CN205263045U - 一种拼接型倾角可调式燃油流淌火燃烧实验平台 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种拼接型倾角可调式燃油流淌火燃烧实验平台，属于公共安全技术领域，该实验平台包括供油子系统、布流槽、流淌槽、溢流槽、数据采集及控制系统及防火保护板；其中，防火保护板、布流槽、流淌槽、溢流槽依次首尾相接，供油子系统间隔地设置在布流槽的入口端。该实验平台既可以模拟泄漏油品在不同倾斜角度的坡面流淌燃烧，同时可以进行不同尺度的流淌燃烧实验测试。该实验平台的拼接性能，易于拆卸、运输、组装，因此便于在不同海拔高度环境下开展流淌火实验。

Description

一种拼接型倾角可调式燃油流淌火燃烧实验平台

技术领域

本实用新型属于公共安全技术领域，特别涉及一种受限或非受限空间环境下燃油泄漏流淌燃烧的实验平台，既可以模拟泄漏油品在不同倾斜角度的坡面流淌燃烧，同时可以进行不同尺度的流淌燃烧实验测试。该实验平台的拼接性能，易于拆卸、运输、组装，因此便于在不同海拔高度环境下开展流淌火实验。

背景技术

我国有着257万平方公里的广袤高高原(海拔高于2438m)地理面积，毗邻中亚、南亚7国，从而形成独特的巨大的高高原航空运输及国防安全战略需求。然而航空器非正常着陆导致航空燃油泄漏后流淌燃烧的过程，不但严重影响到航空器本身的安全，而且极大程度上阻碍了对飞机上乘客的疏散和救援。此外，在航空燃油储存、运输、使用过程中也都存在着由泄漏导致流淌火、池火的高风险火灾事故。到目前为止，大多数对液体燃料火灾的研究都集中在对液体燃料的稳态燃烧速率方面，研究对象通常是具有一定厚度的液体燃料池，在这样的条件下液体燃料层中形成稳定的温度梯度，并以最大燃烧速率燃烧。而航空器燃油泄漏形成的燃料油膜往往不足以形成一个能维持稳定燃烧的液膜厚度，其燃烧特性与标准的油池燃烧比，具有一定的特殊性，而国内外针对此类问题的研究仍然较少，尤其是尚未有关于流淌火演化过程的完善的理论模型。对于高高原地区燃油运输、储存、使用等过程中的泄漏火灾事故，缺乏有效的安全管理和应急处置程序，严重制约了我国高高原地区的经济发展。

实用新型内容

本实用新型的目的是为解决高原地区燃油运输、储存、使用等过程中的泄漏火灾事故的问题，设计出一种拼接型倾角可调式燃油流淌火燃烧实验平台，本装置可用于受限或非受限空间环境下燃油泄漏流淌燃烧的情况，易于拆卸、运输、拼接、组装，便于在不同海拔高度环境下开展流淌火实验。

本实用新型设计的一种拼接型倾角可调式燃油流淌火燃烧实验平台，其特征在于，该实验平台包括供油子系统、布流槽、流淌槽、溢流槽、数据采集及控制系统及防火保护板；其中，防火保护板、布流槽、流淌槽、溢流槽依次首尾相接，供油子系统间隔地设置在布流槽的入口端。

所述供油子系统主要由蠕动泵及连接软管，油桶，供油电子秤，供油装置支架组成；其中，油桶放置在供油电子秤上，供油电子秤和蠕动泵放置在供油装置支架上面；蠕动泵的输出端通过一个软管连接布流槽，蠕动泵的输入端与另一软管连接，并将该软管放置在油桶中，且要在蠕动泵的软管表面包有隔热层。

所述布流槽由一个布流槽身、一个布流槽盖板、两块调油板、一个止回阀、两个手动球阀、布流槽两侧耳板和两个接头组成的；其中，布流槽两侧耳板固定在流淌槽铝合金框架上面；布流槽盖板装在布流槽身上面，布流槽盖板由底板、固定在底板四周的侧板和固定在底板下的定位块组成，布流槽盖板上形成一个用来盛水的凹槽；布流槽侧壁共设置两路管路，一路是进油管路，安装有一个止回阀和一个手动球阀，进油管路的末端为接头，另一路是放油管路，装有一个手动球阀，其末端为连接软管的接头；两块调油板分隔设置在布流槽中，与布流槽侧壁紧密装配，且与布流槽底板有间隙。

所述流淌槽包括流淌槽框架、不锈钢衬板、防火玻璃、高温胶、硅酸钙板以及防火岩棉；其中，流淌槽框架由两根框架主梁和两端固定在主梁内侧的多个支撑横梁，以及一端固定在主梁底侧的六个支撑腿组成；流淌槽框架底部的每个支撑腿包括一个万向脚，其中前面、中间部分的4个支撑腿为具有调节插销的高度可调的支撑腿；不锈钢衬板放置在流淌槽框架的支撑横梁上，不锈钢衬板上铺设防火玻璃，高温胶粘接在防火玻璃接鏠中，硅酸钙板固定在流淌槽的两侧边内，并在流淌槽与硅酸钙板之间固定一层防火岩棉。

所述溢流槽包括一个集油槽和放置在集油槽下的一个残油电子秤。

该实验平台还可包括数据采集及控制系统，该数据采集及控制系统包括人机交换平台，热电偶、热辐射通量计及固定热电偶、热辐射通量计的采集杆和固定采集杆底部的圆盘底座。该数据采集及控制系统，实现对实验相关参数的数据采集、传输、存储、控制都在一个人机交换平台，既可以模拟泄漏油品在不同倾斜角度的坡面流淌燃烧性能测试，同时可以进行不同尺度的流淌燃烧性能测试实验。

本实用新型的特点及有益效果：

本实用新型所涉及的流淌火实验平台作为一个研究流淌火焰燃烧的实验平台，有热电偶、电子秤、热辐射计等数据采集元器件。数据传输、存储、控制都在一个相应外部配置(也可根据需要自行配置)的人机交换平台上，数据采集自动控制程度高，可以对油品的质量损失率、燃烧火焰温度、热辐射等数据进行自动采集，方便准确。本实用新型所涉及的流淌火燃烧实验平台可以为高高原地区燃油运输、储运、实用等过程中的泄漏火灾事故的安全应急处置提供必要的技术支持。

实验平台系统设备采用了铝合金型钢作为框架，框架连接处特殊设计保证了流淌火实验槽具有较小的挠度。流淌燃烧面可用微晶玻璃，保证流淌槽面的平面度和光滑度，减轻了流淌槽的总体重量；也可采用真实水泥板面作为流淌槽面。平台采用插销的方式来调节流淌燃烧面的倾斜度，并通过布流槽有两块出油挡板，可自由调节出油的宽度，开展不同尺度的流淌燃烧实验。

实验平台的侧板和端部板使用了耐热硅酸钙板，框架用隔热岩棉进行包裹，保证了框架受热不变形。同时，防火玻璃拼接处采用了高温胶水粘接，底部用不锈钢板进行垫衬，保证油品流淌过程中不外漏，使实验安全可靠。

本实验平台既可以模拟泄漏油品在不同倾斜角度的坡面流淌燃烧，同时可以进行不同尺度的流淌燃烧实验测试。该实验平台的拼接性能，易于拆卸、运输、组装，因此便于在不同海拔高度环境下开展流淌火实验。

附图说明

图1所示为流淌火燃烧实验平台系统设备整体示意图。

图2所示为流淌火燃烧实验平台布流槽示意图。

图3所示为流淌火燃烧实验平台流淌槽框架示意图。

图4(a)所示为流淌火燃烧实验平台流淌槽前支撑腿示意图。

图4(b)所示为流淌火燃烧实验平台流淌槽中间支撑腿示意图。

图5所示为流淌火燃烧实验平台流淌槽玻璃粘接示意图。

具体实施方式

本实用新型是设计一种受限或非受限空间环境下燃油泄漏流淌燃烧的实验装置系统，易于拆卸、运输、拼接、组装，因此便于在不同海拔高度环境下开展流淌火实验。该实验平台实现对实验相关参数的数据采集、传输、存储；控制都在一个人机交换平台，既可以模拟泄漏油品在不同倾斜角度的坡面流淌燃烧性能测试，同时可以进行不同尺度的流淌燃烧性能测试实验。下面结合附图及实施例进一步说明如下：

本实施例拼接型倾角可调式燃油流淌火燃烧实验平台如图1所示，主要包括由供油子系统100、布流槽200、流淌槽300、溢流槽400、数据采集及控制系统500及防火保护板600，如图1所示，其中，防火保护板600、布流槽200、流淌槽300、溢流槽400依次首尾相接，供油子系统100间隔地设置在布流槽200的入口端；还可包括数据采集及控制系统500用于对烧实验的温度、辐射热的实时采集测量。

本实施例选择空旷无人的平整地面，安装连接流淌火燃烧实验平台的供油子系统100、布流槽200、流淌槽300、溢流槽400、数据采集及控制系统500等各个组件。其中，防火保护板900、布流槽200、流淌槽300、溢流槽400依次首尾相接，供油子系统100间隔不少于3m设置在布流槽200的入口端；数据采集及控制系统500用于对烧实验的温度、辐射热的实时采集测量。

本实验平台在进行燃油泄漏流淌燃烧实验期间，开启蠕动泵110进行定量供油，油品从布流槽200溢出，流到流淌槽300上面进行流淌燃烧实验，最后溢流槽400对未燃烧的油品进行回收。整个实验过程中，通过布置数据采集元器件，数据采集系统500可以实时采集和监测油品质量损失率、燃烧温度、火焰热辐射强度、火焰高度、流淌及燃烧面积等特征参数。

本装置各部件的具体实现方式及功能说明如下：

(1)供油子系统100

流淌火燃烧实验平台的供油子系统100主要由蠕动泵110及连接软管，油桶120(容积大于50L)，供油电子秤130，供油装置支架140组成。油桶放置在供油电子秤130上，供油电子秤130和蠕动泵110放置在供油装置支架140上面。蠕动泵110作为该实验平台的核心部件，采用直流无刷电机作驱动调速，保证实验期间供油稳定。蠕动泵110的输出端通过一个软管连接布流槽200的宝塔接头270，蠕动泵110的输入端(泵头)与另一软管连接，并将该软管放置在油桶中，蠕动泵110在运行时软管不会甩出油桶。然后将软管夹放在蠕动泵110的泵头。为了确保安全，油桶120与布流槽200的放置要有不少于3m的距离，且要在蠕动泵的软管上面包上一层锡箔纸进行隔热保护。

蠕动泵110的功能是：蠕动泵110开动之后，油品就从油桶120中流出，通过蠕动泵110的软管，然后流入到布流槽200中去。调节蠕动泵110，达到所需要的供油流量，蠕动泵110的供油流量量程为0～10LPM。油桶120的下面放置了一台电子秤130，随时测量出油桶120中油品的损耗量，并将数据实时传输到数据采集及控制系统500。

(2)布流槽200

流淌火燃烧实验平台的布流槽200由一个布流槽身210、一个布流槽盖板220、两块调油板230、一个止回阀240、两个手动球阀250、布流槽两侧耳板260和两个宝塔接头270组成的，主要是将供油子系统100供应的油品缓缓溢流出来。如图2所示。布流槽长796mm*宽150mm*高100mm，采用304不锈钢制造。

布流槽两侧耳板260是用螺栓固定在流淌槽铝合金框架310上面。实验时，布流槽内部装有一定深度的水，上面是油。因为油的密度是比水小，所以油会浮在水的上面。当油从管路进油时，油会上浮，一直进油，最终油就会溢流到流淌槽300上面。油层下面的水，主要是将布流槽中的油和软管进油管路中的油隔断，确保实验时的安全。

布流槽盖板220是装在布流槽身210上面，避免布流槽中的油品燃烧起来。布流槽盖板由底板、固定在底板四周的侧板和固定在底板下的定位块组成，布流槽盖板上形成一个用来盛水的凹槽，燃烧实验时会产生很大的热量，凹槽中的水对布流槽盖板进行降温，保证布流槽盖板受热不出现大的变形。

布流槽侧壁共设置两路管路。一路是进油管路，安装有一个止回阀240和一个手动球阀250，进油管路的末端是宝塔接头270，通过软管与供油子系统100连接，主要功能是控制油品的进油以及防止回流。旁路则是放油管路，装有一个手动球阀250，其末端是宝塔接头270，连接软管，用于未用完油品的放流。

两块调油板230分隔设置在布流槽中，与布流槽侧壁紧密装配，且与布流槽底板有间隙，通过调节调油板下端与布流槽底板的间隙的大小，调节油品的出油宽度，以便开展不同尺度的流淌火实验。

(3)流淌槽300

作为流淌火燃烧实验平台的关键核心部件，流淌槽300的主要组成部分包括流淌槽框架310、不锈钢衬板320、防火玻璃330、高温胶340、硅酸钙板以及防火岩棉等隔热物品，如图3和图5所示。

流淌槽框架310尺寸为：长5850mm*宽800mm*高150mm，由两根铝合金型材的框架主梁311和两端固定在主梁内侧的多个支撑横梁312，以及一端固定在主梁底侧的六个支撑腿313(其中，两个前支撑腿3131，两个中间衔接支撑腿3132以及两个尾部支撑腿3133，每个支撑腿的初始高度均为500mm)组成。

流淌槽框架310底部的每个支撑腿313的具体结构如图4所示包括一个万向脚3134，使流淌面能够调节水平，其中前面、中间部分的4个支撑腿313为高度可调的支撑腿，采用调节插销3135的方式进行调整。前支撑腿3131上有一个举升刻度表3137，根据举升表中的刻度，调节流淌槽平台的平面角度，角度的量程为0～5°。调节角度的操作方法为：以插销杆3136顶端面和中间一条刻线为基准，当要调节倾斜角度在0～2.5°和2.5°～5°时，分别根据插销杆3136中间刻度线和顶端面来对准相应的角度。

装有举升刻度表3137的前支撑腿3131，举升刻度表3137的刻度是上或下再加上度数。“上”“下”表示支撑腿中两个要插的上下孔，度数表示是想要调节的角度。前端支撑腿3131角度调节好了以后，用扳手调节中间的支撑腿3132，以调整流淌槽300的平面度。

流淌火实验平台流淌燃烧槽300上层采用防火玻璃330组成流淌面，既能够耐热，也有很好的平面度和光滑度。实验平台玻璃之间的粘接方法按照图5所示。流淌槽框架310组装完成之后，在支撑横梁312上放置1mm厚的不锈钢衬板320，上铺防火玻璃330，在将高温胶340粘涂到防火玻璃330一侧边缘，另外一块防火玻璃330按照图纸箭头所示的方向推向要粘接的防火玻璃330，粘接好之后，刮去挤压出来的高温胶340，保证拼接缝处和防火玻璃330平整。流淌槽300的两侧边内固定硅酸钙板作为护边并在流淌槽与硅酸钙板之间固定一层防火岩棉等隔热物品，和防火玻璃330也用高温胶340粘接牢固，使油品流淌时不侧流。

由于燃烧实验时会产生很多的热量，所以采取了防火岩棉，硅酸钙挡板作为隔热防护物保护流淌槽框架320不因高温辐射而变形，分别用弯板、挡板将其固定在流淌槽框架310上表面和前端部。

(4)溢流槽400

该实验平台中的溢流槽400，包括一个集油槽和放置在集油槽下的一个残油电子秤。集油槽是对未用完油品进行回收，残油电子秤则是用于对残余油品的质量进行称重，同时可将数据进行传输到数据采集及控制系统500。燃烧实验期间，溢流槽400附近最好要架设一套灭火装置，及时将溢流槽内可能出现的大火喷灭。

(5)数据采集及控制系统500

本实施例中数据采集及控制系统500采用人机交换平台510集中控制热电偶520、热辐射通量计530等元器件对燃烧实验的温度、辐射热的实时采集测量以及油品损耗量、残油量等数据的实时采集和控制。人机交换平台510采用型号为TPC1561Hi的昆仑通态MCGS触摸屏通过RS485通讯实时控制热电偶520、热辐射通量计530数据的实时采集，通过RS232通讯实时控制电子秤对油品损耗量、残油量等数据的实时采集。

数据采集及控制系统500的热电偶、热辐射通量计固定在一个长4000mm的采集杆550上，采集杆540底部固定在圆盘底座540上，该实验平台预留有12个圆盘底座，6个固定6组热电偶，6个固定6个热辐射通量计。热电偶520和热辐射通量计530的布置如图1所示，通过信号传输线连接到人机交换平台510。

作为一个研究流淌火流淌燃烧的实验平台，拼接型倾角可调式燃油流淌火燃烧实验平台的安装尤其是关键核心部件流淌槽400的安装、蠕动泵110的安装、平台的调整水平、流淌槽玻璃面的连接、调节流淌槽坡面倾角角度等操作对实验精确度和准确性的影响至关重要。为了使本实用新型的应用和创新更加明显易懂，下面结合附图和具体的实施方式对本实用新型作进一步的说明。

流淌火燃烧实验平台的关键核心部件流淌槽框架310是由两个框架主梁311，每个框架主梁311重量都约为100kg，因此在安装时要按照规范进行安装，确保安全。流淌槽框架310安装步骤如下：首先，将前半段框架倒放，按要求尺寸将4个支撑腿313安装上去，同时，中间支腿3132的插销杆3136也需要安装上去。接着，后半段的框架也倒放，将2个尾部支腿3133安装上去。支腿安装完毕之后，前半段框架翻转平放，后半段框架搭放在中间支腿3132上面，端面和侧面对齐，然后再将连接件插入铝合金型钢槽，将连接件的螺钉拧紧。最后将万向脚3134等配件装上。

流淌火燃烧实验平台供油装置中的蠕动泵110，目的是使燃烧实验期间的供油量稳定在一个定值。作为流淌火燃烧实验平台的核心部件，蠕动泵110的安装和正确操作也严重影响着实验的正常开展和安全。首先要将蠕动泵110的泵头盖拿下来，然后将软管装上去，装软管时放置位置准确，最后将泵头盖安装回去。蠕动泵110的输出端通过一个软管连接布流槽200的宝塔接头270，蠕动泵110的输入端(泵头)与另一软管连接，并将该软管放置在油桶中，蠕动泵110在运行时软管不会甩出油桶。然后将软管夹放在蠕动泵110的泵头。为了确保安全，油桶120与布流槽200的放置要有不少于3m的距离，且要在蠕动泵的软管上面包上一层锡箔纸进行隔热保护。

蠕动泵110的正常操作方法是，通过调节蠕动泵110面板上的上三角按钮键和下三角按钮键以调节转速至所需数值。然后根据软管进出口的位置，按蠕动泵110面板上的方向按钮，将蠕动泵110转向调节至正确的方向。按一次面板上的启动停止键则蠕动泵110运行开始实验；实验结束时，再按一次启动停止键则蠕动泵110停止运行。

流淌火燃烧实验平台的水平调节包括实验平台流淌槽表面的调平和布流槽出油面的调平，均采用水平仪进行调节，最后通过观察液体溢出和流淌情况，对实验平台水平度进行微调实现。

(1)流淌槽300表面的调平

将平台放置在平整的地基上，平台的六个支撑腿313每个都装有万向脚3134。用水平仪测量流淌燃烧面的平面度，边用水平仪测量边调节万向脚3134，直到平面调整到水平为止。

(2)布流槽200出油面的调平

在流淌槽框架310安装好之后，要调节布流槽200的水平度，用水平仪放置在布流槽200上。调节布流槽两侧耳板260的安装螺栓，直到调节水平为止。

待流淌槽框架310组装完成并进行初步调平之后，支撑横梁312上铺1mm厚的不锈钢衬板320，然后在不锈钢衬板320上面放置防火玻璃330，按照图5中箭头所示的方向用高温胶340将防火玻璃330粘结起来；粘接好之后，刮去挤压出来的高温胶340，保证拼接缝处和防火玻璃330平整。流淌槽表面两侧边缘采用硅酸钙板作为护边，也用高温胶340使之和防火玻璃330粘接牢固，使油品流淌时不侧流；另外，针对流淌槽框架主梁311的防护，采用防火岩棉，硅酸钙挡板作为隔热防护物保护流淌槽框架310不因高温而变形，并用弯板、挡板将其固定在流淌槽框架310上表面和前端部。

待流淌火燃烧实验平台所有组件安装、调平、调试等完成之后，即可开始正常实验。正常实验期间，蠕动泵110开动之后，可以调节蠕动泵110，达到所需要的供油流量，进行定量供油。在蠕动泵110作用下，油品从油桶中流出，通过蠕动泵110的软管，流入到布流槽200。随着布流槽200中的油品不断增加，逐渐从布流槽200溢出，流到流淌槽300玻璃表面，点火，进行流淌燃烧实验。最后溢流槽400对未燃烧的油品进行回收。整个过程中，数据采集及控制系统500对需要的数据进行采集和控制。

为了能够真实模拟有一定倾斜角度的坡面流淌火，本实用新型中的流淌槽300的前端支撑腿3131有一个举升刻度表3137，根据举升表中的刻度，调节流淌槽300的平面角度，可以在0～5°范围内调节。调节角度的操作方法为：以插销杆3136顶端面和中间一条刻线为基准，当要调节倾斜角度在0～2.5°和2.5°～5°时，分别根据插销杆3136中间刻度线和顶端面来对准相应的角度。

另外，本实用新型所涉及的流淌火燃烧实验平台还可以开展不同尺度的油品流淌燃烧实验。如图2所示，流淌火燃烧实验平台布流槽200的内部有两块调油板230，紧凑地装配在布流槽200中，可以调节油品的出油宽度，用于不同尺度流淌火实验。

Claims (6)

1.一种拼接型倾角可调式燃油流淌火燃烧实验平台，其特征在于，该实验平台包括供油子系统、布流槽、流淌槽、溢流槽、数据采集及控制系统及防火保护板；其中，防火保护板、布流槽、流淌槽、溢流槽依次首尾相接，供油子系统间隔地设置在布流槽的入口端。

2.如权利要求1所述实验平台，其特征在于，所述供油子系统主要由蠕动泵及连接软管，油桶，供油电子秤，供油装置支架组成；其中，油桶放置在供油电子秤上，供油电子秤和蠕动泵放置在供油装置支架上面；蠕动泵的输出端通过一个软管连接布流槽，蠕动泵的输入端与另一软管连接，并将该软管放置在油桶中，且要在蠕动泵的软管表面包有隔热层。

3.如权利要求1所述实验平台，其特征在于，所述布流槽由一个布流槽身、一个布流槽盖板、两块调油板、一个止回阀、两个手动球阀、布流槽两侧耳板和两个接头组成的；其中，布流槽两侧耳板固定在流淌槽铝合金框架上面；布流槽盖板装在布流槽身上面，布流槽盖板由底板、固定在底板四周的侧板和固定在底板下的定位块组成，布流槽盖板上形成一个用来盛水的凹槽；布流槽侧壁共设置两路管路，一路是进油管路，安装有一个止回阀和一个手动球阀，进油管路的末端为接头，另一路是放油管路，装有一个手动球阀，其末端为连接软管的接头；两块调油板分隔设置在布流槽中，与布流槽侧壁紧密装配，且与布流槽底板有间隙。

4.如权利要求1所述实验平台，其特征在于，所述流淌槽包括流淌槽框架、不锈钢衬板、防火玻璃、高温胶、硅酸钙板以及防火岩棉；其中，流淌槽框架由两根框架主梁和两端固定在主梁内侧的多个支撑横梁，以及一端固定在主梁底侧的六个支撑腿组成；

流淌槽框架底部的每个支撑腿包括一个万向脚，其中前面、中间部分的4个支撑腿为具有调节插销的高度可调的支撑腿；不锈钢衬板放置在流淌槽框架的支撑横梁上，不锈钢衬板上铺设防火玻璃，高温胶粘接在防火玻璃接鏠中，硅酸钙板固定在流淌槽的两侧边内，并在流淌槽与硅酸钙板之间固定一层防火岩棉。

5.如权利要求1所述实验平台，其特征在于，所述溢流槽包括一个集油槽和放置在集油槽下的一个残油电子秤。

6.如权利要求1、2、3或4所述实验平台，其特征在于，该实验平台还包括数据采集及控制系统，该数据采集及控制系统包括人机交换平台，热电偶、热辐射通量计及固定热电偶、热辐射通量计的采集杆和固定采集杆底部的圆盘底座。