CN114441705B - 一种多参量连续可调电缆火蔓延实验装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多参量连续可调电缆火蔓延实验装置，两个所述加热装置支架内侧中部位置处连接有样品支撑板，所述样品支撑板的顶部限位连接有电缆样品，两个所述加热装置支架内侧顶部位置处转动连接有碳硅棒阵列固定外壳，所述碳硅棒阵列固定外壳顶端固定安装有隔热保温外壳，本发明通过外部可调可控的辐射热流、电缆间及其距加热面的间距、电缆及加热面的倾斜角度等的耦合作用，研究在复杂实验条件下多参量连续可调下单根或多根电缆的燃烧行为及其火蔓延特性，使本发明满足了多参量连续可调电缆火蔓延实验需求，并且，本发明操作灵活，可调可控性强、可拓展性强，能广泛应用于其他固体可燃物火蔓延实验研究。

Description

一种多参量连续可调电缆火蔓延实验装置及其方法

技术领域

本发明涉及电气火灾中电缆火蔓延基础实验设计技术领域，具体为一种多参量连续可调电缆火蔓延实验装置及其方法。

背景技术

随着信息化和电气化的迅速发展，电气火灾事故数量逐年增多，已占据全年火灾事故的30％以上，其中，尤以与电缆起火相关的火灾安全问题最为突出，由于实际生产生活中电缆辐敷设长度长且多维度、运行环境通风不良、成束或阵列排布、存在短路及过载起火等风险，一旦着火极易造成火灾蔓延危险，且容易受电缆自身因素及外部环境因素影响，因此，为更好的支撑实际工程设计及电缆火灾防控，需要系统深入开展电缆火蔓延的基础实验研究；

而前人多利用热分析仪器和微型量热仪装置研究电缆可燃组件的微尺度燃烧行为，使用锥形量热仪装置来研究电缆的宏观燃烧行为，电缆火蔓延方面多借助标准的垂直及水平燃烧装置，此外，部分研究人员自行设计了针对细导线火蔓延的多套实验装置，主要改变导线自身规格、导线倾斜角度、环境风、环境压力、通电电流等因素，但是电缆和导线因其构造及组分存在较大差异，此类实验装置的适用性及可推广性比较差，少量研究人员重点关注电缆束燃烧及火蔓延实验装置及方法，难以满足可控多参量下电缆火蔓延的精细化实验研究需求；

现有的装置及方法主要存在以下局限：测试条件脱离电缆实际情况；不能满足可控的精细化实验研究；多倾向于改变单一变量；无法实现多参量连续可调的功能。因此，需要提供一种多参量连续可调电缆火蔓延实验装置及其方法，来实现复杂条件下多参量连续可调下单根或多根电缆的燃烧行为及其火蔓延特性研究的科研需求。

发明内容

本发明提供一种多参量连续可调电缆火蔓延实验装置及其方法，可以有效解决上述背景技术中提出测试条件脱离电缆实际情况；不能满足可控的精细化实验研究；多倾向于改变单一变量；无法实现多参量连续可调的功能的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种多参量连续可调电缆火蔓延实验装置，包括加热装置底座，所述加热装置底座顶部两侧中端均固定安装有加热装置支架，两个所述加热装置支架内侧中部位置处连接有样品支撑板，所述样品支撑板的顶部限位连接有电缆样品，所述样品支撑板内侧底部连接有称量底板，且称量底板底端四角处均通过重量传感器与样品支撑板内侧底部连接，两个所述加热装置支架内侧顶部位置处转动连接有碳硅棒阵列固定外壳，所述碳硅棒阵列固定外壳顶端固定安装有隔热保温外壳，且碳硅棒阵列固定外壳底部内侧嵌入固定安装有硅碳棒阵列，所述碳硅棒阵列固定外壳底部边端位于硅碳棒阵列外侧位置处嵌入卡接有无机隔热防火板；

所述加热装置支架内侧边端开设有滑槽，所述滑槽内侧固定连接有样品支撑板支架滑块，所述样品支撑板支架滑块内侧中部贯穿连接有样品支撑板支架，且样品支撑板支架顶端通过样品支撑板固定螺栓与样品支撑板的边部中端固定连接，

所述样品支撑板支架嵌入滑动连接于样品支撑板支架滑块的内部，且样品支撑板支架滑块边部与样品支撑板支架对应位置处通过螺纹契合连接有滑块固定螺栓；

所述加热装置支架顶端边部通过加热装置固定螺栓与碳硅棒阵列固定外壳的边部中端进行转动连接，且加热装置支架的边部位于加热装置固定螺栓顶部位置处固定安装有角度调节器；

所述隔热保温外壳顶部中端安装有热电偶，且热电偶端部连接有热电偶延长线，所述隔热保温外壳一侧边部中端连接有加热装置电源线，且热电偶延长线和加热装置电源线的端部均固定安装有加热装置控制器；

所述样品支撑板顶部位于电缆样品外部一侧位置处套接有电热丝，所述电热丝端部固定连接有电热丝电源线，所述电热丝电源线端部固定连接有恒流恒压电源。

根据上述技术方案，所述碳硅棒阵列固定外壳、隔热保温外壳、硅碳棒阵列、无机隔热防火板、热电偶延长线、热电偶、加热装置电源线和加热装置控制器组成加热控制单元，加热控制单元可连续调节加热面的辐射热流强度；

所述加热装置支架、样品支撑板、样品支撑板固定螺栓、样品支撑板支架、样品支撑板支架滑块、滑块固定螺栓、滑槽、加热装置固定螺栓和角度调节器组成样品架调整单元，样品架调整单元可连续调节样品到加热面的距离，以及连续调节加热面的倾斜角度；

所述电热丝、电热丝电源线和恒流恒压电源组成点火单元，点火单元的恒流恒压源可连续调节点火功率的大小。

根据上述技术方案，所述加热装置控制器边部一侧安装有控制器电源开关，所述加热装置控制器边部另一侧嵌入安装有温度显示面板，且温度显示面板底部位于加热装置控制器边端位置处安装有温控调节按钮。

根据上述技术方案，所述恒流恒压电源边部一侧嵌入安装有电压显示面板，所述恒流恒压电源边部另一侧嵌入安装有电流显示面板，所述恒流恒压电源边部位于电压显示面板和电流显示面板底部位置处安装有电压调节钮，所述电压调节钮一侧设置有电流调节钮，所述电流调节钮一侧设置有开关钮。

根据上述技术方案，所述称量底板内侧底部位置处固定安装有样品固定夹，且样品支撑板两侧顶端均固定安装有安装支座，所述安装支座内部两侧均嵌入活动连接有活动导杆，所述活动导杆外侧位于安装支座底部位置处套接有挤压弹簧，所述活动导杆底端连接有限位座，且限位座底端固定安装有样品限位夹，所述样品固定夹和样品限位夹内侧边端均等距开设有限位夹槽，所述活动导杆顶端固定连接有顶部拉杆，所述安装支座内部开设有导孔，所述活动导杆契合滑动连接于导孔内，所述顶部拉杆的内侧中端开设有拉槽；

所述电缆样品的两侧边部均紧密嵌于样品固定夹和样品限位夹的内侧，且电缆样品边部与限位夹槽的内侧面紧密贴合。

根据上述技术方案，所述样品支撑板的一侧边部转动连接有连接套杆，所述碳硅棒阵列固定外壳的边部与连接套杆对应位置处转动连接有连接支杆，所述连接套杆和连接支杆均通过活动连接座与样品支撑板和碳硅棒阵列固定外壳的边部进行转动连接；

所述连接支杆活动连接于连接套杆的内侧，且连接支杆边部均匀开设有限制螺孔，所述连接套杆边部与限制螺孔对应位置处安装有紧固旋钮。

根据上述技术方案，所述加热装置底座两侧边部均固定安装有安装底板，两个所述安装底板顶端两侧均固定安装有连接座，位于加热装置底座一侧边部位置处的两个连接座内侧转动连接有收线卷辊，位于加热装置底座另一侧边部位置处的两个连接座内侧转动连接有放线卷辊，所述放线卷辊一端与放线电机的输出轴固定连接，所述收线卷辊移动与收线电机的输出轴固定连接，所述放线电机和收线电机均通过电机支架与连接座侧边固定连接，所述收线卷辊和放线卷辊内部一侧均匀开设有限制孔。

根据上述技术方案，所述样品固定夹、安装支座、活动导杆、挤压弹簧、限位座、样品限位夹、限位夹槽和顶部拉杆组成电缆夹持单元，电缆夹持单元对电缆进行夹持，并可连续调节电缆间距。

根据上述技术方案，所述碳硅棒阵列固定外壳的两侧底端位置处均开设有连接T型卡槽，所述无机隔热防火板通过其顶部固连的固定T型卡块和连接T型卡槽之间紧密契合连接，且固定T型卡块和连接T型卡槽之间契合相连。

一种多参量连续可调电缆火蔓延实验方法，该实验方法的步骤如下：

步骤一，首先根据实验需要，确定加热面辐射热流强度及倾斜角度、电缆样品的数量及间距、电缆样品距加热面距离和点火能量大小；

步骤二，利用样品固定夹和样品限位夹将样品安装在样品支撑板上，根据需要调整电缆样品的数量及间距；

步骤三，调整滑槽、样品支撑板支架滑块和滑块固定螺栓来改变电缆样品距离加热面的距离；

步骤四，将电热丝安装在电缆样品的一端，并连接到恒流恒压电源，并调整电压、电流值达到合适的点火能量；

步骤五，用无机隔热防火板完全遮挡加热面，借助角度调节器调整加热面的倾斜角度，随后开启加热装置控制器，调节温控调节按钮，使得辐射热流强度稳定在预设值；

步骤六，抽掉无机隔热防火板，打开恒流恒压电源给电热丝供电，电缆样品被加热引燃，实现电缆样品燃烧及后续火蔓延行为；

步骤七，基于火焰视频数据，利用自编MATLAB火蔓延处理程序，获取火焰几何尺度和火蔓延速度，明晰倾斜角度、间距、辐射热流强度多因素耦合作用下样品火蔓延特性。

与现有技术相比，本发明的有益效果：本发明结构科学合理，使用安全方便：

1、通过加热控制单元可连续调节加热面的辐射热流强度，而通过加热装置固定螺栓和角度调节器的配合使用可用于连续调节加热面的倾斜角度，通过样品架调整单元的样品支撑板固定螺栓、样品支撑板支架、样品支撑板支架滑块和滑块固定螺栓的调整作用可连续调节样品到加热面的距离，通过样品固定夹和样品限位夹方便对电缆样品进行牢固夹持，同时通过样品固定夹和样品限位夹内部等距开设的多个限位夹槽，不仅保证电缆样品夹持的稳定性，同时能够连续调节电缆样品之间的间距以及对电缆样品的实验数量进行便捷灵活的调整，通过点火单元的恒流恒压源可连续调节点火功率的大小，通过改变辐射热流、电缆间及其距加热面的间距、电缆及加热面的倾斜角度等因素，实现复杂条件下多参量连续可调下单根或多根电缆的燃烧行为及其火蔓延特性研究的科研需求；

2、在电缆样品实际测试实验过程中，通过安装底板和连接座方便收线卷辊和放线卷辊的转动连接，且通过放线电机和收线电机来分别带动收线卷辊和放线卷辊进行转动，以此方便在电缆样品实验时带动电缆样品进行位置移动，从而使得电缆样品在更换牵引时更加便捷，提高了电缆样品的实际实验效率；

3、通过在样品支撑板的内侧底部连接称量底板，同时通过重量传感器将样品支撑板和称量底板进行连接，以此便于对称重底板上的物体进行重量监测，方便实时监控电缆样品燃烧过程中的质量变化，从而便于后续更加直观有效的对电缆样品的燃烧情况进行判断；

4、通过活动连接座将连接套杆和连接支杆分别转动连接在样品支撑板和碳硅棒阵列固定外壳的边部，以此使得样品支撑板和碳硅棒阵列固定外壳之间在转动调节时，通过连接套杆和连接支杆能够使样品支撑板和碳硅棒阵列固定外壳在调节时始终保持平行状态，同时通过连接支杆在连接套杆内的滑动，方便对两者的间距进行调节，同时结合限制螺孔和紧固旋钮方便对连接支杆和连接套杆的位置进行固定，以此在调节样品支撑板和碳硅棒阵列固定外壳之间的间距时更加方便。

综合上述，本发明通过外部可调可控的辐射热流、电缆间及其距加热面的间距、电缆及加热面的倾斜角度等的耦合作用，研究在复杂实验条件下多参量连续可调下单根或多根电缆的燃烧行为及其火蔓延特性，使本发明满足了多参量连续可调电缆火蔓延实验需求，并且，本发明操作灵活，可调可控性强、可拓展性强，能广泛应用于其他固体可燃物火蔓延实验研究。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明样品支撑板支架的连接结构示意图；

图3是本发明样品限位夹的安装结构示意图；

图4是本发明无机隔热防火板的安装结构示意图；

图5是本发明重量传感器的安装结构示意图；

图6是本发明连接套杆和连接支杆的连接结构示意图；

图7是本发明收线卷辊的安装结构示意图；

图8是本发明实验方法的步骤流程图；

图中标号：1、加热装置底座；2、加热装置支架；3、样品支撑板；4、碳硅棒阵列固定外壳；5、隔热保温外壳；6、硅碳棒阵列；7、无机隔热防火板；8、样品支撑板固定螺栓；9、样品支撑板支架；10、样品支撑板支架滑块；11、滑块固定螺栓；12、滑槽；13、加热装置固定螺栓；14、角度调节器；15、热电偶延长线；16、热电偶；17、加热装置电源线；18、加热装置控制器；19、控制器电源开关；20、温度显示面板；21、温控调节按钮；22、电热丝；23、电热丝电源线；24、恒流恒压电源；25、电压显示面板；26、电流显示面板；27、电压调节钮；28、电流调节钮；29、开关钮；30、样品固定夹；31、安装支座；32、活动导杆；33、挤压弹簧；34、限位座；35、样品限位夹；36、限位夹槽；37、顶部拉杆；38、连接T型卡槽；39、固定T型卡块；40、电缆样品；41、安装底板；42、连接座；43、收线卷辊；44、放线卷辊；45、放线电机；46、收线电机；47、限制孔；48、称量底板；49、重量传感器；50、连接套杆；51、连接支杆；52、活动连接座；53、限制螺孔；54、紧固旋钮。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1：如图1-7所示，本发明提供一种技术方案，一种多参量连续可调电缆火蔓延实验装置，包括加热装置底座1，加热装置底座1顶部两侧中端均固定安装有加热装置支架2，两个加热装置支架2内侧中部位置处连接有样品支撑板3，样品支撑板3的顶部限位连接有电缆样品40，样品支撑板3内侧底部连接有称量底板48，且称量底板48底端四角处均通过重量传感器49与样品支撑板3内侧底部连接，通过在样品支撑板3的内侧底部连接称量底板48，同时通过重量传感器49将样品支撑板3和称量底板48进行连接，以此便于对称重底板48上的物体进行重量监测，方便实时监控电缆样品40燃烧过程中的质量变化，从而便于后续更加直观有效的对电缆样品40的燃烧情况进行判断，两个加热装置支架2内侧顶部位置处转动连接有碳硅棒阵列固定外壳4，碳硅棒阵列固定外壳4的两侧底端位置处均开设有连接T型卡槽38，无机隔热防火板7通过其顶部固连的固定T型卡块39和连接T型卡槽38之间紧密契合连接，且固定T型卡块39和连接T型卡槽38之间契合相连，方便无机隔热防火板7与碳硅棒阵列固定外壳4之间的契合卡接，便于无机隔热防火板7的快速安装和拆卸，碳硅棒阵列固定外壳4顶端固定安装有隔热保温外壳5，且碳硅棒阵列固定外壳4底部内侧嵌入固定安装有硅碳棒阵列6，碳硅棒阵列固定外壳4底部边端位于硅碳棒阵列6外侧位置处嵌入卡接有无机隔热防火板7；

加热装置支架2内侧边端开设有滑槽12，滑槽12内侧固定连接有样品支撑板支架滑块10，样品支撑板支架滑块10内侧中部贯穿连接有样品支撑板支架9，且样品支撑板支架9顶端通过样品支撑板固定螺栓8与样品支撑板3的边部中端固定连接；

样品支撑板支架9嵌入滑动连接于样品支撑板支架滑块10的内部，且样品支撑板支架滑块10边部与样品支撑板支架9对应位置处通过螺纹契合连接有滑块固定螺栓11；

加热装置支架2顶端边部通过加热装置固定螺栓13与碳硅棒阵列固定外壳4的边部中端进行转动连接，且加热装置支架2的边部位于加热装置固定螺栓13顶部位置处固定安装有角度调节器14；

隔热保温外壳5顶部中端安装有热电偶16，且热电偶16端部连接有热电偶延长线15，隔热保温外壳5一侧边部中端连接有加热装置电源线17，且热电偶延长线15和加热装置电源线17的端部均固定安装有加热装置控制器18；

样品支撑板3顶部位于电缆样品40外部一侧位置处套接有电热丝22，电热丝22端部固定连接有电热丝电源线23，电热丝电源线23端部固定连接有恒流恒压电源24。

基于上述技术方案，碳硅棒阵列固定外壳4、隔热保温外壳5、硅碳棒阵列6、无机隔热防火板7、热电偶延长线15、热电偶16、加热装置电源线17和加热装置控制器18组成加热控制单元，加热控制单元可连续调节加热面的辐射热流强度；

加热装置支架2、样品支撑板3、样品支撑板固定螺栓8、样品支撑板支架9、样品支撑板支架滑块10、滑块固定螺栓11、滑槽12、加热装置固定螺栓13和角度调节器14组成样品架调整单元，样品架调整单元可连续调节样品到加热面的距离，以及连续调节加热面的倾斜角度；

电热丝22、电热丝电源线23和恒流恒压电源24组成点火单元，点火单元的恒流恒压源可连续调节点火功率的大小。

基于上述技术方案，加热装置控制器18边部一侧安装有控制器电源开关19，加热装置控制器18边部另一侧嵌入安装有温度显示面板20，且温度显示面板20底部位于加热装置控制器18边端位置处安装有温控调节按钮21。

基于上述技术方案，恒流恒压电源24边部一侧嵌入安装有电压显示面板25，恒流恒压电源24边部另一侧嵌入安装有电流显示面板26，恒流恒压电源24边部位于电压显示面板25和电流显示面板26底部位置处安装有电压调节钮27，电压调节钮27一侧设置有电流调节钮28，电流调节钮28一侧设置有开关钮29。

基于上述技术方案，称量底板48内侧底部位置处固定安装有样品固定夹30，且样品支撑板3两侧顶端均固定安装有安装支座31，安装支座31内部两侧均嵌入活动连接有活动导杆32，活动导杆32外侧位于安装支座31底部位置处套接有挤压弹簧33，活动导杆32底端连接有限位座34，且限位座34底端固定安装有样品限位夹35，样品固定夹30和样品限位夹35内侧边端均等距开设有限位夹槽36，活动导杆32顶端固定连接有顶部拉杆37，安装支座31内部开设有导孔，活动导杆32契合滑动连接于导孔内，顶部拉杆37的内侧中端开设有拉槽，方便活动导杆32与安装支座31之间的连接与滑动，同时方便通过顶部拉杆37来拉动活动导杆32进行移动；

电缆样品40的两侧边部均紧密嵌于样品固定夹30和样品限位夹35的内侧，且电缆样品40边部与限位夹槽36的内侧面紧密贴合，方便通过样品固定夹30和样品限位夹35来对电缆样品40进行紧固夹持，从而使得电缆样品40保持其稳定性。

基于上述技术方案，样品支撑板3的一侧边部转动连接有连接套杆50，碳硅棒阵列固定外壳4的边部与连接套杆50对应位置处转动连接有连接支杆51，连接套杆50和连接支杆51均通过活动连接座52与样品支撑板3和碳硅棒阵列固定外壳4的边部进行转动连接；

连接支杆51活动连接于连接套杆50的内侧，且连接支杆51边部均匀开设有限制螺孔53，连接套杆50边部与限制螺孔53对应位置处安装有紧固旋钮54，通过活动连接座52将连接套杆50和连接支杆51分别转动连接在样品支撑板3和碳硅棒阵列固定外壳4的边部，以此使得样品支撑板3和碳硅棒阵列固定外壳4之间在转动调节时，通过连接套杆50和连接支杆51能够使样品支撑板3和碳硅棒阵列固定外壳4在调节时始终保持平行状态，同时通过连接支杆51在连接套杆50内的滑动，方便对两者的间距进行调节，同时结合限制螺孔53和紧固旋钮54方便对连接支杆51和连接套杆50的位置进行固定，以此在调节样品支撑板3和碳硅棒阵列固定外壳4之间的间距时更加方便。

基于上述技术方案，加热装置底座1两侧边部均固定安装有安装底板41，两个安装底板41顶端两侧均固定安装有连接座42，位于加热装置底座1一侧边部位置处的两个连接座42内侧转动连接有收线卷辊43，位于加热装置底座1另一侧边部位置处的两个连接座42内侧转动连接有放线卷辊44，放线卷辊44一端与放线电机45的输出轴固定连接，收线卷辊43移动与收线电机46的输出轴固定连接，放线电机45和收线电机46均通过电机支架与连接座42侧边固定连接，收线卷辊43和放线卷辊44内部一侧均匀开设有限制孔47，通过安装底板41和连接座42方便收线卷辊43和放线卷辊44的转动连接，且通过放线电机45和收线电机46来分别带动收线卷辊43和放线卷辊44进行转动，以此方便在电缆样品40实验时带动电缆样品40进行位置移动，从而使得电缆样品40在更换牵引时更加便捷，提高了电缆样品40的实际实验效率。

基于上述技术方案，样品固定夹30、安装支座31、活动导杆32、挤压弹簧33、限位座34、样品限位夹35、限位夹槽36和顶部拉杆37组成电缆夹持单元，电缆夹持单元对电缆进行夹持，并可连续调节电缆间距。

实施例2：如图8所示，一种多参量连续可调电缆火蔓延实验方法，该实验方法的步骤如下：

步骤一，首先根据实验需要，确定加热面辐射热流强度及倾斜角度、电缆样品40的数量及间距、电缆样品40距加热面距离和点火能量大小；

步骤二，利用样品固定夹30和样品限位夹35将样品安装在样品支撑板3上，根据需要调整电缆样品40的数量及间距；

步骤三，调整滑槽12、样品支撑板支架滑块10和滑块固定螺栓11来改变电缆样品40距离加热面的距离；

步骤四，将电热丝22安装在电缆样品40的一端，并连接到恒流恒压电源24，并调整电压、电流值达到合适的点火能量；

步骤五，用无机隔热防火板7完全遮挡加热面，借助角度调节器14调整加热面的倾斜角度，随后开启加热装置控制器18，调节温控调节按钮21，使得辐射热流强度稳定在预设值；

步骤六，抽掉无机隔热防火板7，打开恒流恒压电源24给电热丝22供电，电缆样品40被加热引燃，实现电缆样品40燃烧及后续火蔓延行为；

步骤七，基于火焰视频数据，利用自编MATLAB火蔓延处理程序，获取火焰几何尺度和火蔓延速度，明晰倾斜角度、间距、辐射热流强度多因素耦合作用下样品火蔓延特性。

实施例3：如图8所示，一种多参量连续可调电缆火蔓延实验方法，在本实施例中，使用多参量连续可调电缆火蔓延实验装置时，采取以下步骤：

固定加热面倾斜角度、电缆数量及间距、电缆距加热面距离等，只连续调节加热面辐射热流强度，其他与实施例2相同。

实施例4：如图8所示，一种多参量连续可调电缆火蔓延实验方法，在本实施例中，使用多参量连续可调电缆火蔓延实验装置时，采取以下步骤：

固定加热面辐射热流强度、电缆数量及间距、电缆距加热面距离等，只连续调节加热面倾斜角度，其他与实施例2相同。

实施例5：如图8所示，一种多参量连续可调电缆火蔓延实验方法，在本实施例中，使用多参量连续可调电缆火蔓延实验装置时，采取以下步骤：

固定加热面辐射热流强度、加热面倾斜角度、电缆距加热面距离等，只调节电缆数量及间距，其他与实施例2相同。

实施例6：如图8所示，一种多参量连续可调电缆火蔓延实验方法，在本实施例中，使用多参量连续可调电缆火蔓延实验装置时，采取以下步骤：

固定加热面辐射热流强度、加热面倾斜角度、电缆数量及间距等，只调节电缆距加热面距离，其他与实施例2相同。

通过上述实施例2-6，可以看出，本发明通过改变辐射热流、电缆间及其距加热面的间距、电缆及加热面的倾斜角度等因素，实现复杂条件下多参量连续可调下单根或多根电缆的燃烧行为及其火蔓延特性的实验研究。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。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 (5)

1.一种多参量连续可调电缆火蔓延实验装置，包括加热装置底座（1），其特征在于：所述加热装置底座（1）顶部两侧中端均固定安装有加热装置支架（2），两个所述加热装置支架（2）内侧中部位置处连接有样品支撑板（3），所述样品支撑板（3）的顶部限位连接有电缆样品（40），所述样品支撑板（3）内侧底部连接有称量底板（48），且称量底板（48）底端四角处均通过重量传感器（49）与样品支撑板（3）内侧底部连接，两个所述加热装置支架（2）内侧顶部位置处转动连接有碳硅棒阵列固定外壳（4），所述碳硅棒阵列固定外壳（4）顶端固定安装有隔热保温外壳（5），且碳硅棒阵列固定外壳（4）底部内侧嵌入固定安装有硅碳棒阵列（6），所述碳硅棒阵列固定外壳（4）底部边端位于硅碳棒阵列（6）外侧位置处嵌入卡接有无机隔热防火板（7）；

所述加热装置支架（2）内侧边端开设有滑槽（12），所述滑槽（12）内侧固定连接有样品支撑板支架滑块（10），所述样品支撑板支架滑块（10）内侧中部贯穿连接有样品支撑板支架（9），且样品支撑板支架（9）顶端通过样品支撑板固定螺栓（8）与样品支撑板（3）的边部中端固定连接；

所述样品支撑板支架（9）嵌入滑动连接于样品支撑板支架滑块（10）的内部，且样品支撑板支架滑块（10）边部与样品支撑板支架（9）对应位置处通过螺纹契合连接有滑块固定螺栓（11）；

所述加热装置支架（2）顶端边部通过加热装置固定螺栓（13）与碳硅棒阵列固定外壳（4）的边部中端进行转动连接，且加热装置支架（2）的边部位于加热装置固定螺栓（13）顶部位置处固定安装有角度调节器（14）；

所述隔热保温外壳（5）顶部中端安装有热电偶（16），且热电偶（16）端部连接有热电偶延长线（15），所述隔热保温外壳（5）一侧边部中端连接有加热装置电源线（17），且热电偶延长线（15）和加热装置电源线（17）的端部均固定安装有加热装置控制器（18）；

所述样品支撑板（3）顶部位于电缆样品（40）外部一侧位置处套接有电热丝（22），所述电热丝（22）端部固定连接有电热丝电源线（23），所述电热丝电源线（23）端部固定连接有恒流恒压电源（24）；

所述碳硅棒阵列固定外壳（4）、隔热保温外壳（5）、硅碳棒阵列（6）、无机隔热防火板（7）、热电偶延长线（15）、热电偶（16）、加热装置电源线（17）和加热装置控制器（18）组成加热控制单元，加热控制单元可连续调节加热面的辐射热流强度；

所述加热装置支架（2）、样品支撑板（3）、样品支撑板固定螺栓（8）、样品支撑板支架（9）、样品支撑板支架滑块（10）、滑块固定螺栓（11）、滑槽（12）、加热装置固定螺栓（13）和角度调节器（14）组成样品架调整单元，样品架调整单元可连续调节样品到加热面的距离，以及连续调节加热面的倾斜角度；

所述电热丝（22）、电热丝电源线（23）和恒流恒压电源（24）组成点火单元，点火单元的恒流恒压源可连续调节点火功率的大小；

所述恒流恒压电源（24）边部一侧嵌入安装有电压显示面板（25），所述恒流恒压电源（24）边部另一侧嵌入安装有电流显示面板（26），所述恒流恒压电源（24）边部位于电压显示面板（25）和电流显示面板（26）底部位置处安装有电压调节钮（27），所述电压调节钮（27）一侧设置有电流调节钮（28），所述电流调节钮（28）一侧设置有开关钮（29）；

所述称量底板（48）内侧底部位置处固定安装有样品固定夹（30），且样品支撑板（3）两侧顶端均固定安装有安装支座（31），所述安装支座（31）内部两侧均嵌入活动连接有活动导杆（32），所述活动导杆（32）外侧位于安装支座（31）底部位置处套接有挤压弹簧（33），所述活动导杆（32）底端连接有限位座（34），且限位座（34）底端固定安装有样品限位夹（35），所述样品固定夹（30）和样品限位夹（35）内侧边端均等距开设有限位夹槽（36），所述活动导杆（32）顶端固定连接有顶部拉杆（37），所述安装支座（31）内部开设有导孔，所述活动导杆（32）契合滑动连接于导孔内，所述顶部拉杆（37）的内侧中端开设有拉槽；

所述电缆样品（40）的两侧边部均紧密嵌于样品固定夹（30）和样品限位夹（35）的内侧，且电缆样品（40）边部与限位夹槽（36）的内侧面紧密贴合；

所述样品支撑板（3）的一侧边部转动连接有连接套杆（50），所述碳硅棒阵列固定外壳（4）的边部与连接套杆（50）对应位置处转动连接有连接支杆（51），所述连接套杆（50）和连接支杆（51）均通过活动连接座（52）与样品支撑板（3）和碳硅棒阵列固定外壳（4）的边部进行转动连接；

所述连接支杆（51）活动连接于连接套杆（50）的内侧，且连接支杆（51）边部均匀开设有限制螺孔（53），所述连接套杆（50）边部与限制螺孔（53）对应位置处安装有紧固旋钮（54）；

所述加热装置底座（1）两侧边部均固定安装有安装底板（41），两个所述安装底板（41）顶端两侧均固定安装有连接座（42），位于加热装置底座（1）一侧边部位置处的两个连接座（42）内侧转动连接有收线卷辊（43），位于加热装置底座（1）另一侧边部位置处的两个连接座（42）内侧转动连接有放线卷辊（44），所述放线卷辊（44）一端与放线电机（45）的输出轴固定连接，所述收线卷辊（43）移动与收线电机（46）的输出轴固定连接，所述放线电机（45）和收线电机（46）均通过电机支架与连接座（42）侧边固定连接，所述收线卷辊（43）和放线卷辊（44）内部一侧均匀开设有限制孔（47）。

2.根据权利要求1所述的一种多参量连续可调电缆火蔓延实验装置，其特征在于：所述加热装置控制器（18）边部一侧安装有控制器电源开关（19），所述加热装置控制器（18）边部另一侧嵌入安装有温度显示面板（20），且温度显示面板（20）底部位于加热装置控制器（18）边端位置处安装有温控调节按钮（21）。

3.根据权利要求1所述的一种多参量连续可调电缆火蔓延实验装置，其特征在于：所述样品固定夹（30）、安装支座（31）、活动导杆（32）、挤压弹簧（33）、限位座（34）、样品限位夹（35）、限位夹槽（36）和顶部拉杆（37）组成电缆夹持单元，电缆夹持单元对电缆进行夹持，并可连续调节电缆间距。

4.根据权利要求1所述的一种多参量连续可调电缆火蔓延实验装置，其特征在于：所述碳硅棒阵列固定外壳（4）的两侧底端位置处均开设有连接T型卡槽（38），所述无机隔热防火板（7）通过其顶部固连的固定T型卡块（39）和连接T型卡槽（38）之间紧密契合连接，且固定T型卡块（39）和连接T型卡槽（38）之间契合相连。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的一种多参量连续可调电缆火蔓延实验装置的实验方法，其特征在于：该实验方法的步骤如下：

步骤一，首先根据实验需要，确定加热面辐射热流强度及倾斜角度、电缆样品（40）的数量及间距、电缆样品（40）距加热面距离和点火能量大小；

步骤二，利用样品固定夹（30）和样品限位夹（35）将样品安装在样品支撑板（3）上，根据需要调整电缆样品（40）的数量及间距；

步骤三，调整滑槽（12）、样品支撑板支架滑块（10）和滑块固定螺栓（11）来改变电缆样品（40）距离加热面的距离；

步骤四，将电热丝（22）安装在电缆样品（40）的一端，并连接到恒流恒压电源（24），并调整电压、电流值达到合适的点火能量；

步骤五，用无机隔热防火板（7）完全遮挡加热面，借助角度调节器（14）调整加热面的倾斜角度，随后开启加热装置控制器（18），调节温控调节按钮（21），使得辐射热流强度稳定在预设值；

步骤六，抽掉无机隔热防火板（7），打开恒流恒压电源（24）给电热丝（22）供电，电缆样品（40）被加热引燃，实现电缆样品（40）燃烧及后续火蔓延行为；

步骤七，基于火焰视频数据，利用自编MATLAB火蔓延处理程序，获取火焰几何尺度和火蔓延速度，明晰倾斜角度、间距、辐射热流强度多因素耦合作用下样品火蔓延特性。