CN110090376A - 用于变压器油火灾的长射程带电灭火的细水雾喷射装置 - Google Patents

用于变压器油火灾的长射程带电灭火的细水雾喷射装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于变压器油火灾的长射程带电灭火的细水雾喷射装置，包括：用于与灭火液管道连接的接入段以及用于喷射水雾的喷射段，接入段和喷射段直接或间接连通；喷射段上设置有喷射水道，喷射水道包括沿喷射段的径向中心布置的直射入水道，以及以直射入水道为中心的且沿喷射段的轴向布置的三条以上的螺旋水道，且每条螺旋水道上开设有一个以上的向外连通的水雾喷孔。本发明同时具备25米以上长射程及300微米以内的尾端强雾化，满足变压器油火带电灭火需求。

Description

用于变压器油火灾的长射程带电灭火的细水雾喷射装置
技术领域
本发明涉及电力系统防护领域，尤其涉及一种用于变压器油火灾的长射程带电灭火的细水雾喷射装置。
背景技术
近年来，变压器火灾已成为危害电力系统安全稳定运行的最主要的灾害之一。变压器是变电站最主要的设备，内部含有大量可燃变压器油，一旦发生火灾，极易烧毁变压器，引起进出输电线路停运，严重危害社会生产生活用电。在诸多变压器油火灭火措施中，喷射水系灭火剂是扑灭火灾及防止复燃行之有效的方法。
变压器火灾通常火势较大，且由于其带有高电压，无法近距离灭火，需要将水系灭火剂喷射25米以上的距离。同时，为了不降低高压间隙的绝缘，保证变压器安全运行，需要将灭火端水雾直径降低至300微米以内。然而，现有的水喷射灭火系统中，能够满足25米以上射程的主要为直射式喷射结构，其尾端雾滴直径在2000微米左右，扩散在空气中将严重降低间隙绝缘性能，无法安全带电灭火；而现有旋流雾化喷头结构利用旋芯将水射流旋转雾化，雾滴直径小于300微米，但旋流严重损耗射流动能，射程大幅缩短至10米左右。
因此，急需开发兼具25米长射程和300微米强雾化的带电灭火细水雾喷射结构，满足变压器带电灭火需求，提高变压器火灾防治能力，进而提高电网安全稳定性能。
发明内容
本发明提供了一种用于变压器油火灾的长射程带电灭火的细水雾喷射装置，用以解决现有的细水雾喷射结构不能兼顾25米长射程和300微米强雾化的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：
一种用于变压器油火灾的长射程带电灭火的细水雾喷射装置，包括：
用于与灭火液管道连接的接入段以及用于喷射水雾的喷射段，接入段和喷射段直接或间接连通；喷射段上设置有喷射水道，喷射水道包括沿喷射段的径向中心布置的直射入水道，以及以直射入水道为中心的且沿喷射段的轴向布置的三条以上的螺旋水道，且每条螺旋水道上开设有一个以上的向外连通的水雾喷孔。
优选地，每条螺旋水道包括至少三段依次相连的半径递增的圆弧。
优选地，每段圆弧的弧度为π/2，且至少三段的圆弧的按照圆弧半径呈等比序列递增的次序依次连接。
优选地，水雾喷孔开设于螺旋水道的中点至末端上。
优选地，三条以上的螺旋水道以直射入水道为中心在喷射段的轴向平面内对称均匀分布。
优选地，接入段为漏斗形，漏斗形的收缩端用于与灭火液管道连接，漏斗形的扩张端与喷射段直接或间接连通。
优选地，装置还包括过滤网，过滤网沿径向布满于接入段和喷射段的连通空间内。
优选地，喷射段包括过滤腔帽和喷孔帽，过滤网张设于过滤腔帽的轴向空间内，过滤腔帽前端与接入段连接，过滤腔帽的尾端上开设有径向通孔，以及过滤腔帽的尾端的外侧端面上开设有螺旋水道的第一水槽组；喷孔帽套设于过滤腔帽的尾端上，并在与过滤腔帽的接触面上开设有与第一水槽组匹配的第二水槽组，且第二水槽组内开设有一个以上的通孔以形成向外连通的水雾喷孔。
优选地，所有的水雾喷孔的截面积的总和小于直射入水道的截面积，直射入水道的截面积等于所有螺旋水道的截面积的总和。
优选地，水雾喷孔的直径为3～5mm。
本发明具有以下有益效果：
本发明的用于变压器油火灾的长射程带电灭火的细水雾喷射装置，直射水流进入螺旋水道，高速旋转发生离心作用，形成自旋转，由水雾喷孔喷射出，大于2000微米的自旋转水珠在高压的作用下，逐级破碎，因水珠粒径较大，受空气阻力与风的影响相对较小，完成25米以上的射程后，尾端在空气侵蚀与自旋转的作用下，破碎成直径小于300微米的雾滴，达到长射程、强雾化的效果，满足变压器油火带电灭火的需求。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照附图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明优选实施例的用于变压器油火灾的长射程带电灭火的细水雾喷射装置的结构示意图；
图2是本发明优选实施例的螺旋水道的圆弧连接示意图；
图3是本发明优选实施例的螺旋水道及喷孔的平面结构示意图。
图中各标号表示：
1、接入段；1-1、小直径段管道；2、过滤腔帽；2-1、过滤网；2-2、直射入水道；3、喷孔帽；4、过滤腔；5、螺旋水道；6、水雾喷孔。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
参见图1，本发明的用于变压器油火灾的长射程带电灭火的细水雾喷射装置，包括：用于与灭火液管道连接的接入段1以及用于喷射水雾的喷射段，接入段1和喷射段直接或间接连通；喷射段上设置有喷射水道，喷射水道包括沿喷射段的径向中心布置的直射入水道2-2，以及以直射入水道2-2为中心的且沿喷射段的轴向布置的三条以上的(本实施例中有四条)螺旋水道5，且每条螺旋水道5上开设有一个以上的向外连通的水雾喷孔6。直射入水道2-2中的直射水流进入螺旋水道5，在高速旋转发生离心作用下形成自旋转，由水雾喷孔6喷射出，大于2000微米的自旋转水珠在高压的作用下，逐级破碎，因水珠粒径较大，受空气阻力与风的影响相对较小，完成25米以上的射程后，尾端在空气侵蚀与自旋转的作用下，破碎成直径小于300微米的雾滴，达到长射程、强雾化的效果，满足变压器油火带电灭火的需求。
本实施例中，接入段1的外部为漏斗形(参见图1，本实施例中，接入段1的内腔为直径不同的两段管道连接，小直径段管道1-1与灭火液管道螺纹连接)，漏斗形的收缩端用于与灭火液管道连接，漏斗形的扩张端与喷射段直接或间接连通。喷射段包括过滤腔帽2和喷孔帽3，过滤网2-1张设于过滤腔帽2的轴向空间内，接入段1的大直径段管道与过滤腔帽2内的过滤网2-1之前的一段管道直径相同且二者套合形成过滤腔4，为增强过滤效果，同时使得过滤网2-1承受压力尽可能小，过滤腔4的半径r2应尽可能大。其中接入段1的小直径段管道1-1的半径r1与输水管道相同，但为了达到变压器油火灾长射程带电灭火的水压，直射入水道2-2的半径r3应比r1小，可根据流量Q，利用常规流体力学公式算得。
本实施例中，过滤腔帽2前端与接入段1连接，过滤腔帽2的尾端上开设有径向通孔，以及过滤腔帽2的尾端的外侧端面上开设有螺旋水道5的第一水槽组；喷孔帽3套设于过滤腔帽2的尾端上(本实施例为螺纹连接)，并在与过滤腔帽2的接触面上开设有与第一水槽组匹配的第二水槽组，经螺纹连接后，第一水槽组匹配的第二水槽组共同组成螺旋水道5；且第二水槽组内开设有一个以上的通孔以形成向外连通的水雾喷孔6。
本实施例中，参见图2，每条螺旋水道5包括至少三段依次相连的半径递增的圆弧。每段圆弧的弧度为π/2(1/4圆弧)，且至少三段的圆弧的按照圆弧半径呈等比序列递增的次序依次连接。参见图3，本实施例中，螺旋水道5的数量为4条，4条螺旋水道5以直射入水道2-2为中心在喷射段的轴向平面内对称均匀分布。每条螺旋水道5上的水雾喷孔6数量为4个，水雾喷孔6的直径为3～5mm。为了保证水流经过充分旋转后才射出，水雾喷孔6开设于螺旋水道5的中点至末端上。为了使得水流喷射出后有足够的压力使得水珠撕裂，所有的水雾喷孔6的截面积的总和略小于直射入水道2-2的截面积。直射入水道2-2的截面积等于所有螺旋水道5的截面积的总和。
本实施例中，r1＝10毫米，r2＝25毫米，流量Q＝40升/分。为了达到变压器油火灾长射程带电灭火的水压6.5兆帕，取液体密度为1千克/立方米，利用常规流体力学公式算得r3＝7.6毫米。本实施例的4条螺旋水道5的总截面积应与直射入水道2-2的截面积相同，即为πr3 2＝181平方毫米，则每个螺旋水道5截面积为45平方毫米，取水道宽9毫米，深5毫米。每个螺旋水道5在中点至末端设置4个水雾喷孔6，则每个喷孔面积应小于181/16＝11.3平方毫米，则喷孔直径应小于7.2毫米，本实施例取喷孔直径d＝6.5毫米。
经实验证明，本实施例能大于2000微米的自旋转水珠在高压的作用下，逐级破碎，因水珠粒径较大，受空气阻力与风的影响相对较小，完成25米以上的射程后，尾端在空气侵蚀与自旋转的作用下，破碎成直径小于300微米的雾滴，达到长射程、强雾化的效果。即经过直射与螺旋离心共同作用，同时具备25米以上长射程及300微米以内的尾端强雾化，满足变压器油火带电灭火需求。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于变压器油火灾的长射程带电灭火的细水雾喷射装置，其特征在于，包括：
用于与灭火液管道连接的接入段(1)以及用于喷射水雾的喷射段，所述接入段(1)和所述喷射段直接或间接连通；所述喷射段上设置有喷射水道，所述喷射水道包括沿所述喷射段的径向中心布置的直射入水道(2-2)，以及以所述直射入水道(2-2)为中心的且沿所述喷射段的轴向布置的三条以上的螺旋水道(5)，且每条所述螺旋水道(5)上开设有一个以上的向外连通的水雾喷孔(6)。
2.根据权利要求1所述的用于变压器油火灾的长射程带电灭火的细水雾喷射装置，其特征在于，每条所述螺旋水道(5)包括至少三段依次相连的半径递增的圆弧。
3.根据权利要求2所述的用于变压器油火灾的长射程带电灭火的细水雾喷射装置，其特征在于，每段所述圆弧的弧度为π/2，且所述至少三段的圆弧的按照圆弧半径呈等比序列递增的次序依次连接。
4.根据权利要求2所述的用于变压器油火灾的长射程带电灭火的细水雾喷射装置，其特征在于，所述水雾喷孔(6)开设于所述螺旋水道(5)的中点至末端上。
5.根据权利要求1所述的用于变压器油火灾的长射程带电灭火的细水雾喷射装置，其特征在于，所述三条以上的螺旋水道(5)以所述直射入水道(2-2)为中心在所述喷射段的轴向平面内对称均匀分布。
6.根据权利要求1所述的用于变压器油火灾的长射程带电灭火的细水雾喷射装置，其特征在于，所述接入段(1)为漏斗形，所述漏斗形的收缩端用于与灭火液管道连接，所述漏斗形的扩张端与所述喷射段直接或间接连通。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的用于变压器油火灾的长射程带电灭火的细水雾喷射装置，其特征在于，所述装置还包括过滤网(2-1)，所述过滤网(2-1)沿径向布满于所述接入段(1)和所述喷射段的连通空间内。
8.根据权利要求7所述的用于变压器油火灾的长射程带电灭火的细水雾喷射装置，其特征在于，所述喷射段包括过滤腔帽(2)和喷孔帽(3)，所述过滤网(2-1)张设于所述过滤腔帽(2)的轴向空间内，所述过滤腔帽(2)前端与所述接入段(1)连接，所述过滤腔帽(2)的尾端上开设有径向通孔，以及所述过滤腔帽(2)的尾端的外侧端面上开设有所述螺旋水道(5)的第一水槽组；
所述喷孔帽(3)套设于所述过滤腔帽(2)的尾端上，并在与过滤腔帽(2)的接触面上开设有与所述第一水槽组匹配的第二水槽组，且所述第二水槽组内开设有一个以上的通孔以形成向外连通的水雾喷孔(6)。
9.根据权利要求7所述的用于变压器油火灾的长射程带电灭火的细水雾喷射装置，其特征在于，所述所有的水雾喷孔(6)的截面积的总和小于所述直射入水道(2-2)的截面积，所述直射入水道(2-2)的截面积等于所述所有螺旋水道(5)的截面积的总和。
10.根据权利要求9所述的用于变压器油火灾的长射程带电灭火的细水雾喷射装置，其特征在于，所述水雾喷孔(6)的直径为3～5mm。
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