一种拼接式地下综合管廊火灾实验装置的制作方法

1.本发明涉及一种拼接式地下综合管廊火灾实验装置。


背景技术：

2.综合管廊是一种集多种市政管线于一体的现代城市基础设施，这种综合管廊包括了电力、通信、给水、排水、天然气等管线，其中电力电缆管线舱易发生局部温度过高、天然气管线舱易发生燃气泄漏，从而导致火灾的发生，因此在建设、使用和维护中存在较大的火灾风险和安全隐患。
3.目前国内对于综合管廊内的火灾研究内容较少，对这种地下狭长空间发生火灾时的温度场和烟气蔓延情况缺乏系统的认识，现有的大尺度隧道火灾数值模拟实验用于地下狭长空间实验时，由于管廊的尺寸固定，用于多种实验方案时存在一定的误差，无法精准的定位火源的位置，并且实验后管廊内部的烟气无法得到有效的处理，可能会对空气造成污染，甚至危害实验人员的安全。为解决这些问题，需建立一个小尺寸的地下综合管廊火灾的实验装置来针对模拟地下综合管廊火灾。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题是提供一种拼接式地下综合管廊火灾实验装置，模拟综合管廊发生火灾时的情形，提高对综合管廊火灾内容的研究。
5.本发明所采用的技术方案是：
6.一种拼接式地下综合管廊火灾实验装置，其由多个结构相同的单仓管廊沿水平方向拼接排列而成，所述单仓管廊包括管廊体、设置在管廊体两端的防火门、设置在管廊体内部的火源装置以及设置在管廊体顶端上的通风系统，所述管廊体的一侧壁上设有开口，在开口上连通有灭火剂供给系统，管廊体的的另一侧壁为钢化玻璃，在管廊体内还设有气体和温度探测系统、数据和图像采集系统。
7.进一步的，所述气体和温度探测系统包括温度探测器和气体探测器；
8.所述温度探测器为线型感温探测器，设置在管廊体的顶部；
9.气体探测器有若干个，均匀布置在管廊体的顶部。
10.进一步的，在所述管廊体的顶部设有排烟风机，在排烟风机对应位置处设有护罩。
11.进一步的，在护罩内装有空气净化装置，所述空气净化装置将护罩内外连通。
12.进一步的，在所述管廊体内设有截面式测点架，数据和图像采集系统用到的热电偶和气体传感器设置在截面式测点架上。
13.进一步的，所述气体传感器包括o2、co2、n2、no、no2、so、so2和hαoβ气体传感器。
14.进一步的，在管廊体内设有气体探测系统，所述气体探测系统包括抽气管道、信号处理器、信号接收装置以及多线制可燃气体报警控制器，在抽气管道上连接有排烟风机。
15.进一步的，所述火源装置包括设置在管廊体底部并且带有质量传感器的小车以及设置在小车上的油池盆。
16.进一步的，所述油池盆通过可调节油池盆高度的弹簧架设置在小车上。
17.进一步的，所述灭火剂供给系统包括钢瓶、与钢瓶的出口连通的喷口以及设置在钢瓶与喷口连接管路上的压力表和控制灭火剂流量的质量流量计。
18.本发明的积极效果为：
19.本发明设计了一种拼接式地下综合管廊火灾试验装置，可根据不同的实验要求改变管廊体的长度和位置，整个试验装置结合了灭火剂供给系统、火源装置、气体和温度探测系统、通风系统、数据和图像采集系统，可进行系统和全面的研究。
附图说明
20.为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
21.图1为本发明剖视示意图；
22.图2为本发明侧视示意图；
23.图3为本发明阀门示意图；
24.图4为本发明气体探测系统原理图；
25.图5为本发明灭火剂供给系统原理图；
26.图6为本发明试验原理图。
27.在附图中，
28.1-管廊体；
29.2-钢化玻璃；
30.3-开口；
31.4-防火门；
32.5-排烟风机；
33.6-感温探测器；
34.7-截面式测点架；
35.8-阀门；
36.9-油池盆；
37.10-抽气管道；
38.11-信号处理器；
39.12-信号接收装置；
40.13-多线制可燃气体报警控制器；
41.14-钢瓶；
42.15-压力表；
43.16-质量流量计；
44.17-喷口；
45.18-护罩；
46.19-气体探测器；
47.20-安装孔；
48.21-弹簧架；
49.22-小车。
具体实施方式
50.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术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技术一部分实施例，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，决不作为对本技术及其应用或使用的任何限制。基于本技术中的实施例，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，都属于本技术保护的范围。
51.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
52.如附图1-6所示，本发明由多个结构相同的单仓管廊沿水平方向拼接排列而成，每段管廊可通过阀门8进行连接，并保证密封性。每段单舱管廊主体都由耐高温不锈钢材料制成，所述单仓管廊包括管廊体1、设置在管廊体1两端的防火门4、设置在管廊体1内部的火源装置以及设置在管廊体1顶端上的通风系统，管廊体1的一侧壁为透明的钢化玻璃2，以便于观察和拍摄实验时内部情况。在另一侧壁上设有若干个开口3，开口3用于连通灭火剂供给系统，进行灭火。同时，在管廊体1内还设有气体和温度探测系统、数据和图像采集系统。
53.管廊主体顶部设置排烟风机5，排烟风机外的不锈钢护罩18内安装空气净化装置。
54.气体和温度探测系统包括温度探测器6和气体探测器19，所述温度探测器6为线型感温探测器，设置在管廊体1的顶部。线型感温探测器实时监测管廊内温度，并将温度信号传输到信号处理器中进行分析处理，当管廊内温度超过安全阈值，则会将报警信号传输到信号接收装置。
55.气体探测器19有若干个，均匀布置在管廊体1的顶部。在管廊体1内还设有气体探测系统，所述气体探测系统包括抽气管道10、信号处理器11、信号接收装置12以及多线制可燃气体报警控制器13，在抽气管道10上连接有排烟风机5。利用排烟风机5，将管廊内气体通过抽气管道传输到信号处理器中进行处理分析，若可燃气体浓度超过了安全阈值，则会将报警信号传输到信号接收装置。
56.优选的，管廊体1顶部排烟风机5外的不锈钢护罩18内连通空气净化装置，实验时，不锈钢罩体关闭，管廊内部与外界隔离，保证管廊内部的封闭性，实验结束后，罩体打开，空气净化器打开，可将实验产生毒害气体处理后排出，防止燃烧产物污染空气，对实验人员造成伤害。
57.在管廊体1内部间隔设置截面式测点架7，测点架上根据热电偶和气体传感器的尺寸预留多个安装孔20。可以根据不同的实验要求，埋设不同的传感器。所述气体传感器包括但不限于o2、co2、n2、no、no2、so、so2和hαoβ等气体传感器。
58.数据和图像采集系统包括各类传感器单元、多台用于拍摄整个火灾场景的高清摄像机、数据采集仪、红外热像仪、氧指数测定仪、同步控制器和显示服务器等；
59.在本实施例中，火源装置为油池火实验架，油池火实验架由两部分组成，上部为油池盆9，下部为带有质量传感器的可自由移动小车22，可实时测量上部油池的质量变化情况，连接部位为可调节油池盆高度的弹簧架21，油池火实验架可以在管廊内部自由移动，油池火的高度也可以设置，可以用于模拟不同火源位置时，综合管廊内的灭火控火情况。
60.灭火剂供给系统如图5所示，整个系统包括：储存灭火剂的钢瓶14、压力表15、控制灭火剂流量的质量流量计16以及不同直径的喷口17。可根据不同的实验要求，改变灭火剂的质量流率、喷射角度和喷口的尺寸等。
61.本实施例中，主要对如下数据进行采集：火源质量损失率、火蔓延速度、烟气沉降速率、火焰高度、横向温度分布、空间热流分布以及氧含量分布等，具体数据采集方法如下：
62.①
利用futek高精度称重传感器，实时输出火源质量损失速率，然后通过质量损失速率、燃烧速率与燃烧效率因子计算火源热释放速率，也可以采用燃烧面积与单位面积热释放速率获取火源热释放速率。
63.②
利用高清摄像设备、标尺、发光标识和线性直射光源等记录或蔓延过程、火焰高度以及烟气沉降过程，记录的实验影像直接记录在摄设备中。
64.③
安装在截面式测点架上的热电偶测量数据将通过惠普数据采集仪agilent34970a间隔0.1s采集一次，并实时接入计算机中储存。
65.热流计间隔布置在火源周围，获取火源热流数据，实时表征火势大小。同时，还将布置广角度红外热成像仪，获取管廊内火灾温度场分布。
66.综合来看，本发明相对于现有技术，具有如下的优势：
67.1.在实验模型方面，本发明设计了一种拼接式的管廊，可根据不同的实验要求改变管廊的长度和位置，整个实验平台结合了灭火剂供给系统、火源装置、气体和温度探测系统、通风系统、数据和图像采集系统，可进行系统和全面的研究。
68.2.在烟气蔓延方面，本发明可以真实的模拟地下狭长空间的烟气蔓延过程，利用通风系统有效保证了火灾烟气控制，同时安装有空气净化装置，可确保实验产生的有毒有害气体不会对实验人员造成不必要的伤害。本发明通过合理的排烟系统的安装使用，有效服务于综合管廊实验的烟气蔓延、火灾探测和灭火需要。
69.3.在火源监测方面，本发明采用线型感温探测器和气体探测器，可以实时监控整个管廊内的温度变化和气体成分的变化，两种探测器共同工作，从而可以在火灾发展的初期就准确探测出来，并及时处理。
70.4.在火源设置方面，本发明采用油池火，燃料使用清洁能源，可防止燃烧产物对实验人员造成伤害。油池火实验架由两部分组成，上部为油池盆，下部为带有质量传感器的可自由移动小车，可实时测量上部油池的质量变化情况，连接部位为可调节油池盆高度的弹簧架，油池火实验架可以在管廊内部自由移动，油池火的高度也可以设置，可以用于模拟不同火源位置时，综合管廊内的灭火控火情况。
71.5.在数据和图像处理方面，本发明采用futek高精度称重传感器、高清摄像机、热电偶、热流量仪、红外热像仪、氧指数测定仪和各类传感器单元，其中各类传感器单元安装在截面式测点架上。
72.本发明在试验中，还可实现如下功能：
73.1火焰形状的定量描述技术。实验中将采用红外热像仪记录火焰形态的演化过程，
并对视频图片进行等温线处理，确定合理的外线温度，并通过图像分析法确定火焰形状大小。
74.2.烟气层厚度精准测定技术。实验中采用线性直射光源平行穿透烟气层与冷空气层，并采用高清摄像仪记录实验过程。对视频图片进行灰度处理，分析确定合理的灰度阈值一判定烟气边界处的确切位置，进而实时绘制出烟气层厚度曲线与下边界层位置曲线。
75.同时，本发明配有空气净化装置，可防止燃烧产生的气体污染大气，避免对实验人员造成伤害。
76.以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。