系示意图。

如图1所示，由第一弧面内壁电加热器1、第二弧面内壁电加热器2和第三弧面内壁电加热器3与第一透明钢化玻璃4、第二透明钢化玻璃5和第三透明钢化玻璃6组合形成一个侧壁封闭的竖直桶形环状加热模块，其中，各弧面内壁电加热器竖直高度为1.2米，其弧面所在圆柱的直径为0.6米，其弧面的弧度角为100度，各透明钢化玻璃竖直高度为1.2米，厚度为0.6厘米，宽度为10厘米，第一电压调节器7控制第一弧面内壁电加热器1，第二电压调节器8控制第二弧面内壁电加热器2，第三电压调节器9控制第三弧面内壁电加热器3，第一透明钢化玻璃4、第二透明钢化玻璃5和第三透明钢化玻璃6的外侧分别布设第一摄像机10、第二摄像机11和第三摄像机12，这三个摄像机分别从三个方位对位于竖直桶形环状加热模块的中轴线上的待测阻燃电缆13的燃烧过程进行实时监测，待测阻燃电缆13长度为1.5米，其外径为5厘米，待测阻燃电缆13通过一个位于其上方的夹持器14从上端夹持固定且使其下端与竖直桶形环状加热模块的下边沿水平对齐，夹持器14与一个固定于隔热模块15上的支架16的横梁17相连，隔热模块15的下方放置一个电子天平18，各弧面内壁电加热器下方通过三个垫块19放置于隔热模块15之上，各垫块19高度为10厘米，宽度为5厘米，长度为8厘米，一个直径为10厘米、高度为5厘米的油盘20放置于隔热模块15之上且位于待测阻燃电缆13的正下方，一个有焰气体点火源21位于待测阻燃电缆13的正下方且位于油盘20的正上方，如图1与图2所示，本实施例中的有焰气体点火源21的燃料是由丙烷气体与压缩空气混合而成的预混可燃气体，压缩丙烷气体由第一气瓶22流出经第一减压阀23减压之后与由第二气瓶24经第二减压阀25减压流出的压缩空气通过三通26进行混合，第一减压阀23与三通26之间装有第一流量计27，第二减压阀25与三通26之间装有第二流量计28，通有丙烷预混可燃气的燃气管道29从第二弧面内壁电加热器2下方的垫块19之间的间隙从外侧穿入，如图3所示，各弧面内壁电加热器的由位于外侧的弧面隔热板30和内侧的9个直径为3厘米、长度为1.2米的加热棒31竖直均匀排列并联而构成，如图4所示，有焰气体点火源21位于待测阻燃电缆13的正下方，油盘20位于有焰气体点火源21的正下方，待测阻燃电缆13燃烧与有焰点火源21燃烧过程中生成的烟气由位于其上方的集烟罩32收集并通过排烟管道33排出。

进行实验时，首先，将待测阻燃电缆13夹持于竖直桶形环状加热模块的中轴线位置并使待测阻燃电缆13的下端与竖直桶形环状加热模块的下端水平对齐，之后，开启第一摄像机10、第二摄像机11和第三摄像机12开始视频记录，开启电子天平18的记录程序开始质量测量，分别调节第一电压调节器7、第二电压调节器8和第三电压调节器9控制三个对应的弧面内壁电加热器的功率，对待测阻燃电缆13的四周开始辐射加热一段时间之后，开启有焰气体点火源21对待测阻燃电缆13同时施加四周“辐射加热”与底部“有焰气体点火源灼烧”的作用，一段时间后，停止辐射加热与点火源作用，停止各摄像机和电子天平的记录程序，结合对待测阻燃电缆13所施加的热源作用条件，基于所记录的待测阻燃电缆被引燃过程和竖直向上火蔓延数据，对其阻燃性能与燃烧性能进行定量分析，并对其阻燃级别进行判定与分级。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种桶形环状辐射加热条件下的阻燃电缆竖直燃烧性能测试装置，其特征在于，包括由若干个弧面内壁电加热器组成的一个竖直桶形环状加热模块，相邻两个弧面内壁电加热器之间安装与其等高的透明钢化玻璃，构成侧壁封闭的竖直桶形环状结构，各透明钢化玻璃的外侧安装若干个摄像机，该竖直桶形环状加热模块的环形底边通过若干个垫块放置于一个隔热模块之上，待测阻燃电缆竖直放置于该竖直桶形环状加热模块的中轴线位置，待测阻燃电缆由一个夹持器从上端夹持固定，夹持器与一个固定于隔热模块之上的支架的横杆相连接，隔热模块下方放置一个电子天平，一个放置于隔热模块之上的油盘位于待测电缆的正下方，一个有焰气体点火源位于待测电缆下端的正下方且位于油盘的正上方，所述竖直桶形环状加热模块的上方设有集烟罩和排烟管道。

2.根据权利要求1所述的桶形环状辐射加热条件下的阻燃电缆竖直燃烧性能测试装置，其特征在于，所述弧面内壁电加热器包括位于外侧的弧面隔热板和内侧的若干个均匀分布的电加热器。

3.根据权利要求2所述的桶形环状辐射加热条件下的阻燃电缆竖直燃烧性能测试装置，其特征在于，所述弧面内壁电加热器都设有一个独立的电压调节器。

4.根据权利要求1所述的桶形环状辐射加热条件下的阻燃电缆竖直燃烧性能测试装置，其特征在于，所述摄像机的镜头透过所述透明钢化玻璃对准待测阻燃电缆。

5.根据权利要求1所述的桶形环状辐射加热条件下的阻燃电缆竖直燃烧性能测试装置，其特征在于，所述垫块将所述桶形环状加热模块抬高构成底部通透的结构，形成待测阻燃电缆燃烧过程中所需氧气的补充通道和位于待测阻燃电缆正下方的有焰气体点火源的可燃气输运管道的铺设空间。