CN106290466B - 成束电缆间火灾横向蔓延测试装置 - Google Patents

Abstract

一种成束电缆间火灾横向蔓延测试装置，包括试验台主体和配套测控系统，试验台主体包括试验台面和若干电缆支架，各电缆支架均包括竖杆和若干横杆，竖杆可沿试验台面长度方向调节距离，横杆装在竖杆上并可沿竖杆高度方向调节距离，各横杆上均装有若干位置可调的电缆固定装置，配套测控系统包括用于对温度数据进行采集和记录的温度采集系统、用于实现辐射热通量的采集和记录的辐射热通量采集系统、用于记录电缆火焰蔓延特性并分析计算成束电缆间火灾横向蔓延速度的火灾图像采集系统和点火系统。本发明可以实现不同故障电缆位置条件下，横向相邻电缆被引燃危险性及火灾蔓延特性的试验分析，并可实现成束起火电缆附近区域火灾热危害性的综合分析。

Description

成束电缆间火灾横向蔓延测试装置

技术领域

本发明涉及成束电缆火灾测试领域，具体讲是一种用于对成束电缆火灾横向蔓延特性进行测试试验的成束电缆间火灾横向蔓延测试装置。

背景技术

当前，电缆电线故障所诱发的火灾在我国火灾中所占比重居高不下，其不仅造成了严重的人员伤亡和经济损失，同时也严重影响了工业生产及民众生活安全。电缆通常成束布置，电缆束火灾蔓延特性直接决定了火灾的发展速率及火灾规模。在当前已开展的电缆火蔓延研究和配套测试装置中，大多针对火焰沿电缆的纵向蔓延，尚无针对成束电缆间火灾横向蔓延的研究以及测试装置，而成束电缆间火灾的横向蔓延特性的研究有利于全面而深入的认识电缆火灾发展规律，进而为制定合理有效的电缆火灾防控策略提供支撑。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种成束电缆间火灾横向蔓延测试装置，可以实现不同故障电缆位置条件下，横向相邻电缆被引燃危险性及火灾蔓延特性的试验分析，并可实现成束起火电缆附近区域火灾热危害性的综合分析。

本发明的技术解决方案是，提供一种具有以下结构的成束电缆间火灾横向蔓延测试装置：包括试验台主体以及配套测控系统，试验台主体包括试验台面以及若干电缆支架，各电缆支架均包括竖杆和若干横杆，竖杆底部安装在试验台面上并可沿该试验台面长度方向调节距离，若干横杆从上到下依次安装在竖杆上并可沿该竖杆高度方向调节距离，各横杆上均安装有若干位置可调的电缆固定装置，配套测控系统包括用于对电缆火蔓延试验过程中温度数据进行采集和记录的温度采集系统、用于实现辐射热通量的采集和记录的辐射热通量采集系统、用于记录电缆火灾试验过程中火焰蔓延特性并分析计算不同工况中成束电缆间火灾横向蔓延速度的火灾图像采集系统以及用于点燃电缆的点火系统。

本发明所述的成束电缆间火灾横向蔓延测试装置，其中，所述温度采集系统包括接触式温度采集系统和非接触式温度采集系统，所述接触式温度采集系统包括温度采集仪和若干根热电偶，各热电偶依次设置在电缆上部及相邻电缆之间位置，各热电偶均高于电缆5～10cm，温度采集仪装在试验台面上，各热电偶均与温度采集仪信号连接，所述非接触式温度采集系统包括红外热像仪和测量系统支架，测量系统支架底部装在试验台面上，红外热像仪装在测量系统支架上并位于电缆正上方，测量系统支架可调节红外热像仪的高度。

本发明所述的成束电缆间火灾横向蔓延测试装置，其中，所述辐射热通量采集系统包括辐射热流采集仪、五组净辐射热流计、五组总辐射热流计以及五组测量支架，各测量支架顶部均有一组净辐射热流计和一组总辐射热流计，各测量支架均位于试验台面中间位置处，并沿试验台面的宽度方向整齐排列，五组测量支架由前向后分别距起火电缆0.5m、1m、1.5m、2m、3m，各组净辐射热流计和总辐射热流计的高度均与电缆中间部位高度一致，各净辐射热流计和总辐射热流计均与辐射热流采集仪信号连接，辐射热流采集仪位于地面上。

本发明所述的成束电缆间火灾横向蔓延测试装置，其中，所述火灾图像采集系统包括摄像机和摄像机支架，摄像机装在摄像机支架上并位于试验台面短边侧，摄像机支架可调节摄像机的高度。

本发明所述的成束电缆间火灾横向蔓延测试装置，其中，所述点火系统包括丙烷燃烧点火装置、丙烷气瓶以及点火系统支架，点火系统支架底部安装在试验台面上，丙烷燃烧点火装置固定在点火系统支架上，并与丙烷气瓶连接相通，丙烷气瓶放置在地面上，丙烷燃烧点火装置的出火口端与试验中所设置的故障电缆直接相接触。

本发明所述的成束电缆间火灾横向蔓延测试装置，其中，所述电缆支架有两组，各组电缆支架中的横杆均为三根，竖杆上沿自身高度方向开设有若干高度调节螺纹孔，从而实现各横杆沿竖杆的高度方向调节距离，试验台面长边上开设有若干长度调节螺纹孔，从而实现竖杆沿试验台面的长度方向调节距离。

本发明所述的成束电缆间火灾横向蔓延测试装置，其中，电缆固定装置为电缆固定管卡子或单边管卡子。

采用以上结构后，与现有技术相比，本发明成束电缆间火灾横向蔓延测试装置具有以下优点：

1、本发明测试装置能够实现不同粗细、不同数目的成束电缆间火灾横向蔓延可能性，及蔓延速度的试验研究，从而为电缆火灾蔓延规律及火灾规模提供理论支撑；

2、本发明测试装置能够实现不同倾斜角度条件下，成束电缆间火灾横向蔓延特性的试验研究；

3、本发明测试装置能够实现成束电缆火灾条件下，临近区域内火灾热危害性的分析及评价，从而研究实际条件下，距离起火电缆束不同位置处的其他电缆束由于受到热辐射而被引燃的可能性；

4、本发明测试装置可以实现不同故障电缆位置条件下，横向相邻电缆被引燃危险性及火灾蔓延特性的试验分析；

5、本发明测试装置可对成束电缆火灾横向蔓延特性进行测试试验，并能够对电缆火灾场景下火源图像行为以及故障电缆附近区域的火灾热危害性进行全面系统的研究。

附图说明

图1是本发明测试装置的立体结构示意图；

图2是本发明测试装置的俯视结构示意图；

图3是本发明测试装置的侧视结构示意图；

图4是本发明测试装置中试验台面与电缆支架连接时的后视结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明成束电缆间火灾横向蔓延测试装置作进一步详细说明：

如图1、图2和图3所示，在本具体实施方式中，本发明成束电缆间火灾横向蔓延测试装置包括试验台主体和配套测控系统，试验台主体包括试验台面6以及两组电缆支架7，对于电缆支架7的数量，使用者也可根据实际需要增加，试验台面6的底部安装有支撑腿，试验台面6的长宽为2m X1.2m，台面厚度为3cm，材质采用不锈钢，这种材质的台面可保证在试验过程中，当受试电缆5外皮被引燃而发生熔融滴落时，试验台面6不会被引燃，各组电缆支架7均包括一根竖杆70和三根横杆71，竖杆70的高度为1.2m，横杆71的长度为0.8m，竖杆70底部通过螺钉安装在试验台面6上，试验台面6的长边上开设有十个长度调节螺纹孔60(见图4)，从而实现竖杆70沿试验台面6的长度方向调节距离，每组电缆支架7中的三根横杆71均通过螺钉从上到下依次安装在竖杆70上，竖杆70上沿自身高度方向上开设有六个高度调节螺纹孔701(见图4)，从而实现各横杆71沿竖杆70的高度方向调节距离，各横杆71上均安装有五个位置可调的电缆固定装置8，对于电缆固定装置8的数量，使用者可根据实际需要来设置，可以增加，也可以减少数量，电缆固定装置8为电缆固定管卡子或单边管卡子，电缆固定管卡子主要用来固定多芯电缆，而单边管卡子则用来固定单芯电缆，以减少单芯电缆在电缆支架7上的感应涡流，电缆固定管卡子或单边管卡子用于将受试电缆5逐根固定于横杆71上，电缆固定管卡子或单边管卡子在横杆71上的位置可以调整，从而对受试电缆束中各电缆5之间的间距进行调整，以实现电缆5间距对成束电缆间火灾横向蔓延影响性的研究。通过上述高度调节螺纹孔701和长度调节螺纹孔60可对不同工况中受试电缆5的高度及角度进行调节，最高位置处的高度调节螺纹孔701可将最上部的横杆71固定于竖杆70的最高位置处，其余的五个高度调节螺纹孔701以15cm等间距向下布置，十个长度调节螺纹孔60除了用于固定两根竖杆70外，还可用于对两根竖杆70之间的间距进行调整，十个长度调节螺纹孔60之间的孔距均为18cm，通过对两根竖杆70之间的距离以及横杆71高度的调节，可以实现不同长度、不同倾斜角度下成束电缆5间火灾横向蔓延特性的测试，从而可研究单根电缆5故障起火后，不同间隔电缆5以及不同倾斜角度的电缆5之间火灾横向蔓延特性。配套测控系统包括用于对电缆火蔓延试验过程中温度数据进行采集和记录的温度采集系统、用于实现辐射热通量的采集和记录的辐射热通量采集系统、用于记录电缆5火灾试验过程中火焰蔓延特性并分析计算不同工况中成束电缆5间火灾横向蔓延速度的火灾图像采集系统以及用于点燃电缆5的点火系统。

上述所述的温度采集系统包括接触式温度采集系统和非接触式温度采集系统，所述接触式温度采集系统包括温度采集仪92和九根热电偶93，这里的九根热电偶93是针对本具体实施方式中受测的五根电缆5进行设置的，使用者在实际应用本发明过程中，也可根据实际需要进行设置，可以增加热电偶93的数量，也可以减少，各热电偶93依次设置在五根电缆5上部以及相邻电缆5之间位置处，各热电偶93均高于电缆5cm，当然也可以是5～10cm之间的其它数值，温度采集仪92装在试验台面6上，各热电偶93均通过带有绝缘外皮的信号补偿导线与温度采集仪92信号连接。所述非接触式温度采集系统包括红外热像仪90和测量系统支架91，测量系统支架91底部装在试验台面6上，红外热像仪90装在测量系统支架91上并位于电缆5正上方，当火焰高度较大时，使用者可通过测量系统支架91对红外热像仪90的高度和位置进行调节，这种高度和位置的调节可以保证在各种工况试验中，红外热像仪90都能记录到受试电缆束整体在火灾蔓延测试试验过程中的温度变化情况，从而对不同工况中电缆束的整体温度进行测量和记录。通过温度采集系统得到的电缆5火蔓延试验温度结果，可以判定电缆束中各电缆5在试验中是否会被燃烧的故障电缆引燃，并分析得到成束电缆间火灾横向蔓延速度以及电缆束火灾蔓延过程中整体温度的实时变化过程。

上述所述的辐射热通量采集系统包括辐射热流采集仪123、五组净辐射热流计201、202、203、204、205、五组总辐射热流计101、102、103、104、105以及五组测量支架301、302、303、304、305，各测量支架顶部均有一组净辐射热流计和一组总辐射热流计，各测量支架均位于试验台面6中间位置处，并沿试验台面6的宽度方向整齐排列，五组测量支架301、302、303、304、305由前向后分别距起火电缆0.5m、1m、1.5m、2m、3m，各组净辐射热流计和总辐射热流计的高度均与电缆5中间部位高度一致，如果高度不一致，使用者可通过测量支架对其进行调节，从而使得净辐射热流计和总辐射热流计在电缆5水平放置工况中与电缆5的高度一致，而在电缆5倾斜放置工况中，各净辐射热流计和总辐射热流计的高度与各电缆5竖直方向的中心位置高度一致，具体的高度和距离还可根据具体试验工况而进行调整，各净辐射热流计和总辐射热流计均通过信号线与辐射热流采集仪123信号连接，在试验过程中实现辐射热通量的采集和记录，辐射热流采集仪123位于地面上。通过五组总辐射热流计101、102、103、104、105和五组净辐射热流计201、202、203、204、205得到的辐射热通量测量结果，可进行起火电缆束附近火灾热危害性的综合评价和分析。

上述所述的火灾图像采集系统包括摄像机10和摄像机支架，摄像机10装在摄像机支架上并位于试验台面6短边侧，摄像机支架可调节摄像机10的高度，使用者可根据实际情况对其高度进行调整。在试验过程中，摄像机10用于记录电缆5的火焰蔓延行为特性，以及呈束电缆间火灾横向蔓延速度的计算分析，并计算不同工况中成束电缆5间火灾横向蔓延速度。

上述所述的点火系统包括丙烷燃烧点火装置41、丙烷气瓶40以及点火系统支架42，点火系统支架42底部安装在试验台面6上，丙烷燃烧点火装置41固定在点火系统支架42上，并通过供气管路与丙烷气瓶40连接相通，丙烷气瓶40放置在地面上，丙烷燃烧点火装置41的出火口端与试验中所设置的故障电缆5直接相接触，本发明将中间的电缆设置为故障电缆，也就是说，丙烷燃烧点火装置41的出火口端与中间的电缆5直接相接触，当然也可以选择其它电缆作为故障电缆，使用者可根据实际需要来定。在试验过程中，丙烷气瓶40通过供气管路为丙烷燃烧点火装置41供气并点火，中间的电缆5被引燃后可立即关闭丙烷气瓶40的阀门停止供气，或者根据需求在整个试验过程中不关闭阀门，一直保持通气而持续点火。在试验火源为单根故障电缆5时，试验中采用丙烷燃烧点火装置41引燃中间的电缆5，通过供气管路为点火装置41供气，火源的功率可通过安装在丙烷气瓶40上供气流量阀进行调节。

本发明测试装置所开展的试验主要分为水平成束电缆间火灾横向蔓延测试试验以及倾斜成束电缆间火灾横向蔓延测试试验。在水平成束电缆间火灾横向蔓延测试试验中，首先设定受试电缆根数、受试电缆长度、受试电缆间距大小以及点火功率和持续点火时间，根据试验设计将受试电缆束的两端分别固定在相同水平高度的两根横杆71上，并将丙烷燃烧点火装置41的出火口端贴在中间的电缆5上，由设计的点火功率得到丙烷气体供气速率，检查各系统是否能够正常工作，试验准备工作就绪后，即开始点火，若采用引火模式，则在中间的电缆5被点燃后立即关闭丙烷气瓶40的阀门停止供气，并迅速关闭丙烷燃烧点火装置41以确保安全，若采用持续点火模式，则在中间电缆5被引燃后仍持续供气点火，在试验过程中采集温度、辐射热通量及火焰图像数据，在电缆束中的可燃材质全部燃尽或者燃烧时间超过30min后，关闭丙烷气瓶40的阀门，结束火灾试验，保存数据并整理试验台；在倾斜成束电缆间火灾横向蔓延测试试验中，首先设定受试电缆根数、受试电缆长度、受试电缆间距大小、受试电缆倾斜角度以及点火功率和持续点火时间，根据试验设计将受试电缆束的两端分别固定在具有特定高度差的两根横杆71上，并将丙烷燃烧点火装置41的出火口端贴在中间电缆5竖直方向的中间位置处，后续试验步骤与上述水平成束电缆间火灾横向蔓延测试试验相同，故不在赘述。

本发明是专门对成束电缆间火灾横向蔓延进行试验，对故障起火电缆位于不同位置情况下，其对于横向相邻电缆引燃可能性及火焰在电缆间的横向蔓延速度进行分析，并对电缆束在火灾情况下的火源图像行为，以及起火电缆束临近区域内火灾热危害性进行全面系统研究的试验测试装置。本发明能够实现成束电缆间火灾蔓延的多次重复试验，可用于揭示电缆束火灾发展机理及蔓延规律，同时还能为电缆燃烧性能检测、电缆布置方式研究提供技术支撑。

在本具体实施方式中，所述的电缆固定装置8、温度采集仪92、热电偶93、红外热像仪90、测量系统支架91、辐射热流采集仪123、净辐射热流计、总辐射热流计、测量支架、摄像机10、摄像机支架、丙烷燃烧点火装置41、丙烷气瓶40以及点火系统支架42均为市售产品，故其具体结构不在此赘述。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种成束电缆间火灾横向蔓延测试装置，其特征在于：包括试验台主体以及配套测控系统，所述试验台主体包括试验台面(6)以及若干电缆支架(7)，各电缆支架(7)均包括竖杆(70)和若干横杆(71)，所述竖杆(70)底部安装在试验台面(6)上并可沿该试验台面(6)长度方向调节距离，若干横杆(71)从上到下依次安装在竖杆(70)上并可沿该竖杆(70)高度方向调节距离，各横杆(71)上均安装有若干位置可调的电缆固定装置(8)，所述配套测控系统包括用于对电缆火蔓延试验过程中温度数据进行采集和记录的温度采集系统、用于实现辐射热通量的采集和记录的辐射热通量采集系统、用于记录电缆(5)火灾试验过程中火焰蔓延特性并分析计算不同工况中成束电缆(5)间火灾横向蔓延速度的火灾图像采集系统以及用于点燃电缆(5)的点火系统。

2.根据权利要求1所述的成束电缆间火灾横向蔓延测试装置，其特征在于：所述温度采集系统包括接触式温度采集系统和非接触式温度采集系统，所述接触式温度采集系统包括温度采集仪(92)和若干根热电偶(93)，各热电偶(93)依次设置在电缆(5)上部及相邻电缆(5)之间位置，各热电偶(93)均高于电缆(5)5～10cm，温度采集仪(92)装在试验台面(6)上，各热电偶(93)均与温度采集仪(92)信号连接，所述非接触式温度采集系统包括红外热像仪(90)和测量系统支架(91)，测量系统支架(91)底部装在试验台面(6)上，所述红外热像仪(90)装在测量系统支架(91)上并位于电缆(5)正上方，所述测量系统支架(91)可调节红外热像仪(90)的高度。

3.根据权利要求2所述的成束电缆间火灾横向蔓延测试装置，其特征在于：所述辐射热通量采集系统包括辐射热流采集仪(123)、五组净辐射热流计(201、202、203、204、205)、五组总辐射热流计(101、102、103、104、105)以及五组测量支架(301、302、303、304、305)，各测量支架顶部均有一组净辐射热流计和一组总辐射热流计，各测量支架均位于试验台面(6)中间位置处，并沿试验台面(6)的宽度方向整齐排列，五组测量支架(301、302、303、304、305)由前向后分别距起火电缆0.5m、1m、1.5m、2m、3m，各组净辐射热流计和总辐射热流计的高度均与电缆(5)中间部位高度一致，各净辐射热流计和总辐射热流计均与辐射热流采集仪(123)信号连接，所述辐射热流采集仪(123)位于地面上。

4.根据权利要求3所述的成束电缆间火灾横向蔓延测试装置，其特征在于：所述火灾图像采集系统包括摄像机(10)和摄像机支架，所述摄像机(10)装在摄像机支架上并位于试验台面(6)短边侧，摄像机支架可调节摄像机(10)的高度。

5.根据权利要求4所述的成束电缆间火灾横向蔓延测试装置，其特征在于：所述点火系统包括丙烷燃烧点火装置(41)、丙烷气瓶(40)以及点火系统支架(42)，所述点火系统支架(42)底部安装在试验台面(6)上，所述丙烷燃烧点火装置(41)固定在点火系统支架(42)上，并与丙烷气瓶(40)连接相通，所述丙烷气瓶(40)放置在地面上，所述丙烷燃烧点火装置(41)的出火口端与试验中所设置的故障电缆(5)直接相接触。

6.根据权利要求5所述的成束电缆间火灾横向蔓延测试装置，其特征在于：所述电缆支架(7)有两组，各组电缆支架(7)中的横杆(71)均为三根，所述竖杆(70)上沿自身高度方向开设有若干高度调节螺纹孔(701)，从而实现各横杆(71)沿竖杆(70)的高度方向调节距离，所述试验台面(6)长边上开设有若干长度调节螺纹孔(60)，从而实现竖杆(70)沿试验台面(6)的长度方向调节距离。

7.根据权利要求6所述的成束电缆间火灾横向蔓延测试装置，其特征在于：所述电缆固定装置(8)为电缆固定管卡子或单边管卡子。

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