CN214121900U - 一种可视化综合管廊火灾模型试验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及城市地下综合管廊领域，尤其涉及一种可视化综合管廊火灾模型试验装置。本实用新型包括模型通道，模型通道包括平直段、下卧段和上翻段，模型通道的平直段由多个舱室单元水平拼接而成，模型通道的下卧段由多个舱室单元依次按照倾斜向下、水平和倾斜向上的方向依次拼接而成，模型通道的上翻段由多个舱室单元依次按照倾斜向上、水平和倾斜向下的方向依次拼接而成；每个舱室单元均由背板、上板、下板和前板围合而成，前板均为透红外玻璃；模型通道内布置有火源，模型通道外设有透过前板实时采集影像数据和红外热成像数据的数字图像采集系统。本实用新型以可视化的方法获得火灾时的综合管廊舱室内的温度分布、烟气流动扩散等数据。

Description

一种可视化综合管廊火灾模型试验装置

技术领域

本实用新型涉及城市地下综合管廊领域，尤其涉及一种可视化综合管廊火灾模型试验装置。

背景技术

综合管廊是一种集中收纳电力、通信，供热(冷)、给水等市政公用管线的隧道，作为管线的骨干通道，是城市的生命线工程。由于地下综合管廊舱室内存在大量可燃物，如电缆、光缆、天然气等，一旦引燃形成火灾势必造成重大损失，不仅廊内管线和管廊的本体结构会受损破坏，还可能对巡检人员的安全造成威胁。

地下综合管廊是一种特殊的隧道，与公路隧道、铁路隧道、地铁隧道存在较大差异：一方面，其横断面一般根据管线的种类和特性进行分舱室布置，舱室形状较为狭长；另一方面，综合管廊埋深与排水管道接近，在路口等位置常与主干排水管道高程相冲突，而由于排水管道多为重力流，高程难以调整，因此综合管廊需要采用下卧、上翻等方式穿越排水管道；第三方面，综合管廊内纳入电力电缆和燃气管道的舱室，为了避免火灾蔓延面积过大，每隔200m采用防火墙(门)进行分隔，火灾发生时关闭着火区段进行窒息灭火。

试验研究是综合管廊火灾研究的重要方法，主要包括全尺寸现场试验和小尺寸模型试验两种方式。现场试验的可以直接取得真实的实验成果，例如海南省消防总队在海口综合管廊内实地展开了火灾试验，获得了宝贵的火灾蔓延和灭火过程的数据。但是现场试验费用较高，且不可避免地会对综合管廊造成一定损伤，目前使用较少。而小尺寸模型试验也可以得到相对较为可靠的成果，且布置灵活，费用较低，是一种较为经济适用的试验方法。

目前对于地铁、公路和铁路隧道等在火灾下的消防、通风、逃生方面的研究已经较多，但是对于综合管廊标准段的烟气和温度分布的试验研究相对较少。尤其是针对综合管廊下卧、上翻段等特殊位置的节点更少。

此外，对于烟气温度的测量，目前常用的方法是采用热电偶树，但是热电偶树采集到的温度仅仅为某点的温度而非全场温度，具有一定的局限性。而目前采用红外测量烟气温度的技术飞速发展，已经有了较多的采用红外线测温的设备。例如美国JNT公司所出产的Infra-View红外测温的系统可准确测量烟气温度。2002年1月出版的第32卷第2期的《激光与红外》也报道了采用热红外技术测量火旋风这种特殊火灾的燃烧时以及采用细水雾灭火过程中的火焰温度场。采用红外成像可以测的全场温度，对于研究综合管廊的温度的演化有着较大优势。

发明内容

为了解决以上问题，本实用新型的目的是提供一种可视化综合管廊火灾模型试验装置，以可视化的方法获得火灾时的综合管廊舱室内的温度分布、烟气流动扩散等数据，从而为研究综合管廊内的消防、人员疏散措施等提供基础试验数据。

为实现上述目的，本实用新型所设计的可视化综合管廊火灾模型试验装置，包括与综合管廊尺寸同比例缩小N倍的模型通道，所述模型通道包括平直段、下卧段和上翻段，其特征在于，所述模型通道由多个舱室单元沿其长度方向拼接组成；所述模型通道的平直段由多个舱室单元水平拼接而成，所述模型通道的下卧段由多个舱室单元依次按照倾斜向下、水平和倾斜向上的方向依次拼接而成，所述模型通道的上翻段由多个舱室单元依次按照倾斜向上、水平和倾斜向下的方向依次拼接而成；每个所述舱室单元均由背板、上板、下板和前板围合而成，所述前板均为透红外玻璃；背板内侧喷涂铝粉涂层，形成低红外辐射表面。

所述模型通道内布置有火源，所述模型通道外设有透过前板实时采集影像数据和红外热成像数据的数字图像采集系统。

作为优选方案，每个所述舱室单元的上板的内表面上开有多条沿其长度方向延伸的第一凹槽，多条第一凹槽沿上板前侧的宽度方向均匀布置，每个所述舱室单元的下板的内表面上开有多条沿其长度方向延伸的第二凹槽，多条第二凹槽沿下板前侧的宽度方向均匀布置，所述第一凹槽和所述第二凹槽相对应以形成用于插入前板的腔体。

作为优选方案，所述火源包括油槽和称重传感器，所述称重传感器放置于舱室单元的下板上，所述油槽放置于称重传感器上。

作为优选方案，放置油槽的舱室单元的背板上开有用于伸入点火枪的点火孔。

作为优选方案，所述前板上绘有用于图像处理的网格标记。

作为优选方案，每个所述舱室单元的背板、上板、下板均一体铸造成型。

作为优选方案，相邻的两个所述舱室单元通过防火胶泥密封连接。

作为优选方案，所述N为5～20。

与现有的综合管廊火灾模型试验装置相比，本实用新型的优点在于：

(1)本实用新型采用多个舱室单元沿其长度方向拼接组成模型通道，能够真实模拟综合管廊的平直段、上翻段、下卧段的不同工况。

(2)本实用新型通过设计模型通道前板为透红外玻璃，数字图像采集系统通过透红外玻璃采集模型通道内影像数据和红外热成像数据。

(3)本实用新型的油槽放置于称重传感器上方，通过实时采集称重传感器数据获得油槽质量变化，可以得到火源的热释放速率。

(4)本实用新型通过多条第一凹槽和多条第二凹槽可调节前板与背板的距离进而模拟不同的宽高比的综合管廊舱室。

附图说明

图1为本实用新型可视化综合管廊火灾模型试验装置的结构示意图；

图2为图1的A-A剖视图；

图中各部件标号如下：模型通道100、平直段110、下卧段120、上翻段130、舱室单元10、背板11、点火孔11a、上板12、第一凹槽12a、第二凹槽13a、下板13、前板14、火源200、油槽210、称重传感器220、数字图像采集系统300。

具体实施方式

为更好地理解本实用新型，以下将结合具体实例对实用新型进行详细的说明。

请参阅图1，本实施例的可视化综合管廊火灾模型试验装置，包括与综合管廊尺寸同比例缩小10倍的模型通道100、布置在模型通道100内的火源200和设置在模型通道100外的数字图像采集系统300。

模型通道100包括平直段110、下卧段120和上翻段130，模型通道100的平直段110由多个舱室单元10水平拼接而成，模型通道100的下卧段由多个舱室单元10依次按照倾斜向下、水平和倾斜向上的方向依次拼接而成，模型通道100的上翻段130由多个舱室单元10依次按照倾斜向上、水平和倾斜向下的方向依次拼接而成，相邻的两个所述舱室单元10通过防火胶泥密封连接。

结合图2所示，每个舱室单元10均由背板11、上板12、下板13和前板14围合而成，所述前板14均为型号为JGS3石英玻璃的透红外玻璃，背板11的内侧喷涂有铝粉涂层，形成低红外辐射表面，防止背板11发射红外线对测量舱室单元10内空气温度造成影响。

且前板14上绘有用于图像处理的网格标记；其中背板11、上板12、下板13一体铸造成型形成半包围的“U”型槽板，上板12的内表面上开有五条沿上板12长度方向延伸的第一凹槽12a，五条第一凹槽12a沿上板12前侧的宽度方向均匀布置，下板13的内表面上开有五条沿其长度方向延伸的第二凹槽13a，五条第二凹槽13a沿下板前侧的宽度方向均匀布置，第一凹槽12a和第二凹槽13a相对应以形成用于插入前板14的腔体，通过五条第一凹槽12a和五条第二凹槽13a可调节前板14与背板11的距离进而模拟不同的宽高比的综合管廊舱室。

火源200包括油槽210和称重传感器220，称重传感器220放置于舱室单元10的下板13上，油槽210放置于称重传感器220上，放置油槽210的舱室单元10的背板11上开有用于伸入点火枪的点火孔11a，点火后点火孔11a用防火胶泥密封，通过实时采集称重传感器220数据获得油槽210质量变化，结合燃料的燃烧效率，即可得到热释放速率。

数字图像采集系统300放置在前板14的前方，当点燃火源后，火源在模型通道100内温度分布、烟气流动扩散影像透过前板14被图像采集仪拍摄。

利用本实施例的可视化综合管廊火灾模型试验装置对下卧段烟气和温度分布的试验研究过程为：

步骤1：按照综合管廊的长宽高比调整前板14与背板11之间的距离，然后按照综合管廊的下卧段120和上翻段130的坡度拼接舱室单元10，得到与综合管廊尺寸同比例缩小10倍的模型通道100；

步骤2：在模型通道100内放入油槽210和称重传感器220，并在放置油槽210的舱室单元10的背板11上开设点火孔11a；

步骤3：采用防火胶泥对拼接的相邻的两个舱室单元10密封，并且每个舱室单元10的前板14与半包围的“U”型槽板采用防火胶泥密封；

步骤4：将数字图像采集系统300放置在前板14的前方；

步骤5：将点火枪伸入点火孔11a中对油槽210点火，迅速封堵点火孔11a；

步骤6：全程实时采集称重传感器220数据，数字图像采集系统300通过前板14实时采集影像数据和红外热成像数据，直至试验结束；

步骤7：对试验结果进行分析，通过油槽的质量变化获得热释放速率，通过热成像数据获得温度分布演化，通过影像数据获得烟气蔓延数据。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种可视化综合管廊火灾模型试验装置，包括与综合管廊尺寸同比例缩小N倍的模型通道(100)，所述模型通道(100)包括平直段(110)、下卧段(120)和上翻段(130)，其特征在于，所述模型通道(100)由多个舱室单元(10)沿其长度方向拼接组成；所述模型通道(100)的平直段(110)由多个舱室单元(10)水平拼接而成，所述模型通道(100)的下卧段由多个舱室单元(10)依次按照倾斜向下、水平和倾斜向上的方向依次拼接而成，所述模型通道的上翻段(130)由多个舱室单元(10)依次按照倾斜向上、水平和倾斜向下的方向依次拼接而成；每个所述舱室单元(10)均由背板(11)、上板(12)、下板(13)和前板(14)围合而成，所述前板(14)均为透红外玻璃；

所述模型通道(100)内布置有火源(200)，所述模型通道(100)外设有透过前板(14)实时采集影像数据和红外热成像数据的数字图像采集系统(300)。

2.根据权利要求1所述的可视化综合管廊火灾模型试验装置，其特征在于，每个所述舱室单元(10)的上板(12)的内表面上开有多条沿其长度方向延伸的第一凹槽(12a)，多条第一凹槽(12a)沿上板(12)前侧的宽度方向均匀布置，每个所述舱室单元(10)的下板(13)的内表面上开有多条沿其长度方向延伸的第二凹槽(13a)，多条第二凹槽(13a)沿下板前侧的宽度方向均匀布置，所述第一凹槽(12a)和所述第二凹槽(13a)相对应以形成用于插入前板的腔体。

3.根据权利要求1所述的可视化综合管廊火灾模型试验装置，其特征在于，所述火源(200)包括油槽(210)和称重传感器(220)，所述称重传感器(220)放置于舱室单元(10)的下板(13)上，所述油槽(210)放置于称重传感器(220)上。

4.根据权利要求3所述的可视化综合管廊火灾模型试验装置，其特征在于，放置所述油槽(210)的舱室单元(10)的背板(11)上开有用于伸入点火枪的点火孔(11a)。

5.根据权利要求1或2或3或4所述的可视化综合管廊火灾模型试验装置，其特征在于，所述前板(14)上绘有用于图像处理的网格标记。

6.根据权利要求1或2或3或4所述的可视化综合管廊火灾模型试验装置，其特征在于，每个所述舱室单元(10)的背板(11)、上板(12)、下板(13)均一体铸造成型。

7.根据权利要求1或2或3或4所述的可视化综合管廊火灾模型试验装置，其特征在于，相邻的两个所述舱室单元(10)通过防火胶泥密封连接。

8.根据权利要求1或2或3或4所述的可视化综合管廊火灾模型试验装置，其特征在于，所述N为5～20。

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