CN110013636A - 一种干粉喷射系统及消防车 - Google Patents

Abstract

本发明属于消防领域，具体涉及一种干粉喷射系统及消防车。其中的干粉喷射系统包括：干粉流化罐；高压气源，可调压地连通至所述干粉流化罐；干粉喷射装置，连通至所述干粉流化罐，用于喷射经流化处理的干粉气流；以及助吹装置，能够将设定压力的助吹气流引导至所述干粉喷射装置，以满足所述干粉喷射装置要求的设定喷射压力。基于上述技术方案，本发明实施例至少能够解决举高消防车干粉灭火系统的吹送压力不足的问题。

Description

一种干粉喷射系统及消防车

技术领域

本发明涉及消防领域，尤其涉及一种干粉喷射系统及消防车。

背景技术

随着城市的发展以及城市人口的聚集，高层消防、大型建筑消防以及石化装备消防得到了社会的高度重视，为了保障人民群众的生命及财产安全，针对于这类灭火场景的举高消防车得到了愈加广泛的应用。其中的举高消防车是指装备有举高和灭火装置，可进行登高灭火或消防救援的消防车，主要分为：登高平台消防车、举高喷射消防车、和云梯消防车。

为应对复杂的火情，现有的举高消防车通常采用干粉灭火剂进行灭火处理，其典型的喷射过程包括以下步骤：①高压氮气储瓶减压供气→②流化罐内干粉流化→③打开干粉出罐阀→④干粉-氮气两相流进入输送管路→⑤供给干粉喷射器喷出→⑥射入需灭火场所。

对于上述步骤①，通常采用压力值不大于1.5MPa的氮气储瓶供给流化罐以定压氮气进行干粉的流化，基于此，流化罐的罐体通常按照1.6MPa的工作压力进行设计。这样的工作压力对于常规的干粉消防车是充分的，因为从流化罐到喷射装置的输送管路较短、且基本没有高度落差，使得输送管路的整体压损较小。此外，常规干粉消防车上输运管路的长度和走向在出厂即已确定，因此只要流化罐内的压力满足要求，到达喷射装置的干粉相应地也具有充足的喷射动能。

但是对于具有一定高度落差的举高消防车(通常大于30米)而言，其干粉喷射系统的输运管路较长，高度落差也较大，且管路的变径、变向情况复杂，此外随着举高消防车臂架或梯架的不同举升状态，其高度落差以及管路变径、变向的复杂度也随之增大。因此，现有的相关举高消防车往往存在着由于干粉喷射系统吹送压力不足而导致的喷射能力欠缺的问题。

针对吹送压力不足所导致的喷射能力欠缺这一技术问题，如果提高供给流化罐的定压氮气的压力，则会使流化罐的工作压力设计值随之提高，进而使得流化罐的罐体厚度以及输运管路的管壁厚度显著增加，导致干粉喷射系统的整体重量和造价大幅提升，制约着目前举高消防车向更高的灭火高度发展。

对于上述步骤②，已有实验表明灭火剂的充装比对其喷射特性的影响较为显著，不同物性的干粉灭火剂通常存在对应于自身种类的较适宜的充装比范围：当流化罐内灭火剂的充装比低于这一范围时，将导致干粉灭火剂的供给量与供给强度不足，难以起到合格的灭火效能；而高于这一范围时，也会相应的使流化罐内的驱动气体储量不足，影响到流化罐罐底灭火剂的输运，使灭火剂释放过程延长，并且在灭火剂释放阶段的中后期驱动压力较低，易产生喷粉无力和脉动输粉的现象。

针对于此，目前现有消防车的干粉喷射系统多采用目测的方式观测干粉流化罐内加注料的位面，并以此确定干粉流化罐的充装比。然而对于微米级粒径的干粉粉体，不同的干粉型号批次、不同的加注或存放方式均会影响到干粉在流化罐罐内的占位容积，因此基于加注高度的判定方式无法准确计量干粉的充装比，结果必然导致干粉喷射系统所提供的干粉-氮气两相流的喷射特性无法达到最优化的喷射效能。

而对于上述步骤⑤，基于现有行业标注《GA39-2016消防车、消防要求和试验方法》，干粉喷射装置的有效喷射速率(即干粉喷射输送率)是衡量考评干粉喷射系统的最重要指标。所述有效喷射速率被定义为单位时间内流化罐的质量变化，针对于该指标的检测方式多采用初始、终止两状态(终止状态多采用流化罐内压力降低至0.5MPa作为判定标准)下的流化罐的称重差值，除以以秒表计时的喷射时长，从而求出喷射速率的平均值，并将其作为评估指标。

干粉吹送灭火的效能在于灭火剂的含量，所以真正决定是否有必要继续喷射的直接判断依据应该是干粉有效喷射速率(单位：kg/s)，而不应是间接评估指标：干粉罐的降压状态。因为即使干粉罐压力仍大，但是如果喷出的干粉含量已很少，没有充分的供给强度，再继续喷射是基本没有价值的，既浪费粉也浪费氮气。因此，缺乏对喷射关闭时机的准确判定与控制也是目前具有干粉灭火系统的消防车所存在的共性弊端。

发明内容

为克服以上技术缺陷，本发明的至少一个目的是提出一种干粉喷射系统及消防车，能够解决举高消防车干粉灭火系统的吹送压力不足的问题。本发明提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。

本发明提供了一种干粉喷射系统，包括：干粉流化罐；高压气源，可调压地连通至所述干粉流化罐；干粉喷射装置，连通至所述干粉流化罐，用于喷射经流化处理的干粉气流；以及助吹装置，能够将设定压力的助吹气流引导至所述干粉喷射装置，以满足所述干粉喷射装置要求的设定喷射压力。

进一步的，所述助吹装置包括：助吹管路，分别通过连通管路连通于所述干粉流化罐和所述干粉喷射装置，能够使所述干粉气流与所述助吹气流混合，并使混合后的气体向所述干粉喷射装置流动。

进一步的，所述助吹管路包括：第一管路，与连通至所述干粉流化罐一侧的连通管路连接，用于喷送所述干粉气流；以及第二管路，具有入口段与出口段，所述入口段用于引入所述助吹气流，所述出口段的中心线与所述第一管路的中心线互相平行，用于使流经所述第二管路的所述助吹气流具有与所述干粉气流相同的流向。

进一步的，所述第一管路套设在所述出口段的外侧，或所述出口段套设在所述第一管路的外侧，且位于外侧的所述第一管路和所述出口段中的一个具有开口，用于引入位于内侧的所述第一管路和所述出口段中的另一个。

进一步的，所述第一管路与所述出口段以中心线共线的方式互相套设。

进一步的，套设在外的所述第一管路或所述出口段具有变径管路段，变径管路段与连通至所述干粉喷射装置一侧的连通管路连接，用以避免所述助吹气流从所述第一管路回流。

进一步的，所述变径管路段的流通面积随流向均匀变化。

进一步的，所述第一管路套设于所述出口段外侧，所述第一管路具有收缩—扩张的变径管路段，变径管路段与所述干粉喷射装置一侧的连通管路连接，所述出口段的出口位于所述变径管路段的收缩区域。

进一步的，所述收缩—扩张的变径管路段的入口直径为D1、喉道直径为D2、出口直径为D3，所述收缩-扩张的变径管路段的收缩区域的长度为L1，扩张区域的长度为L2，所述第二管路的直径为d1，所述出口段进入所述变径管路段的长度为L3，所述出口段未进入所述收缩区域的长度为L4，所述D1、D2、D3、D4、d1、L1、L2、L3、L4满足以下条件：D3＝(1.2～1.5)*D1；D2＝(0.7～0.9)*D1；L1＝(3～5)*D1；L2＝(0.8～1.1)*D1；L3＝(0.2～0.3)*L1；d1＝(0.2～0.4)*D1；以及L4＝(6～10)*d1。

进一步的，所述第一管路套设于所述出口段内侧，所述出口段具有收缩的变径管路段，变径管路段与所述干粉喷射装置一侧的连通管路连接，所述第一管路的出口位于所述变径管路段的收缩区域。

进一步的，所述收缩的变径管路段的出口直径为D5、入口直径为D6，所述收缩的变径管路段的长度为L5，所述第一管路的直径为D7，所述第二管路的直径为d2，所述第一管路出口距离所述变径管路段的出口的长度为L6，所述D5、D6、D7、d2、L5、L6满足以下条件：D5＝D7；D6＝(1.4～1.8)*D5；L5＝(3～5)*D5；d2＝(0.3～0.55)*D5；以及L6＝(0.4～0.6)*L5。

进一步的，所述助吹装置还包括：电控减压阀，设置于所述助吹管路与所述高压气源之间，用于控制所述助吹气流的压力。

进一步的，所述助吹装置还包括：压力传感器，用于测量所述干粉喷射装置进口的实际喷射压力；所述电控减压阀被配置为：按所述设定喷射压力与所述实际喷射压力之间的差值，调整所述助吹气流的压力。

进一步的，所述助吹装置还包括：测长传感器，用于测量所述干粉流化罐与所述干粉喷射装置之间连通管路的长度值；以及测角传感器，用于测量所述连通管路进口与出口间流向的角度；所述电控减压阀被配置为：根据所述长度值以及所述角度的变化值所确定的所述连通管路的压力损失，调整所述助吹气流的压力。

进一步的，所述干粉喷射系统还包括：称重传感器，用于测量所述干粉流化罐的重量；报警装置，用于发出警示信息；车载控制器，通讯连接于所述称重传感器，并被配置为：根据接收到的外部输入的干粉灭火剂的牌号，计算出对应的所述干粉流化罐的最优充装重量，从而在所述称重传感所测量的重量达到所述最优充装重量时，触发所述报警装置进行报警。

进一步的，所述干粉喷射系统还包括：干粉进罐阀，设置于所述干粉流化罐的干粉注料口，用于控制向所述干粉流化罐加注的干粉流量；所述车载控制器通讯连接于所述干粉进罐阀，并被进一步配置为：在所述称重传感所测量的重量达到所述最优充装质量时，通过所述干粉进罐阀停止干粉的加注。

进一步的，所述干粉喷射系统还包括：干粉出罐阀，设置于所述干粉流化罐与所述干粉喷射装置之间，用于控制所述干粉气流的通断；所述车载控制器通讯连接于所述干粉出罐阀，并被进一步配置为：根据所述称重传感器测量干粉流化罐的实时重量，计算干粉有效喷射速率，并在计算得到的干粉有效喷射速率低于对应于干粉灭火剂牌号的最小许可喷射速率时，控制所述干粉出罐阀断开所述干粉气流。

本发明还提供了一种消防车，包括如前文任意一项所述的干粉喷射系统。

由此，基于上述技术方案，本发明实施例至少可以实现以下有益技术效果之一：

本申请通过助吹装置，在不改变现有干粉消防车干粉流化罐额定工作压力的情况下，解决了举高消防车，尤其是高度落差大于30米的举高消防车干粉喷射系统以及长距离输送管路吹送压力不足的问题。而对于常规干粉消防车，借助于本申请所提供的所述助吹装置，能够提高自身的吹送压力，实现与举高消防车的联合灭火作业，更好地应对高层消防等复杂灭火场景。并且本申请通过测量不同壁架姿态下输运管路的压力损失，或测量干粉喷射装置的输入压力，实现对助吹气流压力的自动匹配，从而保障助吹装置的效能，提高举高消防车的灭火能力。

本申请通过对干粉流化罐称重以计算其实时充装比，根据干粉灭火剂的牌号计算对应的最优充装重量，并在干粉灭火剂的充装过程中，通过报警装置提醒操作人员实现干粉灭火剂的最优充装，从而保证干粉灭火剂的灭火效能。

本申请还通过对干粉流化罐称重以计算其干粉有效喷射速率，并在干粉有效喷射速率不足时，主动关闭干粉灭火剂的喷射，从而提高使用干粉灭火剂的经济性。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明仅用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例所提供的干粉喷射系统的组成结构示意图；

图2为本发明实施例所提供的干粉喷射系统中一种助吹管路的结构示意图；

图3为本发明实施例所提供的干粉喷射系统中另一种助吹管路的结构示意图；

图中：

1、干粉流化罐；

2、高压气源；

3、干粉喷射装置；

4、助吹装置，41、助吹管路，411、第一管路，412、第二管路，412a、入口段，412b、出口段，413、开口，414a、第一法兰，414b、第二法兰，415、隔板，4151、通气孔，42、电控减压阀；

5、称重传感器；

51、压力传感器，52、测长传感器，53、测角传感器

6、车载控制器，61、显示操作台；

71、干粉进罐阀，72、干粉出罐阀；

8、外供粉阀。

具体实施方式

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

本发明的具体实施方式是为了便于对本发明的构思、所解决的技术问题、构成技术方案的技术特征和带来的技术效果有更进一步的说明。需要说明的是，对于这些实施方式的说明并不构成对本发明的限定。此外，下面的本发明的实施方式中涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

如图1～3所示，本发明提供了一种干粉喷射系统，包括：干粉流化罐1；高压气源2，可调压地连通至所述干粉流化罐1；干粉喷射装置3，连通至所述干粉流化罐1，用于喷射经流化处理的干粉气流；以及助吹装置4，能够将设定压力的助吹气流引导至所述干粉喷射装置3，以满足所述干粉喷射装置3要求的设定喷射压力。

所述干粉流化罐1被用以生成干粉-驱动气体两相流灭火剂，在灭火剂的生成过程中，首先将干粉加注至所述干粉流化罐1，再使所述高压气源2减压并为所述干粉流化罐1供气，随后压力恰当的驱动气体将在所述干粉流化罐1内使干粉流化，从而形成可供吹送的干粉灭火剂。所述高压气源2可以通过高压储气瓶进行供气，也可以通过高压气站进行供气。而为了实现更好的灭火效果，所述高压气源2中的气体种类可以选取氮气、二氧化碳或惰性气体等化学性质稳定的气体。而所述干粉喷射装置3则被用于将干粉灭火剂以特定的喷射范围与喷射速度注入消防现场，通常包括干粉炮、干粉枪等。

按照现有的相关干粉消防车的标准，所述高压气源2在向所述干粉流化罐1供气的过程中，供气压力通常不大于1.5MPa。相应的，现有的干粉流化罐1的罐体强度通常按照1.6MPa的工作压力设计，大于最大的供气压力从而保证在对干粉流化过程中的设备安全。基于此，现有的干粉消防车所配备的干粉喷射系统主要由所述干粉流化罐1、所述高压气源2、所述干粉喷射装置3以及输运管路构成。

然而对于举高消防车而言，尤其对于高度落差大于30米的举高消防车而言，由于巨大的高度落差，再加上输运管路显著加长且变径、变向情况复杂，因此现有的1.5MPa的供气压力无法满足其干粉喷射装置3的吹送压力要求，影响到干粉喷射装置3的喷射特性。

基于此，本申请通过所述助吹装置4，在不改变干粉流化罐1罐体强度、高压气源2供气压力和输运管路强度的前提下，通过引入助吹气流满足干粉喷射装置3所要求的喷射压力。

并且，当所述干粉喷射装置3的型号改变时，会导致其所要求的设定喷射压力随之改变；而当所述输运管路在消防作业时的展开、布置状态不同时，也会导致干粉灭火剂在输运过程中不同的压力损失。因此，所述助吹装置4能够基于所述干粉喷射装置3所要求的设定喷射压力，在考虑干粉灭火剂输运过程压力损失的情况下，将设定压力的助吹气流引导至所述干粉喷射装置3。

进一步的，所述助吹装置4包括：助吹管路41，分别通过连通管路连通于所述干粉流化罐1和所述干粉喷射装置3，能够使所述干粉气流与所述助吹气流混合，并使混合后的气体向所述干粉喷射装置3流动。

作为助吹装置4的一个具体实施方式，所述助吹管路41通过两端的连通管路连接于所述干粉流化罐1与所述干粉喷射装置3之间，为了方便叙述，设置于所述助吹管路41与所述干粉流化罐1之间的连通管路被称为“干粉流化罐1一侧的连通管路”；相应的，设置于所述助吹管路41与所述干粉喷射装置3之间的连通管路则被称为“干粉喷射装置3一侧的连通管路”。

为了克服举高消防车的高度落差，以及干粉灭火剂在输运管路中的压力损失，所述助吹管路41被用以引入一股助吹气流，所述助吹气流应当具有比从所述干粉流化罐1一侧的连通管路所提供的干粉气流更大的压力，以使经过混合的助吹气流与干粉气流满足所述干粉喷射装置3的压力要求。

对于本领域技术人员而言，在两股气流进行混合的过程中，尤其是要求混合后气体压力的情形下，需要尽可能地避免在气流混合过程中的压力损失。针对于此，所述助吹管路41包括：第一管路411，与连通至所述干粉流化罐1一侧的连通管路连接，用于喷送所述干粉气流；以及第二管路412，具有入口段412a与出口段412b，所述入口段412a用于引入所述助吹气流，所述出口段412b的中心线与所述第一管路411的中心线互相平行，用于使流经所述第二管路412的所述助吹气流具有与所述干粉气流相同的流向。

其中，所述入口段412a与所述出口段412b是针对于所述第二管路412的划分，且划分依据于该段管路是用于进气还是出气。所述入口段412a与所述出口段412b之间的划分不要求两者之间的夹角为直角，也不要求两者之间不存在其他用于过渡气流的中间管路段。

用于喷送所述干粉气流的所述第一管路411，与用于喷送所述助吹气流的所述第二管路412的出口段412b之间具有相同的气流流向，能够避免由于两股气流流向不同而产生的压力损失，最大程度地保存助吹气流的动能。流动方向共线的所述第一管路411与所述第二管路412可以通过两管并列的方式设置，此时，可以通过在所述第一管路411与所述第二管路412的共同下游额外设置混合管路，用于承接所述干粉气流与所述助吹气流并使两股气流充分混合后合流。

当然，如图2～3所示，所述第一管路411与所述第二管路412也可以通过套设的方式互相设置，具体而言：所述第一管路411套设在所述出口段412b的外侧，或所述出口段412b套设在所述第一管路411的外侧，且位于外侧的所述第一管路411和所述出口段412b中的一个具有开口413，用于引入位于内侧的所述第一管路411和所述出口段412b中的另一个。

当所述第一管路411与所述第二管路412以套设的关系互相设置时，为了避免由于管路转向而导致的干粉沉积以及压力损失，用于喷送所述干粉气流的所述第一管路411应当维持流动方向不改变。基于此，如图2所示，所述第一管路411通过在管壁上开设的所述开口413引入所述第二管路412，且所述第二管路412以转向的方式将所述出口段412b套设于所述第一管路411内，从而保持干粉气流在混合前后不发生流向变化；而如图3所示，所述第二管路412通过在沿所述第一管路411流向的方向开设的所述开口413引入所述第一管路411，再使所述助吹气流通过所述出口段412b与入口段412a之间的夹角转向，并以环绕所述第一管路411的方式与所述干粉气流混合，以保证所述干粉气流的流向不发生变化。

进一步的，为了使所述助吹气流与所述干粉气流混合均匀，所述第一管路411与所述出口段412b以中心线共线的方式互相套设。

进一步的，为了避免具有较高压力的所述助吹气流向所述第一管路411的回流，套设在外的所述第一管路411或所述出口段412b具有变径管路段，变径管路段与连通至所述干粉喷射装置3一侧的连通管路连接，用以避免所述助吹气流从所述第一管路411回流。

对于本领域技术人员而言，基于连续性方程，管道内气流的速度与压力会受管道内的流通面积影响：在不考虑摩擦阻力的情况下，管道流通面积增大，则气流的速度减小而压力增大。因此，本申请通过设置所述变径管路段，利用管道流通面积的变化，在所述助吹气流的出口处形成合理的压力变化，使所述助吹气流保持朝向于所述干粉喷射装置3流动的流动方向，从而避免所述助吹气流从所述第一管路411回流。

所述变径管路段可以通过不同半径的管路段形成流通面积的变化，但是不同半径的管路段直接地互相联通会产生大量的凸扩区域，从而引起较大的压力损失。因此，进一步的，所述变径管路段的流通面积随流向均匀变化。均匀变化的所述变径管路段不但能够减少由于管路凸扩所引起的压力损失，还能有效减少混合后的所述助吹气流与所述干粉气流在流经所述变径管路段时湍流强度的增加，从而降低混合气流在后续输运过程中的能量耗散。

进一步的，如图2所示，所述第一管路411套设于所述出口段412b外侧，所述第一管路411具有收缩—扩张的变径管路段，变径管路段与所述干粉喷射装置3一侧的连通管路连接，所述出口段412b的出口位于所述变径管路段的收缩区域。所述收缩-扩张的变径管路段是指沿流动方向，气流首先经过的是流通面积渐缩的管路段，随后经过流通面积渐扩的管路段。

当所述第一管路411套设于所述出口段412b外侧时，所述助吹气流将作为中心流被所述干粉气流围绕，此时设置收缩-扩张类型的变径管路段，并使所述变径管路段连接至所述干粉喷射装置3一侧的联通管路，能够保证经混合后的所述助吹气流与所述干粉气流向所述干粉喷射装置3的输运过程均匀流畅。

此外，使所述出口段412b的出口位于所述收缩-扩张的变径管路段的收缩区域，利用了由所述收缩-扩张的变径管路段所形成压差引流，有效避免位于中心的所述助吹气流向所述变径管路段的入口返流。具体而言，由收缩段的管路段所引起的正压梯度能够使所述助吹气流不断向压力更低的区域流动，以此避免助吹气流的回流；在助吹气流与干粉气流经过收缩-扩张的变径管路段的喉道后，两者将被比较好地混合，并通过扩张段的管路段所引起的负压梯度逐步加压，以使混合后的气流达到对应于所述干粉喷射装置3设定喷射压力和后续管路压力损失之和的压力值。

进一步的，为了减少所述干粉气流在所述助吹气流的高速助吹过程中所产生的湍流强度，并避免助吹气流向所述变径管路段的入口回流，所述收缩-扩张的变径管路段被进一步设置为：

所述收缩—扩张的变径管路段的入口直径为D1、喉道直径为D2、出口直径为D3，所述收缩-扩张的变径管路段的收缩区域的长度为L1，扩张区域的长度为L2，所述第二管路412的直径为d1，所述出口段412b进入所述变径管路段的长度为L3，所述出口段412b未进入所述收缩区域的长度为L4，所述D1、D2、D3、D4、d1、L1、L2、L3、L4满足以下条件：D3＝(1.2～1.5)*D1；D2＝(0.7～0.9)*D1；L1＝(3～5)*D1；L2＝(0.8～1.1)*D1；L3＝(0.2～0.3)*L1；d1＝(0.2～0.4)*D1；以及L4＝(6～10)*d1。

需要说明的是，上述变径管路段的入口直径D1、喉道直径D2、出口直径D3，以及所述第二管路412的直径d1，均指的是对应管路的内径。

进一步的，所述第一管路411套设于所述出口段412b内侧，所述出口段412b具有收缩的变径管路段，变径管路段与所述干粉喷射装置3一侧的连通管路连接，所述第一管路411的出口位于所述变径管路段的收缩区域。

如图3所示，当所述第一管路411套设于所述出口段412b内侧时，可以通过第一管路411中部设置的第一法兰414a与设置在所述第二管路412的所述开口413端面上的第二法兰414b互相连接固定。第一管路411插入至所述出口段412b的部分可以由所述出口段412b内的隔板415支承，从而在所述收缩的变径管路段与所述第一管路411之间形成环形空隙的助吹气流出口。进一步的，通过在所述隔板415周圈设置通气孔4151，使所述助吹气流由所述入口段412a进入，经由所述通气孔4151，再沿所述出口段412b渐缩的内壁均匀射出，从而实现所述助吹气流对所述干粉气流的助吹功能。

进一步的，为了保证混合后的所述助吹气流与所述干粉气流输送过程的均匀流畅，且保证所述助吹气流不向所述变径管路段的入口回流，所述收缩的变径管路段被进一步配置为：

所述收缩的变径管路段的出口直径为D5、入口直径为D6，所述收缩的变径管路段的长度为L5，所述第一管路411的直径为D7，所述第二管路的直径为d2，所述第一管路411出口距离所述变径管路段的出口的长度为L6，所述D5、D6、D7、d2、L5、L6满足以下条件：D5＝D7；D6＝(1.4～1.8)*D5；L5＝(3～5)*D5；d2＝(0.3～0.55)*D5；以及L6＝(0.4～0.6)*L5。

需要说明的是，上述变径管路段的出口直径D5、入口直径D6，所述第一管路411的直径D7，所述第二管路的直径d2，均指的是对应管路的内径。

进一步的，为了实现对所述助吹气流压力的控制，以使混合后的所述助吹气流与所述干粉气流的压力满足所述干粉喷射装置3的喷射压力要求，所述助吹装置4还包括：电控减压阀42，设置于所述助吹管路41与所述高压气源2之间，用于控制所述助吹气流的压力。

进一步的，作为对所述助吹气流压力的一种调节方式，所述助吹装置4还包括：压力传感器51，用于测量所述干粉喷射装置3进口的实际喷射压力；所述电控减压阀42被配置为：按所述设定喷射压力与所述实际喷射压力之间的差值，调整所述助吹气流的压力。

在这种调节方式下，所述车载控制器6根据所述压力传感器51的测量值P1与干粉喷射装置3的设定压力要求P2之间的偏差输出电信号，调节所述电控减压阀42的开度以控制所述助吹气流的压力P3，使得P1≥P2，从而实现干粉喷射装置3一侧输运管路的终端干粉气流的吹送压力满足所述干粉喷射装置3的设定压力要求。

进一步的，作为对所述助吹气流压力的另一种调节方式，所述助吹装置4还包括：测长传感器52，用于测量所述干粉流化罐1与所述干粉喷射装置3之间连通管路的长度值；以及测角传感器53，用于测量所述连通管路进口与出口间流向的角度；所述电控减压阀42被配置为：根据所述长度值以及所述角度的变化值所确定的所述连通管路的压力损失，调整所述助吹气流的压力。

相应的，在这种调节方式下，所述车载控制器6根据所述测长传感器52及测角传感器53所确定的输运管路状态，依据管路状态与管路压力损失之间的经验公式，通过所述车载控制器6的计算模块实时计算出输运管路的压力损失Pb，再结合干粉喷射装置3的设定压力要求P2，通过输出电信号以使所述电控减压阀42控制所述助吹气流的压力P3＝(1.1～1.3)*(Pb+P2)。基于此，预先标定好由所述车载计算器所输出的电信号与所述电控减压阀42输出的助吹气流压力之间的线性关系，就可以实现对所述助吹气流的压力P3的自动控制。

进一步的，所述干粉喷射系统还包括：称重传感器5，用于测量所述干粉流化罐1的重量；报警装置，用于发出警示信息；车载控制器6，通讯连接于所述称重传感器5，并被配置为：根据接收到的外部输入的干粉灭火剂的牌号，计算出对应的所述干粉流化罐1的最优充装重量，从而在所述称重传感所测量的重量达到所述最优充装重量时，触发所述报警装置进行报警。

通过预先实施的冷喷试验确定出不同的干粉喷射装置3针对不同规格干粉灭火剂的最优充装比后，就可以在所述车载控制器6中设定不同规格干粉灭火剂所对应的优选装载质量。基于此，只要被输入正确的干粉灭火剂牌号，车载控制器6就可自动调出对应的优选充装比和对应允许的装载质量。

在对所述干粉流化罐1的充装过程中，所述称重传感器5能够准确检测所述干粉流化罐1内干粉灭火剂的实时充装质量，并实时反馈给所述车载控制器6。所述车载控制器6可以将所述实时充装质量反映在所述显示操作台61，供操作人员参考。当然，通过所述报警装置的报警信息，操作人员能够得到进一步的提醒。基于此，即使在后续的干粉加注操作中更换干粉灭火剂型号，只要输入正确的干粉灭火剂牌号，所述车载控制器6就能通过所述显示操作台61或所述报警装置，保证操作人员实现不同型号干粉灭火剂的最优充装，使所述干粉喷射装置3获得更好的灭火效能。

进一步的，为了实现对所述干粉流化罐1充装干粉过程的自动控制，所述干粉喷射系统还包括：干粉进罐阀71，设置于所述干粉流化罐1的干粉注料口，用于控制向所述干粉流化罐1加注的干粉流量；所述车载控制器6通讯连接于所述干粉进罐阀71，并被进一步配置为：在所述称重传感所测量的重量达到所述最优充装质量时，通过所述干粉进罐阀71停止干粉的加注。

进一步的，所述干粉喷射系统还包括：干粉出罐阀72，设置于所述干粉流化罐1与所述干粉喷射装置3之间，用于控制所述干粉气流的通断；所述车载控制器6通讯连接于所述干粉出罐阀72，并被进一步配置为：根据所述称重传感器5测量干粉流化罐1的实时重量，计算干粉有效喷射速率，并在计算得到的干粉有效喷射速率低于对应于干粉灭火剂牌号的最小许可喷射速率时，控制所述干粉出罐阀72断开所述干粉气流。

所述有效喷射速率是单位时间内干粉喷射的质量(单位：kg/s)，该指标反应了灭火剂的供给强度，是干粉灭火系统的重要性能指标。在实际评价中，为了易于检测操作，往往忽略干粉输送管路内的干粉沉积，以干粉罐的单位时间内质量变化作为干粉喷射输送率，并把其作为有效喷射速率。

所述最小许可喷射速率依赖于干粉灭火剂的牌号，是依据灭火效能而设置的有效喷射速率的阈值，即在干粉喷射输送率低于所述最小许可喷射速率时，继续喷射干粉灭火剂已经基本起不到有价值的灭火效果，并会大量浪费干粉与助吹气体。

区别于现有的依赖于干粉流化罐1内压力检测，以及通过始末状态进行平均化的有效喷射速率的计算方式，通过所述干粉出罐阀72以及所述称重传感器5的配合，所述车载控制器6能够实时计算干粉的有效喷射速率，并在计算得到干粉喷射速率低于所述最小许可喷射速率时，主动停止所述干粉出罐阀72对所述干粉气流的输运，从而避免干粉灭火剂在在喷射末期的低灭火价值状态下的继续喷送，减少对干粉与氮气的浪费。

本发明还提供了一种消防车，包括如前文任意一项所述的干粉喷射系统。

下面结合附图对本申请做进一步描述：

如图1所示，为本发明实施例所提供的干粉喷射系统的组成结构示意图，相关的干粉喷射装置由干粉流化罐1、高压气源2与干粉喷射装置3这三个主要部件组成，本申请在其基础上额外从高压气源2引出一股助吹气流，并从干粉流化罐1与干粉喷射装置3之间的连通管路将所述助吹气流引入干粉气流，以增加进入所述干粉喷射装置的干粉灭火剂的压力。

而如图1中虚线部分所示，电控减压阀42、压力传感器51、测长传感器52和测角传感器53分别通讯连接于车载控制器6，使得车载控制器6能够通过电控减压阀42的开度对助吹气流的压力进行准确控制。此外，称重传感器5与显示操作台61分别通讯连接于车载控制器6，使得车载控制器6能够实施掌握干粉流化罐1的实时重量，从而对干粉填充过程的干粉填充质量以及干粉灭火剂喷射过程的干粉有效喷射速率进行控制，并通过显示操作台61向操作人员显示并提供操作选项。

图1中还示出了连接至所述助吹管路41出口的外供粉阀8，其作用是在混合后的助吹气流与干粉气流的有效喷射速率不满足要求时，向混合后的干粉灭火剂额外提供的干粉。所述外供粉阀8能够在不改变现有的干粉喷射系统的基础上，提高干粉的有效喷射速率。

图2和图3分别为本发明实施例所提供的干粉喷射系统中的两种助吹管路的结构示意图，其中图2示出了第一管路套设于第二管路的出口段外侧，而图3则示出了第一管路则套设于第二管路的出口段内侧。

由此，基于上述技术方案，本发明实施例至少可以实现以下有益技术效果之一：

本申请通过助吹装置4，在不改变现有干粉消防车干粉流化罐1额定工作压力的情况下，解决了举高消防车，尤其是高度落差大于30米的居高消防车干粉喷射系统或长距离输送管路吹送压力不足的问题。而对于常规干粉消防车，借助于本申请所提供的所述助吹装置4，能够提高自身的吹送压力，实现与举高消防车的联合灭火作业，更好地应对高层消防等复杂灭火场景；

本申请通过测量不同壁架姿态下输运管路的压力损失，或测量干粉喷射装置3的输入压力，实现对助吹气流压力的自动匹配，从而保障助吹装置4的效能，提高举高消防车的灭火能力；

本申请通过对干粉流化罐1称重以计算其实时充装比，根据干粉灭火剂的牌号计算对应的最优充装重量，并在干粉灭火剂的充装过程中，通过报警装置提醒操作人员实现干粉灭火剂的最优充装，从而保证干粉灭火剂的灭火效能；

本申请还通过对干粉流化罐1称重以计算其干粉有效喷射速率，并在干粉有效喷射速率不足时，主动关闭干粉灭火剂的喷射，从而提高使用干粉灭火剂的经济性。

Claims (18)

1.一种干粉喷射系统，其特征在于，包括：

干粉流化罐；

高压气源，可调压地连通至所述干粉流化罐；

干粉喷射装置，连通至所述干粉流化罐，用于喷射经流化处理的干粉气流；以及

助吹装置，能够将设定压力的助吹气流引导至所述干粉喷射装置，以满足所述干粉喷射装置要求的设定喷射压力。

2.根据权利要求1所述的干粉喷射系统，其特征在于，所述助吹装置包括：

助吹管路，分别通过连通管路连通于所述干粉流化罐和所述干粉喷射装置，能够使所述干粉气流与所述助吹气流混合，并使混合后的气体向所述干粉喷射装置流动。

3.根据权利要求2所述的干粉喷射系统，其特征在于，所述助吹管路包括：

第一管路，与连通至所述干粉流化罐一侧的连通管路连接，用于喷送所述干粉气流；以及

第二管路，具有入口段与出口段，所述入口段用于引入所述助吹气流，所述出口段的中心线与所述第一管路的中心线互相平行，用于使流经所述第二管路的所述助吹气流具有与所述干粉气流相同的流向。

4.根据权利要求3所述的干粉喷射系统，其特征在于，所述第一管路套设在所述出口段的外侧，或所述出口段套设在所述第一管路的外侧，且位于外侧的所述第一管路和所述出口段中的一个具有开口，用于引入位于内侧的所述第一管路和所述出口段中的另一个。

5.根据权利要求4所述的干粉喷射系统，其特征在于，所述第一管路与所述出口段以中心线共线的方式互相套设。

6.根据权利要求4所述的干粉喷射系统，其特征在于，套设在外的所述第一管路或所述出口段具有变径管路段，变径管路段与连通至所述干粉喷射装置一侧的连通管路连接，用以避免所述助吹气流从所述第一管路回流。

7.根据权利要求6所述的干粉喷射系统，其特征在于，所述变径管路段的流通面积随流向均匀变化。

8.根据权利要求3所述的干粉喷射系统，其特征在于，所述第一管路套设于所述出口段外侧，所述第一管路具有收缩—扩张的变径管路段，变径管路段与所述干粉喷射装置一侧的连通管路连接，所述出口段的出口位于所述变径管路段的收缩区域。

9.根据权利要求8所述的干粉喷射系统，其特征在于，所述收缩—扩张的变径管路段的入口直径为D1、喉道直径为D2、出口直径为D3，所述收缩-扩张的变径管路段的收缩区域的长度为L1，扩张区域的长度为L2，所述第二管路的直径为d1，所述出口段进入所述变径管路段的长度为L3，所述出口段未进入所述收缩区域的长度为L4，所述D1、D2、D3、D4、d1、L1、L2、L3、L4满足以下条件：D3＝(1.2～1.5)*D1；D2＝(0.7～0.9)*D1；L1＝(3～5)*D1；L2＝(0.8～1.1)*D1；L3＝(0.2～0.3)*L1；d1＝(0.2～0.4)*D1；以及L4＝(6～10)*d1。

10.根据权利要求3所述的干粉喷射系统，其特征在于，所述第一管路套设于所述出口段内侧，所述出口段具有收缩的变径管路段，变径管路段与所述干粉喷射装置一侧的连通管路连接，所述第一管路的出口位于所述变径管路段的收缩区域。

11.根据权利要求10所述的干粉喷射系统，其特征在于，所述收缩的变径管路段的出口直径为D5、入口直径为D6，所述收缩的变径管路段的长度为L5，所述第一管路的直径为D7，所述第二管路的直径为d2，所述第一管路出口距离所述变径管路段的出口的长度为L6，所述D5、D6、D7、d2、L5、L6满足以下条件：D5＝D7；D6＝(1.4～1.8)*D5；L5＝(3～5)*D5；d2＝(0.3～0.55)*D5；以及L6＝(0.4～0.6)*L5。

12.根据权利要求2所述的干粉喷射系统，其特征在于，所述助吹装置还包括：

电控减压阀，设置于所述助吹管路与所述高压气源之间，用于控制所述助吹气流的压力。

13.根据权利要求12所述的干粉喷射系统，其特征在于，所述助吹装置还包括：

压力传感器，用于测量所述干粉喷射装置进口的实际喷射压力；

所述减压阀被配置为：按所述设定喷射压力与所述实际喷射压力之间的差值，调整所述助吹气流的压力。

14.根据权利要求12所述的干粉喷射系统，其特征在于，所述助吹装置还包括：

测长传感器，用于测量所述干粉流化罐与所述干粉喷射装置之间连通管路的长度值；以及

测角传感器，用于测量所述连通管路进口与出口间流向的角度；

所述减压阀被配置为：根据所述长度值以及所述角度的变化值所确定的所述连通管路的压力损失，调整所述助吹气流的压力。

15.根据权利要求1所述的干粉喷射系统，其特征在于，还包括：

称重传感器，用于测量所述干粉流化罐的重量；

报警装置，用于发出警示信息；

车载控制器，通讯连接于所述称重传感器，并被配置为：根据接收到的外部输入的干粉灭火剂的牌号，计算出对应的所述干粉流化罐的最优充装重量，从而在所述称重传感所测量的重量达到所述最优充装重量时，触发所述报警装置进行报警。

16.根据权利要求15所述的干粉喷射系统，其特征在于，还包括：

干粉进罐阀，设置于所述干粉流化罐的干粉注料口，用于控制向所述干粉流化罐加注的干粉流量；

所述车载控制器通讯连接于所述干粉进罐阀，并被进一步配置为：在所述称重传感所测量的重量达到所述最优充装质量时，通过所述干粉进罐阀停止干粉的加注。

17.根据权利要求15所述的干粉喷射系统，其特征在于，还包括：

干粉出罐阀，设置于所述干粉流化罐与所述干粉喷射装置之间，用于控制所述干粉气流的通断；

所述车载控制器通讯连接于所述干粉出罐阀，并被进一步配置为：根据所述称重传感器测量干粉流化罐的实时重量，计算干粉有效喷射速率，并在计算得到的干粉有效喷射速率低于对应于干粉灭火剂牌号的最小许可喷射速率时，控制所述干粉出罐阀断开所述干粉气流。

18.一种消防车，其特征在于，包括如权利要求1～17任意一项所述的干粉喷射系统。