WO2020228394A1 - 干粉灭火剂输送实验平台 - Google Patents

Abstract

一种干粉灭火剂输送实验平台，包括：流化吹送装置（1），被配置为生成能够被喷射的干粉灭火剂；管路试验装置（2），设置于流化吹送装置（1）的出口，具有可装卸的管路接头，被配置为安装待试验的输运管路；以及回收转运装置（3），设置于管路试验装置（2）的出口，被配置为收集干粉灭火剂，将干粉灭火剂中的各成分互相分离，并将分离出的干粉成分转运至流化吹送装置（1）。

Description

干粉灭火剂输送实验平台

相关申请的交叉引用

本申请是以CN申请号为CN201910392551.X，申请日为2019年05月13日的申请为基础，并主张其优先权，该CN申请的公开内容在此作为整体引入本申请中。

技术领域

本公开涉及消防领域，尤其涉及一种干粉灭火剂输送实验平台。

背景技术

以干粉-氮气灭火剂为代表的消防材料，其中的干粉材料能够产生化学抑制和负催化作用以中断化学反应，或在高温作业下形成玻璃状的覆盖层使燃烧区域被隔绝，而其中的高压氮气则能使干粉材料以流化状态被以一定的速度均匀喷出，且自身也能起到一定程度的隔绝作用。因此，以干粉-氮气两相流为灭火剂的消防设备能够被用于扑救易燃液体(如油类、液态烃、醇、酯、醚等)、可燃气体(如液化石油气、天然气、煤气等)和电气设备火灾等，具有广泛的适用范围。

发明内容

在本公开的一个方面，提供一种干粉灭火剂输送实验平台，包括：流化吹送装置，被配置为生成待喷射的干粉灭火剂；管路试验装置，设置于流化吹送装置的出口，具有可装卸的管路接头，以安装待试验的输运管路；以及回收转运装置，设置于管路试验装置的出口，以收集干粉灭火剂，将干粉灭火剂中的各成分互相分离，并将分离出的干粉成分转运至流化吹送装置。

在一些实施例中，回收转运装置包括：分离单元，被配置为分离干粉灭火剂中的干粉成分与气体成分；以及干粉回收仓，设置于分离单元的下方，被配置为收集存放由分离单元分离出的干粉成分。

在一些实施例中，分离单元包括：灭火剂进口，被配置为将干粉灭火剂导入分离单元；气体出口，被配置为将经分离后的气体成分导出分离单元；以及干粉出口，沿竖直方向位于气体出口的下方，被配置为将经分离后的干粉成分导出分离单元。

在一些实施例中，分离单元包括：旋流分离器，被配置为通过旋转作用将干粉灭 火剂中的各成分按离心力大小进行分离；和布袋除尘器，被配置为基于过滤原理将干粉灭火剂中的各成分按体积大小进行分离。

在一些实施例中，分离单元包括：一级分离设备，设置有第一灭火剂进口、第一气体出口和第一干粉出口；以及二级分离设备，设置有第二灭火剂进口、第二气体出口和第二干粉出口；其中，第二灭火剂进口与第一气体出口连通，从而使二级分离设备对经一级分离设备分离得到的气体成分进行二次分离。

在一些实施例中，一级分离设备包括：旋流分离器，被配置为分离出干粉灭火剂中颗粒直径大于第一预设直径的干粉成分；二级分离设备包括：布袋除尘器，被配置为在旋流分离器的分离基础上，进一步分离出颗粒直径大于第二预设直径的干粉成分；

其中，所述第一预设直径的取值范围为5～15微米，所述第二预设直径的取值范围为大于0.4微米。

在一些实施例中，实验平台还包括：调压管路装置，设置于管路试验装置的出口，调压管路装置包括第一球阀，以调整流经自身的干粉灭火剂的压力。

在一些实施例中，流化吹送装置包括：流化罐，具有干粉成分入口、气体成分入口以及干粉灭火剂出口，被配置为将干粉成分流化；以及高压气源，通过第二球阀可调压地连接至气体成分入口。

在一些实施例中，回收转运装置包括：螺旋输送机，由电机驱动，被配置为将干粉成分从干粉回收仓输送至流化罐的干粉成分入口；以及电控箱，被配置为通过电机控制螺旋输运机的运行及输送速率。

在一些实施例中，流化罐的干粉成分入口沿竖直方向位于气体成分入口的上方，螺旋输运机能够提升干粉成分的高度，并沿竖直方向从上到下将干粉成分投注至流化罐的干粉成分入口。

在一些实施例中，螺旋输运机与干粉回收仓之间设置有第三球阀，第三球阀被配置为控制干粉成分从干粉回收仓至螺旋输运机的转运。

在一些实施例中，实验平台还包括检测控制系统，检测控制系统包括：第一称重装置，被配置为称量干粉回收仓的重量；第二称重装置，被配置为称量流化罐的重量；测压装置，被配置为测量管路实验装置的出口压力；测速装置，被配置为测量回收转运装置的进口速度；以及数据采集装置，通讯连接于第一称重装置、第二称重装置、测压装置以及测速装置，被配置为采集和通过显示器示出干粉回收仓的重量、流化罐 的重量、管路实验装置的出口压力和回收转运装置的进口速度。

在一些实施例中，检测控制系统还包括：控制装置，通讯连接于数据采集装置，并被配置为：基于干粉回收仓的重量、流化罐的重量、管路实验装置的出口压力以及回收转运装置的进口速度，按设定的程序控制电机的驱动速度，并控制第一球阀、第二球阀和第三球阀的开度。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本公开的进一步理解，构成本公开的一部分，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。在附图中：

图1为本公开一些实施例所提供的干粉灭火剂输运实验平台结构示意图。

各附图标记分别代表：

1、流化吹送装置，11、流化罐，12、高压气源，13、第二球阀；

2、管路实验装置，21、调压管路装置，211、第一球阀；

3、回收转运装置，31、分离单元，32、干粉回收仓，33、旋流分离器，331、第一灭火剂进口，332、第一气体出口，333、第一干粉出口，34、布袋除尘器，341、第二灭火剂进口，342、第二气体出口，343、第二干粉出口，35、螺旋输运机，36、电控箱，37、第三球阀；

4、检测控制系统，41、第一称重装置，42、第二称重装置，43、测压装置，44、测速装置，45、数据采集装置。

具体实施方式

下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本公开的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知 的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

发明人知晓的干粉消防设备装备有干粉灭火剂罐、连接管路以及干粉喷射装置，当灭火剂的物质特性已经确定的条件下，其灭火效果将取决于干粉喷射装置(包括但不限于干粉炮、干粉枪或三相射流炮)喷出干粉灭火剂的强度、射程和覆盖广度等参数。而这些参数则由确定型号规格的干粉喷射装置以及进入喷射装置之前的干粉-氮气供给状态耦合确定。其中干粉喷射装置的匹配选型主要依据消防设备的灭火性能要求，即基于干粉喷射装置所适应的工作压力范围、等效喷射率(kg/s)、射程、喷射器俯仰/回转运动范围和操控方式等选取相应的干粉喷射装置。因此，一旦完成对喷射装置的匹配选型，消防装置的灭火效果将取决于进入干粉喷射装置之前的干粉-氮气供给状态。

将干粉-氮气灭火剂输送给干粉喷射装置之前，至少需要以下制备步骤：流化罐填充干粉、高压氮气储瓶为流化罐充气、流化罐内的干粉流化、打开流化罐出口以使干粉-氮气两相流进入输送管路。可以看到，喷射装置进口处的干粉-氮气两相流供给状态极大地取决于流化罐对干粉的流化效果以及管路对干粉-氮气两相流的输送效果。

基于此，为了评估和优化干粉消防设备的效果，建立能够研究流化罐对干粉流化效果以及管路对干粉-氮气两相流输运效果的实验平台，尤其是与实体尺寸相对应的实验平台。但是由于干粉灭火剂的喷出所造成的干粉弥漫不但会对环境造成粉尘污染，还容易对实验人员造成严重的吸入伤害，因此目前没有安全可靠的实验平台。此外，干粉灭火剂的成本较高(约2万元人民币/吨)，要完成对干粉流化效果和输送输运的试验，需要反复喷射，这一过程的花费过高，也是导致缺乏实体尺寸的干粉吹送与输送试验平台的重要原因。

图1为本公开一些实施例所提供的干粉灭火剂输运实验平台结构示意图，如图1所示，本公开提供了一种干粉灭火剂输送实验平台，包括：流化吹送装置1，被配置为生成待喷射的干粉灭火剂；管路试验装置2，设置于流化吹送装置1的出口，具有可装卸的管路接头，以安装待试验的输运管路；以及回收转运装置3，设置于管路试验装置2的出口，以收集干粉灭火剂，将干粉灭火剂及其输送气体互相分离，并将分 离出的干粉成分转运至流化吹送装置1。

基于上述实施例，本公开实施例能够实现对干粉的回收利用，从而降低对干粉输运实验的成本，保证实验过程中的人员与环境安全。

典型的干粉灭火剂包括以干粉-氮气为成分的灭火剂，其中固态和气态成分之间的配合能够极大地优化灭火剂的灭火效能，并能适用于多样、复杂情况下的灭火需求。众所周知，干粉灭火剂的喷射过程就是一种气力输送过程，其灭火效果与进入喷射装置前所经历的制备、混合与输运过程相关。

具体而言，干粉灭火剂的喷射前至少需要经历以下步骤：流化罐11填充干粉、高压氮气储瓶为流化罐11充气、流化罐11内的干粉流化、以及打开流化罐11出口以使干粉-氮气两相流进入输送管路。针对于此，本公开所提供的流化吹送装置1被用以完成流化罐11填充干粉、高压氮气储瓶为流化罐11充气、以及流化罐11内的干粉流化这三个步骤，从而生成可被喷射的干粉-氮气气固两相流作为干粉灭火剂以备后续的输运实验。

在流化吹送装置1工作基础上，管路实验装置2通过可拆卸的管路接头，为输运实验平台提供实验对象的安装部位，从而方便地开展以管径、管向为变量，或者以整体管路系统为变量的输运实验。

具体而言，可装卸的管路接头可以装配以不同管径、不同管向的实验管路，从而在控制管路实验装置2的入口条件，即保证干粉灭火剂的压力、流速、配比以及流化程度不变的前提下，研究管路的变径、变向对干粉灭火剂输运特性的影响，从而建立起各类干粉消防车吹送系统中管路的实验数据基础。相应的，通过控制管路实验装置2内所装配的实验管路不变，改变管路实验装置2的入口参数，即可研究不同入口条件，即干粉灭火剂在不同流速、不同压力、不同配比以及不同流化状态下，实验管路对灭火剂的输运特性。

上述对实验管路的形状参数以及对管路实验装置2的入口条件的改变可在控制变量法的原则下展开，从而形成两类变量之间的多种组合实验，为后续建立起管路与干粉灭火剂输运特征之间的经验公式、改进现有输运管路的选型装配以及优化干粉灭火剂的流化吹送效果提供实验数据支持。此外，管路实验装置2还可以通过构成干粉消防车的等效输运管路而作为原理样机为现有或设计中的各类消防车干粉灭火系统做技术预演，从而以较低的成本与较高的还原度提供优化设计或评估的基准。

干粉灭火剂在管路中的输运特征可以包括质量输运、动量输运以及能量输运。其 中的质量输运可以被用于表征管路对干粉灭火剂中各成分的输运能力，例如单位时间内干粉-氮气两相流所输运的质量、干粉在单位长度管路中的沉积率、以及气-固比随输运管路长度的变化率；其中的动量输运可以被用以表征输运管路对干粉灭火剂的阻力作用；而其中的能量输运则可以被用以表征干粉灭火剂在输运管路内的输送过程中，由阻力、突扩等因素而造成的压力损失。

基于上述干粉灭火剂在管路中输运特性的实验，研究人员可以在给定管向、管径以及管路入口状态的条件下，得出干粉灭火系统的重要性能指标——喷射装置的喷射速率，即单位时间内喷射的干粉质量(kg/s)，用以衡量灭火剂的供给强度。

回收转运装置3被用以分离干粉灭火剂中的各成分，并将分离出的干粉成分转运回流化吹送装置1。由此能够保证在实验平台的实验过程中，干粉灭火剂不至于弥漫于实验场所而对环境产生污染，或对实验人员的健康造成损害。

具体而言，以干粉-氮气灭火剂为例，其中干粉的主要成分包括磷酸二氢铵、碳酸氢钠、少量的防潮剂硬脂酸镁、以及滑石粉等，这些成分本身是没有毒性的。普通干粉灭火剂的颗粒一般比较大，粒径平均为40～80μm，只有小部分属于可吸入粉尘；而超细干粉颗粒相对较小，粒径平均为5～20μm，属于可吸入粉尘则比较多。当干粉灭火剂在高压氮气的流化作用下喷出时，在一般情况下如果少量吸入漂浮粉尘，对身体是没有损害的；但如果形成粉尘笼罩，且吸入过量细小颗粒后极容易导致吸入性肺炎和化学性肺炎。粉尘笼罩情况下的干粉侵入途径包括了：吸入、食入、经皮吸收，对应产生的健康危害包括：干粉蒸气或雾对眼睛、粘膜和上呼吸道的刺激作用，并可能在接触后引起神经系统功能紊乱。

此外，回收转运装置3还利用了干粉灭火剂中的干粉在输运实验的过程中不与气体成分产生化学反应这一特性，基于分离的方式将干粉成分回收再利用，有效降低输运实验的成本。

在一些实施例中，回收转运装置3包括：分离单元31，被配置为分离干粉灭火剂中的干粉成分与气体成分；以及干粉回收仓32，承接于分离单元31，被配置为收集存放由分离单元31分离出的干粉成分。

分离单元31可以通过干粉成分区别于气体成分的物性，例如干粉成分具有一定的体积、密度较气体成分大等性质，对干粉灭火剂中的干粉成分进行筛选后分离。当然，对于以大颗粒干粉-小颗粒干粉-气体为成分的干粉灭火剂，此时分离单元31还可以对同种物理状态下各成分间所具有的不同物理性质而进行筛选分离。

具体而言，当干粉灭火剂为固-气两相灭火剂时，分离单元31可以通过固态成分区别于气态成分的物性，例如具有一定的体积、密度较大等对其中的固态成分进行筛选。而当多相灭火剂为大颗粒干粉-小颗粒干粉-气体三相灭火剂时，分离单元31则可以分多步骤对其多个组分进行分离，例如先利用气体组分与固态组分之间密度的差异，将气体组分分离，再利用大颗粒干粉与小颗粒干粉之间体积不同的特性，将其筛选过滤分离。

在一些实施例中，分离单元31包括：灭火剂进口，被配置为将干粉灭火剂导入分离单元31；气体出口，被配置为将经分离后的气体成分导出分离单元31；以及干粉出口，沿竖直方向位于气体出口的下方，被配置为将经分离后的干粉成分导出分离单元31。

干粉灭火剂并不严格限制其中气体成分的种类，即该气体可以是氮气、二氧化碳、惰性气体、或其他能够抑制燃烧反应的气体；当然，干粉也不限于磷酸铵盐干粉、碳酸氢钠、硬脂酸镁或滑石粉等，也可以基于燃烧场所的燃烧反应的种类而灵活选取。

基于此，分离单元31可以利用气体成分与干粉成分之间密度或具有一定的形状的差异，将两者分离。此时，分离单元31上的干粉出口可以位于气体出口的下方，进而凭借气体出口与干粉出口之间在竖直方向的间距，使干粉成分不易于从更高的气体出口溢出，从而提高分离单元31的分离效率。

在一些实施例中，分离单元31包括：旋流分离器33，被配置为通过旋转作用将干粉灭火剂中的各成分按离心力大小进行分离；和布袋除尘器34，被配置为基于过滤原理将干粉灭火剂中的各成分按体积大小进行分离。

其中旋流分离器33也称旋风除尘器，是一种机械除尘除尘装置，其除尘机理是使含尘气流作旋转运动，借助于离心力将尘粒从气流中分离并捕集于器壁，再借助重力作用使尘粒落入灰斗。旋流分离器33具有结构简单，体积较小，不需特殊附属设备，造价较低，阻力中等，器内无运动部件，操作维修方便等优点。

布袋除尘器34是一种干式过滤装置，工作原理是利用过滤原理，用纤维编物制作的袋式过滤单元来捕集含尘烟气中的粉尘。当含尘气体进入袋式除尘器后，颗粒大、比重大的粉尘，由于重力的作用沉降下来，落入灰斗，含有较细小粉尘的气体在通过滤料时，粉尘被阻留。堆积在滤袋表面的粉饼层在机械振动或气流反吹等作用下，脱离滤袋面，落入灰斗。

当然，分离单元31还可以选择依据其他原理进行气-固分离的分离装置，例如还 可以选用惯性除尘器、重力除尘器，或使用上述旋流分离器33、惯性除尘器以及布袋除尘器34的结合。

其中惯性除尘器亦称惰性除尘器，是使含尘气体与挡板撞击或者急剧改变气流方向，利用惯性力分离并捕集粉尘的除尘设备。由于运动气流中尘粒与气体具有不同的惯性力，含尘气体急转弯或者与某种障碍物碰撞时，尘粒的运动轨迹将预气体的运动轨迹相分离，从而使气体得到净化。

惯性除尘器分为碰撞式和回转式两种。前者是沿气流方向装设一道或多道挡板，含尘气体碰撞到挡板上使尘粒从气体中分离出来，显然，气体在撞到挡板之前速度越高，碰撞后越低，则携带的粉尘越少，除尘效率越高。后者是使含尘气体多次改变方向，在转向过程中把粉尘分离出来，在这一过程中，气体转向的曲率半径越小，转向速度越多，则除尘效率越高。

在一些实施例中，分离单元31包括：一级分离设备，设置有第一灭火剂进口331、第一气体出口332和第一干粉出口333；以及二级分离设备，设置有第二灭火剂进口341、第二气体出口342和第二干粉出口343；其中，第二灭火剂进口341与第一气体出口332连通，从而使二级分离设备对经一级分离设备分离得到的气体成分进行二次分离。

对于本领域技术人员而言，在上述公开串联关系的两级分离设备的基础上，可以想到在两级串联的基础上进行多级串联，以进一步强化固-气分离效果。而对于多相灭火剂而言，例如对于大颗粒干粉-小颗粒干粉-氮气灭火剂而言，可以按照分离设备对干粉颗粒的分离能力进行依次串联连接，例如可以按照先分离大颗粒干粉，随后分离小颗粒干粉，最后对气态成分进行除尘的方式将三种成分依次分离，以便实现分类回收利用。而为了保证分离得到的气体成分的纯度，实验平台可以被严格密封，此时被密封处理的实验平台还可以进一步避免在实验过程中干粉灭火剂向外界环境的泄漏。

在一些实施例中，一级分离设备包括：旋流分离器33，被配置为分离出干粉灭火剂中颗粒直径大于第一预设直径的干粉成分；二级分离设备包括：布袋除尘器34，被配置为在旋流分离器33的分离基础上，进一步分离出颗粒直径大于第二预设直径的干粉成分；

例如，第一预设直径的取值范围为5～15微米，第二预设直径的取值范围为大于0.4微米。

本公开使用旋流分流器作为第一级预除尘，具有结构简单，体积较小，不需特殊 附属设备，造价较低.阻力中等，器内无运动部件，操作维修方便等优点，主要用于捕集5～15μm以上颗粒，除尘效率可达90％以上。而布袋除尘器34作为二级相分离设备，主要用于捕集0.4μm以上的颗粒，它对粉尘特性不敏感，不易受粉尘成分、浓度等的影响，除尘效率高，排放稳定。当干粉-氮气灭火剂进入布袋除尘器34时，气体中的粉尘的含量已大大降低，气固比增大，因此袋式除尘器的尺寸可以设计得更小，除尘效率能够达到99％以上。

在一些实施例中，实验平台还包括：调压管路装置21，设置于管路试验装置的出口，调压管路装置21设置有第一球阀211，以调整流经自身的干粉灭火剂的压力。

调压管路装置21能够在管路实验装置2的出口模仿喷射装置的负载，从而使实验管路系统的实验条件逼近于真实灭火装置的工作场景。

具体而言，当干粉灭火剂中的干粉成分经由流化处理后进入多相流状态，可以被近似的认为是流体，因此在质量守恒的原则下，当管径增大时，管道中多相流的流速将会降低，而压力会增大；相应的，当管径减小时，管道中多相流的流速将会增加，而压力则会降低。

基于此，调压管路装置21可以通过管道变径来控制其中干粉灭火剂的压力，再通过控制第一球阀211的开度，使得流经回收预处理装置4及其后的压力损失之和等效于装配喷射器压力时的负载。因此，在实验过程中，首先通过选取调压管路装置21的管径以及调整第一球阀211的开度，将管路实验装置2的出口负载进行标定，随后进行针对于实验管路或干粉灭火剂进口参数的测试就能模拟真实灭火环境下喷射装置的负载情况。

在一些实施例中，为实现干粉灭火剂中干粉成分的流化处理，流化吹送装置1包括：流化罐11，具有干粉成分入口、气体成分入口以及干粉灭火剂出口，被配置为将干粉成分流化；以及高压气源12，通过第二球阀13可调压地连接至气体成分入口。

在一些实施例中，回收转运装置3包括：螺旋输送机，由电机驱动，被配置为将干粉成分从干粉回收仓32输送至流化罐11的干粉成分入口；以及电控箱36，被配置为通过电机控制螺旋输运机35的输送速率。

螺旋输运机35是通过改变势能进行运输的机械设备，可以被用于输送粉状、颗粒状和小块状物料。螺旋输运机35具有旋转轴，且旋转轴上配置有螺旋叶片，通过螺旋叶片的旋转作用就能够将物料进行推移输送。与其它输送设备相比，螺旋输运机35具有整机截面尺寸小、密封性能好、运行平稳可靠、操作安全、维修简便等优点。

根据所输送物料的特性以及输送量的要求，回收转运装置3可以选取大仰角、有轴螺旋输送机，从而平稳地将干粉回收仓32中的干粉转运至流化罐11。当然，螺旋输运机35可以使用一级输运，也可以根据除尘系统的实际组成和布置而采取多级组合。

除此之外，回收转运装置3也可以用管链输送机替代。管链输送机是容积式输送装置，可实现物料的输送和计量，具有结构紧凑，占用空间小等优点。管链输送机可以根据实际需要而打造水平、倾斜和垂直组合的输送方式，从而更灵活地改变输送方向。

在一些实施例中，为了实现更好的流化效果，流化罐11的干粉成分入口沿竖直方向位于气体成分入口的上方，螺旋输运机35能够提升干粉成分的高度，并沿竖直方向从上到下将干粉成分投注至流化罐11的干粉成分入口。

如图1所示，流化罐11的干粉成分与气体成分入口分别位于自身的上、下两端，在流化罐11内经由充分的混合而被流化。

在一些实施例中，螺旋输运机35与干粉回收仓32之间设置有第三球阀37，第三球阀37被配置为控制干粉成分从干粉回收仓32至螺旋输运机35的转运。

在一些实施例中，实验平台还包括检测控制系统4，检测控制系统4包括：第一称重装置41，被配置为称量干粉回收仓32的重量；第二称重装置42，被配置为称量流化罐11的重量；测压装置43，被配置为测量管路实验装置2的出口压力；测速装置44，被配置为测量回收转运装置3的进口速度；以及数据采集装置45，通讯连接于第一称重装置41、第二称重装置42、测压装置43以及测速装置44，被配置为采集和通过显示器示出干粉回收仓32的重量、流化罐11的重量、管路实验装置2的出口压力和回收转运装置3的进口速度。

第一称重装置41以及第二称重装置42分别通过在干粉回收仓32以及流化罐11的支座处设置四点支撑的称重传感器，实现对干粉回收仓32以及流化罐11的实时重量检测。以称重传感器作为第一称重装置41以及第二称重装置42，使重量信号在干粉灭火剂的输送实验过程中能够实时地输入至数据采集装置45，从而可以基于流化罐11及干粉回收仓32质量变化的测量值，精确计量干粉的有效喷射速率以及干粉在输运管路中的沉积率。

并且，第一称重装置41直接测量干粉回收仓32的载重变化，相比于测量流化罐11的载重变化，从原理上更能实现对干粉喷射输送率的准确检测，因为从干粉流化罐 11到干粉喷出管路过程中，总是存在管路的干粉沉淀。

基于试验平台中测压装置43、测速装置44的检测输入和调压管路装置21的调节功能，提供给了管路实验装置2以模拟干粉喷射器负载的工作状态。数据采集系统被设置为可以采集测压装置43、测速装置44的测量值，用来对调压管路装置21进行标定调整；还可以采集第一称重装置41、第二称重装置42的测量信号，从而实时检测干粉的有效喷射速率。

在一些实施例中，调压管路装置21中的第一球阀211、流化吹送装置1中的第二球阀13、以及回收转运装置3中的第三球阀37可使用电控球阀，基于此，检测控制系统4还包括：控制装置，通讯连接于数据采集装置45，并被配置为：基于干粉回收仓32的重量、流化罐11的重量、管路实验装置2的出口压力以及回收转运装置3的进口速度，按设定的程序控制电机的驱动速度，并控制第一球阀211、第二球阀13和第三球阀37的开度。

在一些实施例中，具有过高能量的干粉灭火剂直接进入回收转运装置3可能会影响到回收转运装置3的分离效果，基于此，实验平台还可以包括回收预处理装置，能够调整进入回收转运装置3的干粉灭火剂的状态，以满足回收转运装置3的进口要求。

回收转运装置3的进口要求可以包括压力要求、速度要求、固态成分的颗粒尺寸要求等。以其中的颗粒尺寸要求为例，当过大颗粒尺寸的固态成分以一定的速度进入回收转运装置3时，由于固态成分结块而形成的锋利边缘可能会对回收转运装置3上相对脆弱的结构造成伤害，因此有需要在回收预处理装置里对其进行打碎处理。

在一些实施例中，回收预处理装置还可以包括调速管路，设置于回收转运装置3的入口，具有较流化吹送装置1出口更大的管道直径，能够调整流经自身的干粉灭火剂的速度。

调速管路能够改善干粉灭火剂进入回收转运装置3时的状态，例如，当回收转运装置3的分离单元31中一级相分离设备选用旋流分离器33时，调速管路可以将干粉灭火剂进入旋流分离器33的入口速度控制在10～20m/s的最佳工作范围内。

下面结合附图1对本公开提供的技术方案进行更为详细的阐述。

如图1所示，为本公开所提供的干粉灭火剂输运实验平台的结构示意图。图中分为左右两个车体，在左侧车体内设置有流化罐11以及高压氮气源，用以制备干粉-氮气灭火剂，而在右侧车体内则设置有分离装置、干粉回收仓32以及螺旋转运机。图中的分离装置包括并排设置于干粉回收仓32顶部的，以旋流分离器33为第一级，以 布袋除尘器34为第二级的两级分离过程。而图中的螺旋转运机则被用于从干粉回收仓32将干粉转运至流化罐11内。基于两个车体设置的上述构件，以功能互相区分，方便了实验平台的转场运输以及分离操作。

本公开所提供的干粉灭火剂输送实验平台能够在解决干粉回收难题的基础上，等尺寸模拟消防车的干粉输送系统，检测干粉喷射输送率、流速、压力以及管路内气固两相流输送特性，对常规干粉消防车或举高消防车的干粉输运系统进行功能评估和优化设计；

本公开所提供的回收转运装置3通过旋流分离器33与布袋除尘器34的组合互补，实现对普通干粉及超细干粉的大比例回收(回收比例大于90％)，使实验平台的排放气体满足环保要求并保证试验人员的健康；

本公开所提供干粉回收仓32能够同时收纳旋流分离器33与布袋除尘器34的分离物，并通过一个螺旋提升机将回收得到的干粉转运至流化罐11，使回收转运装置3整体结构紧凑、回收返料路线简洁、造价低、运行可靠；

本公开所提供的第一称重装置41与第二称重装置42，能够通过直接测量干粉回收仓32与流化罐11的载重变化，不仅从原理上实现对干粉喷射输送率的准确检测，而且可以对比分析喷送过程中管路输送干粉的沉淀变化情况以上结合的实施例对于本公开的实施方式做出详细说明，但本公开不局限于所描述的实施方式。

由此，基于上述技术方案，本公开实施例至少可以实现以下有益技术效果之一：

本公开所提供的干粉灭火剂输送实验平台能够在解决干粉回收难题的基础上，等尺寸模拟消防车的干粉输送系统，检测干粉喷射输送率、流速、压力以及管路内气固两相流输送特性，对常规干粉消防车或举高消防车的干粉输运系统进行功能评估和优化设计；

本公开所提供的回收转运装置通过旋流分离器与布袋除尘器的组合互补，实现对普通干粉及超细干粉的大比例回收(回收比例大于90％)，使实验平台的排放气体满足环保要求并保证试验人员的健康；

本公开所提供干粉回收仓能够同时收纳旋流分离器与布袋除尘器的分离物，并通过一个螺旋提升机将回收得到的干粉转运至流化罐，使回收转运装置整体结构紧凑、回收返料路线简洁、造价低、运行可靠；

本公开所提供的第一称重装置与第二称重装置，能够通过直接测量干粉回收仓与流化罐的载重变化，不仅从原理上实现对干粉喷射输送率的准确检测，而且可以对比 分析喷送过程中管路输送干粉的沉淀变化情况。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本公开的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本公开进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本公开的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本公开技术方案的精神，其均应涵盖在本公开请求保护的技术方案范围当中。

Claims (13)

1. 一种干粉灭火剂输送实验平台，包括：

   流化吹送装置(1)，被配置为生成待喷射的干粉灭火剂；

   管路试验装置(2)，设置于所述流化吹送装置(1)的出口，具有可装卸的管路接头以安装待试验的输运管路；以及

   回收转运装置(3)，设置于所述管路试验装置(2)的出口以收集所述干粉灭火剂，将所述干粉灭火剂中的各成分互相分离，并将分离出的干粉成分转运至所述流化吹送装置(1)。
2. 根据权利要求1所述的实验平台，其中所述回收转运装置(3)包括：

   分离单元(31)，被配置为分离所述干粉灭火剂中的干粉成分与气体成分；以及

   干粉回收仓(32)，设置于所述分离单元(31)的下方，被配置为收集存放由所述分离单元(31)分离出的干粉成分。
3. 根据权利要求2所述的实验平台，其中所述分离单元(31)包括：

   灭火剂进口(331、341)，被配置为将所述干粉灭火剂导入所述分离单元(31)；

   气体出口(332、342)，被配置为将分离后的气体成分导出所述分离单元(31)；以及

   干粉出口(333、343)，沿竖直方向位于所述气体出口的下方，被配置为将分离后的干粉成分导出所述分离单元(31)。
4. 根据权利要求3所述的实验平台，其中所述分离单元(31)包括：

   旋流分离器(33)，被配置为通过旋转作用将所述干粉灭火剂中的各成分按离心力大小进行分离；和

   布袋除尘器(34)，被配置为基于过滤原理将所述干粉灭火剂中的各成分按体积大小进行分离。
5. 根据权利要求3所述的实验平台，其中所述分离单元(31)包括：

   一级分离设备，设置有第一灭火剂进口(331)、第一气体出口(332)和第一干 粉出口(333)；以及

   二级分离设备，设置有第二灭火剂进口(341)、第二气体出口(342)和第二干粉出口(343)；

   其中，所述第二灭火剂进口(341)与所述第一气体出口(332)连通，从而使所述二级分离设备对经所述一级分离设备分离得到的气体成分进行二次分离。
6. 根据权利要求5所述的实验平台，其中所述一级分离设备包括：

   旋流分离器(33)，被配置为分离出所述干粉灭火剂中颗粒直径大于第一预设直径的干粉成分；

   所述二级分离设备包括：

   布袋除尘器(34)，被配置为在所述旋流分离器(33)的分离基础上，进一步分离出颗粒直径大于第二预设直径的干粉成分；

   其中，所述第一预设直径的取值范围为5～15微米，所述第二预设直径的取值范围为大于0.4微米。
7. 根据权利要求2所述的实验平台，还包括：

   调压管路装置(21)，设置于所述管路试验装置的出口，所述调压管路装置包括第一球阀(211)，以调整流经自身的所述干粉灭火剂的压力。
8. 根据权利要求7所述的实验平台，其中所述流化吹送装置(1)包括：

   流化罐(11)，具有干粉成分入口、气体成分入口以及干粉灭火剂出口，被配置为将干粉成分流化；以及

   高压气源(12)，通过第二球阀(13)可调压地连接至所述气体成分入口。
9. 根据权利要求8所述的实验平台，其中所述回收转运装置(3)包括：

   螺旋输送机(35)，由电机驱动，被配置为将干粉成分从所述干粉回收仓(32)输送至所述流化罐(11)的干粉成分入口；以及

   电控箱(36)，被配置为通过所述电机控制所述螺旋输运机(35)的运行及输送速率。
10. 根据权利要求9所述的实验平台，其中所述流化罐(11)的干粉成分入口沿竖直方向位于所述气体成分入口的上方，所述螺旋输运机(35)能够提升所述干粉成分的高度，并沿竖直方向从上到下将所述干粉成分投注至所述流化罐(11)的干粉成分入口。
11. 根据权利要求9所述的实验平台，其中所述螺旋输运机(35)与所述干粉回收仓(32)之间设置有第三球阀(37)，所述第三球阀(37)被配置为控制所述干粉成分从所述干粉回收仓(32)至所述螺旋输运机(35)的转运。
12. 根据权利要求11所述的实验平台，还包括检测控制系统(4)，所述检测控制系统(4)包括：

    第一称重装置(41)，被配置为称量所述干粉回收仓(32)的重量；

    第二称重装置(42)，被配置为称量所述流化罐(11)的重量；

    测压装置(43)，被配置为测量所述管路实验装置(2)的出口压力；

    测速装置(44)，被配置为测量所述回收转运装置(3)的进口速度；以及

    数据采集装置(45)，通讯连接于所述第一称重装置(41)、所述第二称重装置(42)、所述测压装置(43)以及所述测速装置(44)，被配置为采集和通过显示器示出所述干粉回收仓(32)的重量、所述流化罐(11)的重量、所述管路实验装置(2)的出口压力和所述回收转运装置(3)的进口速度。
13. 根据权利要求12所述的实验平台，其中所述检测控制系统(4)还包括：

    控制装置，通讯连接于所述数据采集装置(45)，并被配置为：基于所述干粉回收仓(32)的重量、所述流化罐(11)的重量、所述管路实验装置(2)的出口压力以及所述回收转运装置(3)的进口速度，按设定的程序控制所述电机的驱动速度，并控制所述第一球阀(211)、所述第二球阀(13)和所述第三球阀(37)的开度。

Images