CN113533617A - 一种用于研究液烃储罐多重池火灾的模型装置及应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了用于研究液烃储罐多重池火灾的模型装置及应用，属于火灾防控技术。该装置中，两个敞口储罐的间距可调，内部分别设有第一和第二支架，两者不同位置处设有测量火焰的温度和热通量的第一传感器组合件、点火头和可燃气体浓度传感器。两个敞口储罐四周不同高度处有测试火场四周温度、热通量及压力的第二传感器组合件；供风组件位于敞口储罐一侧以产生设定风速及风向的气流；液烃储罐通过第一离心泵与敞口储罐连通；第一和第二喷淋环管位于对应敞口储罐的液烃液面上方，产生喷淋水雾；水储罐通过第二离心泵与第一和第二喷淋环管连通；主控单元用于控制和数据采集。该装置可研究多重池火灾及细水雾灭火对其灭火效果的影响。

Description

一种用于研究液烃储罐多重池火灾的模型装置及应用

技术领域

本发明涉及火灾防控技术，特别涉及一种用于研究液烃储罐多重池火灾的模型装置及应用。

背景技术

基于液烃的易燃易爆性，液烃储罐火灾在罐区安全事故中占有很大比例，当液烃储罐的罐群中的一个发生火灾时，在热辐射、风等因素的作用下有可能引燃其邻近的多个储罐，形成损失巨大的多重池火灾。

对于多重池火灾，目前通常使用泡沫灭火剂进行灭火，但是，泡沫灭火剂成本较高，且对环境有污染。细水雾灭火技术能有效控制火灾，且成本低、污染小、灭火快。

在实现本发明的过程中，本发明人发现现有技术中至少存在以下问题：

目前，细水雾灭火技术仅用于冷却储罐外壁，还未发现将其用于液烃储罐多重池火灾，可见，有必要研究细水雾灭火技术对液烃储罐多重池火灾的影响。

发明内容

鉴于此，本发明提供一种用于研究液烃储罐多重池火灾的模型装置及应用，可以解决上述技术问题。

具体而言，包括以下的技术方案：

一个方面，提供了一种用于研究液烃储罐多重池火灾的模型装置，所述装置包括：第一敞口储罐、第二敞口储罐、液烃储罐、水储罐、第一喷淋环管、第二喷淋环管、点火头、可燃气体浓度传感器、供风组件、主控单元；

所述第一敞口储罐和所述第二敞口储罐之间的间距可调，内部分别设置有第一支架和第二支架；

所述第一支架和所述第二支架上第一设定位置处设置有第一传感器组合件，包括：第一温度传感器和第一热通量传感器，分别用于测量火焰的温度和热通量；

所述第一支架和所述第二支架上第二设定位置有所述点火头和所述可燃气体浓度传感器；

所述第一敞口储罐和所述第二敞口储罐四周不同高度处分别安装有第二传感器组合件，包括分别用于测试火场四周温度、热通量及压力的第二温度传感器、第二热通量传感器和压力传感器；

所述供风组件位于所述第一敞口储罐或第二敞口储罐的一侧，用于产生设定风速及风向的气流；

所述液烃储罐通过第一离心泵分别与第一敞口储罐和第二敞口储罐的下部进口管线连通；

所述第一喷淋环管和所述第二喷淋环管分别位于第一敞口储罐和第二敞口储罐的液烃液面上方，用于产生喷淋水雾；

所述水储罐通过第二离心泵分别与所述第一喷淋环管和所述第二喷淋环管管线连通；

主控单元，用于对所述模型装置的运行过程进行控制，同时对实验数据进行采集。

在一种可能的设计中，所述第一喷淋环管和所述第二喷淋环管结构相同，均包括：多个沿圆周方向均匀分布且通过法兰连接的弧形管段；

每个所述弧形管段通过管线连接有一个喷头；

所述喷头和所述弧形管段之间的管线上设置有截断阀。

在一种可能的设计中，所述第一敞口储罐和所述第二敞口储罐分别放置于第一电子天平和第二电子天平上；

所述第一电子天平和所述第二电子天平分别放置于带滚轮的第一底座和第二底座上；

所述第一底座和所述第二底座的滚轮分别位于地面上的轨道内。

在一种可能的设计中，所述第一支架和所述第二支架结构相同，均包括：底座、与所述底座连接的竖向支杆；

所述竖向支杆上不同高度位置处分别高度可调地固定有一个传感器支架；

所述传感器支架上设置有由所述第一传感器组合件组成的传感器圆形阵列。

在一种可能的设计中，所述供风组件包括：无级变速风机、以及与所述无极变速风机相对的稳流器。

在一种可能的设计中，所述第一离心泵和所述第二离心泵的出液口处均安装有压力表、温度计和流量计。

在一种可能的设计中，所述第一敞口储罐、所述第二敞口储罐、所述第一喷淋环管、所述第二喷淋环管的进液口处，以及所述液烃储罐和所述水储罐的出液口处均设置有截断阀。

在一种可能的设计中，所述第一敞口储罐、所述第二敞口储罐、所述液烃储罐、所述水储罐上均设置有液位计；

所述水储罐内还设置有温度控制器，用于控制所述水储罐内的水的温度。

另一方面，本发明实施例还提供了上述任一种用于研究液烃储罐多重池火灾的模型装置在研究液烃储罐多重池火灾方面的应用。

在一种可能的设计中，在利用所述模型装置研究液烃储罐多重池火灾时，所使用的应用方法包括：

确定基础参数，所述基础参数包括：液烃的液烃介质的种类、流量和燃烧速度、大气压强、空气湿度、各敞口储罐内径、液烃燃烧产生的火焰高度理论值、第一敞口储罐和第二敞口储罐之间的内径、间距和高差；

根据所述基础参数，确定传感器组合件的安装位置；

向第一敞口储罐和第二敞口储内加入设定量的液烃；

使供风组件作业，提供风向及风速满足要求的气流；

利用可燃气体浓度传感器检测气态烃是否达到可燃浓度，若达到，通过点火头将气态烃点燃，产生池火；

利用主控单元实时采集研究过程中测试得到的火灾相关实验数据，以进行液烃储罐多重池火灾的研究；

利用第一喷淋环管和第二喷淋环提供喷淋水雾，直至火焰完全熄灭，同时测试灭火相关实验数据，以进行细水雾灭火技术对液烃储罐多重池火灾影响的研究。

本发明实施例提供的技术方案的有益效果至少包括：

本发明实施例提供的模型装置，可用于研究细水雾灭火技术对液烃储罐多重池火灾的影响。在利用该装置进行实验时，在主控单元的控制作用下，液烃储罐中的液烃通过第一离心泵分别向第一敞口储罐和第二敞口储罐内输入设定量的液烃，使供风组件作业，提供风向及风速满足要求的气流，然后利用可燃气体浓度传感器检测蒸发出的气态烃在点火头所在位置处是否达到可燃浓度，达到后利用点火头进行点火形成多重池火灾模型。随后，利用第一喷淋环管和第二喷淋环提供满足特定实验条件的喷淋水雾(即，细水雾)进行灭火，直至火焰完全熄灭。在此过程中，利用传感器组合件测试火场四周温度、热通量及压力，利用第一传感器组合件，测量火焰的温度和热通量以表征火焰状态，利用主控单元实时获取上述实验过程中测试得到的相关测试数据，以研究不同实验条件对液烃储罐多重池火灾的影响，以及研究细水雾灭火技术对特定实验条件下的液烃储罐多重池火灾的影响，实现利用该模型装置研究细水雾灭火技术对液烃储罐多重池火灾的灭火效果的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一示例性的用于研究液烃储罐多重池火灾的模型装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一示例性的由第一视角获取的第一传感器组合件在支架上的分布图；

图3为本发明实施例提供的一示例性的由第二视角获取的第一传感器组合件在支架上的分布图；

图4为本发明实施例提供的一示例性的喷淋环管的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的一示例性的图4的局部放大图。

附图标记分别表示：

1-中央控制室，2-PLC控制柜，3-点火控制器，4-无级变速风机，

5-稳流器，6-风速仪，7-第一传感器组合件，

8a-第一支架，8b-第二支架，

801-支座，802-竖向支杆，803-传感器支架，

9a-第一喷淋环管，9b-第二喷淋环管，

901-法兰，902-弧形管段，903-喷头，

10-点火头，

11a-第一敞口储罐，11b-第二敞口储罐，

12a-第一电子天平，12b-第二电子天平，

13a-第一支座，13b-第二支座，

14-轨道，15-截止阀，16-液位计，

17-红外热成像仪，18-流量计，19-温度计，20-压力表，

21a-第一离心泵，21b-第二离心泵，22-水储罐，23-液烃储罐，

24-温度控制器，25-第二传感器组合件，26-空气湿度计。

具体实施方式

为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

一方面，本发明实施例提供了一种用于研究液烃储罐多重池火灾的模型装置，如附图1所示，该装置包括：第一敞口储罐11a、第二敞口储罐11b、液烃储罐23、水储罐22、第一喷淋环管9a、第二喷淋环管9b、点火头10、可燃气体浓度传感器、供风组件、主控单元。

其中，第一敞口储罐11a和第二敞口储罐11b之间的间距可调，两者内部分别设置有第一支架8a和第二支架8b。第一支架8a和第二支架8b上第一设定位置处设置有第一传感器组合件7，其包括：第一温度传感器和第一热通量传感器，分别用于测量火焰的温度和热通量。并且，第一支架8a和第二支架8b上第二设定位置有点火头10和可燃气体浓度传感器。

第一敞口储罐11a和第二敞口储罐11b四周不同高度处分别安装有传感器组合件，其中，该传感器组合件包括：分别用于测试火场四周温度、热通量及压力的第二温度传感器、第二热通量传感器和压力传感器。

供风组件位于第一敞口储罐11a或第二敞口储罐11b的一侧，用于产生设定风速及设定风向的气流；

液烃储罐23通过第一离心泵21a分别与第一敞口储罐11a和第二敞口储罐11b的下部进口管线连通。

第一喷淋环管9a和第二喷淋环管9b分别位于第一敞口储罐11a和第二敞口储罐11b的液烃液面上方，用于产生喷淋水雾；水储罐22通过第二离心泵21b分别与第一喷淋环管9a和第二喷淋环管9b管线连通。

主控单元用于对模型装置的运行过程进行控制，同时对实验数据进行采集。

本发明实施例提供的模型装置，可用于研究细水雾灭火技术对液烃储罐多重池火灾的影响。在利用该装置进行实验时，在主控单元的控制作用下，液烃储罐23中的液烃通过第一离心泵21a分别向第一敞口储罐11a和第二敞口储罐11b内输入设定量的液烃，使供风组件作业，提供风向及风速满足要求的气流，然后利用可燃气体浓度传感器检测蒸发出的气态烃在点火头10所在位置处是否达到可燃浓度，达到后利用点火头10进行点火形成多重池火灾模型。随后，利用第一喷淋环管9a和第二喷淋环提供满足特定实验条件的喷淋水雾(即，细水雾)进行灭火，直至火焰完全熄灭。在此过程中，利用传感器组合件测试火场四周温度、热通量及压力，利用第一传感器组合件7，测量火焰的温度和热通量以表征火焰状态，利用主控单元实时获取上述实验过程中测试得到的相关测试数据，以研究不同实验条件对液烃储罐多重池火灾的影响，以及研究细水雾灭火技术对特定实验条件下的液烃储罐多重池火灾的影响，实现利用该模型装置研究细水雾灭火技术对液烃储罐多重池火灾的灭火效果的目的。

可以理解的是，当研究单一敞口储罐着火引起相邻储罐着火的条件时，只点燃其中一个敞口储罐，否则，两个敞口储罐均需点燃。

利用本发明实施例提供的模型装置，通过改变实验条件，还可以研究不同实验条件对液烃储罐多重池火灾的影响，以下结合该模型装置中各部件的结构设置，分别进行阐述：

本发明实施例中，第一敞口储罐11a和第二敞口储罐11b内部分别设置有第一支架8a和第二支架8b，第一支架8a和第二支架8b上第一设定位置处均设置有第一传感器组合件7，包括：第一温度传感器和第一热通量传感器，分别用于测量火焰的温度和热通量。

其中，第一支架8a和第二支架8b结构相同，如附图2和附图3所示，两者均包括：支座801、以及与支座801连接的竖向支杆802。为了使火焰的温度和热通量的测量更加全面精确，其中，竖向支杆802上不同高度位置处分别高度可调地固定有一个传感器支架803；传感器支架803上设置有由第一传感器组合件7组成的传感器圆形阵列。

其中，支座801可以为圆锥形结构，锥底外直径略小于敞口储罐的内径，以确保稳定，锥顶上焊接一耐高温的金属管作为竖向支杆802，竖向支杆802与锥底所在平面垂直，竖向支杆802上不同高度处固定两个传感器圆形阵列，根据火焰状态，传感器圆形阵列在竖向支杆802上的高度可以适应性地调整。

对于传感器支架803，其可以包括：中心圆环，以及沿径向向外的方向与中心圆环的侧缘连接的多个支杆，多个支杆均匀分布。例如，可以有8个支杆，相邻支杆之间的夹角为45°。为了确保传感器支架803的使用寿命，中心圆环和支杆均采用耐高温的金属材质。

为了扩大第一温度传感器和第一热通量传感器的监测范围，可以在支杆的中部位置和顶端处均同时固定有第一传感器组合件7，即，第一温度传感器和热第一通量传感器，构成内环-外环两个传感器圆形阵列，用于全面地测量火焰的温度和热通量。

其中，圆形传感器阵列在竖向支杆802上的高度可以通过以下方式确定得到：

首先，通过式(1)估算出火焰高度H，例如，可以使两个圆形传感器阵列分别放置于火焰中部和火焰上部，因此，下部的圆形传感器的高度为敞口储罐内液面高度上方0.5H处，上部的圆形传感器阵列高度为敞口储罐内液面高度上方H处。

式中：H为火焰高度，m；

D为储罐内径，m；

p为大气压强，hPa；

为空气相对湿度，％；

t为空气温度，℃；

dm/dt为液烃燃烧速率，kg/(m²·s)，可查相关化工手册得到推荐值。

第一支架8a和第二支架8b上，除了安装有温度传感器和热通量传感器外，金属支架上靠近液烃液面上方的位置处还固定有点火头10和可燃气体浓度传感器，其中可燃气体浓度传感器用于检测蒸发出的气态烃在点火头10所在位置处是否达到可燃浓度，点火头10用于点燃气态烃。点火头10和可燃气体浓度传感器在第一传感器组合件7以下，以及液烃液面以上，根据具体的液烃类型，来确定它们距离液烃液面的距离。

上述提及，第一敞口储罐11a和第二敞口储罐11b四周不同高度处分别安装有第二传感器组合件25，其中，该第二传感器组合件25包括：分别用于测试火场四周温度、热通量及压力的第二温度传感器、第二热通量传感器和压力传感器。

具体地，上述涉及的“四周”包括但不限于：第一敞口储罐11a和第二敞口储罐11b的中间位置，以及第一敞口储罐11a和第二敞口储罐11b与其中间位置相对的一侧。传感器组合件与第一敞口储罐11a和第二敞口储罐11b之间的距离以满足能够准确测量到火场的温度、热通量以及所产生的压力即可。

对于上述任一位置处的第二传感器组合件25来说，其均可以同时分布于不同高度处，以覆盖受火场影响的全部区域。

以位于第一敞口储罐11a和第二敞口储罐11b的中间位置处的第二传感器组合件25举例来说，可以在三个不同高度处分别设置第二传感器组合件25。

举例来说，可以设置3组第二传感器组合件25，分别位于第一敞口储罐11a和第二敞口储罐11b的中间位置，以及第一敞口储罐11a和第二敞口储罐11b与其中间位置相对的一侧。每组第二传感器组合件25又包括分布在竖直方向上上、中、下3个不同高度位置处的3个第二传感器组合件25，即，每个高度上都分布有第二温度传感器、第二热通量传感器和压力传感器。

确定第二传感器组合件25的高度时，首先根据式(1)估算出第一敞口储罐11a和第二敞口储罐11b的火焰高度H。其中，三组第二传感器组合件25所包括的位于最低位置处的第二温度传感器、第二热通量传感器和压力传感器的高度与对应的敞口储罐的上边沿平齐，位于中间位置处的第二温度传感器、第二热通量传感器和压力传感器的高度为对应的敞口储罐中液烃液面以上0.5H处，位于最大高度位置处的第二温度传感器、第二热通量传感器和压力传感器的高度为对应的敞口储罐中液烃液面以上H处。

三组第二传感器组合件25的位置在水平面上的投影处于同一直线，且该直线经过第一敞口储罐11a和第二敞口储罐11b地面圆心的连线。第一敞口储罐11a和第二敞口储罐11b外壁的最小间距为S，以图1所示，可以使一个传感器三组在水平面上投影的位置处于第一敞口储罐11a外壁对应侧的0.5S处，另一个传感器三组在水平面上投影的位置处于第一敞口储罐11a外壁右边0.5S处，再一个传感器三组在水平面上投影的位置处于第二敞口储罐11b外壁右边0.5S处。

利用本发明实施例提供的模型装置可以研究细水雾相关参数对多重池火灾的灭火效果的影响：

在一种可能的设计中，本发明实施例中，第一喷淋环管9a和第二喷淋环管9b结构相同，如附图4和附图5所示，两者均包括：多个沿圆周方向均匀分布且通过法兰901连接的弧形管段902，其中，多个弧形管段902连接后构成环管结构。其中，每个弧形管段902通过管线连接有一个喷头903；喷头903和弧形管段902之间的管线上设置有截断阀15。

通过如上设置第一喷淋环管9a和第二喷淋环管9b的结构，以使两者能够提供细水雾。其中，通过改变不同位置处的截断阀15的开启数量，来控制喷头903的工作数量和分布位置。其中，通过使各个弧形管段902通过法兰901连接，一方面确保各弧形管段902之间的连通，另一方面还可以通过错动两个法兰901之间的连接螺孔(例如，使其中一法兰901静止不动，使另一法兰901相对其旋转，来达到错动目的)，如此可改变喷头903与弧形管段902之间的夹角，进而改变喷淋方向，提高其适应性。可以由12根弧形管段902进行拼接，获得喷淋环管。可以理解的是，本发明实施例中，通过调节第二离心泵21b的转速达到改变细水雾流量的目的。

第一喷淋环管9a和第二喷淋环管9b的可以通过其弧形管段902直接固定于对应的敞口储罐的内壁上，也可以通过支架固定于对应的敞口储罐内部。可以理解的是，本发明实施例中所有位于火场区域中的器件的材质均采用耐高温的金属，例如各种类型的钢(例如Cr-Mo钢系)、各种类型的铸铁、铜等。

其中，喷头903可以采用本领域常见的水雾喷头903，例如细水雾喷头903。可见，利用本发明实施例提供的第一喷淋环管9a和第二喷淋环管9b，可用于研究细水雾流量、喷嘴分布、喷嘴角度对池火灾的灭火效果的影响。

在一种可能的设计中，第一敞口储罐11a和第二敞口储罐11b分别放置于第一电子天平12a和第二电子天平12b上；第一电子天平12a和第二电子天平12b分别放置于带滚轮的第一底座13a和第二底座13b上；第一底座13a和第二底座13b的滚轮分别位于地面上的轨道14内。

通过如上设置第一电子天平12a和第二电子天平12b，能够实时测量对应敞口储罐的质量，进而获得敞口储罐内液烃的质量，利于获得液烃的燃烧速度。

液烃燃烧速度可以通过如下方式得到：

在点燃池火后，主控单元(具体是下述的PLC控制柜2)间隔相同的时间采集电子天平记录的质量，设在t₁、t₂、t₃……t_n时刻记录得质量分别为m₁、m₂、m₃……m_n时，则液烃燃烧速度计算公式为：

式中：V_c为液烃燃烧速度，kg/(m²·s)；

m_i-m_i-1为相邻时刻电子天平记录的质量差；

t_i-t_i-1为电子天平记录质量的时间间隔；

D为储罐内径，m。

第一电子天平12a和第二电子天平12b分别放置于带滚轮的第一底座13a和第二底座13b上，以通过移动支座801来调整第一敞口储罐11a和第二敞口储罐11b之间的间距。其中，第一底座13a和第二底座13b的底部均设置有4个滚轮，呈矩形分布，以提高稳定性。滚轮与支座801之间为可拆卸连接，例如螺栓连接等，如此以方便更换不同直径大小的滚轮，进而调节第一敞口储罐11a和第二敞口储罐11b之间的高度差，以便于研究敞口储罐高差对多重池火灾的影响。还可以通过更换不同大小内径的第一敞口储罐11a和第二敞口储罐11b，达到改变储罐内径的目的。

第一底座13a和第二底座13b的滚轮分别位于地面上的轨道14内，其中，基于滚轮的设置来确定轨道14的结构，例如，当四个滚轮呈矩形分布时，可以使轨道14设置成平行的两根，通过合理放置带滚轮的支座801、电子天平及敞口储罐，保证第一敞口储罐11a和第二敞口储罐11b于地面上的圆心的连线与轨道14平行。

进一步地，在第一敞口储罐11a和第二敞口储罐11b中间合理位置处安装一红外成像仪17，用于记录火焰的红外影像，通过比较影像中两个敞口储罐的间距S与火焰高度的大小，通过比例换算折算出火焰高度。通过观察红外成像仪17中两个火焰的高温区域是否重叠，可以确定是否发生火焰融合现象。

其中，红外成像仪17的安装位置需要保证其成像范围能够包括两个敞口储罐中产生的所有火焰。

在一种可能的设计中，本发明实施例提供的模型装置中，第一离心泵21a和第二离心泵21b的出液口处均安装有压力表20、温度计19和流量计18，以分别测量得到输送至敞口储罐的液烃及水的压力、温度和流量，以便于获得更多的液体储罐多重池火灾的影响参数以及细水雾灭火参数对池火灾的影响。

各敞口储罐和对应的离心泵之间的输送管道上一般也设置有阀门，可以使各敞口储罐的进液口与输送管道通过法兰901连接，这样，在池火灾形成之前，考虑到安全性，可以解开输油管道与各敞口储罐连接的法兰901上的螺栓，并在敞口储罐一侧的法兰901盘安装盲板进行密封。

进一步地，第一敞口储罐11a、第二敞口储罐11b、第一喷淋环管9a、第二喷淋环管9b的进液口处，以及液烃储罐23和水储罐22的出液口处均设置有截断阀15。通过上述截断阀15，可便于对第一敞口储罐11a、第二敞口储罐11b、第一喷淋环管9a、第二喷淋环管9b的进液过程，以及液烃储罐23和水储罐22的出液过程进行控制。

更进一步地，第一敞口储罐11a、第二敞口储罐11b、液烃储罐23、水储罐22上均设置有液位计16，通过使用液位计16，以便于显示和记录以上各个罐体内液体的液位，获得更多的运行参数，使得液体储罐多重池火灾的研究更加全面精确。

其中，水储罐22内还设置有温度控制器24，用于控制水储罐22内的水的温度，以利用具有设定温度的水进行灭火，便于研究水温对液体储罐多重池火灾灭火效果的研究。

本发明实施例利用供风组件提供风向和风俗在设定范围内的气流，作为一种示例，该供风组件包括：无级变速风机4、以及与无极变速风机4相对的稳流器5。

利用无级变速风机4提供气流，利用稳流器5使提供的气流获得均一的风向换和风速。

其中，稳流器5可以包括：一面开放的长方体形金属箱体(由5块金属板焊接制成，以暴露一个开放面)，其中，无级变速风机4与稳定器的开放面的周缘固定连接，与该开放面平行的另一面开设有多个均匀的圆孔，以正对无极变速风机4。应用时，无极变速风机4正对着稳流器5开有圆孔的一面吹气，以获得风向和风速都均一的气流。

进一步地，为了优化上述效果，使稳流器5的下边沿与第一敞口储罐11a或第二敞口储罐11b的上边沿平齐。正对稳流器5的出口中心处安装有风速仪6，用以记录实验时火焰前方的风速，以获得更多的研究数据。

在第一敞口储罐11a或者第二敞口储罐11b附近还可以安装一空气湿度计26，用于记录实验时周围环境的湿度，利于详实研究数据，获得更准确的研究结果。

本发明实施例利用主控单元来对模型装置的运行进行控制，同时对实验过程中测试得到的实验数据进行采集。

作为一种示例，如附图1所示，该主控单元可以包括：中央控制室1、PLC控制柜2以及点火控制器3。其中，点火控制器3同时与PLC控制柜2及点火头10电性连接，以在PLC控制柜2的控制下对点火头10发送点火指令。

PLC控制柜2与上述提及的任一可电控的器件电性连接，例如截断阀15、点火控制器3、风速仪6、第一温度传感器、第一热通量传感器、传感器组合件(第二温度传感器、第二热通量传感器和压力传感器)、第一电子天平12a、第二电子天平12b、液位计16、红外成像仪17、压力表20、温度计19、流量计18、第一离心泵21a、第二离心泵21b、温度控制器24、空气湿度计26、可燃气体浓度传感器等，且PLC控制柜2还与中央控制室1相连，如此以实现对上述各器件的开关控制以及实验过程中测试得到的实验数据的实时采集，便于后续数据处理进行研究和分析。

另一个方面，本发明实施例还提供了上述任一种用于研究液烃储罐多重池火灾的模型装置在研究液烃储罐多重池火灾方面的应用。

基于上述用于研究液烃储罐多重池火灾的模型装置，可以研究液烃储罐多重池火灾，例如可以研究不同实验条件对液烃储罐多重池火灾的影响，同时还可以研究细水雾灭火技术对特定实验条件下的液烃储罐多重池火灾的影响，进而便于对利用细水雾灭火技术进行液烃储罐多重池火灾灭火提供指导。

具体来说，在利用用于研究液烃储罐多重池火灾的模型装置研究液烃储罐多重池火灾时，所使用的应用方法包括：

确定基础参数(也可以理解为是实验参数)，其中，该基础参数可以包括：液烃的液烃介质的种类、流量和燃烧速度、大气压强、空气湿度、各敞口储罐内径、液烃燃烧产生的火焰高度理论值、第一敞口储罐和第二敞口储罐之间的内径、间距和高差等。

根据基础参数，确定传感器组合件的安装位置。具体地，根据计算得到的火焰高度和储罐的位置，调整第二温度传感器、第二热通量传感器和压力传感器至合理位置，以确保它们的测量范围能覆盖火焰所影响到四周区域。

向第一敞口储罐和第二敞口储内加入设定量的液烃。具体地，通过第一离心泵将液烃注入至第一和第二敞口储罐中，加至实验所需要的量后，关闭第一离心泵。为了实验安全性，可以解开输油管道与各敞口储罐连接的法兰螺栓，并在敞口储罐一侧的法兰盘安装盲板进行密封。

使供风组件作业，提供风向及风速满足要求的气流，具体地，将稳流器下边沿与各敞口储罐的上边沿平齐，并根据实验所需要的风向将稳流器的朝向调整至合适位置，调整无级变速风机的转速，直至风速仪测到的风速大小达到实验所要求的风速。

利用可燃气体浓度传感器检测气态烃是否达到可燃浓度，若达到，通过点火头将气态烃点燃，产生池火。

具体地，当可燃气体浓度传感器检测到所处位置的气态烃达到可燃浓度时，PLC控制柜接收到相关信号，并发送指令至点火控制器，使其控制点火头将气态烃点燃，产生池火。

在上述实验过程中，利用主控单元实时采集研究过程中测试得到的火灾相关实验数据，以进行液烃储罐多重池火灾的研究，利于获取不同实验条件对液烃储罐多重池火灾的影响。

具体地，将风速仪、温度传感器、热通量传感器、电子天平、液位计、红外热成像仪、流量计、温度计、压力表的动态数据库经过PLC控制柜记录到中央控制室的计算机磁盘中，直至实验结束。

利用第一喷淋环管和第二喷淋环提供喷淋水雾，直至火焰完全熄灭，同时测试灭火相关实验数据数据，以进行细水雾灭火技术对液烃储罐多重池火灾影响的研究。

具体地，经过一定时间的燃烧，待燃烧稳定后，打开第二离心泵，同时记录第二离心泵流量，使各喷淋环管的喷头产生细水雾，同时记录打开喷雾系统的时间。

待一轮实验完成后(即，敞口储罐内火焰完全熄灭后)，可以改变实验参数，进行下一轮实验。

举例来说，可以改变的实验参数包括但不限于以下中的一个或多个：第一和第二敞口储罐之间的间距、第一和第二敞口储罐之间的高差、第一和第二敞口储罐的内径、风速、风向、液烃介质的种类、流量、燃烧速度等、细水雾流量、喷头数量、喷头角度及清水温度等。

综上可知，利用本发明实施例提供的用于研究液烃储罐多重池火灾的模型装置进行池火灾研究时，至少可以实现对以下项目的研究：

(1)可研究第一和第二敞口储罐之间的间距对多重池火灾后果的影响；

(2)可研究第一和第二敞口储罐之间的高差对多重池火灾的影响；

(3)可研究风速及风向对多重池火灾的影响；

(4)可研究不同液烃介质对多重池火灾的影响；

(5)可研究液烃的燃烧速度的影响因素；

(6)可研究不同储罐直径对多重池火灾的影响；

(7)可研究池火灾火焰高度及多重池火灾火焰融合现象；

(8)可研究单一储罐着火引起相邻储罐着火的条件；

(9)可研究细水雾流量、喷嘴分布、喷嘴角度、清水温度对池火灾的灭火效果。

可见，利用本发明实施例提供的模型装置及上述应用方法，能对液烃储罐多重池火灾发生的原因、产生的后果及控制措施进行定量研究，有利于提升石油化工企业储罐区的消防安全水平。

在本公开实施例中，术语“第一”和“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。术语“多个”指两个或两个以上，除非另有明确的限定。

以上所述仅是为了便于本领域的技术人员理解本发明的技术方案，并不用以限制本发明。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于研究液烃储罐多重池火灾的模型装置，其特征在于，所述装置包括：第一敞口储罐、第二敞口储罐、液烃储罐、水储罐、第一喷淋环管、第二喷淋环管、点火头、可燃气体浓度传感器、供风组件、主控单元；

所述第一敞口储罐和所述第二敞口储罐之间的间距可调，内部分别设置有第一支架和第二支架；

所述第一支架和所述第二支架上第一设定位置处设置有第一传感器组合件，包括：第一温度传感器和第一热通量传感器，分别用于测量火焰的温度和热通量；

所述第一支架和所述第二支架上第二设定位置有所述点火头和所述可燃气体浓度传感器；

所述第一敞口储罐和所述第二敞口储罐四周不同高度处分别安装有第二传感器组合件，包括分别用于测试火场四周温度、热通量及压力的第二温度传感器、第二热通量传感器和压力传感器；

所述供风组件位于所述第一敞口储罐或第二敞口储罐的一侧，用于产生设定风速及风向的气流；

所述液烃储罐通过第一离心泵分别与第一敞口储罐和第二敞口储罐的下部进口管线连通；

所述第一喷淋环管和所述第二喷淋环管分别位于第一敞口储罐和第二敞口储罐的液烃液面上方，用于产生喷淋水雾；

所述水储罐通过第二离心泵分别与所述第一喷淋环管和所述第二喷淋环管管线连通；

主控单元，用于对所述模型装置的运行过程进行控制，同时对实验数据进行采集。

2.根据权利要求1所述的用于研究液烃储罐多重池火灾的模型装置，其特征在于，所述第一喷淋环管和所述第二喷淋环管结构相同，均包括：多个沿圆周方向均匀分布且通过法兰连接的弧形管段；

每个所述弧形管段通过管线连接有一个喷头；

所述喷头和所述弧形管段之间的管线上设置有截断阀。

3.根据权利要求1所述的用于研究液烃储罐多重池火灾的模型装置，其特征在于，所述第一敞口储罐和所述第二敞口储罐分别放置于第一电子天平和第二电子天平上；

所述第一电子天平和所述第二电子天平分别放置于带滚轮的第一底座和第二底座上；

所述第一底座和所述第二底座的滚轮分别位于地面上的轨道内。

4.根据权利要求1所述的用于研究液烃储罐多重池火灾的模型装置，其特征在于，所述第一支架和所述第二支架结构相同，均包括：底座、与所述底座连接的竖向支杆；

所述竖向支杆上不同高度位置处分别高度可调地固定有一个传感器支架；

所述传感器支架上设置有由所述第一传感器组合件组成的传感器圆形阵列。

5.根据权利要求1所述的用于研究液烃储罐多重池火灾的模型装置，其特征在于，所述供风组件包括：无级变速风机、以及与所述无极变速风机相对的稳流器。

6.根据权利要求1所述的用于研究液烃储罐多重池火灾的模型装置，其特征在于，所述第一离心泵和所述第二离心泵的出液口处均安装有压力表、温度计和流量计。

7.根据权利要求1所述的用于研究液烃储罐多重池火灾的模型装置，其特征在于，所述第一敞口储罐、所述第二敞口储罐、所述第一喷淋环管、所述第二喷淋环管的进液口处，以及所述液烃储罐和所述水储罐的出液口处均设置有截断阀。

8.根据权利要求1所述的用于研究液烃储罐多重池火灾的模型装置，其特征在于，所述第一敞口储罐、所述第二敞口储罐、所述液烃储罐、所述水储罐上均设置有液位计；

所述水储罐内还设置有温度控制器，用于控制所述水储罐内的水的温度。

9.权利要求1-8任一项所述的用于研究液烃储罐多重池火灾的模型装置在研究液烃储罐多重池火灾方面的应用。

10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，在利用所述模型装置研究液烃储罐多重池火灾时，所使用的应用方法包括：

确定基础参数，所述基础参数包括：液烃的液烃介质的种类、流量和燃烧速度、大气压强、空气湿度、各敞口储罐内径、液烃燃烧产生的火焰高度理论值、第一敞口储罐和第二敞口储罐之间的内径、间距和高差；

根据所述基础参数，确定传感器组合件的安装位置；

向第一敞口储罐和第二敞口储内加入设定量的液烃；

使供风组件作业，提供风向及风速满足要求的气流；

利用可燃气体浓度传感器检测气态烃是否达到可燃浓度，若达到，通过点火头将气态烃点燃，产生池火；

利用主控单元实时采集研究过程中测试得到的火灾相关实验数据，以进行液烃储罐多重池火灾的研究；

利用第一喷淋环管和第二喷淋环提供喷淋水雾，直至火焰完全熄灭，同时测试灭火相关实验数据，以进行细水雾灭火技术对液烃储罐多重池火灾影响的研究。

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