本发明专利技术是一种组合式地下管道空间火灾安全研究模型装置。本装置由多个结构相同且可拆卸组装的综合管廊模块自由组合而成。组合模块中含变频通风装置、火源装置、坡度调节装置、火灾探测装置及消防系统。主管廊的一端固定在支撑架上，另一端由千斤顶支撑，可调节其坡度。装有燃烧油盘和电缆架的移动小车可在管廊内滑行，从而改变火源的位置。各个管廊模块之间可自由拆卸组装。组合模块之间也可以组合形成多层或多舱管廊。火灾探测装置预警后，通过对消防系统的控制可为不同火源功率的火灾提供相应的灭火介质，如水或气体。本装置提供了综合一体、方便灵活的小尺寸综合管廊比例实验模型，能够对不同管廊结构、消防系统、火灾探测装置、通风模式、火源类型、管廊坡度进行任意组合，满足实验人员对各种复杂管廊的火灾工况开展模拟实验的需求。
【技术实现步骤摘要】
一种组合式地下管廊空间火灾安全研究模型装置
本专利技术涉及一种组合式地下管道空间火灾安全研究模型装置。设计多个结构简单，并且可以拆卸组装的不同尺寸的地下管道空间实验装置模块，相互之间通过凹槽组合连接。内部为消防系统、火灾探测装置、通风装置、火源等可更换设施预留槽位，实现地下管道空间尤其是综合管廊空间各种工况条件下的组合实验。
技术介绍
城市综合管廊具体是指将地面、地下或架空的两种以上的市政管线集中设置于同一地下人工空间中，并留有供检修人员行走通道的隧道结构。随着城市建设飞速发展，建设城市综合管廊已经成为改善市政管线布设混乱的有效方法。。城市综合管廊给市政及居民带来了极大方便同时，但也存在许多问题急需解决，特别是管廊安全与消防问题。管廊内一旦发生火灾，将造成严重的经济财产损失，严重影响居民生活和企业生产，甚至可能导致二次事故发生。因此，对综合管廊进行火灾特性研究显得尤为重要。研究综合管廊为代表地下管道空间的火灾主要有火灾实验模拟、数值模拟分析和理论分析三大类。目前，针对综合管廊火灾进行的试验研究主要分为两种：(1)全尺寸实验(现场试验)研究；(2)缩比例模型实验研究。全尺寸实验研究是对数值模拟、理论分析和缩比例模型实验研究结果进行验证的重要手段。而全尺寸实验由于实际火灾的复杂性与随机性，不能完全实现模拟火灾工况，很难进行大量火灾工况研究。基于此，以相似理论为依据而建立的缩比例火灾模型实验可以真实地再现火灾特征，并且可以节约时间成本、节省人力、物力、财力，在火灾研究方面具备独特的优越性，在管廊火灾研究中成为主流。缩比例火灾模型实验主要是依据相似理论将原模型按一定比例缩小而建立的缩比例实验台以开展相关的研究工作。2005年，Hong-SikKim等为研究地下综合管廊系统的安全性，针对矩形和圆形两种断面的管廊形式，对管廊内烟气流动和温度分布进行了研究；2017年，杜长宝、赵永昌等为研究综合管廊温度场分布及烟气流动特性，搭建了1:3.6的缩尺寸管廊模型给出了管廊顶棚下方最高温升模型和顶棚纵向温度分布模型。综合目前已公布的研究成果，国内外对于综合管廊的实验研究较少，整体而言，已有的实验模型没有体现综合现有管廊消防装置以及多层结构的管廊消防需求。为模拟不同火灾工况时，在不同管廊结构、通风策略、火灾探测装置、消防设施、排烟策略等多种组合条件下的火灾特性，还需要进行大量的实验研究。
技术实现思路
根据地下管道空间尤其是综合管廊内部复杂、难以全面观测、进行多工况的火灾全尺寸实验难度大等缺陷，本专利技术提供了一种方便灵活的综合管廊火灾烟气运动模型装置，解决了综合管廊发展初期全尺寸实验和小比例实验困难的问题，弥补了管廊实验模型的空白点。该模型装置克服了在实验中难以观测烟气运动、管廊坡度无法多角度改变、实验成本高、难以实现高压细水雾或其他气体灭火设施对比实验、难以描述不同结构和舱室管廊模型的火灾烟气规律、难以对比不同火灾探测装置在管廊中具体的效率与效果、通风模式无法改变等缺陷，能够对不同管廊结构、消防系统、火灾探测装置、通风模式、火源类型、管廊坡度等进行任意组合，满足实验人员开展各种复杂工况的综合管廊通风及火灾烟气模拟实验。多功能综合管廊火灾烟气扩散模型装置，设计多个结构简单，并且可以拆卸组装的不同尺寸的综合管廊模块，相互之间通过凹槽组合连接。内部为消防系统、火灾探测装置、通风装置、火源等可更换设施预留槽位，实现各种工况条件下的组合实验。为了实现上述目的，本专利技术采取了如下技术方案：多功能综合管廊火灾烟气扩散模型装置所采取的技术方案是：包括变频风机1，盲板2，转动铰链3，防火玻璃窗4，矩形主管廊5，支撑杆6，底座7，主管廊连接口8，预留挡板插槽9，挡板10，预留竖井或排烟道连接口11，千斤顶12，钢架结构13，挂钩14，滑道15，滑道横向滑轮16，底板框架17，底板18，顶板19，热电偶布置口20，喷淋系统喷头布置口21，螺杆22，油盘23，电缆架24，小车主体25，预留插槽26，变频水泵27，水管28，喷头29。矩形主管廊5至少有两段，变频风机1通过盲板2与第一段矩形主管廊5的前端相连，第二段主管廊5末端上方预留竖井或排烟道连接口11；各个矩形主管廊5两端均可通过主管廊连接口8连接以实现主管廊5长度变化和竖井或排烟道11的相对位置变化；第一段管廊入口端和最后一段管廊末端设有插槽9，可插入隔板10封闭，用于模拟管廊封闭条件下火灾情况；第一段矩形主管廊5通过转动铰链3固定在支撑杆6的上端，支撑杆6与底座7相连；最后一段矩形主管廊5通过钢架结构13连接于千斤顶12的顶部，通过调节千斤顶12改变矩形主管廊5末端的高度，模拟不同坡度的情况；矩形主管廊5顶部设有热电偶布置口20和喷头布置口21，热电偶布置口20用于布置热电偶束测温，喷头布置口21用于布置灭火喷头29；喷头29通过水管28与变频水泵27相连；矩形主管廊5外侧设有防火玻璃窗4用于观察管廊内部烟气蔓延情况；矩形主管廊底部由底板框架17和底板18组成，底板框架17和底板18一侧旋转固定，另一侧可通过挂钩14固定，底板框架17与主管廊5底部固定连接，底板框架17上沿主管廊方向通过横向滑轮16连接两条平行的滑道15，滑道15之间的距离可通过横向滑轮16改变；小车25设有燃烧床油盘23和电缆架24；燃烧床油盘23中根据需要可以加入不同种类不同数量的燃料，电缆架24沿主管廊方向长于油盘23，用于架设较长电缆以研究其延燃特性；油盘23和电缆架24可以插入小车不同高度预设插槽26中，可以架设多层电缆架24以研究不同层电缆之间火灾蔓延，小车25放在滑道15上，小车25底部有可拆卸螺杆22用于调节小车在滑道15上的位置，调整完毕后拆下螺杆22，闭合底板18。设置了能够提供管廊内纵向风速范围在0～6m/s的变频风机1。所述的矩形主管廊5每个侧面各设有n个防火玻璃窗4，n≥3。设置了能够为管廊提供0～15°坡度的千斤顶。设置了可提供0～0.1MP压力的变频水泵17。所述的矩形主管廊5个数为k，k≥2。矩形主管廊5还可以采用并排、叠加的方式模拟单舱、多舱、单层、多层形式的综合管廊模拟，每个单独的矩形主管廊5通过滑扣、铰链的方式相组合。本专利技术采用了可调节风量的变频风机，可提供0～6m/s的纵向通风风速；为解决以往管廊实验中难以对比不同火灾灭火装置的问题，采用了可以相互替换的水喷淋系统和气体灭火系统，对于水喷淋系统可将管廊顶部的喷头与变频水泵连接，通过变频水泵调节水量，实现在不同实验工况下得到不同的所需水量；对于气体灭火装置，通过将管廊顶部喷头与气压罐相连，通过气压调节喷雾浓度，满足不同工况下的实验要求。实际工程中管廊一般都具有一定坡度，为满足坡度要求，将主管廊上通过转动铰链连接的支撑杆固定在底座上，通过另一端的千斤顶实现坡度调节，其上端的螺杆与矩形主管廊另一端的钢架横梁上的螺扣相连，可实现在0～15°之间的任意调节；为模拟实验中不同工况下的不同火源位置，实验中可将小车底盘与管廊一侧的滑道相连，通过滑道变换不同火源位置，尽可能模拟实际中电缆延燃特性；防火分区的设置，通过在一个防火分区的两端预留槽位，放置隔板，模拟火灾发生时防火分区内的灭火情况；特长管廊的设置，利用法兰连接对主管廊进行加长；围护结构内外层本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种组合式地下管廊空间火灾安全研究模型装置的特征在于：包括变频风机1，盲板2，转动铰链3，防火玻璃窗4，矩形主管廊5，支撑杆6，底座7，主管廊连接口8，预留挡板插槽9，挡板10，预留竖井或排烟道连接口11，千斤顶12，钢架结构13，挂钩14，滑道15，滑道横向滑轮16，底板框架17，底板18，顶板19，热电偶布置口20，喷淋系统喷头布置口21，螺杆22，油盘23，电缆架24，小车主体25，预留插槽26，变频水泵27，水管28，喷头29；矩形主管廊5至少有两段，变频风机1通过盲板2与第一段矩形主管廊5的前端相连，第二段主管廊5末端上方预留竖井或排烟道连接口11；各个矩形主管廊5两端均可通过主管廊连接口8连接以实现主管廊5长度变化和竖井或排烟道11的相对位置变化；第一段管廊入口端和最后一段管廊末端设有插槽9，可插入隔板10封闭，用于模拟管廊封闭条件下火灾情况；第一段矩形主管廊5通过转动铰链3固定在支撑杆6的上端，支撑杆6与底座7相连；最后一段矩形主管廊5通过钢架结构13连接于千斤顶12的顶部，通过调节千斤顶12改变矩形主管廊5末端的高度，模拟不同坡度的情况；矩形主管廊5顶部设有热电偶布置口20和喷头布置口21，热电偶布置口20用于布置热电偶束测温，喷头布置口21用于布置灭火喷头29；喷头29通过水管28与变频水泵27相连；矩形主管廊5外侧设有防火玻璃窗4用于观察管廊内部烟气蔓延情况；矩形主管廊底部由底板框架17和底板18组成，底板框架17和底板18一侧旋转固定，另一侧可通过挂钩14固定，底板框架17与主管廊5底部固定连接，底板框架17上沿主管廊方向通过横向滑轮16连接两条平行的滑道15，滑道15之间的距离可通过横向滑轮16改变；小车25设有燃烧床油盘23和电缆架24；燃烧床油盘23中根据需要可以加入不同种类不同数量的燃料，电缆架24沿主管廊方向长于油盘23，用于架设较长电缆以研究其延燃特性；油盘23和电缆架24可以插入小车不同高度预设插槽26中，可以架设多层电缆架24以研究不同层电缆之间火灾蔓延情况，小车25放在滑道15上，小车25底部有可拆卸螺杆22用于调节小车在滑道15上的位置，调整完毕后拆下螺杆22，闭合底板18。...
【技术特征摘要】
1.一种组合式地下管廊空间火灾安全研究模型装置的特征在于：包括变频风机1，盲板2，转动铰链3，防火玻璃窗4，矩形主管廊5，支撑杆6，底座7，主管廊连接口8，预留挡板插槽9，挡板10，预留竖井或排烟道连接口11，千斤顶12，钢架结构13，挂钩14，滑道15，滑道横向滑轮16，底板框架17，底板18，顶板19，热电偶布置口20，喷淋系统喷头布置口21，螺杆22，油盘23，电缆架24，小车主体25，预留插槽26，变频水泵27，水管28，喷头29；矩形主管廊5至少有两段，变频风机1通过盲板2与第一段矩形主管廊5的前端相连，第二段主管廊5末端上方预留竖井或排烟道连接口11；各个矩形主管廊5两端均可通过主管廊连接口8连接以实现主管廊5长度变化和竖井或排烟道11的相对位置变化；第一段管廊入口端和最后一段管廊末端设有插槽9，可插入隔板10封闭，用于模拟管廊封闭条件下火灾情况；第一段矩形主管廊5通过转动铰链3固定在支撑杆6的上端，支撑杆6与底座7相连；最后一段矩形主管廊5通过钢架结构13连接于千斤顶12的顶部，通过调节千斤顶12改变矩形主管廊5末端的高度，模拟不同坡度的情况；矩形主管廊5顶部设有热电偶布置口20和喷头布置口21，热电偶布置口20用于布置热电偶束测温，喷头布置口21用于布置灭火喷头29；喷头29通过水管28与变频水泵27相连；矩形主管廊5外侧设有防火玻璃窗4用于观察管廊内部烟气蔓延情况；矩形主管廊底部由底板框架17和底板18组成，底板框架17和底板18一侧旋转固定，另一侧可通过挂钩14固定，底板框架17与主管廊5底部固定连接，底板框架17上沿...
【专利技术属性】
技术研发人员：李俊梅，徐晨亮，王致远，李炎锋，王红艺，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：北京,11
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