CN111701165A - 一种特高压换流变压器用多介质混合装置及消防系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种特高压换流变压器用多介质混合装置，包括依次连接的复合文丘里管和混合管道，所述复合文丘里管包括与干粉管道连通的内层文丘里管和与泡沫管道连通的外层文丘里管，内层文丘里管嵌套于外层文丘里管内，所述外层文丘里管与混合管道连通，内层文丘里管的出口处于外层文丘里管的外层喉道之前。本发明还提了使用该混合装置的消防系统。本发明的优点在于：超细干粉进入内层文丘里管后经过内层喉道时管道截面积减小，从而对超细干粉进行加速，超细干粉能够与压缩空气泡沫加速混合，再经外层喉道加速，促进两种介质的均匀混合，使压缩空气泡沫能够对超细干粉进行有效的包裹，不会出现弥散分布的现象。

Description

一种特高压换流变压器用多介质混合装置及消防系统

技术领域

本发明涉及特高压换电站消防设施技术领域，尤其涉及一种特高压换流变压器用多介质混合装置及消防系统。

背景技术

在远距离电力传输中，特高压直流输电技术因较特高压交流输电技术具有输送容量大、输电距离远、输电损耗小等特点故在工程应用中大规模实施，然而在特高压输电中需要配置换流变电站进行直流、交流的转换；换流变电站建设和运营成本远超同电压等级和输电容量的特高压交流变电站，而在换流变压器运行过程中，内部充有重达上百吨的可燃变压器油，如果换流变压器内部发生故障，换流变压器在故障电弧作用下发生物理爆炸的同时换流变压器油还将产生大量可燃气体，可燃气体及换流变压器油从换流变压器的薄弱部位/缺口喷出，喷出的可燃气体及换流变压器油在空气中的浓度达到爆炸极限后产生化学燃爆并伴随换流变压器油外溢燃烧，进而造成火势蔓延。

泡沫消防系统时目前在运特高压换流站内所采用的主要灭火措施，具有良好的冷却能力、防止火灾复燃能力，然而泡沫消防系统的瞬时控火能力相对有限；干粉消防系统控火能力极强，单防复燃能力相较不足。为此，现有技术中在特高压换流变压器分接开关等易发生爆炸起火部位设置悬挂式干粉球，喷嘴处部位装有感温玻璃球，正常情况下，玻璃球的上端顶住喷嘴处的密封片，火灾中环境温度升高，玻璃球内的液体因受热膨胀后破碎，密封片自动跌落，灭火装置内的干粉药剂在氮气作用下字喷嘴喷出，进行灭火，然而普通悬挂式干粉球受热爆炸时，飞溅的球体碎片可能会损坏泡沫喷雾喷头而导致其故障甚至失效。

公开号为CN203971251U的发明专利公开了一种气动型干粉和泡沫混合液混合灭装置，通过令消防水与泡沫原液按比例混合然后与干粉在喷头入口处混合进行灭火，但是干粉无斥水能力在管道及喷头出口处易与水或泡沫混合，无法实现泡沫对干粉的包裹，甚至可能喷射出泥浆状或悬浮液，难以应对特高压换流变压器形式多样的火灾模式。公开号为CN209392657U的发明专利提供了一种悬挂式干粉灭火装置联动气动系统，通过启动装置自动在存在火情时喷放干粉进行灭火，但是悬挂式干粉用量有限，且火势发展过程中可能出现反复，干粉与泡沫的使用策略需要随着控火或灭火的需求进行联动切换，因此该专利同样无法适应特高压换流变压器不同的火灾模式。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种能够使泡沫均匀的包裹干粉的多介质混合装置，以及能够根据火势切换灭火介质，控火及灭火能力强的消防系统。

本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的：一种特高压换流变压器用多介质混合装置，包括依次连接的复合文丘里管和混合管道，所述复合文丘里管包括与干粉管道连通的内层文丘里管和与泡沫管道连通的外层文丘里管，内层文丘里管嵌套于外层文丘里管内，所述外层文丘里管与混合管道连通，内层文丘里管的出口处于外层文丘里管的外层喉道之前。

本发明中超细干粉进入内层文丘里管后经过内层喉道时管道截面积减小，从而对超细干粉进行加速，从内层文丘里管离开的超细干粉能够与外层文丘里管内的压缩空气泡沫加速混合，混合后的混合介质流经外层喉道之后再一次加速，促进两种介质的均匀混合，从而使压缩空气泡沫能够对超细干粉进行有效的包裹，不会出现弥散分布的现象，使消防介质能够有效的混合灭火。

优选的，所述内层文丘里管和外层文丘里管的喉道均靠近各自的出口。

优选的，所述混合管道内设置有沿轴向贯通的涡旋流道。

优选的，所述混合管道上沿周向均匀设置有若干条涡旋流道。

优选的，所述干粉管道包括依次连通的高压气体产生装置、超细干粉容器；所述高压气体产生装置能够提供高速气流，并通过气体管道供给超细干粉容器，所述气体管道上设置有流速调节阀，超细干粉容器上设置有超细干粉添加管道，超细干粉容器与复合文丘里管之间设置有干粉管道电子阀。

优选的，所述泡沫管道包括压缩空气泡沫产生装置，压缩空气泡沫产生装置与复合文丘里管之间设置有压缩空气泡沫管道电子阀。

优选的，所述干粉管道电子阀与压缩空气泡沫管道电子阀均能够遥控操作和手动操作。

优选的，所述混合管道的出口接入主消防管道，所述主消防管道上设置有多个释放喷头。

优选的，所述主消防管道嵌套于防爆管内，释放喷头与主消防管道连通并外露在防爆管朝向换流变压器的一侧，释放喷头与主消防管道连接的位置藏在防爆管之内。

本发明还提供了一种使用所述的特高压换流变压器用多介质混合装置的消防系统，所述内层文丘里管通过高压气体产生装置加速超细干粉，所述外层文丘里管通过压缩空气泡沫产生装置产生压缩空气泡沫，消防系统包括与压缩空气泡沫产生装置和高压气体产生装置通信连接的报警系统，所述报警系统通信连接有火灾探测器，当火灾探测器检测到存在明火时，报警系统控制压缩空气泡沫产生装置和高压气体产生装置同时工作，当火灾监测器信号由存在明火变成不存在明火时，报警系统关闭高压气体产生装置，压缩空气泡沫产生装置保持工作。

本发明提供的特高压换流变压器用多介质混合装置及消防系统的优点在于：超细干粉进入内层文丘里管后经过内层喉道时管道截面积减小，从而对超细干粉进行加速，从内层文丘里管离开的超细干粉能够与外层文丘里管内的压缩空气泡沫加速混合，混合后的混合介质流经外层喉道之后再一次加速，促进两种介质的均匀混合，从而使压缩空气泡沫能够对超细干粉进行有效的包裹，不会出现弥散分布的现象，使消防介质能够有效的混合灭火。混合管道设置有涡旋流道，能够对消防介质进行加速，提高混合效果，增加喷头的覆盖范围，通过高压气体产生装置和流速调节阀实现对高压气体流速的调节，适用方便，干粉管道电子阀与压缩空气泡沫管道电子阀均支持遥控操作和手动操作；适用方便；消防系统能够根据火情不同灵活的改变使用的消防介质，从而高效安全的进行消防作业，实现了干粉与泡沫在控火和灭火作业中的联动切换。

附图说明

图1为本发明的实施例提供的特高压换流变压器用多介质混合装置的示意图；

图2为本发明的实施例提供的特高压换流变压器用多介质混合装置的复合文丘里管的示意图；

图3为本发明的实施例提供的特高压换流变压器用多介质混合装置的混合管道的示意图；

图4为本发明的实施例提供的特高压换流变压器用多介质混合装置的混合管道的剖视图；

图5为本发明的实施例之一提供的特高压换流变压器用多介质混合装置的释放喷头与主消防管道配合的示意图；

图6为本发明的实施例之二提供的特高压换流变压器用多介质混合装置的释放喷头与主消防管道配合的示意图；

图7为本发明的实施例之三提供的特高压换流变压器用多介质混合装置的释放喷头与主消防管道配合的示意图；

图8为本发明的实施例之四提供的特高压换流变压器用多介质混合装置的释放喷头与主消防管道配合的示意图；

图9为本发明的实施例提供的特高压换流变压器用多介质组合消防系统的示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作进一步的详细说明。

参考图1，本实施例提供了一种特高压换流变压器用多介质混合装置，包括依次连接的复合文丘里管1和混合管道2；结合图2，所述复合文丘里管1包括与干粉管道3连通的内层文丘里管11，和与泡沫管道4连通的外层文丘里管12，所述内层文丘里管11嵌套于外层文丘里管12内，所述外层文丘里管12与混合管道2连通，内层文丘里管11的出口处于外层文丘里管12的外层喉道121之前。

本实施例中超细干粉进入内层文丘里管11后经过内层喉道111时管道截面积减小，从而对超细干粉进行加速，从内层文丘里管11离开的超细干粉能够与外层文丘里管12内的压缩空气泡沫加速混合，混合后的混合介质流经外层喉道121之后再一次加速，促进两种介质的均匀混合，从而使压缩空气泡沫能够对超细干粉进行有效的包裹，不会出现弥散分布的现象，使消防介质能够有效的混合灭火。

所述内层文丘里管11和外层文丘里管12的喉道均靠近各自的出口设置，从而使消防介质在经过内层喉道111和外层喉道121加速后不会在复合文丘里管1内损失流速。

结合图3和图4，所述混合管道2的内部具有沿轴向贯穿的涡旋流道21，从外层文丘里管12的外层喉道121处流出的超细干粉和压缩空气泡沫的混合介质进入涡旋流道21后快速旋转，压缩空气泡沫形成对超细干粉的包裹，并快速流出混合管道2，防止形成超细干粉弥散现象，本实施例中，在混合管道2上，沿周向均匀设置有四条涡旋流道21，从而能给确保运载量，防止介质在混合管道2的入口处堆积，影响流速。

在具体连接时，所述复合文丘里管1与混合管道2通过管道螺接互相连接，内层文丘里管11与干粉管道3螺接连通；外层文丘里管12与泡沫管道4螺接连通释放喷头。

再参考图1，所述干粉管道3包括依次连通的高压气体产生装置31、超细干粉容器32；所述高压气体产生装置31能够提供高速气流，并通过气体管道(图未示)供给超细干粉容器32，所述气体管道上设置有流速调节阀33，超细干粉容器32上设置有超细干粉添加管道34，超细干粉容器32与复合文丘里管1之间设置有干粉管道电子阀36；本实施例中高压气体产生装置31能够提供的气体流速为10m/s～200m/s，通过流速调节阀33控制气体流速，高速气体进入超细干粉容器32，超细干粉通过超细干粉添加管道34进入超细干粉容器32，然后在高速气流的冲击下进入内层文丘里管11，高速气流经过内层喉道121之后再次产生对超细干粉进行加速真空度，弥补在干粉管道3以及内层文丘里管11内的流速损失。

所述泡沫管道4包括压缩空气泡沫产生装置41，压缩空气泡沫产生装置41与复合文丘里管1之间设置有压缩空气泡沫管道电子阀42；压缩空气泡沫产生装置41产生压缩空气泡沫然后流向外层文丘里管12。

所述干粉管道电子阀36和泡沫管道电子阀42分别用来控制相应管道的通断，本实施例中这两个电子阀均能够通过遥控操作和手动操作，从而方便使用。

在使用时，本实施例提供的混合管道2的出口接入主消防管道6，主消防管道6上设置有多个释放喷头5。

参考图5，为了提高主消防管道6的防爆性能，所述主消防管道6嵌套于防爆管7内部，释放喷头5螺接于主消防管道6上，释放喷头5朝向换流变压器设置，释放喷头5的端部在防爆管7外部，释放喷头5与主消防管道6的连接位置藏在防爆管7内。从而防止爆炸中主消防管道6损坏，释放喷头5也不会因高温变形应对灭火区域的包络。

参考图5，所述防爆管7通过螺接、焊接或预埋的方式固定在换流变压器旁边的防火墙和/或混凝土基础上，防爆管7上具有供喷头5穿过的安装孔71，所述主消防管道6上具有与安装孔71同轴的出液管61，所述出液管61上设置有内螺纹62，所述喷头5上具有与内螺纹62螺接配合的外螺纹51，从而使喷头5能够螺接固定于防爆管7内部。在发生爆炸时，主消防管道6可能与防爆管7内的管壁发生撞击，优选实施例中可以在防爆管7内设置缓冲垫72进行缓冲保护，缓冲垫72可以设置在防爆管7内部或主消防管道6外部，为了方便操作，一般直接贴附于主消防管道6外部即可，至少在主消防管道6背向换流变压器的一侧设置所述缓冲垫72。

所述喷头5包括呈圆顶状的释放圆台52和与释放圆台52固定连接的固定管53，所述释放圆台52与固定管53连接的一面为平底面，外螺纹51设置于固定管53上，释放圆台52表面具有释放孔54，所述释放孔54的孔径及开孔数量根据特高压换流变压器灭火射程及覆盖范围确定，本实施例中所述释放孔54的面积之和不小于固定管53的横截面积，释放孔54的直径为3～10mm；消防介质通过释放圆台52的弧形面喷出对目标区域进行灭火作业，灭火介质释放均匀，形成单点多方位覆盖，有利于提高特高压换流变压器爆炸火灾情况下的适配性能。

所述释放圆台52的平底面与防爆管7之间设置有平垫片(图未示)和弹簧垫片(图未示)，从而提高喷头5轴向的稳定性，防止爆炸时发生晃动，而且由于弹簧垫片处于压缩状态，在拆装喷头5时能够提供轴向的稳定力，便于维修和更换。

参考图6，还可以在所述安装孔71朝向换流变压器的一侧还固定有安装座(图未示)，所述安装座与出液管61固定配合，从而对出液管61进行固定，提高主消防管道6的稳定性，所述安装座包括与防爆管7的外管壁固定配合的固定板81，固定板81上具有允许喷头5穿过的通孔(图未示)，所述固定板81与出液管61固定配合，从而对出液管61进行辅助固定，提高主消防管道6的稳定性，固定板81的形状与防爆管7适应性配合，本实施例中固定板81与出液管61的端部直接焊接或螺接固定，此时主消防管道6的晃动幅度被限制，可以取消对主消防管道6进行保护的缓冲垫72。

参考图7，本实施例中所述出液管61的端部延伸到防爆管7之外，固定板81上的通孔直径比出液管61的直径大，固定板81的端部设置有与出液管61的端部固定连接的第一过渡板82，所述第一过渡板82与固定板81一体成型或焊接固定，第一过渡板82与出液管61焊接或螺接固定。第一过渡板82与固定板81的夹角为钝角，与出液管61的轴向夹角为锐角。

在喷头5受到轴向的爆炸冲击力时，能够通过第一过渡板82的变形释放部分压力，防止喷头5损坏。

对于图6和图7所示的方案来说，由于出液管61的端部最终与防爆管7齐平或伸出防爆管7，因此防爆管7的管径需比主消防管道6大，以保证固定好出液管61的主消防管道6能够在防爆管7内轴向运动进行嵌套配合，同时在主消防管道6与防爆管7配合到位后能够令主消防管道6进行径向调整让出液管61从安装孔71内伸出。

参考图8，所述安装座还包括与出液管61的外管壁固定配合的环形连接板83，所述连接板83的轴向与出液管61的轴向平行，连接板83与固定板81固定配合。

在使用时将主消防管道6套在防爆管7内，令出液管61对准安装孔71，然后将安装座卡在安装孔71内，固定板81可通过焊接或螺接与防爆管7固定连接，连接板83也可以通过焊接或螺接的方式与出液管61固定连接，但焊接固定时只能焊接靠近换流变压器的一端，优选使用螺栓(图未示)在出液管61内部沿径向连接出液管61和连接板83，螺栓端部可藏在出液管61的管壁之下，使用套筒、扳手等工具进行固定即可；这样可以沿轴向对多个位置进行固定。

所述固定板81和连接板83相互垂直，固定板81与连接板83直接连接的情况下，喷头5与图6和图7相同，安装后的出液管61与安装座的配合状态与图6和7大致相同。

本实施例中还设置一个第二过渡板84连接固定板81和连接板83，所述第二过渡板84向防爆管7内部倾斜设置，此时所述释放圆台52与固定管53连接的一面倾斜设置于第二过渡板84适应配合，在固定完后后，除了弹簧垫片外，还能够通过第二过渡板84对喷头5的包裹对喷头5提高喷头5的固定效果，并对喷头5进行保护。

参考图9，本实施还进一步提供了使用所述多介质混合装置的多介质组合消防系统，包括与压缩空气泡沫产生装置41和高压气体产生装置31通信连接的报警系统，所述报警系统通信连接有火灾探测器，当火灾探测器检测到存在明火时，报警系统控制压缩空气泡沫产生装置41和高压气体产生装置31同时工作，使用混合消防介质进行灭火，当明火被扑灭后，即火灾监测器信号由存在明火变成不存在明火时，报警系统关闭高压气体产生装置31，仅使用压缩空气泡沫产生装置41喷洒压缩空气泡沫防止火焰复燃，设定压缩空气泡沫产生装置41工作一段时间后关闭停止工作或由作业人员手动关闭即可。所述火灾探测器使用能够直接购买得到，可以使用点型紫外火焰探测器、点型红外火焰探测器等，本实施例使用的为翼捷A710/UVIR2型号的双波长红紫外复合火焰探测器。

基于以上消防系统，本申请能够根据火情不同灵活的改变使用的消防介质，从而高效安全的进行消防作业，实现了干粉与泡沫在控火和灭火作业中的联动切换。

Claims (10)

1.一种特高压换流变压器用多介质混合装置，其特征在于：包括依次连接的复合文丘里管和混合管道，所述复合文丘里管包括与干粉管道连通的内层文丘里管和与泡沫管道连通的外层文丘里管，内层文丘里管嵌套于外层文丘里管内，所述外层文丘里管与混合管道连通，内层文丘里管的出口处于外层文丘里管的外层喉道之前。

2.根据权利要求1所述的一种特高压换流变压器用多介质混合装置，其特征在于：所述内层文丘里管和外层文丘里管的喉道均靠近各自的出口。

3.根据权利要求1所述的一种特高压换流变压器用多介质混合装置，其特征在于：所述混合管道内设置有沿轴向贯通的涡旋流道。

4.根据权利要求3所述的一种特高压换流变压器用多介质混合装置，其特征在于：所述混合管道上沿周向均匀设置有四条涡旋流道。

5.使用权利要求1-2任一项所述的一种特高压换流变压器用多介质混合装置，其特征在于：所述干粉管道包括依次连通的高压气体产生装置、超细干粉容器；所述高压气体产生装置能够提供高速气流，并通过气体管道供给超细干粉容器，所述气体管道上设置有流速调节阀，超细干粉容器上设置有超细干粉添加管道，超细干粉容器与复合文丘里管之间设置有干粉管道电子阀。

6.根据权利要求5所述的一种特高压换流变压器用多介质混合装置，其特征在于：所述泡沫管道包括压缩空气泡沫产生装置，压缩空气泡沫产生装置与复合文丘里管之间设置有压缩空气泡沫管道电子阀。

7.根据权利要求6所述的一种特高压换流变压器用多介质混合装置，其特征在于：所述干粉管道电子阀与压缩空气泡沫管道电子阀均能够遥控操作和手动操作。

8.根据权利要求1所述的一种特高压换流变压器用多介质混合装置，其特征在于：所述混合管道的出口接入主消防管道，所述主消防管道上设置有多个释放喷头。

9.根据权利要求8所述的一种特高压换流变压器用多介质混合装置，其特征在于：所述主消防管道嵌套于防爆管内，释放喷头与主消防管道连通并外露在防爆管朝向换流变压器的一侧，释放喷头与主消防管道连接的位置藏在防爆管之内。

10.使用权利要求1-9任一项所述的特高压换流变压器用多介质混合装置的消防系统，其特征在于：所述内层文丘里管通过高压气体产生装置加速超细干粉，所述外层文丘里管通过压缩空气泡沫产生装置产生压缩空气泡沫，消防系统包括与压缩空气泡沫产生装置和高压气体产生装置通信连接的报警系统，所述报警系统通信连接有火灾探测器，当火灾探测器检测到存在明火时，报警系统控制压缩空气泡沫产生装置和高压气体产生装置同时工作，当火灾监测器信号由存在明火变成不存在明火时，报警系统关闭高压气体产生装置，压缩空气泡沫产生装置保持工作。

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