CN112014423A - 灭火剂灭火性能测试装置 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种灭火剂灭火性能测试装置，包括：测试腔室、灭火喷头、温度测试单元、热辐射测试单元、质量测试单元、排烟通道以及显示控制单元；排烟通道与测试腔室连通，灭火喷头安装于测试腔室内，灭火喷头外接灭火管路，用于释放灭火剂；温度测试单元、热辐射测试单元以及质量测试单元均与显示控制单元连接；其中，温度测试单元用于测试测试腔室内的模拟火场温度，热辐射测试单元用测试测试腔室内的模拟火场热辐射，质量测试单元用于测试测试腔室内的火源质量，显示控制单元用于基于火场温度、火场热辐射以及火源质量确定灭火剂的灭火性能。如此，可实现基于多检测参数的灭火性能测试。

Description

灭火剂灭火性能测试装置

技术领域

本公开涉及公共安全的消防系统灭火性能测试技术领域，尤其涉及一种灭火剂灭火性能测试装置。

背景技术

高压电气设备电场强度大，火灾风险大。由于直接采用水喷雾灭火会破坏高压电气设备的绝缘性，且灭火效率较低。因此，极少数使用水喷雾灭火。目前，高压电气设备及其他电气设备灭火主要采用气体灭火装置和泡沫灭火装置。其中，采用泡沫灭火装置灭火，其中的泡沫灭火剂会对精密电气设备中的重要部件造成污染，导致设备清理恢复时间较长，引起较大损失；而气体灭火装置通常采用二氧化碳作为清洁灭火剂，其沸点较低、气化速度快且喷射距离短，但高压电气设备(例如换流阀组)通常距地面和巡视走廊较远，采用二氧化碳灭火剂可能不能达到高效灭火的目的。

基于上述问题，高沸点气体灭火剂应运而生。由于高沸点气体灭火剂为长卤碳链化合物，在常温下为液体，喷射距离远。当高沸点长距离气体灭火剂受热达到沸点时迅速气化，吸收大量热量，降低温度，同时产生大量气体，冲淡氧气窒息火焰。同时卤素能与火焰发生化学反应，中断燃烧反应，达到灭火效果。然而，目前对高沸点气体灭火剂的灭火有效性评估还缺乏综合性测试平台，对火灾特征参数测量还不全面，因此有必要开发一种高沸点气体灭火剂灭火性能测试实验装置，以实现多种火源类型和多参数测量的功能，为高沸点气体灭火剂的推广应用和相关灭火装置开发提供技术支撑。

发明内容

为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本公开提供了一种灭火剂灭火性能测试装置。

本公开提供了一种灭火剂灭火性能测试装置，包括：测试腔室、灭火喷头、温度测试单元、热辐射测试单元、质量测试单元、排烟通道以及显示控制单元；

所述排烟通道与所述测试腔室连通，所述灭火喷头安装于所述测试腔室内，所述灭火喷头外接灭火管路，用于释放灭火剂；所述温度测试单元、所述热辐射测试单元以及所述质量测试单元均与所述显示控制单元连接；

其中，所述温度测试单元用于测试所述测试腔室内的火场温度，所述热辐射测试单元用测试所述测试腔室内的火场热辐射，所述质量测试单元用于测试所述测试腔室内的火源质量，所述显示控制单元用于基于所述火场温度、所述火场热辐射以及所述火源质量确定灭火剂的灭火性能。

可选的，所述测试腔室为一风洞，包括相对设置的前侧壁和后侧壁；

所述前侧壁设置观察窗；

所述后侧壁设置所述温度测试单元和所述热辐射测试单元。

可选的，所述温度测试单元包括热电偶，所述热辐射测试单元包括辐射计；

所述热电偶通过螺纹固定的方式插入所述后侧壁，所述辐射计设置于所述后侧壁内。

可选的，所述热电偶在所述后侧壁所在的平面内呈阵列排布，所述辐射计在所述后侧壁内呈阵列排布。

可选的，该装置还包括升降装置，所述质量测试单元与所述升降装置的运动部固定；

所述质量测试单元在随所述升降装置的运动部上升或下降；所述质量测试单元上升至称量位时，称量所述火源质量。

可选的，该装置还包括风机、匀风腔室和风速计，所述风机和所述风速计均与所述显示控制单元连接；

所述显示控制单元还用于控制所述风机转动或不转动；

所述匀风腔室设置于所述风机的出风侧，且与所述测试腔室连通；所述风机和所述匀风腔室用于产生均匀的纵向风速，所述风速计设置于所述测试腔室内，用于检测所述纵向风速的大小，并传输至所述显示控制单元。

可选的，所述显示控制单元还用于设置风机的风速档位。

可选的，所述风速计包括第一风速计和第二风速计；

所述第一风速计设置于所述测试腔室的入风口，所述第二风速计设置于所述测试腔室的出风口。

可选的，所述匀风腔室通过耐高温软管与所述风机的出风口连通。

可选的，所述灭火剂包括高沸点气体灭火剂、常规灭火剂或细水雾灭火剂。

本公开实施例提供的技术方案与现有技术相比具有如下优点：

本公开实施例提供的灭火剂灭火性能测试装置，通过设置测试腔室、灭火喷头、温度测试单元、热辐射测试单元、质量测试单元、排烟通道以及显示控制单元；排烟通道与测试腔室连通，灭火喷头安装于测试腔室内，灭火喷头外接灭火管路，用于释放灭火剂；温度测试单元、热辐射测试单元以及质量测试单元均与显示控制单元连接；其中，温度测试单元用于测试测试腔室内的模拟火场温度，热辐射测试单元用测试测试腔室内的模拟火场热辐射，质量测试单元用于测试测试腔室内的火源质量，显示控制单元用于基于火场温度、火场热辐射以及火源质量确定灭火剂的灭火性能。如此，可实现基于多检测参数的灭火性能测试，且测装置的集成度高、操作简便且性价比较高，可广泛应用于基础火灾实验和灭火机理研究中。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。

为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本公开实施例的一种灭火剂灭火测试装置的结构示意图；

图2为本公开实施例的另一种灭火剂灭火测试装置的结构示意图；

图3为本公开实施例的又一种灭火剂灭火测试装置的结构示意图；

图4为本公开实施例的一种灭火剂灭火装置的逻辑架构示意图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本公开的上述目的、特征和优点，下面将对本公开的方案进行进一步描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本公开，但本公开还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施；显然，说明书中的实施例只是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。

针对现有灭火剂灭火性能测试装置存在的数据采集单一、无法考虑纵向通风对灭火效果影响的技术问题，本公开的目的在于提出一种多参数测量，且集成度高的气体灭火剂灭火性能测试实验装置，可为高沸点气体灭火剂灭火性能评估提供综合评价的技术手段。下面结合图1-图4进行示例性说明。

示例性地，图1为本公开实施例的一种灭火剂灭火测试装置的结构示意图。参照图1，该灭火剂灭火性能测试装置(本文中也可简称为“测试装置”或“装置”)包括：测试腔室3、灭火喷头32、温度测试单元31、热辐射测试单元33、质量测试单元35、排烟通道4以及显示控制单元5；排烟通道4与测试腔室3连通，灭火喷头32安装于测试腔室3内，灭火喷头32外接灭火管路，用于释放灭火剂(也称为“灭火介质”)；温度测试单元31、热辐射测试单元33以及质量测试单元35均与显示控制单元5连接；其中，温度测试单元31用于测试测试腔室3内的火场温度，热辐射测试单元33用测试测试腔室3内的火场热辐射，质量测试单元35用于测试测试腔室3内的火源质量，显示控制单元5用于基于火场温度、火场热辐射以及火源质量确定灭火剂的灭火性能。

其中，测试腔室3用于模拟火场现场，测试腔室3中放置火源，火源的质量(对应于重量)可由质量测试单元35进行称量，排烟通道4可将火源燃烧产生的烟雾排出。

示例性地，质量测试单元35可为一个高精度电子天平，该电子天平的最大量程可为12kg，称量精度可为0.01g，如此可精准测量火源质量损失速率。进一步地，该电子天平上部可设置一个方形托盘，其平面尺寸可为11cm×11cm，可放置不同大小尺寸的火源，包括但不限于油盘或固体燃烧物。

需要说明的是，在其他实施方式中，质量测试单元35还可采用本领域技术人员可知的其他量程和测量精度的质量称量装置，本公开实施例对此不赘述也不限定。

其中，灭火喷头32外接灭火管路，灭火管路与灭火装置连通，灭火喷头32用于喷出灭火剂。

示例性地，灭火喷头32可以外接不同类型的灭火管路，连接包括高沸点气体、细水雾、二氧化碳或七氟丙烷等灭火剂的灭火装置。

需要说明的是，图1中仅示例性地示出了1个灭火喷头32，在其他实施方式中，灭火喷头32的数量还可为2个或更多个；同时，灭火喷头32的位置可根据灭火剂的性能以及测试装置的需求设置，本公开实施例对此不限定。

其中，温度测试单元31和热辐射测试单元33可分别实时检测火场温度和火场热辐射，从而实现对测试腔室3中的火势的实时检测，以为显示控制单元5分析灭火剂的灭火性能提供数据支持。

其中，显示控制单元5可基于对火场温度、火场热辐射以及火源质量的分析，确定灭火剂的灭火性能。

示例性地，显示控制模块5，可包括高配置电脑主机和显示器，以及集成软件单元；控制主机(即电脑主机)及显示模块(即显示器)用于实时显示、保存及导出测量数据，包括温度、失重及热辐射等参数；通过软件界面能够控制测试装置中的其他设备，例如调节风机转动频率(下文中说明)、控制点火及启停测量设备等。

本公开实施例提供的灭火剂灭火性能测试装置，通过设置测试腔室3，可模拟火场现场；通过设置温度测试单元31、热辐射测试单元33以及质量测试单元35，可对火场温度、火场热辐射以及火源质量进行实时检测，从而便于分析得到灭火剂的灭火性能。如此，可实现基于多检测参数的灭火性能测试，且测装置的集成度高、操作简便且性价比较高，可广泛应用于基础火灾实验和灭火机理研究中。

在一实施例中，测试腔室3为一风洞，包括相对设置的前侧壁和后侧壁；前侧壁设置观察窗；后侧壁设置温度测试单元31和热辐射测试单元33。

其中，设置观察窗有利于直观的观察到测试腔室3中的火势变化，以辅助调整灭火过程，从而有利于提高灭火效率。同时，将温度测试单元31和热辐射测试单元33设置于风洞的后侧壁，可不影响对火势的观察。

示例性地，测试腔室3可称为测试段，该测试段的主体为一个小型风洞，该段尺寸可为长80cm，宽40cm，高40cm。该风洞主体正面开设一个观察窗，安装防火耐高温的高透明度视窗，该视窗尺寸可为长60cm，高40cm；风洞主体背面可设置多个插孔，用于插装温度测试单元31和热辐射测试单元33，从而安装方式简便。可理解的是，插孔在不用时可关闭，从而防止测试腔室3漏气。

需要说明的是，在其他实施方式中，测试段还可采用本领域技术人员可知的其他规格的风洞或可模拟火场现场的其他装置，本公开实施例对此不赘述也不限定。

在一实施例中，继续参照图1，温度测试单元31包括热电偶，热辐射测试单元33包括辐射计；热电偶通过螺纹固定的方式插入后侧壁，辐射计设置于后侧壁内。

示例性地，风控主体背面的插孔中可插入多根螺纹固定的热电偶(示例性地，插孔直径可为2mm)，用于测量内部火焰和热场温度；同时，风洞主体背面内置有水冷式辐射计，用于测量灭火试验过程中的火焰辐射值变化。

在一实施例中，继续参照图1，热电偶在后侧壁所在的平面内呈阵列排布，辐射计在后侧壁内呈阵列排布。

其中，热电偶的数量可为多个，且呈矩阵分布。示例性地，图1中示出了温度测试单元31包括9个热电偶，且呈3行3列分布。

其中，辐射计的数量可为多个，且呈矩阵分布。示例性地，图1中示出了热辐射测试单元33包括2个辐射计，且呈1行2列分布。

示例性地，热电偶的阵列与辐射计的阵列可交错设置，本公开实施例对此不限定。

此外，需要说明的是，热电偶和辐射计的数量还可为其他数量，以及采用其他排布方式，可根据灭火剂灭火性能测试装置的需求设置，本公开实施例对此不限定。

在一实施例中，图2为本公开实施例的另一种灭火剂灭火测试装置的结构示意图。在图1的基础上，参照图2，该装置还包括升降装置36，质量测试单元35与升降装置36的运动部固定；质量测试单元35在随升降装置36的运动部上升或下降；质量测试单元35上升至称量位时，称量火源质量。

如此设置，可使质量测试单元35根据需求对火源的质量进行测试，而不是一直处于测试状态，从而在确保可提供可靠的火源质量的数据的同时，减缓质量测试单元35的损耗，从而减缓其性能的衰减，有利于延长其使用寿命。

示例性地，升降装置36可为自动升降台。

结合上文，可在电子天平下方设置一个自动升降台，可包括电机以及被电机驱动的运动部，电机驱动运动部上升，以带动天平上升，到达称量位时，天平即可称量重量，并实时将重量上传至上位机；或者，电机驱动运动部下降，以带动天平下降，回到初始位置，天平结束称量。

需要说明的是，升降装置36还可为本领域技术人员可知的其他结构形式的升降装置，本公开实施例对此不赘述也不限定。

在一实施例中，图3为本公开实施例的又一种灭火剂灭火测试装置的结构示意图。在图1或图2的基础上，参照图3，该装置还包括风机1、匀风腔室2和风速计34，风机1和风速计34均与显示控制单元5连接；显示控制单元5还用于控制风机1转动或不转动；匀风腔室2设置于风机1的出风侧，且与测试腔室3连通；风机1和匀风腔室2用于产生均匀的纵向风速，风速计34设置于测试腔室3内，用于检测纵向风速的大小，并传输至显示控制单元5。

其中，匀风腔室2作为匀风段。风机1可用于产生强制风，利用匀风段可将轴流风机产生的非稳态分流均匀化，实现整流效果，是整个断面风速保持基本一致。如此，可实现在纵向通风作用下对灭火剂对不同火源诱导火雨流的熄灭机制研究。

示例性地，风机1所产生的纵向风速的大小，可基于风机频率进行调节，例如风速范围可为0.0-2.0m/s，调节精度可为0.1m/s；风量可为1500m³/h。

在其他实施方式中，还可采用其他工作参数的风机，可根据测试装置的需求设置，本公开实施例对此不限定。

本实施例提供的测试装置可包括风机1、匀风段、测试段、热电偶、灭火喷头、辐射计、风速计、电子天平、排烟管道以及显示控制模块，其中，风机和匀风段用于产生均匀的纵向风速；灭火喷头可以外接不同类型的灭火管路，连接包括高沸点气体、细水雾、二氧化碳或七氟丙烷等灭火剂的灭火装置；热电偶、辐射计、电子天平以及风速计等作为数据采集设备，其采集的数据统一传输至显示控制模块进行分析处理，以确定灭火剂的灭火性能。

在一实施例中，显示控制单元5还用于设置风机1的风速档位。

其中，风机的风速控制可分为多个档位，每个档位分别对应一个风速。测试过程中，当实验人员在上位机上选择风速档位后，对应地，下位机控制风机以选定的风速运行，并且实验过程中可实时调节并控制风机转速。

如此，可实现多种不同风速下的灭火性能测试。

在一实施例中，继续参照图3，风速计34包括第一风速计和第二风速计；第一风速计设置于测试腔室3的入风口，第二风速计设置于测试腔室3的出风口。

如此设置，可实现对模拟火场现场的上风口和下风口的风速检测。

示例性地，风速计可为多通道风速仪。结合上文，风洞主体的内部可设有2个多通道风速仪探头，火源上下风向各设置一个探头，如此精确测量风洞内部的风速大小。

在其他实施方式中，入风口和出风口的风速计的数量还可为2个或更多个，以及其排布方式也可根据测试装置的需求设置，本公开实施例对此不赘述也不限定。

在一实施例中，继续参照图3，匀风腔室2通过耐高温软管12与风机1的出风口连通。

其中，耐高温软管12的形态可变，从而实现风机1余匀风腔室2的灵活连通。

下面基于图3，示例性地说明本公开实施例提供的灭火剂灭火性能测试装置的软件系统架构。示例性地，图4为本公开实施例的一种灭火剂灭火装置的逻辑架构示意图。参照图4，该测试装置控制系统架构，可由电源管理单元、运动控制单元、数据采集单元(数据采集及分析模块)、主控单元(控制主机)、上位机组成；其中，所有参数调节和测量端口均接入数据采集及分析模块，进行初步处理后，输出至控制主机中。

示例性地，数据采集单元可包括但不限于热电偶、辐射计、风速计及电子天平，运动控制单元可包括自动升降台，电源管理单元、主控单元和上位机可集成设置于显示控制单元中；电源管理单元可实现对数据采集单元、主控单元以及运动控制单元的电源管理。

示例性地，上位机能实时接收数据采集单元采集到的数据，即可实时读取到当前各种传感器的数据，并记录数据，方便试验后数据分析，以及可精确对电子天平的升降、风机的风速以及火源的点火进行控制，以提高测试精度，延长测试装置的使用寿命。

示例性地，灭火性能测试的主要操作流程包括：将液体或固体燃料通过托盘放置在电子天平上，然后启动电子天平下方的自动升降台，将托盘上表面与测试段底部齐平，根据是否考虑通风影响，关闭或开启风机，开启数据采集单元后点火，按预先规定的时间启动灭火设备，记录实验过程数据。主控单元基于实验过程数据对灭火剂的灭火性能进行分析。

示例性地，主动单元(或称主控芯片)可采用微控制器，以保证测试装置的工作稳定。

在一实施例中，灭火剂包括高沸点气体灭火剂、常规灭火剂或细水雾灭火剂。

如此，该装置可适用于多种不同类型的灭火剂的灭火性能测试。

本公开实施例提供的一种灭火剂灭火性能测试装置，包括风机、匀风段、测试段、热电偶、灭火喷头、辐射计、风速计、电子天平、排烟管道以及显示控制模块；其中，风机可产生强制风，利用匀风段将轴流风机产生的非稳态风流均匀化，实现整流效果，使整个断面风速基本一致；测试段用于布置火源、数据传感器(包括但不限于热电偶、辐射计、风速计及电子天平)以及灭火喷头；热电偶用于采集火场温度，灭火喷头用于释放灭火介质，辐射计用于采集火场热辐射变化，风速计用于记录纵向风速大小，电子天平用于测量火源燃烧的质量损失变化，估算火源功率大小；排烟管道用于排放烟气；显示控制模块用于集成电源、控制、显示等设备单元。

本公开实施例提供的灭火剂灭火性能测试装置具有多参数测量及集成度高等特点，除了可以应用于高沸点气体灭火剂灭火性能测试，还可以对常规气体灭火剂、细水雾的灭火效果进行评估，研究无风或纵向通风作用下灭火介质对不同火源诱导火羽流的熄灭机制。

与现有装置相比，本公开实施例提供的灭火剂灭火性能测试装置至少具有以下优点：1)测量参数多，性价比高；2)系统集成度高，操作方便；3)应用范围广，可广泛应用于基础火灾实验和灭火机理研究中。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本公开的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本公开。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本公开的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本公开将不会被限制于本文所述的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种灭火剂灭火性能测试装置，其特征在于，包括：测试腔室、灭火喷头、温度测试单元、热辐射测试单元、质量测试单元、排烟通道以及显示控制单元；

所述排烟通道与所述测试腔室连通，所述灭火喷头安装于所述测试腔室内，所述灭火喷头外接灭火管路，用于释放灭火剂；所述温度测试单元、所述热辐射测试单元以及所述质量测试单元均与所述显示控制单元连接；

其中，所述温度测试单元用于测试所述测试腔室内的火场温度，所述热辐射测试单元用测试所述测试腔室内的火场热辐射，所述质量测试单元用于测试所述测试腔室内的火源质量，所述显示控制单元用于基于所述火场温度、所述火场热辐射以及所述火源质量确定灭火剂的灭火性能。

2.根据权利要求1所述的灭火剂灭火性能测试装置，其特征在于，所述测试腔室为一风洞，包括相对设置的前侧壁和后侧壁；

所述前侧壁设置观察窗；

所述后侧壁设置所述温度测试单元和所述热辐射测试单元。

3.根据权利要求2所述的灭火剂灭火性能测试装置，其特征在于，所述温度测试单元包括热电偶，所述热辐射测试单元包括辐射计；

所述热电偶通过螺纹固定的方式插入所述后侧壁，所述辐射计设置于所述后侧壁内。

4.根据权利要求3所述的灭火剂灭火性能测试装置，其特征在于，所述热电偶在所述后侧壁所在的平面内呈阵列排布，所述辐射计在所述后侧壁内呈阵列排布。

5.根据权利要求1所述的灭火剂灭火性能测试装置，其特征在于，还包括升降装置，所述质量测试单元与所述升降装置的运动部固定；

所述质量测试单元在随所述升降装置的运动部上升或下降；所述质量测试单元上升至称量位时，称量所述火源质量。

6.根据权利要求1所述的灭火剂灭火性能测试装置，其特征在于，还包括风机、匀风腔室和风速计，所述风机和所述风速计均与所述显示控制单元连接；

所述显示控制单元还用于控制所述风机转动或不转动；

所述匀风腔室设置于所述风机的出风侧，且与所述测试腔室连通；所述风机和所述匀风腔室用于产生均匀的纵向风速，所述风速计设置于所述测试腔室内，用于检测所述纵向风速的大小，并传输至所述显示控制单元。

7.根据权利要求6所述的灭火剂灭火性能测试装置，其特征在于，所述显示控制单元还用于设置风机的风速档位。

8.根据权利要求6所述的灭火剂灭火性能测试装置，其特征在于，所述风速计包括第一风速计和第二风速计；

所述第一风速计设置于所述测试腔室的入风口，所述第二风速计设置于所述测试腔室的出风口。

9.根据权利要求6所述的灭火剂灭火性能测试装置，其特征在于，所述匀风腔室通过耐高温软管与所述风机的出风口连通。

10.根据权利要求1所述的灭火剂灭火性能测试装置，其特征在于，所述灭火剂包括高沸点气体灭火剂、常规灭火剂或细水雾灭火剂。

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