CN108039114A - 一种地下空间火灾模拟实验装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种地下空间火灾模拟实验装置，涉及消防安全技术领域。包括，实验隧道、数据采集系统、火源和自动补油装置，实验隧道包括矩形隧道、可移动挡板和弧形罩，所述矩形隧道整体框架为角钢焊接构件，隧道壁面设有防火玻璃，弧形罩为钢板构件，均布排烟口的可移动挡板设置在矩形隧道上部，可移动挡板与矩形隧道通过螺孔固定连接，矩形隧道的底部设有燃烧盆，燃烧盆的底部通过管路与自动补油装置连接；排烟口间隔设置，四个排烟口组成一个单元，通过排烟管道和集烟罩连接，排烟管道的出口设有离心风机，矩形隧道上部设有射流风机。主要用于地下空间火灾模拟实验。
Description
技术领域
本发明涉及消防安全技术领域。
背景技术
现代的交通枢纽集中越来越多的交通功能，如高铁、地铁、市区公交等，而且，很多枢纽建在市区人口稠密区，深埋越来越深，如英国伦敦国王十字车站地下五层、香港环球中心位于地下六层、福田中心交通枢纽位于地下四层、香港西九龙高铁总站位于地下四层等，综合交通枢纽功能多，通过中庭或自动扶梯连通，烟气运动特性复杂,特别是烟气容易通过自动扶梯开口，形成强烈的烟囱效应，导致烟气迅速向上扩散并导致整个车站烟控系统失效，同时，交通枢纽内部功能复杂，包括地铁、高铁、地下停车场、长途汽车、的士站上落客区、地下商业等，如何防止火灾和烟气的蔓延对于确保人员安全疏散是至关重要的，因此建成一个集成隧道和深埋车站于一体的大型实验平台，可模拟高铁、地铁和地下复杂连通空间不同火源点的烟气运动特性及多种排烟模式组合作用下深埋车站的排烟效率，能够对现有的交通枢纽的防排烟设计提供参考和指导，提高火灾安全性，保障人员的生命、财产安全具有重大意义。
而目前国内现有实验平台结构简单、功能单一，最长的实验平台长度为72m，只能够进行同一坡度纵向通风模式下的实验，不能进行半横向排烟和集中排烟模式下的火灾实验，而且所能测的数据不全面，仅仅能测烟气温度，无法准确模拟实际火灾中烟气的运动规律，同时国内现有的的实验平台仅仅是和隧道相关，没有集成隧道和深埋车站于一体的大型实验平台，不能研究地下复杂连通空间的火灾烟气蔓延规律。
发明内容
本发明的目的是提供一种地下空间火灾模拟实验装置，它能有效地解决地下空间模拟火灾实验问题。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种地下空间火灾模拟实验装置，包括，实验隧道、数据采集系统、火源和自动补油装置，实验隧道包括矩形隧道、可移动挡板和弧形罩，所述矩形隧道整体框架为角钢焊接构件，隧道壁面设有防火玻璃，弧形罩为钢板构件，均布排烟口的可移动挡板设置在矩形隧道上部，可移动挡板与矩形隧道通过螺孔固定连接，矩形隧道的底部设有燃烧盆，燃烧盆的底部通过管路与自动补油装置连接；排烟口间隔设置，四个排烟口组成一个单元，通过排烟管道和集烟罩连接，排烟管道的出口设有离心风机，矩形隧道上部设有射流风机。
所述自动补油装置与燃烧盆连接的管道上设有管路阀门，自动补油装置的上方的支架上设有油桶，油桶的出口管路设有控制阀。
所述矩形隧道内设有包括烟气分析仪、风速仪、温度巡检仪和摄像机的数据采集系统。
所述矩形隧道的底部设有升降支架，可变幅度为0％～5％。
所述管道为螺纹连接的多节结构。该实验装置可以作为一个平台可通过对地下复杂连通空间网络气流特性、梯度对隧道排烟效率的影响、运动列车在区间隧道的火灾蔓延特性、深埋交通枢纽烟气烟囱效应、补风对烟气运动特性的影响、站台屏蔽门对排烟影响、自动扶梯口防止烟气侵袭的最低风速的数据采集，为现有的交通枢纽的防排烟设计提供参考和指导。
所述矩形隧道整体采用角钢制作，隧道壁面采用防火玻璃，所述烟道采用钢板构建，所述可移动挡板设置在矩形隧道上部，可移动挡板与矩形隧道组成的实验隧道可进行半横向排烟模式下的实验研究，拆掉可移动挡板由弧形烟道和矩形隧道组成的实验隧道可进行纵向排烟模式下的实验研究；地下车站模型包括站台层、站厅层、连通中庭，商业层，地下共七层，站台层、商业店铺采用防火玻璃，站厅层、换乘层不承受高温区域采用8mm钢化玻璃构建；所述数据采集系统进一步包括烟气分析仪、风速仪和电子天平、摄像机，其中所述烟气分析仪型号为testo 350-xl，用于采集实验过程中烟气的成分及含量；风速仪为system6243型风速仪用于采集隧道断面的风速；温度巡检仪为SH-X型多路温度测试仪，通过设定在实验隧道内的量程为0～1000℃的K型热电偶可采集不同点的烟气温度；摄像机可记录烟气的运动特性；所述烟控系统进一步包括排烟口、集烟罩、排烟管道、射流风机和离心风机，其中离心风机在半横向烟控模式下进行抽风，通过离心风机上的变频器可调节风量大小；射流风机在纵向烟控模式下进行送风，通过变频器可调节风量的大小；所述燃烧盆为0.5cm厚的不锈钢方盘，通过添加燃料燃烧拟火灾燃烧，根据模拟的火源大小不同有多种尺寸，火源位置及燃烧时间可控，在实验过程中由自动补油装置，自动添加燃料。
进一步地，实验隧道以重庆沙坪坝铁路枢纽综合改造工程为实体，按照1：20的比例缩建，实验隧道长40米、高0.4米、宽0.44米，分4段构成，每段约10米，共40米，段与段之间采用法兰连接，连接处的缝隙通过防火填料。
进一步地，实验隧道坡度可通过支架调节，可变幅度为0％～5％。
进一步地，地下车站模型根据重庆沙坪坝铁路枢纽综合改造工程的实体按1：10的比例缩建，模型的尺寸为长12米、宽2.5米、高5米。
进一步地，排烟口每间隔1.8m设置一个，每个排烟口的尺寸为0.25m×0.25m，每4个排烟口组成一个排烟单元，通过排烟管道和集烟罩将4个排烟口连接在一起，连接到一台离心风机上。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1、整个实验平台的模型是以重庆沙坪坝铁路枢纽综合改造工程为原型缩建而成，可以真实准确的模拟火灾过程中烟气的蔓延规律，为排烟设计提供指导
2、实验隧道的坡度可通过升降支架调节，可变幅度为0％～5％，能够更加全面的研究坡度对排烟效率的影响，以及不同坡度下排烟系统对烟气的控制效果
3、通过可移动档板的调节，可以进行半横向排烟和纵向排烟两种烟控模式下的实验，能够便捷的进行不同烟控模式的切换，节约实验时间和实验成本，提高效率
4、实验隧道和地下车站可独立模拟，也可通过移动门厅连接，能够研究地下复杂连通空间的火灾烟气蔓延规律。
5、自动补油装置可以在实验过程中，自动添加燃料，保证燃烧液面的稳定，并且可以根据需求控制燃烧时间，同时管道和燃烧盆之间采用固定连接；管道之间采用活动连接，
拆卸和安装方便。
附图说明
图1为本发明隧道立体示意图
图2为本发明半横向排烟模式下实验示意图
图3为本发明纵向排烟模式下实验示意图
图4为本发明地下单层车站实验示意图
图5自动补油装置示意图
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述：一种地下空间火灾模拟实验装置，包括，实验隧道、数据采集系统、火源和自动补油装置，实验隧道包括矩形隧道1、可移动挡板2和弧形罩3，所述矩形隧道1整体框架为角钢焊接构件，隧道壁面设有防火玻璃，弧形罩3为钢板构件，均布排烟口5的可移动挡板2设置在矩形隧道1上部，可移动挡板2与矩形隧道1通过螺孔4固定连接，矩形隧道1的底部设有燃烧盆9，燃烧盆9的底部通过管路12与自动补油装置10连接；排烟口5间隔设置，四个排烟口5组成一个单元，通过排烟管道7和集烟罩8连接，排烟管道7的出口设有离心风机6，弧形罩3上部设有射流风机11。
所述自动补油装置10与燃烧盆9连接的管道12上设有管路阀门13，自动补油装置10的上方的支架15上设有油桶16，油桶16的出口管路设有控制阀14。
所述矩形隧道1内设有包括烟气分析仪、风速仪、温度巡检仪和摄像机的数据采集系统。
所述矩形隧道1的底部设有升降支架，可变幅度为0％～5％。
所述管道12为螺纹连接的多节结构。该实验装置可以作为一个平台可通过对地下复杂连通空间网络气流特性、梯度对隧道排烟效率的影响、运动列车在区间隧道的火灾蔓延特性、深埋交通枢纽烟气烟囱效应、补风对烟气运动特性的影响、站台屏蔽门对排烟影响、自动扶梯口防止烟气侵袭的最低风速的数据采集，为现有的交通枢纽的防排烟设计提供参考和指导。
所述矩形隧道1整体采用角钢制作，隧道壁面采用防火玻璃，所述烟道采用钢板构建，所述可移动挡板2设置在矩形隧道1上部，可移动挡板2与矩形隧道1组成的实验隧道可进行半横向排烟模式下的实验研究，拆掉可移动挡板2由弧形罩3和矩形隧道1组成的实验隧道可进行纵向排烟模式下的实验研究；地下车站模型包括站台层、站厅层、连通中庭，商业层，地下共七层，站台层、商业店铺采用防火玻璃，站厅层、换乘层不承受高温区域采用8mm钢化玻璃构建；所述数据采集系统进一步包括烟气分析仪、风速仪和电子天平、摄像机，其中所述烟气分析仪型号为testo 350-xl，用于采集实验过程中烟气的成分及含量；风速仪为system6243型风速仪用于采集隧道断面的风速；温度巡检仪为SH-X型多路温度测试仪，通过设定在实验隧道内的量程为0～1000℃的K型热电偶可采集不同点的烟气温度；摄像机可记录烟气的运动特性；所述烟控系统进一步包括排烟口5、集烟罩8、排烟管道7、射流风机11和离心风机6，其中离心风机6在半横向烟控模式下进行抽风，通过离心风机6上的变频器可调节风量大小；射流风机11在纵向烟控模式下进行送风，通过变频器可调节风量的大小；所述燃烧盆9为0.5cm厚的不锈钢方盘，通过添加燃料燃烧拟火灾燃烧，根据模拟的火源大小不同有多种尺寸，火源位置及燃烧时间可控，在实验过程中由自动补油装置10自动添加燃料。
进一步地，实验隧道以重庆沙坪坝铁路枢纽综合改造工程为实体，按照1：20的比例缩建，实验隧道长40米、高0.4米、宽0.44米，分4段构成，每段约10米，共40米，段与段之间采用法兰连接，连接处的缝隙通过防火填料。
进一步地，实验隧道坡度可通过支架调节，可变幅度为0％～5％。
进一步地，地下车站模型根据重庆沙坪坝铁路枢纽综合改造工程的实体按1：10的比例缩建，模型的尺寸为长12米、宽2.5米、高5米。
进一步地，排烟口5每间隔1.8m设置一个，每个排烟口5的尺寸为0.25m×0.25m，每四个排烟口5组成一个排烟单元，通过排烟管道7和集烟罩8将四个排烟口连接在一起，连接到一台离心风机6上。
Claims (5)
1.一种地下空间火灾模拟实验装置，包括，实验隧道、数据采集系统、火源和自动补油装置，其特征在于：实验隧道包括矩形隧道(1)、可移动挡板(2)和弧形罩(3)，所述矩形隧道(1)整体框架为角钢焊接构件，隧道壁面设有防火玻璃，弧形罩(3)为钢板构件，均布排烟口(5)的可移动挡板(2)设置在矩形隧道(1)上部，可移动挡板(2)与矩形隧道(1)通过螺孔(4)固定连接，矩形隧道(1)的底部设有燃烧盆(9)，燃烧盆(9)的底部通过管路(12)与自动补油装置(10)连接；排烟口(5)间隔设置，四个排烟口(5)组成一个单元，通过排烟管道(7)和集烟罩(8)连接，排烟管道(7)的出口设有离心风机(6)，弧形罩(3)上部设有射流风机(11)。
2.根据权利要求1所述的一种地下空间火灾模拟实验装置，其特征在于：所述自动补油装置(10)与燃烧盆(9)连接的管道(12)上设有管路阀门(13)，自动补油装置(10)的上方的支架(15)上设有油桶(16)，油桶的出口管路设有控制阀(14)。
3.根据权利要求1所述的一种地下空间火灾模拟实验装置，其特征在于：所述矩形隧道(1)内设有包括烟气分析仪、风速仪、温度巡检仪和摄像机的数据采集系统。
4.根据权利要求1所述的一种地下空间火灾模拟实验装置，其特征在于：所述矩形隧道(1)的底部设有升降支架，可变幅度为0％～5％。
5.根据权利要求1所述的一种地下空间火灾模拟实验装置，其特征在于：所述管道(12)为螺纹连接的多节结构。
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