CN115112821A - 一种泡沫灭火剂灭油火污染特性研究试验平台 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种泡沫灭火剂灭油火污染特性研究试验平台，包括箱体、燃烧装置、泡沫灭火装置、烟气探测装置、残留物采集装置、数据采集系统、数据接收系统和控制系统；所述燃烧装置包括称重机构、油盘和挡板，所述烟气探测装置包括集烟罩、排烟管、气体采样器和烟气分析仪；所述残留物采集装置包括套筒、活塞机构、过滤网和液体收集盒；所述数据采集系统包括热电偶和红外热像机。本发明的优点在于，该试验平台能够实现泡沫灭火剂与油火作用下火灾残留物的污染特性研究，同时还能够实现泡沫灭火剂不同释放方式的灭火有效性的研究。
Description
技术领域
本发明涉及灭火剂技术领域，具体为一种泡沫灭火剂灭油火污染特性研究试验平台。
背景技术
变电站是电网输电系统的枢纽，站内存在大量的充油设备，如变压器和高压电抗器等，是变电站的核心设备，不同电压等级变压器和电抗器储油量在几十吨至上百吨。尤其是变压器，运行温度高、热量大，一旦发生火灾容易形成高温热油火，扑救十分困难，不但易造成重大设备烧损，同时还会严重影响周围生态环境。
泡沫灭火剂是扑救大型充油设备火灾最常用的灭火剂之一。我国从20世纪60年代开始研究并应用泡沫灭火剂。20世纪80年代后，随着相应技术规范的先后颁布，泡沫灭火剂得到广泛使用。泡沫灭火剂由于其灭火效率高、用水量少，在变电站和换流站充油设备火灾事故处置中得到大量使用。
尽管泡沫灭火剂投入时的灭火效果优良，但灭火过程中在高温作用下易与燃烧烟气混合，形成具有包含气、液、固三相组成的复杂污染源，同时火灾烟气混合物可伴随泡沫、水等灭火剂进入周围的水体和土壤环境，造成严重污染。
目前在变电站大型充油设备泡沫灭火剂性能评估与标准化技术的研究方面，例如中国发明专利CN106405290A公开了一种油浸式电力变压器燃烧试验装置，用于模拟油浸式电力变压器遭受外部火灾的运行工况。但无法实现对泡沫灭火剂与大型充油设备高温热油火作用下的火灾残留物污染特性研究。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于如何提供一种泡沫灭火剂与油火作用下火灾残留物的污染特性研究的试验平台。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
一种泡沫灭火剂灭油火污染特性研究试验平台，包括箱体、燃烧装置、泡沫灭火装置、烟气探测装置、残留物采集装置、数据采集系统、数据接收系统和控制系统。
所述燃烧装置设置在箱体内；所述燃烧装置包括称重机构、油盘和挡板，所述称重机构设置在箱体内，所述油盘放置在称重机构上，所述油盘上固定有能够拆卸的挡板。
所述泡沫灭火装置的输出端伸入箱体并朝油盘设置。
所述烟气探测装置的输入端伸入箱体；所述烟气探测装置包括集烟罩、排烟管、气体采样器和烟气分析仪，所述集烟罩固定在箱体顶部，所述集烟罩的输出端连接排烟管，所述排烟管上设有气体采样器和烟气分析仪，所述气体采样器和烟气分析仪电连接所述数据接收系统。
所述残留物采集装置包括套筒、活塞机构、过滤网和液体收集盒，所述套筒顶部设有活塞机构，所述套筒底部固定所述过滤网，所述液体收集盒固定在套筒侧壁并与套筒内腔连通。
所述数据采集系统包括热电偶和红外热像机，所述热电偶和红外热像机均固定在箱体内并朝油盘方向设置，所述热电偶和红外热像机均电连接所述数据接收系统。
所述数据接收系统电连接所述燃烧装置、烟气探测装置、数据采集系统和控制系统。
所述控制系统电连接所述数据接收系统和泡沫灭火装置。
通过烟气探测装置和残留物采集装置的配合设置，能够实现烟气和残留物的检测，进而实现泡沫灭火剂与油火作用下火灾残留物的污染特性研究。
通过称重机构来测量燃烧物燃烧时的质量损失速率，通过挡板来控制泡沫灭火剂的释放方式，加装挡板后泡沫灭火剂释放方式变为缓释放，卸下挡板后为强释放，研究泡沫灭火剂不同释放方式的灭火有效性，为寻找最佳灭火方式的研究提供工况条件。
通过热电偶测量油盘内燃烧物燃烧时火焰温度的变化，通过红外摄像机拍摄灭火信号。
优选地，所述泡沫灭火装置包括储水箱、水泵、泡沫比例混合器、泡沫液储罐、泡沫喷枪和泡沫喷头，所述储水箱、水泵和泡沫比例混合器依次连接，所述泡沫液储罐与泡沫比例混合器连接，所述泡沫比例混合器的输出端一分为二且分别与泡沫喷枪和泡沫喷头连接，所述泡沫喷枪和泡沫喷头连接均朝燃烧装置方向设置，所述泡沫喷枪和泡沫喷头电连接控制系统。
优选地，所述泡沫液储罐设有四组。
优选地，所述泡沫喷枪固定在燃烧装置的侧面箱体内，所述泡沫喷枪能够竖向移动的固定在燃烧装置侧部的箱体上。
优选地，所述泡沫喷头包括喷头底座和旋转喷头，所述喷头底座固定在集烟罩上，所述喷头底座上固定有与泡沫比例混合器的输出端连接的旋转喷头。
优选地，所述活塞机构包括固定板、油缸、伸缩杆和活塞，所述固定板固定在套筒顶部，所述固定板上固定所述油缸，所述油缸的输出端连接所述伸缩杆，所述伸缩杆贯穿固定板伸入套筒连接与套筒内壁贴合的活塞。
优选地，所述称重机构为电子天平。
优选地，所述液体收集盒通过连接管与套筒侧壁内腔连通。
优选地，所述箱体1尺寸为8m×4m×4m。
优选地，所述油盘的直径尺寸为570mm、720mm、920mm、1170mm、1480mm、1670mm或1890mm。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、通过烟气探测装置和残留物采集装置的配合设置，能够实现烟气和残留物的检测，进而实现大尺度条件下泡沫灭火剂与油火作用下火灾残留物的污染特性研究。
2、通过称重机构来测量燃烧物燃烧时的质量损失速率，通过挡板来控制泡沫灭火剂的释放方式，加装挡板后泡沫灭火剂释放方式变为缓释放，卸下挡板后为强释放，研究泡沫灭火剂不同释放方式的灭火有效性，为寻找最佳灭火方式的研究提供工况条件。
3、驱动活塞机构在套筒内运动并通过过滤网进行过滤，使得油盘内的残留物被吸入套筒内，防止了固体物质进入套筒内，造成采集样本不纯的现象发生，然后通过倾斜套筒，将残留物物流至液体收集盒内收集，并通过外部检测装置对收集的残留物进行检测。
4、通过多组泡沫液储罐内存储不同种类的泡沫灭火剂，实现不同泡沫灭火剂的便捷切换与喷射，并通过泡沫喷头垂直高度的改变，来实现对泡沫灭火剂释放类型以及释放位置的有效研究。并且通过旋转喷头的旋转，实现改变泡沫灭火剂的喷射放向，进而实现对于泡沫灭火剂释放范围的改变。
附图说明
图1为本发明实施例的一种泡沫灭火剂灭油火污染特性研究试验平台的结构示意图；
图2为本发明实施例燃烧装置的结构示意图；
图3为本发明实施例燃烧装置的另一结构示意图；
图4为本发明实施例残留物采集装置的结构示意图。
具体实施方式
为便于本领域技术人员理解本发明技术方案，现结合说明书附图对本发明技术方案做进一步的说明。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“第一”、“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或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
参阅图1，本实施例公开了一种泡沫灭火剂灭油火污染特性研究试验平台，包括箱体1、燃烧装置2、泡沫灭火装置3、烟气探测装置4、残留物采集装置5、数据采集系统6、数据接收系统7和控制系统8。
所述箱体1尺寸为8m×4m×4m的耐压不锈钢结构，可以承受一定的压力，避免燃烧热胀冷缩以及灭火剂释放给箱体1带来的压力形变，提供泡沫灭火剂灭油火污染特性研究的实验空间。
参阅图2，所述箱体1底部中心设有燃烧装置2，所述燃烧装置2包括称重机构21、油盘22和挡板23，所述称重机构21设置在箱体1内，在本实施例中，所述称重机构21为电子天平，所述油盘22放置在称重机构21上用于放置燃烧物，所述油盘22上固定有能够拆卸的挡板23。
通过称重机构21来测量燃烧物燃烧时的质量损失速率，通过挡板23来控制泡沫灭火剂的释放方式，参阅图2，加装挡板23后泡沫灭火剂释放方式变为缓释放，参阅图3，卸下挡板23后为强释放，实现了研究泡沫灭火剂不同释放方式的灭火有效性，为寻找最佳灭火方式的研究提供工况条件。
进一步的，所述油盘22提供可燃物的持续燃烧，油盘22的直径尺寸有570±10mm、720±10mm、920±10mm、1170±10mm、1480±10mm、1670±10mm、1890±10mm，对应的灭火级别分别为8B、13B、21B、34B、55B、70B、89B。
再参阅图1，所述泡沫灭火装置3包括储水箱31、水泵32、泡沫比例混合器33、泡沫液储罐34、泡沫喷枪35和泡沫喷头36，所述储水箱31、水泵32和泡沫比例混合器33依次连接，多组所述泡沫液储罐34与泡沫比例混合器33连接，在本实施例中，所述泡沫液储罐34设有四组，每组泡沫液储罐34内存储不同种类的泡沫灭火剂，实现不同泡沫灭火剂的便捷切换与喷射，例如储存有蛋白型泡沫灭火、氟蛋白型泡沫灭火剂、水成膜型泡沫灭火剂等；所述泡沫比例混合器33的输出端一分为二且分别与泡沫喷枪35和泡沫喷头36连接，所述泡沫喷枪35和泡沫喷头36连接均朝油盘22方向设置，所述泡沫喷枪35和泡沫喷头36电连接控制系统8，通过控制系统8控制泡沫喷枪35和泡沫喷头36的启停以及喷洒压力和流量。
具体的，所述泡沫喷枪35固定在油盘22的侧面箱体1内，所述泡沫喷头36包括喷头底座(图中未示)和旋转喷头(图中未示)，所述喷头底座固定在烟气探测装置4的输入端上，所述喷头底座上通过可伸缩的管道与旋转喷头连接，所述泡沫比例混合器33的输出端与可伸缩的管道连通。
通过泡沫喷头36和泡沫喷枪35释放不同泡沫灭火剂类型以及对泡沫喷头36垂直高度的改变，实现对泡沫灭火剂释放类型以及释放位置的有效研究。并且通过改变旋转喷头的角度，实现改变泡沫灭火剂的喷射放向，进而实现对于泡沫灭火剂释放范围的改变。
再参阅图1，所述烟气探测装置4的输入端伸入箱体1，所述烟气探测装置4包括集烟罩41、排烟管42、气体采样器43和烟气分析仪44，所述集烟罩41固定在箱体1顶部与喷头底座之间，致使泡沫喷头36固定在集烟罩41内部，所述集烟罩41的输出端连接排烟管42，所述排烟管42上设有气体采样器43和烟气分析仪44，所述气体采样器43和烟气分析仪44电连接所述数据接收系统7。
烟气通过气体采样器43进行采样，之后通过烟气分析仪44分析烟气产物组分及浓度变化，同时将采集的信号数据实时传输至箱体1外部的数据接收系统7。
参阅图4，所述残留物采集装置5包括套筒51、活塞机构52、过滤网53、连接管54和液体收集盒55，所述套筒51顶部设有活塞机构52，所述套筒51底部固定所述过滤网53，所述液体收集盒55通过连接管54固定在套筒51侧壁并与套筒51内腔连通。
具体的，所述残留物采集装置5在残留物收集前固定在箱体1侧壁，在收集时，将套筒51底部放入油盘22内，通过驱动活塞机构52在套筒51内运动，并通过过滤网53进行过滤，使得油盘22内的残留物被吸入套筒51内，防止固体物质进入套筒51内，造成采集样本不纯的现象发生，然后通过倾斜套筒51，将残留物物流至液体收集盒55内收集，最终通过外部检测装置对残留物进行检测。
通过烟气探测装置4和残留物采集装置5的配合设置，能够实现烟气和残留物的检测，进而实现了泡沫灭火剂与油火作用下的火灾残留物污染特性研究。
进一步的，所述活塞机构52包括固定板521、油缸522、伸缩杆523和活塞524，所述固定板521固定在套筒51顶部，所述固定板521上固定所述油缸522，所述油缸522的输出端连接所述伸缩杆523，所述伸缩杆523贯穿固定板521伸入套筒51并连接与套筒51内壁贴合的活塞524，通过驱动所述油缸522，带动所述伸缩杆523向上伸缩运动，进而带动活塞524上移，活塞524下方的套筒51内腔产生真空带，从而将油盘22内的液体残留物吸入套筒51。
所述数据采集系统6包括热电偶61和红外热像机62，所述热电偶61和红外热像机62均固定在箱体1内并朝油盘22方向设置，所述热电偶61和红外热像机62均电连接所述数据接收系统6；通过热电偶24测量油盘22内燃烧物燃烧时火焰温度的变化，并将测量的信号发送至箱体1外部的数据接收系统7，通过红外摄像机7拍摄灭火信号，并将灭火信号实时传输至箱体1外部的数据接收系统7。
所述数据接收系统7电连接所述控制系统8，所述数据接收系统7为电脑，所述数据接收系统7将灭火信号以及烟气采集信号数据进行处理并将处理结果发送至控制系统8，所述控制系统8根据数据接收系统7的处理结果对泡沫喷枪35和泡沫喷头36的启停以及喷洒压力和流量进行控制。
具体的，所述数据接收系统7为电脑，所述控制系统8包括控制处理器和控制终端，控制处理器与泡沫喷头36和泡沫喷枪35连接，控制泡沫灭火剂的释放。控制终端与控制处理器连接，根据数据接收系统7的处理结果对泡沫喷头36和泡沫喷枪35进行流量与压力控制。
本实施例的工作原理是：先将所述油盘22上放置的燃烧物点燃，并开启热电偶61和红外热像机62，分别测量油盘22内燃烧物燃烧时火焰温度的变化以及摄灭火信号，并将测量的温度变化信号以及灭火信号发送至数据接收系统7，以及开启泡沫喷头36和泡沫喷枪35，对油盘内释放泡沫灭火剂，烟气通过气体采样器43进行采样，之后通过烟气分析仪44分析烟气产物组分及浓度变化，同时将采集的信号数据实时传输至数据接收系统7，通过驱动活塞机构52在套筒51内运动，并通过过滤网53进行过滤，使得油盘22内的残留物被吸入套筒51内，然后通过倾斜套筒51，将残留物物留至液体收集盒55内收集，并通过外部检测装置对残留物进行检测。
所述数据接收系统7将灭火信号以及烟气采集信号数据进行处理并将处理结果发送至控制系统8，所述控制系统8根据数据接收系统7的处理结果对泡沫喷枪35和泡沫喷头36的启停以及喷洒压力和流量进行控制。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
以上所述实施例仅表示发明的实施方式，本发明的保护范围不仅局限于上述实施例，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明保护范围。
Claims (10)
1.一种泡沫灭火剂灭油火污染特性研究试验平台，其特征在于：包括箱体、燃烧装置、泡沫灭火装置、烟气探测装置、残留物采集装置、数据采集系统、数据接收系统和控制系统；
所述燃烧装置设置在箱体内；所述燃烧装置包括称重机构、油盘和挡板，所述称重机构设置在箱体内，所述油盘放置在称重机构上，所述油盘上固定有能够拆卸的挡板；
所述泡沫灭火装置的输出端伸入箱体并朝油盘设置；
所述烟气探测装置的输入端伸入箱体；所述烟气探测装置包括集烟罩、排烟管、气体采样器和烟气分析仪，所述集烟罩固定在箱体顶部，所述集烟罩的输出端连接排烟管，所述排烟管上设有气体采样器和烟气分析仪，所述气体采样器和烟气分析仪电连接所述数据接收系统；
所述残留物采集装置包括套筒、活塞机构、过滤网和液体收集盒，所述套筒顶部设有活塞机构，所述套筒底部固定所述过滤网，所述液体收集盒固定在套筒侧壁并与套筒内腔连通；
所述数据采集系统包括热电偶和红外热像机，所述热电偶和红外热像机均固定在箱体内并朝油盘方向设置，所述热电偶和红外热像机均电连接所述数据接收系统；
所述数据接收系统电连接所述燃烧装置、烟气探测装置、数据采集系统和控制系统；
所述控制系统电连接所述数据接收系统和泡沫灭火装置。
2.根据权利要求1所述的一种泡沫灭火剂灭油火污染特性研究试验平台，其特征在于：所述泡沫灭火装置包括储水箱、水泵、泡沫比例混合器、泡沫液储罐、泡沫喷枪和泡沫喷头，所述储水箱、水泵和泡沫比例混合器依次连接，所述泡沫液储罐与泡沫比例混合器连接，所述泡沫比例混合器的输出端一分为二且分别与泡沫喷枪和泡沫喷头连接，所述泡沫喷枪和泡沫喷头连接均朝燃烧装置方向设置，所述泡沫喷枪和泡沫喷头电连接控制系统。
3.根据权利要求2所述的一种泡沫灭火剂灭油火污染特性研究试验平台，其特征在于：所述泡沫液储罐设有四组。
4.根据权利要求2所述的一种泡沫灭火剂灭油火污染特性研究试验平台，其特征在于：所述泡沫喷枪固定在燃烧装置的侧面箱体内，所述泡沫喷枪能够竖向移动的固定在燃烧装置侧部的箱体上。
5.根据权利要求4所述的一种泡沫灭火剂灭油火污染特性研究试验平台，其特征在于：所述泡沫喷头包括喷头底座和旋转喷头，所述喷头底座固定在集烟罩上，所述喷头底座上固定有与泡沫比例混合器的输出端连接的旋转喷头。
6.根据权利要求1所述的一种泡沫灭火剂灭油火污染特性研究试验平台，其特征在于：所述活塞机构包括固定板、油缸、伸缩杆和活塞，所述固定板固定在套筒顶部，所述固定板上固定所述油缸，所述油缸的输出端连接所述伸缩杆，所述伸缩杆贯穿固定板伸入套筒连接与套筒内壁贴合的活塞。
7.根据权利要求1所述的一种泡沫灭火剂灭油火污染特性研究试验平台，其特征在于：所述称重机构为电子天平。
8.根据权利要求1所述的一种泡沫灭火剂灭油火污染特性研究试验平台，其特征在于：所述液体收集盒通过连接管与套筒侧壁内腔连通。
9.根据权利要求1所述的一种泡沫灭火剂灭油火污染特性研究试验平台，其特征在于：所述箱体1尺寸为8m×4m×4m。
10.根据权利要求1所述的一种泡沫灭火剂灭油火污染特性研究试验平台，其特征在于：所述油盘的直径尺寸为570mm、720mm、920mm、1170mm、1480mm、1670mm或1890mm。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115792084A (zh) * | 2022-11-10 | 2023-03-14 | 中国矿业大学(北京) | 模拟不同液位高度储罐灭火及复燃的装置 |
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2022
- 2022-06-08 CN CN202210641701.8A patent/CN115112821A/zh active Pending
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