CN112881056A - 电缆隧道中电力电缆模拟起火的火源系统 - Google Patents

电缆隧道中电力电缆模拟起火的火源系统 Download PDF

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CN112881056A CN202110130736.0A CN202110130736A CN112881056A CN 112881056 A CN112881056 A CN 112881056A CN 202110130736 A CN202110130736 A CN 202110130736A CN 112881056 A CN112881056 A CN 112881056A
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任志刚
潘泽华
于刊
门业堃
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Abstract

本申请提供了一种电缆隧道中电力电缆模拟起火的火源系统，该系统包括：火源子系统，包括燃烧装置和无线点火装置，无线点火装置位于燃烧装置的一侧，无线点火装置用于通过无线点火方式点燃燃烧装置；采集子系统，采集子系统用于实时采集燃烧装置的检测数据，检测数据包括燃烧装置的气体流量数据和火焰温度数据。该电力电缆的检测系统中，无线点火装置通过无线点火的方式引燃火源，由于无线点火装置的导线长度很短，能够保证防火处理方便快捷，从而解决了现有技术中电缆隧道中的电力电缆试验采用有线点火处理繁琐的问题，同时，采集子系统可以实时采集燃烧装置的检测数据，保证了对燃烧情况的实时监控。

Description

电缆隧道中电力电缆模拟起火的火源系统
技术领域
本申请涉及电力电缆领域，具体而言，涉及一种电缆隧道中电力电缆模拟起火的火源系统。
背景技术
电缆隧道可将电缆集中放置进行管理，提高管理效率，然而由于电缆隧道结构较为封闭，环境复杂，一旦电缆存在故障、缺陷等原因，导致发生火灾，易烧毁大量电缆和其他电气设备，严重威胁城市电网安全运行，会造成重大的经济损失和严重的社会影响。因此，非常有必要建立一种适用于电缆隧道中的电力电缆试验平台，以研究现场中电力电缆火灾的演化机理。
现有技术中一般采用可移动式箱体作为电力电缆燃烧发生场所，而且点火方式采用的是有线点火方式，试验时在箱体内进行模拟，试验环境与真实环境相差大，试验结果不能真实反应燃烧过程及机理，并且通过有线点火方式需对整根导线进行防火处理，处理麻烦，且成本较高。
在背景技术部分中公开的以上信息只是用来加强对本文所描述技术的背景技术的理解，因此，背景技术中可能包含某些信息，这些信息对于本领域技术人员来说并未形成在本国已知的现有技术。
发明内容
本申请的主要目的在于提供一种电缆隧道中电力电缆模拟起火的火源系统，以解决现有技术中电缆隧道中的电力电缆试验采用有线点火处理繁琐的问题。
为了实现上述目的，根据本申请的一个方面，提供了一种电缆隧道中电力电缆模拟起火的火源系统，包括火源子系统和采集子系统，其中，所述火源子系统包括燃烧装置和无线点火装置，所述无线点火装置位于所述燃烧装置的一侧，所述无线点火装置用于通过无线点火方式点燃所述燃烧装置；所述采集子系统用于实时采集所述燃烧装置的检测数据，所述检测数据包括所述燃烧装置的气体流量数据和火焰温度数据。
进一步地，所述燃烧装置包括：燃烧器，用于在接触或靠近火花的情况下燃烧；第一移动支架，用于支撑所述燃烧器。
进一步地，所述燃烧装置还包括：燃气存储装置，用于存储燃气；输气管道，所述输气管道的一端连通所述燃气存储装置，所述输气管道的另一端连通所述燃烧器，所述输气管道用于将所述燃气输送至所述燃烧器。
进一步地，所述输气管道包括第一输气子管道和第二输气子管道，所述燃烧装置还包括：第一阀门单元，所述第一阀门单元的第一端与所述燃气存储装置的出气口连通；第二阀门单元，所述第二阀门单元的第一端通过所述第一输气子管道与所述第一阀门单元的第二端连通，所述第二阀门单元的第二端通过所述第二输气子管道与所述燃烧器连通。
进一步地，所述燃烧装置还包括减压阀，所述减压阀位于所述第二输气子管道上，所述减压阀的第一端通过所述第二输气子管道与所述第二阀门单元连通，所述减压阀的第二端通过所述第二输气子管道与所述燃烧器连通。
进一步地，所述燃烧装置还包括回火防止器，所述回火防止器位于所述第二输气子管道上，所述回火防止器的第一端通过所述第二输气子管道与所述第二阀门单元连通，所述回火防止器的第二端通过所述第二输气子管道与所述燃烧器连通。
进一步地，所述燃烧装置还包括气体流量计，所述气体流量计位于所述第二输气子管道上，所述气体流量计的第一端通过所述第二输气子管道与所述第二阀门单元连通，所述气体流量计的第二端通过所述第二输气子管道与所述燃烧器连通。
进一步地，所述燃烧装置还包括至少一个第二移动支架，至少一个所述第二移动支架用于支撑所述输气管道。
进一步地，所述无线点火装置包括：遥控设备；电弧发生器，与所述遥控设备通信连接，所述电弧发生器用于在接收到所述遥控设备的预定信号的情况下，产生电弧；点火设备，所述点火设备的一端与所述电弧发生器电连接，所述点火设备的另一端靠近所述燃烧器，所述点火设备用于在接收到所述电弧的情况下产生火花。
进一步地，所述无线点火装置还包括：网络互连设备，分别通信连接所述遥控设备和所述电弧发生器，所述网络互连设备用于扩大所述遥控设备和所述电弧发生器之间的网络传输距离。
应用本申请的技术方案，所述电缆隧道中电力电缆模拟起火的火源系统包括：火源子系统和采集子系统，其中，火源子系统包括燃烧装置和无线点火装置，所述无线点火装置位于所述燃烧装置的一侧，所述无线点火装置用于通过无线点火方式点燃所述燃烧装置；所述采集子系统用于实时采集所述燃烧装置的检测数据，所述检测数据包括所述燃烧装置的气体流量数据和火焰温度数据。该系统中，无线点火装置通过无线点火的方式引燃火源，由于无线点火装置的导线长度很短，能够保证防火处理方便快捷，从而解决了现有技术中电缆隧道中的电力电缆试验采用有线点火处理繁琐的问题，同时，采集子系统可以实时采集燃烧装置的检测数据，保证了对燃烧情况的实时监控。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1示出了根据本申请的一种实施例的燃烧装置的示意图；
图2示出了根据本申请的一种实施例的无线点火装置的示意图。
其中，上述附图包括以下附图标记：
100、燃气存储装置；101、丙烷气瓶；102、第一阀门单元；103、第二阀门单元；104、减压阀；105、回火防止器；106、气体流量计；107、第二输气子管道；108、燃烧器；109、第二移动支架；110、第一输气子管道；10、遥控设备；11、网络互联设备；12、电弧发生器；13、导线；14、点火针；15、点火设备。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
应该理解的是，当元件(诸如层、膜、区域、或衬底)描述为在另一元件“上”时，该元件可直接在该另一元件上，或者也可存在中间元件。而且，在说明书以及权利要求书中，当描述有元件“连接”至另一元件时，该元件可“直接连接”至该另一元件，或者通过第三元件“连接”至该另一元件。
正如背景技术所介绍的，现有技术中电缆隧道中的电力电缆试验采用有线点火处理繁琐，为了解决如上问题，本申请提出了一种电缆隧道中电力电缆模拟起火的火源系统。
本申请的一种典型的实施例中，提供了一种电缆隧道中电力电缆模拟起火的火源系统，包括：火源子系统和采集子系统，其中上述火源子系统包括燃烧装置和无线点火装置，上述无线点火装置位于上述燃烧装置的一侧，上述无线点火装置用于通过无线点火方式点燃上述燃烧装置；上述采集子系统用于实时采集上述燃烧装置的检测数据，上述检测数据包括上述燃烧装置的气体流量数据和火焰温度数据。
上述电缆隧道中电力电缆模拟起火的火源系统，包括火源子系统和采集子系统，其中，火源子系统包括燃烧装置和无线点火装置，上述无线点火装置位于上述燃烧装置的一侧，上述无线点火装置用于通过无线点火方式点燃上述燃烧装置；上述采集子系统用于实时采集上述燃烧装置的检测数据，上述检测数据包括上述燃烧装置的气体流量数据和火焰温度数据。该系统中，无线点火装置通过无线点火的方式引燃火源，由于无线点火装置的导线长度很短，能够保证防火处理方便快捷，从而解决了现有技术中电缆隧道中的电力电缆试验采用有线点火处理繁琐的问题，同时，采集子系统可以实时采集燃烧装置的检测数据，保证了对燃烧情况的实时监控。
一种具体的实施例中，上述采集子系统包括温度采集装置、气体流量采集装置以及软件平台，其中，温度采集装置用来测量火焰温度数据，并通过网络互连设备将火焰温度数据传送至计算机的软件平台，气体流量采集装置用来测量燃烧装置的气体流量数据，并通过网络互连设备将气体流量数据传送至计算机的软件平台，上述温度采集装置可设置多个，分布在试验场所的不同位置，上述气体流量采集装置也可以设置多个，软件平台用来实时显示和收集数据。
本申请的又一种实施例中，上述燃烧装置包括：燃烧器，用于在接触或靠近火花的情况下燃烧；第一移动支架，用于支撑上述燃烧器，燃烧器可以用于施加火源燃烧电缆，其中，燃烧器可采用多层气孔燃烧器，以模拟电缆多层排列燃烧试验需求，当然，上述燃烧器并不限于多层气孔燃烧器，可以为现有技术中任何的燃烧器；第一移动支架可便于移动且调节高度，以适用多种燃烧高度需要，便于直接在现场开展实验，使得试验条件更加贴合实际情形。
一种具体的实施例中，上述温度采集装置安装在上述燃烧器上，来实时测量燃烧器上方的火焰温度。
本申请的另一种实施例中，上述燃烧装置还包括：燃气存储装置，用于存储燃气；输气管道，上述输气管道的一端连通上述燃气存储装置，上述输气管道的另一端连通上述燃烧器，上述输气管道用于将上述燃气输送至上述燃烧器。在该实施例中，通过输气管道将燃气存储装置中的燃气输送给燃烧器，后续根据输送到的燃气进一步地方便了燃烧器进行燃烧。
本申请的一种具体的实施例中，如图1所示，上述燃气存储装置100可以有一个丙烷气瓶101，也可以有个多个丙烷气瓶101，在本申请中上述燃气存储装置100中还可以有其他数量的丙烷气瓶。当然，上述燃气存储装置100并不限于为丙烷气瓶，也可以为现有技术中的任何的燃气瓶。
本申请的再一种实施例中，上述输气管道包括第一输气子管道和第二输气子管道，上述燃烧装置还包括：第一阀门单元，上述第一阀门单元的第一端与上述燃气存储装置的出气口连通；第二阀门单元，上述第二阀门单元的第一端通过上述第一输气子管道与上述第一阀门单元的第二端连通，上述第二阀门单元的第二端通过上述第二输气子管道与上述燃烧器连通。在该实施例中，第一阀门单元可以控制单个丙烷气瓶的气体流量，当有多个丙烷气瓶时，也可以设置多个第一阀门单元，第二阀门单元用于控制多个丙烷气瓶混流后的气体流量，后续根据混流后的气体流量进一步地保证了灵活调节火源的功率，进而模拟不同的燃烧情况，最后，通过第一输气子管道和第二输气子管道可以将丙烷气体输送到燃烧器中，进一步地保证了成功执行后续的点火试验。
在实际的应用过程中，上述气体流量采集装置安装在上述第一阀门单元和上述第二阀门单元上，来实时测量燃气的气体流量。
当然，上述实施例中也可以没有第一阀门单元，通过第二阀门单元控制多个丙烷气瓶混流后的气体流量，进一步地保证了灵活调节火源的功率；上述实施例中也可以没有第二阀门单元，通过第一阀门单元控制单个丙烷气瓶的气体流量，从而调节火源功率的大小。
在实际应用过程中，如图1所示，本申请的第一阀门单元102可以为角阀，也可以为现有技术中任何的阀门；第二阀门单元103可以为总阀，也可以为现有技术中任何的阀门；第一输气子管道110和第二输气子管道107可以为防火金属软管，也可以为不锈钢管道，也可以为防火金属软管和不锈钢管道的结合后的管道。
本申请的一种实施例中，上述燃烧装置还包括减压阀，上述减压阀位于上述第二输气子管道上，上述减压阀的第一端通过上述第二输气子管道与上述第二阀门单元连通，上述减压阀的第二端通过上述第二输气子管道与上述燃烧器连通。在该实施例中，可以通过减压阀调节输出的压强，即改变管道内丙烷气体的供气速度，进一步地保证灵活调节火源功率。
本申请的另一种实施例中，上述燃烧装置还包括回火防止器，上述回火防止器位于上述第二输气子管道上，上述回火防止器的第一端通过上述第二输气子管道与上述第二阀门单元连通，上述回火防止器的第二端通过上述第二输气子管道与上述燃烧器连通，其中，回火防止器可以有效防止气体沿输气管道回燃，进一步地提高了点火试验的安全性。
本申请的又一种实施例中，上述燃烧装置还包括气体流量计，上述气体流量计位于上述第二输气子管道上，上述气体流量计的第一端通过上述第二输气子管道与上述第二阀门单元连通，上述气体流量计的第二端通过上述第二输气子管道与上述燃烧器连通。在该实施例中，上述气体流量计可以与电脑通讯，将气体流量数据实时显示，这样可以根据实时显示的数据进一步地读取火源功率的大小。
一种具体的实施例中，如图1所示，上述第一阀门单元102的第一端与上述燃气存储装置100的出气口连通，这样第一阀门单元102可以控制上述燃气存储装置中单个丙烷气瓶的气体流量的大小，第一阀门单元102的第二端与第一防火金属软管的第一端连通，第一防火金属软管的第二端与不锈钢管道的第一端连通，上述不锈钢管道上按照远离上述燃气存储装置100的方向依次设置第二阀门单元103，减压阀104，回火防止器105和气体流量计106，这样第二阀门单元103可以控制上述燃气存储装置混流后的气流流量的大小，通过减压阀104可以调节输出的压强，即改变管道内的丙烷气体的供气速度，进一步地达到调节火源功率的目的，回火防止器105可以有效防止气体沿输气管道回燃，气体流量计106可以与电脑通讯，将气体流量数据实时显示，不锈钢管道的第二端与第二防火金属软管的第一端连通，第二防火金属软管的第二端与燃烧器108相连，后续燃烧器108用于施加火源燃烧电缆。
在实际的使用过程中，可以通过上述的连接顺序连接各设备，但是各设备的连接顺序并不限于上述的连接顺序，本领域技术人员可以根据实际使用情况进行调整。
更为具体的一种实施例中，在试验开始前，根据试验需要的功率W0和温度T0换算得到初始丙烷气体流速，第一阀门单元可以为角阀，控制单个丙烷气瓶的气体流量大小，第二阀门单元可以为总阀，控制多个丙烷气瓶混流后的气体流量大小，调节第一阀门单元和第二阀门单元，并同步气体流量计，使流速达到目标丙烷气体流速；在试验过程中，根据温度采集装置采集到的温度T，结合
Figure BDA0002925132570000061
换算得出实际需要的丙烷气体流速，通过调节第一阀门单元和第二阀门单元以达到所需要的流速，从而达到需要的功率与温度，实现对模拟起火的实验条件的灵活控制。
公式推导过程如下：
联立
Q吸＝cMΔT
Figure BDA0002925132570000062
Q吸＝ηQ放
可得
Figure BDA0002925132570000063
上述公式中，Q吸表示电缆周围介质吸收热量，单位为焦耳(J)；c表示电缆周围介质的比热容，单位为焦耳每千克摄氏度(J/(kg·℃))；M表示电缆周围介质的质量，单位为千克(kg)；ΔT表示电缆周围介质的温度变化量，单位为摄氏度(℃)；W表示热释放速率，单位为瓦(W)；Q放表示丙烷的有效燃烧放热量，单位为焦耳(J)；t表示丙烷燃料燃烧时间，单位为秒(s)；m表示燃烧消耗的丙烷质量，单位为(kg)；Δh表示单位质量的丙烷的有效燃烧热，单位为焦耳每千克(J/kg)；q表示丙烷气体的质量流量，单位为千克每秒(kg/s)；η表示热传递效率。
本申请的再一种实施例中，如图1所示，上述燃烧装置还包括至少一个第二移动支架109，至少一个上述第二移动支架109用于支撑上述输气管道，其中，第二移动支架109可以用于支撑上述火源子系统，通过第二移动支架109也可以根据实际使用情况调整上述火源子系统的高度和位置。
本申请的一种实施例中，如图2所示，上述无线点火装置包括：遥控设备10；电弧发生器12，与上述遥控设备10通信连接，上述电弧发生器12用于在接收到上述遥控设备10的预定信号的情况下，产生电弧；点火设备15，上述点火设备15的一端与上述电弧发生器12电连接，上述点火设备15的另一端靠近上述燃烧器，上述点火设备15用于在接收到上述电弧的情况下产生火花。
一种更为具体的实施例中，如图2所示，上述点火设备15包括点火针14和导线13，其中，点火针14与导线13相连，点火针14产生的电弧可以将燃料点燃。
在实际的应用过程中，无线点火装置可以设置于燃烧器的下方，在靠近火源部分可以加包防火材料，且点火针可以固定在燃烧器上。
本申请的又一种实施例中，如图2所示，上述无线点火装置还包括：网络互联设备11，分别通信连接上述遥控设备10和上述电弧发生器12，上述网络互联设备11用于扩大上述遥控设备10和上述电弧发生器12之间的网络传输距离。由于在实际试验过程中，电缆隧道内的信号较差，本申请中通过网络互联设备11可以进一步地保证点火信号的准确传输。在实际试验过程中，上述网络互联设备11可以为中继器，但并不限于中继器，可以为任何的进行网络互联的设备。
实施例
准备试验，首先连接各设备，并检查各部分接口是否连接完好，检查减压阀、回火防止器、气体流量计，确认遥控设备的电源开关、第一阀门单元和第二阀门单元处于关闭状态；在隧道中布置网络互联设备，并启动；将燃烧器放入第一移动支架。
进行试火，打开第一阀门单元和第二阀门单元，并同步观察第二阀门单元上的丙烷气体流速刻度；观察气体流量计所显示的实时数据；打开遥控设备的电源开关，按动遥控设备的开关点火；检查电脑上的软件平台中温度数据、功率数据和火灾环境气体数据是否正常显示；
试火正常后，关闭第一阀门控制单元和第二阀门控制单元。
正式开始试验，将燃烧器放置在第一移动支架上并移入隧道中开展试验的位置，根据电缆位置调节第一移动支架的高度及位置；重复上述试火的启动步骤；燃烧器点然后，根据需要的火源功率，第二阀门控制单元，使火源功率达到所需大小；通过电脑远程实时监控燃烧温度、燃烧功率等；根据需要的不同燃烧过程，调节燃烧功率；完成采集数据后，关闭第一阀门控制单元和第二阀门控制单元，并确认电力电缆上的火焰被完全熄灭。
从以上的描述中，可以看出，本申请上述的实施例实现了如下技术效果：
本申请的电缆隧道中电力电缆模拟起火的火源系统，包括：火源子系统和采集子系统，其中，火源子系统包括燃烧装置和无线点火装置，上述无线点火装置位于上述燃烧装置的一侧，上述无线点火装置用于通过无线点火方式点燃上述燃烧装置；上述采集子系统用于实时采集上述燃烧装置的检测数据，上述检测数据包括上述燃烧装置的气体流量数据和火焰温度数据。该系统中，无线点火装置通过无线点火的方式引燃火源，由于无线点火装置的导线长度很短，能够保证防火处理方便快捷，从而解决了现有技术中电缆隧道中的电力电缆试验采用有线点火处理繁琐的问题，同时，采集子系统可以实时采集燃烧装置的检测数据，保证了对燃烧情况的实时监控。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电缆隧道中电力电缆模拟起火的火源系统，其特征在于，包括：
火源子系统，包括燃烧装置和无线点火装置，所述无线点火装置位于所述燃烧装置的一侧，所述无线点火装置用于通过无线点火方式点燃所述燃烧装置；
采集子系统，所述采集子系统用于实时采集所述燃烧装置的检测数据，所述检测数据包括所述燃烧装置的气体流量数据和火焰温度数据。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述燃烧装置包括：
燃烧器，用于在接触或靠近火花的情况下燃烧；
第一移动支架，用于支撑所述燃烧器。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述燃烧装置还包括：
燃气存储装置，用于存储燃气；
输气管道，所述输气管道的一端连通所述燃气存储装置，所述输气管道的另一端连通所述燃烧器，所述输气管道用于将所述燃气输送至所述燃烧器。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述输气管道包括第一输气子管道和第二输气子管道，所述燃烧装置还包括：
第一阀门单元，所述第一阀门单元的第一端与所述燃气存储装置的出气口连通；
第二阀门单元，所述第二阀门单元的第一端通过所述第一输气子管道与所述第一阀门单元的第二端连通，所述第二阀门单元的第二端通过所述第二输气子管道与所述燃烧器连通。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述燃烧装置还包括减压阀，所述减压阀位于所述第二输气子管道上，所述减压阀的第一端通过所述第二输气子管道与所述第二阀门单元连通，所述减压阀的第二端通过所述第二输气子管道与所述燃烧器连通。
6.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述燃烧装置还包括回火防止器，所述回火防止器位于所述第二输气子管道上，所述回火防止器的第一端通过所述第二输气子管道与所述第二阀门单元连通，所述回火防止器的第二端通过所述第二输气子管道与所述燃烧器连通。
7.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述燃烧装置还包括气体流量计，所述气体流量计位于所述第二输气子管道上，所述气体流量计的第一端通过所述第二输气子管道与所述第二阀门单元连通，所述气体流量计的第二端通过所述第二输气子管道与所述燃烧器连通。
8.根据权利要求3至7中任一项所述的系统，其特征在于，所述燃烧装置还包括至少一个第二移动支架，至少一个所述第二移动支架用于支撑所述输气管道。
9.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述无线点火装置包括：
遥控设备；
电弧发生器，与所述遥控设备通信连接，所述电弧发生器用于在接收到所述遥控设备的预定信号的情况下，产生电弧；
点火设备，所述点火设备的一端与所述电弧发生器电连接，所述点火设备的另一端靠近所述燃烧器，所述点火设备用于在接收到所述电弧的情况下产生火花。
10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述无线点火装置还包括：
网络互连设备，分别通信连接所述遥控设备和所述电弧发生器，所述网络互连设备用于扩大所述遥控设备和所述电弧发生器之间的网络传输距离。
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