CN2529254Y - 一种火灾探测综合模拟实验检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型火灾探测综合模拟实验检测装置，特征在于左通道左下角设带有阀门f1的进气口1，左通道左上角设带有阀门f3的排气口12，左通道中装有阀门f2；下通道中装有风机2、加热器3、灰尘加入接口4及加湿接口5；右通道设有标准气体接入口6和气溶胶接入口7；各装置与通道连通处分别装有电磁阀f4、f5、f6和f7；被检火灾探测器11的探头装于上通道内，右边装有均流板9，通道壁上设有观察窗10；右通道中部接带有阀门f8的集烟罩8；使阀门f1、f3打开，f2关闭，或f1、f3关闭，f2打开，可使装置以开环或闭环方式工作；采用本装置可节省实验原料，减少废气排放污染，为模拟火灾烟气提供更好的分析依据，准确地检测火灾探测器的各种性能。

Description

一种火灾探测综合模拟实验检测装置

技术领域：

本实用新型涉及火灾探测器性能检测的模拟实验装置。

背景技术：

火灾探测器质量的好坏直接影响人民生命财产的安全，因此，对火灾探测器性能的检测极为重要。探测器性能检测可以有两种方法：一种是通过实际燃烧可燃物产生火灾烟气，从而在其中进行检测；另一种是通过设计一套实验装置模拟火灾烟气，然后在其中对火灾探测器进行性能检测。后一种方法是国际上最近兴起的一种检测方法，这方面的研究还较少，但因其特有的优点给实验或工程人员带来了极大的方便，已经引起了相关科研人员的关注。1999年于苏格兰的爱丁堡召开的国际火灾科学与工程第八次会议文集(International Interflam Conference，8thProceedings.1999 Volumel)1999年第1卷454-456页“在模拟实验装置中对复合式火灾探测器进行性能检测”(Evaluating Multi-Sensor Fire Detectors In theFire Emulator/Detector Evaluator)一文提到一种火灾探测模拟实验装置，由于该实验装置为两端开口的通道，模拟生成的火灾烟气通过测试段之后立即以废气排出，其模拟生成的烟气所能达到的气流温度及温升速率由加热器的最大加热功率决定，需选择功率较大的加热器；由于其模拟烟气不能重复利用，还造成实验过程中需要消耗较多的实验原料，排入环境的废气多，不利于环保；此外，该实验装置没有设集烟罩，不便将实际燃烧生成的火灾烟气接入，不能方便地将模拟火灾烟气与实际燃烧生成的火灾烟气进行对比。

发明内容：

本实用新型的目的是提供一种能够以开环或闭环两种方式工作的火灾探测综合模拟实验检测装置。

这种火灾探测综合模拟实验检测装置，包括一竖立的环形通道，下通道中部装有加热器3，其左方装有对着加热器吹风的风机2，其右方设有分别与灰尘发生装置及加湿器相接的灰尘加入接口4及加湿接口5；右通道上设有分别与标准气体接入装置和气溶胶发生装置相接的标准气体接入口6和气溶胶接入口7；所述风机和加热器的开关、调节按钮均被引出安装在控制面板上；所述灰尘发生装置、加湿器、标准气体接入装置和气溶胶发生器与通道连通处分别装有电磁阀f4、f5、f6和f7，这些电磁阀的开关控制按钮也都被引出集中安装在控制面板上；被检测的火灾探测器11的探头安装于上通道内顶部，在探测器探头附近安装有热电阻、风速仪、湿度计、离子烟浓度计、光学密度计及气体成分分析仪的传感元件，其中热电阻、风速仪和湿度计的信号引线接显示仪表；在上通道的最右边装有均流板9；其特征在于设置左通道将由下通道、右通道和上通道构成的开式通道连接成闭合的环形通道，并在左通道左下角设带有阀门f1的进气口1，左通道左上角设带有阀门f3的排气口12，左通道中部装有阀门f2。还可以在右通道中部连接一个带有阀门f8的集烟罩8；所述上通道的壁上可设有观察窗10。

当将阀门f1、f3打开，f2关闭时，实验装置形成由下通道、右通道和上通道构成开式通道的工作方式；当将阀门f1、f3关闭，f2打开时，实验装置形成闭合的环形通道的工作方式。

进行实验时，先选择实验装置的工作方式为开式(f1、f3打开，f2关闭)或闭式(f1、f3关闭，f2打开)，然后根据检测的需要选用风机、加热器、灰尘发生器、加湿器、气溶胶发生器、标准气体接入装置中的几个或全部进行火灾烟气的模拟；由于在右通道中部外接有一个集烟罩，必要时可通过集烟罩将实际燃烧生成的烟气接入实验管道；通过选用在被检火灾探测器的周围安装的热电阻、风速仪、湿度计、气体成分分析仪，可分别对火灾探测器所处烟气的温度、速度、湿度及各种气体成分浓度进行测量；通过离子烟浓度计、光学密度计可同时对烟浓度进行测量；从而可综合测量火灾探测器发出报警信号时周围烟气的各项参数大小以及整个实验过程中这些参数随时间变化的情况，最终检测出被检火灾探测器的工作性能状况。

与现有只能以开环方式工作的火灾探测模拟实验装置相比，本实验装置由于设置了左通道使整个实验管道成闭环状，且可通过控制三个阀门f1，f2，f3的开闭使本实验装置能够以开环(f1、f3打开，f2关闭)或闭环(f1、f3关闭，f2打开)两种方式工作。

当实验装置以开环方式工作时，每次加热器加热的都是刚从进气口进入的室温下的气体；而当以闭环方式工作时，加热器加热的是上一次被加热后经过测试段回来的较高温的气体；如果要将气体升高到同样的温度，则后者比前者需要提供的热量少得多。故闭环方式可采用较小功率加热，且可降低对加热段管壁隔热材料的要求，从而可降低成本。这对定温式或差温式火灾探测器进行性能检测时需模拟温度不断升高的气流，采用本实验装置以闭环方式工作更为合适。

由于采用本实验装置以闭环方式工作时气流携带的各种火灾烟气成分可被重复利用，从而可大大节省实验所用的原料，如各种标准气体和气溶胶原料等。在对气体火灾探测器进行性能检测时，需模拟某种气体成分浓度不断增加的过程。若采用开环工作方式，必须不断增加气体的加入速率；而采用本实验装置以闭环方式工作时，只需在上一次从测试段循环回来的具备一定浓度该种气体的气流中加入所需的增量即可达到，可大大节省所用的气体，也减少了排入环境中的废气，这样也就减少了对环境的污染。同理，在模拟气溶胶浓度不断升高的过程时，闭环方式比开环方式能大大节省所用的气溶胶原料。

综上所述，本实验装置一方面可降低设备成本，另一方面又可大大节省实验所用的原料，从而可大大节省实验经费，且可减少排入环境中的废气，减少对环境的污染。

但该实验装置也不能设计成只有闭环工作方式，因为有些成分不应该被循环利用，如灰尘，若循环利用，则会附着在加热器的加热丝上导致其加热性能下降，甚至损坏加热器。故每次闭环工作结束时，应切换到开环工作方式，将模拟烟气快速排出管道。

由于本模拟实验装置接有集烟罩，可将实际烟气收集进实验管道中，通过对比火灾探测器在模拟火灾烟气和实际接入的燃烧生成烟气中的异同反映，为更加逼真地模拟火灾烟气提供依据。此外，集烟罩还可将一些干扰信号收集到实验管道中，从而检验探测器对该种干扰信号的抵抗能力。总之，以模拟手段为主，辅以集烟罩接入实际燃烧烟气，这两种方法相结合，能够较准确、全面地检测出火灾探测器的性能。

附图说明：

图1为本火灾探测综合模拟检测实验装置中各部分的相对位置图；

以下结合附图说明本实用新型的具体实施方式。

具体实施方式：实施例1：

本实施例火灾探测综合模拟实验检测装置，为一个整体近似长方形、截面尺寸为400mm×400mm的环形管道实验台架及其操作平台，整个管道长3.6m，高2.35m，管壁为三层结构，内外均为不锈钢板，中间夹以硅棉隔热材料。如附图1所示，在环形管道的左下角接进气口1，通道左上角接排气口12，进气口1与排气口12分别装有阀门f1和f3，在左通道中部装有阀门f2；下通道左方装风机2，中间装加热器3，右方设有灰尘加入接口4和加湿接口5，分别与灰尘发生装置与加湿器相接，工作时风机对着加热器吹风，风机、加热器分别有独立的开关按钮和大小调节旋钮；右通道中部分别装有气溶胶接入口6、混合标准气接入口7和集烟口8，它们分别与气溶胶发生器、混合标准气接入装置和集烟罩相接；风机、加热器的开关和调节按钮引出至操作平台的控制面板；灰尘发生装置、加湿器、气溶胶发生器、标准气体接入装置和气溶胶发生器与通道连通处分别设有电磁阀f4、f5、f6、f7和f8，从而可控制每种成分的加入与否，这些电磁阀的开关控制按钮也集中引出安装在控制面板上，这样，这些仪器的每一种都能够独立地控制其开与关，从而可根据需要确定通过哪几种混合模拟火灾产物。这里，下通道和右通道装的都是模拟火灾烟气所需的仪器，称之为模拟段；上通道为测试段，在模拟段与测试段的交接处(即上通道的右边)装有均流板9，该均流板是一块大小为400mm×400mm的钢板，其上均匀分布有30×30个直径为10mm的圆孔。被检探测器11装于测试段顶部内侧，在探测器传感元件附近安装了热电阻、风速仪、湿度计、离子烟浓度计、光学密度计及气体成分分析仪，将其中热电阻、风速仪和湿度计的信号接入到智能显示仪表的输入端，智能显示仪表能够将相应的参数值实时地显示在面板上，并输出0～5V的标准信号，这些标准信号与离子烟浓度计、光学密度计及气体成分分析仪的标准信号输出一块接入到插于计算机主机中的数据采集卡上，最后通过上层软件以数据采集的方式获取评测过程中测试段各点相应温度、速度、湿度、烟浓度及各种气体成分的浓度的详细变化数据。测试段中的前端面上安装有长1.55m，高0.35m的观察窗10，以便观察实验过程中火灾探测器对各种烟气的感应情况。

所述灰尘发生装置即加尘器是通过小型吹风机对着四周布满小孔的滚动着的装有灰尘的滚筒吹风，将灰尘吹向一个100目的密网，从而将能够透过密网的灰尘加入到实验管道中；更换不同目密网可加入不同粒径范围的灰尘。

所述集烟罩形似一倒置的漏斗，在漏斗的顶部装一小功率风机以有利于烟气被吸入管道。

进行火灾探测器的性能检测时，先选择实验装置的工作方式为开式(f1、f3打开，f2关闭)或闭式(f1、f3关闭，f2打开)；根据检测的需要确定需要模拟出何种火灾过程，如：升温过程、气溶胶浓度增加过程或某气体浓度不断增加过程等，从而选择接入风机、加热器、灰尘发生器、加湿器、气溶胶发生器、标准气体接入装置中的几个或全部进行火灾烟气的模拟；必要时通过集烟罩将实际燃烧生成的烟气接入实验管道，同时通过在被检火灾探测器的周围安装的热电阻、风速仪、湿度计、气体成分分析仪，分别对火灾探测器所处烟气的温度、速度、湿度及各种气体成分浓度进行测量；另外还可以通过离子烟浓度计、光学密度计同时对烟浓度进行测量，从而可综合测量火灾探测器发出报警信号时周围烟气的各项参数大小以及整个实验过程中这些参数随时间变化的情况，最终检测出被检火灾探测器的工作性能。

与只能以开环方式工作的火灾探测模拟实验装置对比，本实验装置通过增加一段通道(即左通道)使整个实验管道成闭环状，同时通过在三个位置设置的三个阀门(f1，f2，f3)使得整个实验装置能够以开环(f1、f3打开，f2关闭)或闭环(f1、f3关闭，f2打开)两种方式工作，其中闭环工作方式是本实验装置的主要工作方式，在模拟火灾产物时气流不断地在实验管道中循环流动，这样气流携带的各种火灾烟气成分能被重复利用；但开环工作方式也是不可缺少的。

能以两种方式工作可降低对加热器最大功率的要求。温度信号是火灾烟气的一种重要信号，因此，感温型火灾探测器目前被广泛使用；在对定温式火灾探测器(当温度值超过一定阈值时报警)进行性能检测时，需要模拟一个温度不断升高的气流，若模拟实验装置以开环方式工作，则因为每次从风机的左端进入的气流都是室温下的新鲜空气，要想得到这样的升温过程，则必须不断地增大加热器的加热功率，当加热器的加热功率调到最大时，所产生的气流也就具有最高的温度，即在这种工作方式下，在气流速度一定时，实验管道中气流所能达到的最高温度是由加热器的最大功率决定的。在对差温式火灾探测器(当温度升高的斜率超过一定值时报警)进行性能检测时，要求模拟升温速率不断增加升温过程，这样才能检测出该火灾探测器在升温速率达到什么值时报警。在开环工作方式下，气流速度一定时，其能够达到的温升速率也是由加热器的最大加热功率所决定的。这样，当想要达到一个较高的温度或者一段时间延续较长的升温速率不断增加的升温过程，则对加热器的最大功率有较高的要求。但若在闭环方式工作下模拟这种升温过程，则可大大降低对加热器功率的要求，这是因为在该种方式工作时，气流不断地在环形管道中循环流动，这样，从风机右端进入加热段的不再是从管道外进入的新鲜室温空气，而是刚经过测试段又循环回来的热气流，它已通过加热器进行过加热，从而比新鲜进入的环境空气温度要高。因此，对该热气流进一步加热与从新鲜进入的环境空气开始加热所需热量相对比，需要加热器提供的加热功率相比小得多。不妨把某一定量气流从室温开始升温到某一温度T所需的热量称为绝对加热量，则从上一轮已加热到的温度值开始升温到同一温度T需要的热量称为相对加热量。这样在开环方式工作时每次加热气流所需要的热量均为绝对加热量，而在闭环方式工作时每次加热气流所需的热量为相对加热量。相对加热量远远小于绝对加热量，因此能大大降低对加热器的最大功率要求。降低加热器的最大功率要求一方面可降低购置加热器的费用，采用小功率的加热器即能达到大功率加热器的效果；另一方面，能降低在加热器所处位置对管道隔热材料的要求。

闭环工作方式比开环工作方式可大大节省实验所用的原料，如各种标准气体和气溶胶原料等。其节省的原因与上述的优点类似，但是，其带来的经济效应却远远超过上述所带来的经费节省。

在火灾发生过程中，往往会释放出一些气体，如CO、CO₂、NO₂、HCN、H₂，气体的扩散速率远远大于烟雾的扩散速率，因此，气体火灾探测器比起感烟、感温火灾探测器能够更加早期地探测出火灾，气体火灾探测器也越来越被人们所使用。在对气体火灾探测器进行性能检测时，需在测试段中模拟出某种气体(即该种气体火灾探测器对该气体进行探测)浓度不断增加的过程，同上所述，如果是在开环形式下工作，则必须不断地增加气体加入的速率，这样，一方面消耗的气体多，同时气体经过测试段后立即排入环境中，上面已提到，需模拟产生的火灾气体大多有毒性，会对环境产生污染。如果在闭环方式工作，则因为注入的气体不立即排出，而是在环形管道中循环流动、多次利用，实验时只需在刚经过测试段的已有一定浓度的气体中根据浓度升高的速度要求，加入一定量的气体，就能实现上述的浓度不断升高的过程，从而对气体火灾探测器进行性能检测。这里也可引入绝对气体加入量与相对气体加入量的概念，相对气体加入量远远小于绝对气体加入量(特别是对于浓度增加缓慢、持续时间长的实验)。因此大大减少了实验时消耗的气体量，也就减少了排放到大气中的气体量。同理，当模拟气溶胶浓度不断增加过程时，闭环工作方式比开环工作方式也大大节省气溶胶发生原料。因为要能够较准确地控制其粒径大小(如：0.13，0.22，0.33，0.54微米)的气溶胶发生原料相当昂贵，另外某些标准气体(如NO₂)也较昂贵，因此，采用闭环工作方式能够大大地节省实验经费，充分体现本实验装置的经济性。

另外，实验装置也不能设计成只有闭环工作方式，因为，有些成分不适合也没必要循环利用，如灰尘，若循环利用，则会附着在加热器的加热丝上使其加热性能下降，甚至损坏加热器。故闭环工作结束时，也必须切换到开环工作方式，将模拟烟气排出管道。因此，本实验装置设计成具有两种方式工作的形式，它们之间可通过阀门f1、f2和f3方便地切换。

本模拟实验装置还设置有集烟罩，可将实际烟气收集进实验管道中，从而检测火灾探测器在实际烟气中的工作性能。通过对比火灾探测器在模拟火灾烟气和实际火灾烟气中的异同反映，可以对本实验装置模拟出的火灾烟气与实际火灾烟气的接近程度进行分析，为更加逼真地模拟火灾烟气提供更好的依据。当两种烟气的各种参数都相当接近时，实际烟气可作为模拟烟气成功的验证；当两种烟气的某些参数存在差异时，实际烟气可为如何操作模拟实验装置才能模拟出较逼真的火灾烟气提供一定的依据。此外，集烟罩还可将一些干扰信号收集到实验管道中，如，通过灼烧动物油脂生成的厨房火灾干扰信号，从而检验探测器对该种干扰信号的抵抗能力，最终对如何改进探测器，提高其抗干扰能力起到促进作用。总之，以模拟手段为主，辅以集烟罩接入实际烟气，这两种方法相结合，能够较准确、全面的检测火灾探测器的各种性能。

Claims (3)

1、一种火灾探测综合模拟实验检测装置，包括一竖立的环形通道，下通道中部装有加热器(3)，其左方装有对着加热器吹风的风机(2)，其右方设有分别与灰尘发生装置及加湿器相接的灰尘加入接口(4)及加湿接口(5)；右通道上设有分别与标准气体接入装置和气溶胶发生装置相接的标准气体接入口(6)和气溶胶接入口(7)；所述风机和加热器的开关、调节按钮均被引出安装在控制面板上；所述灰尘发生装置、加湿器、标准气体接入装置和气溶胶发生器与通道连通处分别装有电磁阀(f4)、(f5)、(f6)和(f7)，这些电磁阀的开关控制按钮也都被引出集中安装在控制面板上；被检测的火灾探测器(11)的探头安装于上通道内顶部，在探测器探头附近安装有热电阻、风速仪、湿度计、离子烟浓度计、光学密度计及气体成分分析仪的传感元件，其中热电阻、风速仪和湿度计的信号引线接显示仪表；在上通道的最右边装有均流板(9)；其特征在于设置左通道将由下通道、右通道和上通道构成的开式通道连接成闭合的环形通道，并在左通道左下角设带有阀门(f1)的进气口(1)，左通道左上角设带有阀门(f3)的排气口(12)，左通道中部装有阀门(f2)。

2、如权利要求1所述的火灾探测综合模拟实验检测装置，特征在于在所述右通道的中部连接一个带有阀门(f8)的集烟罩(8)。

3、如权利要求1所述的火灾探测综合模拟实验检测装置，特征在于在所述上通道的壁上设有观察窗(10)。