CN111948333A - 一种换流变压器火灾燃烧相似模拟实验装置及其实验方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开的一种换流变压器火灾燃烧相似模拟实验装置及其实验方法，该实验装置采用与大型换流变压器相似的模拟原理设计，并加载温度采集装置，解决了传统小型油盆燃烧无法真实模拟实尺度换流变压器燃烧的难题，克服了传统试验中实验装置与实尺度换流变压器结构不相符而导致实验现象和实验结果与实际情况不匹配的弊端，实现了实验条件下模拟换流变压器在套管爆破燃烧情况下换流变压器整体燃烧现象，实验方法基于实验装置进行设计，可对该现象中燃烧温度、燃烧热辐射和红外热成像各数据的实时监测，为研究实尺度换流变压器燃烧规律提供了有利的帮助。
Description
技术领域
本发明涉及工程热物理试验技术领域，特别是一种换流变压器火灾燃烧相似模拟实验装置及其实验方法。
背景技术
相似模拟实验主要依据相似原理制作与实际尺度相近的实验装置，通过利用数据采集装置，收集实际现象中无法收集的数据，根据数据分析，得出实验现象规律，借以推理实际尺度中大概率发生的现象，从而解决消防工程中的实际问题。换流变压器燃烧相似模拟实验装置能模拟实尺度换流变压器真实的燃烧状态，实验装置三面上安装温度测量装置，周围布置热辐射测量装置，装置前后放置高清摄像机和热像仪，按套管爆破情况下换流变压器整体燃烧场景，测相应的温度数据、热辐射数据、热成像数据和高清燃烧图像，实现各种复杂的数据的监测与分析，进而更加系统、全面、深入地掌握实尺度换流变压器燃烧特征。
换流变压器燃烧通常具有隐蔽、立体、多尺度三维特点，包括射流火、流淌火和油池火，燃烧机理极其复杂。因此，研究换流变压器燃烧的发展、演化规律，弄清换流变压器燃烧的机理，对于换流变压器燃烧定性分析具有积极的作用，对于丰富消防工程科学具有重要意义。使用相似模拟原理，可以对换流变压器燃烧内部的温度变化进行全方位监测，了解换流变压器燃烧内部温度的局部变化、细微变化及变化趋势，掌握在套管爆破燃烧条件下换流变压器燃烧的性状。
使用换流变压器燃烧相似模拟实验装置，可以研究在真实的换流变压器燃烧状态下燃烧特性，并根据实验燃烧的影像特征，分析换流变压器燃烧变化过程，解释宏观变化和燃烧现象的机理，揭示换流变压器燃烧演化规律，为换流变压器燃烧的微观研究和消防工程应用研究提供可靠的科学依据。
发明内容
为了实现在实尺度换流变压器燃烧状态下实时监测燃烧现象和数据，对实尺度换流变压器依据相似模拟原理进行还原设计，本发明公开了一种换流变压器火灾燃烧相似模拟实验装置及其实验方法，来研究换流变压器在套管爆破燃烧条件下整体燃烧演化规律。
具体的技术方案如下：
一种换流变压器火灾燃烧相似模拟实验装置，其特征在于，包括外壳体、油枕壳体和温度采集器，所述外壳体上设有壳体进油口、壳体排油口、壳体排气口、油枕进油口和燃烧预留口，所述油枕壳体上设油枕补油口和油枕出油口，所述壳体进油口、壳体排油口、壳体排气口、油枕进油口和燃烧预留口均于外壳体内腔连通，所述油枕补油口和油枕出油口均于油枕壳体内腔连通，油枕出油口通过可调管道与油枕进油口连通，外壳体内对称设有两个内壳体，燃烧预留口处连接有法兰，并通过法兰连接油盆；
上述的一种换流变压器火灾燃烧相似模拟实验装置，其中，所述外壳体呈中空的矩形，由6块钢板焊接而成，6块所述的钢板分别为前侧板、后侧板、左侧板、右侧板、顶板和底板。
上述的一种换流变压器火灾燃烧相似模拟实验装置，其中，所述前侧板和后侧板呈对称设置，尺寸为2500mm*940mm*10mm，所述左侧板和右侧板呈对称设置，尺寸为2500mm*680mm*10mm，所述顶板和底板呈对称设置，尺寸为940mm*680mm*10mm。
上述的一种换流变压器火灾燃烧相似模拟实验装置，其中，所述壳体进油口、壳体排气口、油枕进油口和燃烧预留口均位于外壳体的顶板上，壳体进油口、壳体排气口呈异侧设置，分别靠近右侧板和左侧板，所述燃烧预留口位于顶板中部，并靠近后侧板，所述油枕进油口位于燃烧预留口和壳体进油口之间，所述壳体排油口位于左侧板的下端，油盆安装于外壳体的顶部；
所述油枕补油口和油枕出油口分别设置于油枕壳体的顶部和底部。
上述的一种换流变压器火灾燃烧相似模拟实验装置，其中，所述温度采集器包括安装螺栓、密封垫圈和热电偶，所述安装螺栓与外壳体螺纹连接，其螺杆伸入外壳体内，并通过密封垫圈密封，所述热电偶安装于安装螺栓的螺杆端部，位于外壳体内，安装螺栓上沿其轴向设有走线孔，用于热电偶走线。
上述的一种换流变压器火灾燃烧相似模拟实验装置，其中，所述温度采集器的数量为多个，分别均匀设置于外壳体的前侧板、后侧板和右侧板上，前侧板、后侧板和右侧板上分别设有至少4个温度采集器。
上述的一种换流变压器火灾燃烧相似模拟实验装置，其中，所述可调管道上设有用于防止逆流的单向阀和用于调节流量的蝶阀。
上述的一种换流变压器火灾燃烧相似模拟实验装置，其中，所述壳体进油口、壳体排油口、壳体排气口、油枕进油口、油枕补油口和油枕出油口上均设有截止阀。
一种换流变压器火灾燃烧相似模拟实验装置的实验方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)分别通过壳体进油口和油枕补油口向外壳体和油枕壳体内注入变压器油；
(2)开启温度采集器，以及外设的摄像机、热像仪、热流计，进行数据采集；记录环境风速和时间；
(3)在油盆处加入变压器油，并点燃油品，观测整个燃烧发展过程；
(4)待火焰完全熄灭后，记录灭火时间，停止温度采集器以及外设的摄像机、热像仪、热流计，备份试验数据；
(5)打开壳体排油口，将剩余的变压器油排孔，并对试验数据进行初步分析；
(6)待实验装置恢复为初始状态，即可重新添加新加热的变压器油，准备下次试验。
上述的一种换流变压器火灾燃烧相似模拟实验装置的实验方法，其中，步骤(1)和(3)中加入的变压器油的油温为80℃。
本发明的有益效果为：
本发明公开的一种换流变压器火灾燃烧相似模拟实验装置及其实验方法，该实验装置采用与大型换流变压器相似的模拟原理设计，并加载温度采集装置，解决了传统小型油盆燃烧无法真实模拟实尺度换流变压器燃烧的难题，克服了传统试验中实验装置与实尺度换流变压器结构不相符而导致实验现象和实验结果与实际情况不匹配的弊端，实现了实验条件下模拟换流变压器在套管爆破燃烧情况下换流变压器整体燃烧现象，实验方法基于实验装置进行设计，可对该现象中燃烧温度、燃烧热辐射和红外热成像各数据的实时监测，为研究实尺度换流变压器燃烧规律提供了有利的帮助。
附图说明
图1为本发明正视图。
图2为外壳体俯视图。
图3为温度采集器示意图。
具体实施方式
为使本发明的技术方案更加清晰明确，下面结合实施例对本发明进行进一步描述，任何对本发明技术方案的技术特征进行等价替换和常规推理得出的方案均落入本发明保护范围。
实施例一
本实施例的一种换流变压器火灾燃烧相似模拟实验装置，其特征在于，包括外壳体1、油枕壳体2和温度采集器3，所述外壳体1上设有壳体进油口4、壳体排油口5、壳体排气口6、油枕进油口7和燃烧预留口8，所述油枕壳体2上设油枕补油口9和油枕出油口10，所述壳体进油口4、壳体排油口5、壳体排气口6、油枕进油口7和燃烧预留口8均于外壳体1内腔连通，所述油枕补油口9和油枕出油口10均于油枕壳体2内腔连通，油枕出油口10通过可调管道11与油枕进油口7连通，外壳体1内对称设有两个内壳体12，燃烧预留口8处连接有法兰13，并通过法兰13连接油盆14；
其中，所述外壳体1呈中空的矩形，由6块钢板焊接而成，6块所述的钢板分别为前侧板15、后侧板16、左侧板17、右侧板18、顶板19和底板20，所述前侧板15和后侧板16呈对称设置，尺寸为2500mm*940mm*10mm，所述左侧板17和右侧板18呈对称设置，尺寸为2500mm*680mm*10mm，所述顶板19和底板20呈对称设置，尺寸为940mm*680mm*10mm，所述壳体进油口4、壳体排气口6、油枕进油口7和燃烧预留口8均位于外壳体1的顶板19上，壳体进油口4、壳体排气口6呈异侧设置，分别靠近右侧板18和左侧板17，所述燃烧预留口8位于顶板19中部，并靠近后侧板16，所述油枕进油口7位于燃烧预留口8和壳体进油口4之间，所述壳体排油口5位于左侧板17的下端，油盆14安装于外壳体1的顶部，所述油枕补油口9和油枕出油口10分别设置于油枕壳体2的顶部和底部；
其中，所述温度采集器3包括安装螺栓21、密封垫圈22和热电偶23，所述安装螺栓21与外壳体1螺纹连接，其螺杆伸入外壳体1内，并通过密封垫圈22密封，所述热电偶23安装于安装螺栓21的螺杆端部，位于外壳体1内，安装螺栓21上沿其轴向设有走线孔24，用于热电偶23走线，所述温度采集器3的数量为多个，分别均匀设置于外壳体1的前侧板15、后侧板16和右侧板18上，前侧板15、后侧板16和右侧板18上分别设有至少4个温度采集器3，所述可调管道11上设有用于防止逆流的单向阀25和用于调节流量的蝶阀26；
其中，所述壳体进油口4、壳体排油口5、壳体排气口6、油枕进油口7、油枕补油口9和油枕出油口10上均设有截止阀。
本实施例的实验装置采用与大型换流变压器相似的模拟原理设计，并加载温度采集装置，解决了传统小型油盆燃烧无法真实模拟实尺度换流变压器燃烧的难题，克服了传统试验中实验装置与实尺度换流变压器结构不相符而导致实验现象和实验结果与实际情况不匹配的弊端，实现了实验条件下模拟换流变压器在套管爆破燃烧情况下换流变压器整体燃烧现象，并可对该现象中燃烧温度、燃烧热辐射和红外热成像各数据的实时监测，为研究实尺度换流变压器燃烧规律提供了有利的帮助。
实施例二
本实施例的一种换流变压器火灾燃烧相似模拟实验装置的实验方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)分别通过壳体进油口和油枕补油口向外壳体和油枕壳体内注入变压器油；
(2)开启温度采集器，以及外设的摄像机、热像仪、热流计，进行数据采集；记录环境风速和时间；
(3)在油盆处加入变压器油，并点燃油品，观测整个燃烧发展过程；
(4)待火焰完全熄灭后，记录灭火时间，停止温度采集器以及外设的摄像机、热像仪、热流计，备份试验数据；
(5)打开壳体排油口，将剩余的变压器油排孔，并对试验数据进行初步分析；
(6)待实验装置恢复为初始状态，即可重新添加新加热的变压器油，准备下次试验；
其中，步骤(1)和(3)中加入的变压器油的油温为80℃；
本实施例的实验方法基于实验装置进行设计，可极大程度的模拟换流变压器在套管爆破燃烧情况下换流变压器整体燃烧现象，进而采集各种相关数据，为分析换流变压器燃烧变化过程，解释宏观变化和燃烧现象的机理，揭示换流变压器燃烧演化规律，为换流变压器燃烧的微观研究和消防工程应用研究提供可靠的科学依据。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种换流变压器火灾燃烧相似模拟实验装置，其特征在于，包括外壳体、油枕壳体和温度采集器，所述外壳体上设有壳体进油口、壳体排油口、壳体排气口、油枕进油口和燃烧预留口，所述油枕壳体上设油枕补油口和油枕出油口，所述壳体进油口、壳体排油口、壳体排气口、油枕进油口和燃烧预留口均于外壳体内腔连通，所述油枕补油口和油枕出油口均于油枕壳体内腔连通，油枕出油口通过可调管道与油枕进油口连通，外壳体内对称设有两个内壳体，燃烧预留口处连接有法兰，并通过法兰连接油盆。
2.如权利要求1所述的一种换流变压器火灾燃烧相似模拟实验装置，其特征在于，所述外壳体呈中空的矩形，由6块钢板焊接而成，6块所述的钢板分别为前侧板、后侧板、左侧板、右侧板、顶板和底板。
3.如权利要求2所述的一种换流变压器火灾燃烧相似模拟实验装置，其特征在于，所述前侧板和后侧板呈对称设置，尺寸为2500mm*940mm*10mm，所述左侧板和右侧板呈对称设置，尺寸为2500mm*680mm*10mm，所述顶板和底板呈对称设置，尺寸为940mm*680mm*10mm。
4.如权利要求2所述的一种换流变压器火灾燃烧相似模拟实验装置，其特征在于，所述壳体进油口、壳体排气口、油枕进油口和燃烧预留口均位于外壳体的顶板上，壳体进油口、壳体排气口呈异侧设置，分别靠近右侧板和左侧板，所述燃烧预留口位于顶板中部，并靠近后侧板，所述油枕进油口位于燃烧预留口和壳体进油口之间，所述壳体排油口位于左侧板的下端，油盆安装于外壳体的顶部；
所述油枕补油口和油枕出油口分别设置于油枕壳体的顶部和底部。
5.如权利要求4所述的一种换流变压器火灾燃烧相似模拟实验装置，其特征在于，所述温度采集器包括安装螺栓、密封垫圈和热电偶，所述安装螺栓与外壳体螺纹连接，其螺杆伸入外壳体内，并通过密封垫圈密封，所述热电偶安装于安装螺栓的螺杆端部，位于外壳体内，安装螺栓上沿其轴向设有走线孔，用于热电偶走线。
6.如权利要求5所述的一种换流变压器火灾燃烧相似模拟实验装置，其特征在于，所述温度采集器的数量为多个，分别均匀设置于外壳体的前侧板、后侧板和右侧板上，前侧板、后侧板和右侧板上分别设有至少4个温度采集器。
7.如权利要求5所述的一种换流变压器火灾燃烧相似模拟实验装置，其特征在于，所述可调管道上设有用于防止逆流的单向阀和用于调节流量的蝶阀。
8.如权利要求7所述的一种换流变压器火灾燃烧相似模拟实验装置，其特征在于，所述壳体进油口、壳体排油口、壳体排气口、油枕进油口、油枕补油口和油枕出油口上均设有截止阀。
9.一种换流变压器火灾燃烧相似模拟实验装置的实验方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)分别通过壳体进油口和油枕补油口向外壳体和油枕壳体内注入变压器油；
(2)开启温度采集器，以及外设的摄像机、热像仪、热流计，进行数据采集；记录环境风速和时间；
(3)在油盆处加入变压器油，并点燃油品，观测整个燃烧发展过程；
(4)待火焰完全熄灭后，记录灭火时间，停止温度采集器以及外设的摄像机、热像仪、热流计，备份试验数据；
(5)打开壳体排油口，将剩余的变压器油排孔，并对试验数据进行初步分析；
(6)待实验装置恢复为初始状态，即可重新添加新加热的变压器油，准备下次试验。
10.如权利要求9所述的一种换流变压器火灾燃烧相似模拟实验装置的实验方法，其特征在于，步骤(1)和(3)中加入的变压器油的油温为80℃。
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