CN212296458U - 一种模拟隧道竖井和排烟阀布置的排烟效果测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种模拟隧道竖井和排烟阀布置的排烟效果测试装置，包括隧道模型、排烟道、风机系统、火源模拟装置、监测系统；隧道模型为两侧设置为开口的洞口的隧道结构，隧道模型顶部沿隧道长度方向设置两道平行的纵梁一，两道纵梁一之间设置多个排烟板块一和多个完整板块一并沿隧道长度方向紧密排列在一起封闭所述隧道模型顶部，排烟板块一与完整板块一的位置可互换调整，所述排烟板块一、完整板块一两端对称设置两个连接耳并分别与所述两条纵梁一螺接固定，隧道模型顶上设置排烟道，本实用新型模拟隧道重点排烟，将得出的实验结论推广到实际工程应用中，并且能与仿真模拟所得结论互相校验，技术性强、灵活性高、稳定性好。

Description

一种模拟隧道竖井和排烟阀布置的排烟效果测试装置

技术领域

本实用新型涉及隧道火灾安全技术领域，具体是一种模拟隧道竖井和排烟阀布置的排烟效果测试装置。

背景技术

现有技术中对于重点排烟系统的具体设置存在较大差异，如排烟阀的大小及布置位置存在很多不合理的现象，由于现有技术对隧道重点排烟进行研究时所采用的数值模型一般比较单一，均是将火源位置放在两个竖井的中间位置，开启火灾点上、下游共6个排烟阀，排烟阀的间距均为60m，总排烟量为Q，两个竖井各承担Q/2的排烟量。但实际火源有可能发生在一个竖井的正下方位置或者发生在两个竖井之间靠近其中一个竖井的位置，此时竖井风机应该如何运行很少有人研究。并且重点隧道排烟时能有效进行烟气控制的诱导风速大小也不能合理的给出。

当前的隧道模型大多是用于研究纵向通风工况，对于重点排烟工况的隧道模型也仅仅是改变了隧道的坡度和排烟阀的大小等。而对于火灾工况下竖井的位置、风机的运行策略、排烟阀的布置很少有人借助模型装置研究。亟需解决。

实用新型内容

本实用新型提供了一种模拟隧道竖井和排烟阀布置的排烟效果测试装置，其目的在于解决现有的实际工程中复杂隧道在不同火灾工况下竖井布置位置、排烟阀位置及调节范围缺少合理的技术参数支持、排烟效果不理想的技术问题。

本实用新型采用以下技术方案：

一种模拟隧道竖井和排烟阀布置的排烟效果测试装置，包括隧道模型、排烟道、风机系统、火源模拟装置、监测系统；

所述隧道模型为两侧设置为开口的洞口的隧道结构，所述隧道模型顶部沿隧道长度方向设置两道平行的纵梁一，所述两道纵梁一之间设置多个排烟板块一和多个完整板块一并沿隧道长度方向紧密排列在一起封闭所述隧道模型顶部，所述排烟板块一与所述完整板块一的位置可互换调整，所述排烟板块一、完整板块一两端对称设置两个连接耳并分别与所述两条纵梁一螺接固定，所述隧道模型顶上设置排烟道；

所述排烟道与所述隧道模型呈上下层的四周封闭的烟道结构，所述排烟道顶部沿隧道长度方向设置两道平行的纵梁二，所述两道纵梁二之间设置多个排烟板块二和多个完整板块二并沿隧道长度方向紧密排列在一起封闭所述排烟道顶部，所述排烟板块二与所述完整板块二的位置可互换调整，所述排烟板块二、完整板块二两端对称设置两个连接耳并分别与所述两条纵梁二螺接固定，所述排烟板块二上设置排烟竖井；

所述排烟板块一中部设置排烟口，所述排烟口上设置排烟阀，所述隧道模型与所述排烟道之间通过所述排烟阀控制开闭，所述排烟道通过所述排烟竖井与外部环境连通；

所述风机系统包括变频风机、变频轴流风机，两个所述变频风机分别悬挂在所述隧道模型两头洞口顶上并向隧道内供风，所述变频轴流风机设置在所述排烟竖井内向外排风；

所述监测系统包括录像系统、温度测量系统和速度测量系统，所述录像系统设置在所述隧道模型外部一侧，所述温度测量系统和速度测量系统设置在隧道内，所述录像系统正对的所述隧道模型侧壁设置为可开启的透明防火玻璃窗；所述排烟道的正前侧是有和可开启的透明防火玻璃窗相同材料的防火玻璃；

所述火源模拟装置设置在所述隧道模型内并可在隧道内移动。

所述隧道模型是与实际隧道按照1：8搭建的隧道模型，底部四周设置有万向轮支撑。

所述排烟阀包括导轨一、导轨二、纵向推拉板、横向推拉板；所述排烟板块一上表面设置两个平行的导轨一，所述两个导轨一分别横向设置在所述排烟口两侧，所述两个导轨一内侧面对称设置两个水平的滑槽一，两个横向推拉板一分别从两个所述导轨一两端水平插入两个所述滑槽一内横向相对滑动部分遮盖所述排烟口；

所述排烟板块一下表面设置两个平行的导轨二，所述两个导轨二分别纵向设置在所述排烟口两侧，所述两个导轨二内侧面对称设置两个水平的滑槽二，两个纵向推拉板二分别从两个所述导轨二两端水平插入所述滑槽二内纵向相对滑动部分遮盖所述排烟口。

所述隧道模型的中轴线上沿隧道长度方向设置线缆并在所述线缆上均匀悬挂多个所述温度测量系统和速度测量系统，并在竖向设置五排。

所述排烟板块一、完整板块一、纵梁一相互之间的连接接缝以及所述排烟板块二、完整板块二、纵梁二相互之间的连接接缝均设置防烟垫。

所述变频风机、变频轴流风机、录像系统、温度测量系统和速度测量系统受控制系统控制。

本实用新型的优点如下：

本实用新型针对隧道重点排烟，模拟隧道排烟环境，通过调整竖井和火源的相对位置、竖井内部风机的运行方式以及排烟阀的大小、布置位置和间距模拟隧道重点排烟时不同火灾工况下烟气的控制策略，也可以通过调整隧道内部的变频风机的频率改变能有效进行烟气控制的诱导风速的大小，从而获得最佳的烟气控制方式和相对应的各参数，将得出的实验结论推广到实际工程应用中，并且能与仿真模拟所得结论互相校验，技术性强、灵活性高、稳定性好。

附图说明：

图1为本实用新型整体结构示意图。

图2为本实用新型隧道模型结构示意图。

图3为本实用新型排烟竖井与排烟板块二连接关系示意图。

图4为本实用新型完整板块二结构示意图。

图5为本实用新型完整板块一结构示意图。

图6为本实用新型排烟板块一结构示意图。

图7为本实用新型排烟阀与排烟板块一位置关系示意图。

图8为本实用新型附图7的1-1剖视示意图。

图9为本实用新型附图7的2-2剖视示意图。

图10为本实用新型排烟竖井与变频轴流风机位置关系示意图。

图11为本实用新型温度测量系统和速度测量系统位置关系示意图。

附图标记：

1-隧道模型，2-排烟竖井，3-变频轴流风机，4-排烟道，6-火源模拟装置，7-录像系统，8-万向轮，9-防火玻璃窗，12-变频风机，15-纵梁一，16-纵梁二，17-排烟阀，18-防烟垫，20-纵向推拉板，21-横向推拉板，22-温度测量系统和速度测量系统，41-排烟板块二，42-完整板块二，101-排烟板块一，102-完整板块一

具体实施方式：

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做进一步说明。

如图1-11所示，一种模拟隧道竖井和排烟阀布置的排烟效果测试装置，包括隧道模型1、排烟道4、风机系统、火源模拟装置6、监测系统；

所述隧道模型1为两侧设置为开口的洞口的隧道结构，所述隧道模型1顶部沿隧道长度方向设置两道平行的纵梁一15，所述两道纵梁一15之间设置多个排烟板块一101和多个完整板块一102并沿隧道长度方向紧密排列在一起封闭所述隧道模型1顶部，所述排烟板块一101与所述完整板块一102的位置可互换调整，所述排烟板块一101、完整板块一102两端对称设置两个连接耳并分别与所述两条纵梁一15螺接固定，所述隧道模型1顶上设置排烟道4，参见附图 1、2；

所述排烟道4与所述隧道模型1呈上下层的四周封闭的烟道结构，所述排烟道4顶部沿隧道长度方向设置两道平行的纵梁二16，所述两道纵梁二16之间设置多个排烟板块二41和多个完整板块二42并沿隧道长度方向紧密排列在一起封闭所述排烟道4顶部，所述排烟板块二41与所述完整板块二42的位置可互换调整，所述排烟板块二41、完整板块二42两端对称设置两个连接耳并分别与所述两条纵梁二16螺接固定，所述排烟板块二41上设置排烟竖井2，参见附图1、2；

所述排烟板块一101中部设置排烟口，所述排烟口上设置排烟阀17，所述隧道模型1与所述排烟道4之间通过所述排烟阀17控制开闭，所述排烟道4通过所述排烟竖井2与外部环境连通，参见附图2、6、7；

所述风机系统包括变频风机12、变频轴流风机3，两个所述变频风机12分别悬挂在所述隧道模型1两头洞口顶上并向隧道内供风，所述变频轴流风机3 设置在所述排烟竖井2内向外排风，参见附图3、10；

所述监测系统包括录像系统7、温度测量系统和速度测量系统22，所述录像系统7设置在所述隧道模型1外部一侧，所述温度测量系统和速度测量系统22设置在隧道内，所述录像系统7正对的所述隧道模型1侧壁设置为可开启的透明防火玻璃窗9；所述排烟道4的正前侧是有和可开启的透明防火玻璃窗9相同材料的防火玻璃；

所述火源模拟装置6设置在所述隧道模型1内并可在隧道内移动。

所述隧道模型1是与实际隧道按照1：8搭建的隧道模型，底部四周设置有万向轮8支撑，参见附图1。

所述排烟阀17包括导轨一、导轨二、纵向推拉板20、横向推拉板21；所述排烟板块一101上表面设置两个平行的导轨一，所述两个导轨一分别横向设置在所述排烟口两侧，所述两个导轨一内侧面对称设置两个水平的滑槽一，两个横向推拉板一21分别从两个所述导轨一两端水平插入两个所述滑槽一内横向相对滑动部分遮盖所述排烟口，参见附图6、7、8；

所述排烟板块一101下表面设置两个平行的导轨二，所述两个导轨二分别纵向设置在所述排烟口两侧，所述两个导轨二内侧面对称设置两个水平的滑槽二，两个纵向推拉板二20分别从两个所述导轨二两端水平插入所述滑槽二内纵向相对滑动部分遮盖所述排烟口，参见附图6、7、8。

所述隧道模型1的中轴线上沿隧道长度方向设置线缆并在所述线缆上均匀悬挂多个所述温度测量系统和速度测量系统22，并在竖向设置五排，参见附图 11。

所述排烟板块一101、完整板块一102、纵梁一15相互之间的连接接缝以及所述排烟板块二41、完整板块二42、纵梁二16相互之间的连接接缝均设置防烟垫18，参见附图5、6。

所述变频风机12、变频轴流风机3、录像系统7、温度测量系统和速度测量系统22受控制系统控制。

本实用新型采用的技术方案是基于复杂隧道竖井和排烟阀布置研究重点排烟效果影响的装置，本装置主要包括隧道模型1，排烟道4、风机系统、火源模拟装置6以及配套的监测系统。

所述隧道模型1是与实际隧道按照1：8搭建的隧道模型，底部设置有万向轮8，用于灵活调整隧道的位置。隧道的正前侧一面是由可开启的透明防火玻璃窗9制成的，以便于人们更换火源模拟装置6和灵活的调整带排烟阀的排烟板块一101和完整板块一102的位置，从而改变排烟阀的间距，通过透明防火玻璃窗9可观察隧道内部烟气的蔓延情况。所述隧道模型1的顶部是由若干个带排烟阀的排烟板块一101和完整板块一102构成，每个排烟阀17是由纵向推拉板20和横向推拉板21构成，通过调整纵向推拉板20和横向推拉板21的位置调整排烟阀17可调整排烟口的大小。隧道模型1的两道纵梁一15和板块两端的支架上都设有螺栓孔，孔的间距和大小均一致，以便于带排烟阀17的排烟板块一101和完整板块一102安装在隧道模型纵梁一15，所述隧道模型1的两侧洞口处顶部分别悬挂有一个变频风机12，用于提供隧道重点排烟时的诱导风速，风速的大小可根据需求进行调节。

所述排烟道4两侧位于隧道洞口上方的位置是密封的，排烟道4的顶部是由两个带排烟竖井2的排烟板块二41和多个完整板块二42构成。排烟道4的正前侧是有和可开启的透明防火玻璃窗9相同材料的防火玻璃制成的，以便于观察排烟道内部烟气的蔓延情况。排烟道4的两道纵梁二16分别和排烟板块二 41、完整板块二42通过连接耳螺接在一起，并且通过灵活拆卸调整板块的位置，从而改变排烟竖井2和火源模拟装置6的相对位置。

所述风机系统是由竖井内部的变频轴流风机3和隧道内部的变频风机12构成，所有风机均可通过调整频率改变风速，并且能够迅速切换风机的开启和关闭状态。变频轴流风机3可显示风量大小，从而可以确定每种工况的排烟量大小，变频轴流风机3提供重点排烟时的风速，变频风机12提供重点排烟时隧道内部的诱导风。

所述火源模拟装置6是一个采用清洁能源的气体燃烧器，可通过改变气体的流量来模拟不同的火源热释放率，为市售产品，如燃气燃烧机。

所述监测系统包括温度测量系统和速度测量系统22以及录像系统7。温度测量系统和速度测量系统22贯穿隧道全长，均匀布置在隧道的中轴线上的线缆固定或通过支撑装置支撑，从上到下共布置5排，温度测量系统由热电偶及数据采集装置组成，速度测量系统由压力传感器和数据采集装置组成，可以准确测量各工况隧道内部风速(尤其是诱导风速)和压力的大小。录像系统7由数码相机组成，放置在防火玻璃一侧，记录火源及烟气层的变化情况。

上述所有板块安装后与纵梁均有重叠部分，并且重叠部分及板块与板块接触的位置均设有防烟垫18，当螺栓连接后可有效防止模型进行模拟实验时漏烟。

工作原理

在隧道内进行排烟模拟试验时，先设定好竖井和火源的相对位置以及排烟阀的开口大小、布置位置和间距，并记录各对应参数，然后开启火源模拟装置6 产生烟气，烟气通过隧道顶部多个排烟口上的排烟阀17进入排烟道4，排烟道 4内的烟气通过排烟竖井2排出外部环境，在此过程中，通过控制系统控制变频风机12提供的诱导风速以及变频轴流风机3排烟时的风速，并通过人眼或监测系统所测数据来判断排烟效果，多次重复上述操作，调整竖井和火源的相对位置、竖井内部风机的排烟风速以及排烟阀的大小、布置位置和间距模拟不同的排烟工况，记录每次排烟效果和相对应的参数，最后筛选得出最佳排烟效果的烟气控制方式和相对应的各参数。

Claims (6)

1.一种模拟隧道竖井和排烟阀布置的排烟效果测试装置，其特征在于：包括隧道模型(1)、排烟道(4)、风机系统、火源模拟装置(6)、监测系统；

所述隧道模型(1)为两侧设置为开口的洞口的隧道结构，所述隧道模型(1)顶部沿隧道长度方向设置两道平行的纵梁一(15)，所述两道纵梁一(15)之间设置多个排烟板块一(101)和多个完整板块一(102)并沿隧道长度方向紧密排列在一起封闭所述隧道模型(1)顶部，所述排烟板块一(101)与所述完整板块一(102)的位置可互换调整，所述排烟板块一(101)、完整板块一(102)两端对称设置两个连接耳并分别与所述两条纵梁一(15)螺接固定，所述隧道模型(1)顶上设置排烟道(4)；

所述排烟道(4)与所述隧道模型(1)呈上下层的四周封闭的烟道结构，所述排烟道(4)顶部沿隧道长度方向设置两道平行的纵梁二(16)，所述两道纵梁二(16)之间设置多个排烟板块二(41)和多个完整板块二(42)并沿隧道长度方向紧密排列在一起封闭所述排烟道(4)顶部，所述排烟板块二(41)与所述完整板块二(42)的位置可互换调整，所述排烟板块二(41)、完整板块二(42)两端对称设置两个连接耳并分别与所述两条纵梁二(16)螺接固定，所述排烟板块二(41)上设置排烟竖井(2)；

所述排烟板块一(101)中部设置排烟口，所述排烟口上设置排烟阀(17)，所述隧道模型(1)与所述排烟道(4)之间通过所述排烟阀(17)控制开闭，所述排烟道(4)通过所述排烟竖井(2)与外部环境连通；

所述风机系统包括变频风机(12)、变频轴流风机(3)，两个所述变频风机(12)分别悬挂在所述隧道模型(1)两头洞口顶上并向隧道内供风，所述变频轴流风机(3)设置在所述排烟竖井(2)内向外排风；

所述监测系统包括录像系统(7)、温度测量系统和速度测量系统(22)，所述录像系统(7)设置在所述隧道模型(1)外部一侧，所述温度测量系统和速度测量系统(22)设置在隧道内，所述录像系统(7)正对的所述隧道模型(1)侧壁设置为可开启的透明防火玻璃窗(9)；所述排烟道(4)的正前侧是有和可开启的透明防火玻璃窗(9)相同材料的防火玻璃；

所述火源模拟装置(6)设置在所述隧道模型(1)内并可在隧道内移动。

2.如权利要求1所述的一种模拟隧道竖井和排烟阀布置的排烟效果测试装置，其特征在于：所述隧道模型(1)是与实际隧道按照1：8搭建的隧道模型，底部四周设置有万向轮(8)支撑。

3.如权利要求1所述的一种模拟隧道竖井和排烟阀布置的排烟效果测试装置，其特征在于，所述排烟阀(17)包括导轨一、导轨二、纵向推拉板(20)、横向推拉板(21)；所述排烟板块一(101)上表面设置两个平行的导轨一，所述两个导轨一分别横向设置在所述排烟口两侧，所述两个导轨一内侧面对称设置两个水平的滑槽一，两个横向推拉板(21)分别从两个所述导轨一两端水平插入两个所述滑槽一内横向相对滑动部分遮盖所述排烟口；

所述排烟板块一(101)下表面设置两个平行的导轨二，所述两个导轨二分别纵向设置在所述排烟口两侧，所述两个导轨二内侧面对称设置两个水平的滑槽二，两个纵向推拉板(20)分别从两个所述导轨二两端水平插入所述滑槽二内纵向相对滑动部分遮盖所述排烟口。

4.如权利要求1所述的一种模拟隧道竖井和排烟阀布置的排烟效果测试装置，其特征在于，所述隧道模型(1)的中轴线上沿隧道长度方向设置线缆并在所述线缆上均匀悬挂多个所述温度测量系统和速度测量系统(22)，并在竖向设置五排。

5.如权利要求1所述的一种模拟隧道竖井和排烟阀布置的排烟效果测试装置，其特征在于，所述排烟板块一(101)、完整板块一(102)、纵梁一(15)相互之间的连接接缝以及所述排烟板块二(41)、完整板块二(42)、纵梁二(16)相互之间的连接接缝均设置防烟垫(18)。

6.如权利要求1所述的一种模拟隧道竖井和排烟阀布置的排烟效果测试装置，其特征在于，所述变频风机(12)、变频轴流风机(3)、录像系统(7)、温度测量系统和速度测量系统(22)受控制系统控制。

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