发明内容
有鉴于此,本发明实施例提供一种燃烧器性能测试系统及其测试方法,主要目的在于实现对燃火特效表演用燃烧器的性能测试。
为达到上述目的,本发明实施例主要提供如下技术方案:
一方面,本发明的实施例提供一种燃烧器性能测试系统,包括:
密封的燃烧测试腔室,所述燃烧测试腔室的体积可调,以保持所述燃烧测试腔室内部压力不变,所述燃烧测试腔室内部具有燃烧器放置区,所述燃烧测试腔室设置有烟气采集口;
视频采集装置,朝向所述燃烧器放置区拍摄;
燃气配气装置,用于为燃烧器的燃烧配气。
本发明实施例的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
可选的,前述的燃烧器性能测试系统,其中所述燃烧测试腔室包括测试腔以及膨胀腔,所述测试腔开设有连接口,所述膨胀腔连接所述连接口,所述膨胀腔的体积受内部气压可调。
可选的,前述的燃烧器性能测试系统,其中所述膨胀腔由弹性材质的外罩制备而成;或
所述膨胀腔包括引导伸缩架体以及外罩,所述外罩设置于所述引导伸缩架体,随腔内压力减小缩减体积,随腔内压力增大膨胀体积。
可选的,前述的燃烧器性能测试系统,其中所述燃气配气装置包括:依次串联的配气管路、集气罐、调压器、缓冲罐、供气管路,所述配气管路、集气罐、调压器、缓冲罐设置于所述密封的燃烧测试腔室外,所述供气管路伸入所述密封的燃烧测试腔室内。
可选的,前述的燃烧器性能测试系统,其中所述缓冲罐连接有压力计、温度计。
可选的,前述的燃烧器性能测试系统,其中所述燃烧测试腔室的侧壁设置有透明的拍摄窗口,所述视频采集装置设置于所述燃烧测试腔室外,通过所述拍摄窗口朝向所述燃烧器放置区拍摄。
可选的,前述的燃烧器性能测试系统,其中还包括:
气体混合装置,设置于所述燃烧测试腔室内。
可选的,前述的燃烧器性能测试系统,其中还包括:
控制装置,与所述视频采集装置、所述燃气配气装置、所述气体混合装置的控制电连接。
可选的,前述的燃烧器性能测试系统,其中还包括:
标尺,设置于所述视频采集装置拍摄的方向。
可选的,前述的燃烧器性能测试系统,其中还包括:
移动平台,所述密封的燃烧测试腔室、所述视频采集装置以及所述燃气配气装置设置于所述移动平台。
另一方面,本发明的实施例提供一种燃烧器性能测试系统的测试方法,包括:
将待测试的燃烧器设置于燃烧器放置区,并与供气管路连通;
通过所述配气管路、所述集气罐、所述调压器向所述缓冲罐注入燃气后,通过所述压力计记录所述缓冲罐内部燃气的第一压力,通过所述温度计记录所述缓冲罐内部燃气的第一温度;
点燃所述待测试的燃烧器,并启动所述视频采集装置,采集所述待测试的燃烧器的燃烧过程视频,从采集的视频中,按统一的时间间隔采样燃烧状态图像;
所述燃烧状态图像经畸变、白平衡、曝光量校准后,对火焰的尺寸、形状、持续时间、色相、饱和度、明度进行测量;
所述测量结果按持续时间、面积进行加权计算,依照加权计算的结果对火焰效果进行评价;
启动所述气体混合装置,对所述密封的燃烧测试腔室内部烟气进行混合;
通过所述压力计记录所述缓冲罐内部燃气的第二压力,通过所述温度计记录所述缓冲罐内部燃气的第二温度,根据所述第一压力、所述第二压力、所述第一温度以及所述第二温度计算所述待测试的燃烧器的燃气用量;
通过所述烟气采集口采集分析所述密封的燃烧测试腔室内的烟气的含量。
测得的所述烟气的含量按统一含氧量进行折算,按单位燃气用量所产生的烟气评价燃烧性能。
借由上述技术方案,本发明技术方案提供的燃烧器性能测试系统及其测试方法至少具有下列优点:
本发明实施例提供的技术方案中,在需要对燃烧器性能测试中,可将待测试的燃烧器设置于密封的燃烧测试腔室内进行模拟燃烧,其中,视频采集装置可以对燃烧的火焰进行拍摄,从而便于对燃烧火焰的火焰特征进行图像分析,其中,燃烧测试腔室的体积受燃烧过程引起的气体体积变化而调节,从而能够使燃烧测试腔室内部压力保持不变,保持于大气压力。火焰燃烧完毕之后,可以通过烟气采集口采集燃烧测试腔室内部的气体,从而可以进行燃烧器的污染物排放量的测量,相对于现有技术,可以实现对燃火特效表演用燃烧器性能的测试工作。
上述说明仅是本发明技术方案的概述,为了能够更清楚了解本发明实施例的技术手段,并可依照说明书的内容予以实施,以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明实施例目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例,对依据本发明实施例提出的燃烧器性能测试系统及其测试方法其具体实施方式、结构、特征及其功效,详细说明如后。在下述说明中,不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外,一或多个实施例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。
图1至图2为本发明提供的燃烧器性能测试系统一实施例,请参阅图1至图2,本发明的一个实施例提出的燃烧器性能测试系统,包括:密封的燃烧测试腔室10、视频采集装置20以及燃气配气装置30。
密封的燃烧测试腔室10的体积可调,以保持内部压力不变,所述燃烧测试腔室10内部具有燃烧器放置区101,所述燃烧测试腔室10设置有烟气采集口11;视频采集装置20朝向所述燃烧器放置区拍摄;燃气配气装置30用于为燃烧器的燃烧配气。
本发明实施例提供的技术方案中,在需要对燃烧器性能测试中,可将待测试的燃烧器设置于密封的燃烧测试腔室内进行模拟燃烧,其中,视频采集装置可以对燃烧的火焰进行拍摄,从而便于对燃烧火焰的火焰特征进行图像分析,其中,燃烧测试腔室的体积受燃烧过程引起的气体体积变化而调节,从而能够使燃烧测试腔室内部压力保持不变,保持于大气压力。火焰燃烧完毕之后,可以通过烟气采集口采集燃烧测试腔室内部的气体,从而可以进行燃烧器的污染物排放量的测量,整个过程保证燃烧测试腔室内压力稳定且燃烧产物不被泄漏,最后采集燃烧产物及燃烧过程影像,分析燃烧器的燃烧性能及火焰效果,相对于现有技术,可以实现对燃火特效表演用燃烧器性能的测试工作。
燃烧测试腔室可以为弹性的腔室,燃烧器在密封的燃烧测试腔室内部进行燃烧测试,燃烧的火焰会造成气压扰动,由于燃烧测试腔室采用弹性的腔室,可以通过弹性的伸缩改变燃烧测试腔室的体积,从而保持所述燃烧测试腔室内部压力不变(可以理解的,实际中为一定的压力范围之内)。实施中,其腔体的腔壁可采用具有弹性、不燃烧、不透气、不透光的材料制备,具体的,燃烧测试腔室内部的容积大于燃烧器单次用气量的500倍以上。在实现弹性的腔室中,在一些实施中,燃烧测试腔室的整体采用弹性的材质制备。在一些实施例中,所述燃烧测试腔室10包括测试腔10a以及膨胀腔10b,所述测试腔10a开设有连接口103,所述膨胀腔10b连接所述连接口,所述膨胀腔10b的体积受内部气压可调,其中,膨胀腔10b由弹性材质的外罩制备而成。即,测试腔10b可以采用非弹性材质的外罩制备,膨胀腔10b单独的起到空间收缩的功能。当然,作为保持燃烧测试腔室内部稳定压力的优选的实施方式中,测试腔10b也可以采用弹性材质的外罩制备。
燃烧测试腔室的腔壁可开设有工作孔102,工作孔打开可进入工作人员,关闭后实现燃烧测试腔室的密封。
容易理解的是,在实现膨胀腔的实施中,除了采用弹性材质的外罩之外,膨胀腔包括引导伸缩架体以及外罩,所述外罩设置于所述引导伸缩架体,随腔内压力减小缩减体积,随腔内压力增大膨胀体积。引导伸缩架体可构成筒体状,筒体状的引导伸缩架体可以在其长度方向引导膨胀腔伸缩,以实现膨胀腔的内部空间的伸缩。其中外罩可以采用类似于手风琴风箱结构的方式折叠而成,也可以由其他现有技术实现,本实施例中对于其具体的实施结构不做具体限定。膨胀腔膨胀前后的容积依据所待测试燃烧器燃烧消耗空气量及放热引起的体积膨胀的量计算确定,一般应为所待测试燃烧器单次用气量的100倍以上。
视频采集装置可以设置于燃烧测试腔室内部,为了防止燃烧器燃烧中对视频采集装置的损害,在燃烧测试腔室10的侧壁设置有透明的拍摄窗口12,所述视频采集装置20设置于所述燃烧测试腔室外,通过所述拍摄窗口12朝向所述燃烧器放置区拍摄。拍摄窗口四周设置有遮光罩13,可以防止拍摄窗口四周的环境光线对视频采集装置对燃烧测试腔室内部拍摄的干扰。为了便于对视频采集的火焰进行图像分析,燃烧器性能测试系统还包括设置于所述视频采集装置拍摄的方向的标尺40,标尺40用于测量火焰尺寸和动态效果,视频采集装置20采集的火焰与标尺40可处于同一画面中,可以通过标尺40直接对于燃烧的火焰的尺寸进行读取。其中,标尺可以设置于燃烧测试腔室的内壁,但不局限于此,也可以通过在燃烧测试腔室内部设置悬挂勾50,将标尺40悬挂于悬挂勾50。具体的,对于悬挂勾的个数可以为多个,设置于不同的位置,可以调整标尺位于不同的悬挂勾,来适应不同的燃烧器的不同火焰特性的拍摄。
燃气配气装置30可包括:依次串联的配气管路31、集气罐32、调压器33、缓冲罐34、供气管路35,所述配气管路31、集气罐32、调压器33、缓冲罐34设置于所述密封的燃烧测试腔室10外,所述供气管路35伸入所述密封的燃烧测试腔室10内。为燃烧器测试所需调节、存储的适宜的燃气,并保持燃烧器工作时压力稳定。配气管路的个数根据所需配气的种类而定。其中,依次串联的配气管路、集气罐、调压器、缓冲罐、供气管路的连接管路上可以设置有阀门,以便于实现对燃气配气装置的配气开关等操作。进一步的,燃烧器性能测试系统中,所述缓冲罐34连接有压力计36、温度计37。供气中,先通过配气管路、集气罐、调压器向缓冲罐中调压充气,充气完毕后,关闭调压器和缓冲罐之间的阀门,之后通过供气管路向燃烧器供气燃烧,通过读取压力计、温度计的数值变化,从而可以计算出缓冲罐内气体体积的变化量,从而得出测试所消耗燃气量。
在燃烧过后,通过烟气采集口多次采集的烟气的数值通常差距较大,是由于,燃烧过后,封闭的燃烧测试腔室内部的空气不流动,或是流动速度较慢,导致其内部的烟气混合不均匀。在一些实施例中,在燃烧测试腔室10内设置有气体混合装置60,例如风扇,在火焰燃烧完毕之后,开启气体混合装置可以实现对燃烧测试腔室内气体的混合。另外,再对烟气采集完毕之后,打开燃烧测试腔室的工作孔后,还可以通过开启风扇将烟气吹出燃烧测试腔室,以便于后续的测试试验。
其中,视频采集装置、所述燃气配气装置、所述气体混合装置的控制可以由一控制装置70控制,控制装置70与所述视频采集装置、所述燃气配气装置、所述气体混合装置的控制电连接。在一些实施例中,视频采集装置受控于控制装置,视频采集装置可以对近距离、低亮度的火焰影像进行动态、高分辨率成像,并具备影像形变的修正能力。燃气配气装置控制受控于控制装置,对燃烧器的供气、断气、供气压力调控等。气体混合装置受控于控制装置,实现对燃烧测试腔室内的吹气控制操作。在测试需要时启动,对封闭燃烧测试腔室内气体进行吹扫和强制混合。控制装置还可以有线或无线连接燃烧器,用于控制燃烧器进行自检、启动、停止、显示报错等操作。
为了便于燃烧器性能测试系统的搬运,所述密封的燃烧测试腔室、所述视频采集装置以及所述燃气配气装置可以设置于所述移动平台80。移动平台的底部设置有滚轮,可以提供移动功能。其中,所述密封的燃烧测试腔室、所述视频采集装置以及所述燃气配气装置可以分别可拆卸的设置于所述移动平台,从而可以实现燃烧器性能测试系统的快速拆装操作。
本发明既是针对燃火特效表演用燃烧器燃烧时间短促、气压扰动大、火焰形态及尺寸多变等特点设计的专用性能测试系统,能够对其燃烧性能及火焰效果进行试验测试并得出相应评价报告。本发明可以为特效燃烧器生产加工企业提供测试方法及测试手段,协助提升产品性能;也可以为文化管理、消防安全行政主管部门在涉燃气燃火特效表演的项目审批、政策制定时提供技术支持。
基于上述实施例中所述的燃烧器性能测试系统,本发明还提出了上述实施例中的燃烧器性能测试系统的燃烧器性能测试方法,主要包括如下步骤:
将待测试的燃烧器设置于燃烧器放置区,并与供气管路连通;
其中,供气管路可以与待测试的燃烧器的燃气管路对接,实现对待测试的燃烧器的供气。其中对接的方式可以采用法兰对接,也可以采取其他形式的对接方式,本发明的实施例不做限定。设置待测试的燃烧器的过程中,可先打开燃烧测试腔室的操控口,将待测试的燃烧器放置于燃烧测试腔室内后,再密封燃烧测试腔室。
通过所述配气管路、所述集气罐、所述调压器向所述缓冲罐注入燃气后,通过所述压力计记录所述缓冲罐内部燃气的第一压力,通过所述温度计记录所述缓冲罐内部燃气的第一温度;
点燃所述待测试的燃烧器,并启动所述视频采集装置,图像采集所述待测试的燃烧器的火焰,并根据所述图像采集的视频进行火焰效果评价,具体方法为从燃烧器成功点火起至停止工作这段时间内,可以从采集的视频中,按统一的时间间隔采样燃烧状态图像;采集的图像经畸变、白平衡、曝光量校准后,对火焰的尺寸、形状、面积、色相、饱和度、明度持续时间进行测量,根据测量结果进行火焰效果评价;具体的评价当中,可将测量的数据按持续时间、面积对测量数据进行加权计算;依照加权结果对火焰效果进行评价,色相、饱和度、明度的加权计算的方法可以采用多种的加权方式,以平均加权计算为例,色相、饱和度、明度的加权计算公式可见式1;
式中:A—所述色相、饱和度、明度三个测量参数之一。三个参数各自加权计算,得出对应的评价结果,即若A为色相参数,式1计算的结果为色相的加权结果,若A为饱和度参数,式1计算的结果为饱和度的加权结果,若A为明度参数,式1计算的结果为明度的加权结果;
S—所述燃烧状态图像中火焰的面积;
n—所述按统一时间间隔采样的燃烧状态图像的序列数。用于计算参数A对持续时间的权重。
在具体的实施当中,若是在此次的性能测试之前,进行过其他燃烧器的性能测试,为了保持内部空间的空气洁净,在点燃待测试的燃烧器之前,还需要对燃烧测试腔室内部的烟气进行吹扫,吹扫后密封燃烧测试腔室并点燃待测试的燃烧器。
启动所述气体混合装置,对所述密封的燃烧测试腔室内部烟气进行混合;
通过所述压力计记录所述缓冲罐内部燃气的第二压力,通过所述温度计记录所述缓冲罐内部燃气的第二温度,根据所述第一压力、所述第二压力、所述第一温度以及所述第二温度计算所述待测试的燃烧器的燃气用量;
通过所述烟气采集口采集分析所述密封的燃烧测试腔室内的烟气的含量;
根据所述含量以及所述燃气用量进行燃烧性能评价。
本发明提供的实施例中,根据测试采集到的烟气的成分,按统一的基准含氧量进行折算,计算该燃气用量下各燃烧产物排放浓度及未燃烧的燃气量,据此从而可以进行燃烧器的燃烧性能评价。
在上述实施例中,对各个实施例的描述都各有侧重,某个实施例中没有详述的部分,可以参见其他实施例的相关描述。
可以理解的是,上述装置中的相关特征可以相互参考。另外,上述实施例中的“第一”、“第二”等是用于区分各实施例,而并不代表各实施例的优劣。
在此处所提供的说明书中,说明了大量具体细节。然而,能够理解,本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中,并未详细示出公知的结构和技术,以便不模糊对本说明书的理解。
类似地,应当理解,为了精简本公开并帮助理解各个发明方面中的一个或多个,在上面对本发明的示例性实施例的描述中,本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而,并不应将该公开的装置解释成反映如下意图:即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说,如下面的权利要求书所反映的那样,发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此,遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式,其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。
本领域技术人员可以理解,可以对实施例中的装置中的部件进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个装置中。可以把实施例中的部件组合成一个部件,以及此外可以把它们分成多个子部件。除了这样的特征中的至少一些是相互排斥之外,可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何装置的所有部件进行组合。除非另外明确陈述,本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的替代特征来代替。
此外,本领域的技术人员能够理解,尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征,但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如,在下面的权利要求书中,所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。本发明的各个部件实施例可以以硬件实现,或者以它们的组合实现。
应该注意的是上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制,并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中,不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的部件或组件。位于部件或组件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的部件或组件。本发明可以借助于包括有若干不同部件的装置来实现。在列举了若干部件的权利要求中,这些部件中的若干个可以是通过同一个部件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。
以上所述,仅是本发明的较佳实施例而已,并非对本发明作任何形式上的限制,依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。