一种多功能巷道火灾实验平台及方法技术

本发明专利技术提供了一种多功能巷道火灾实验平台，包括巷道主体、底座、风道、通风装置、监测装置、模拟火源、皮带输送机、托盘，所述巷道主体包括多个结构相同且依次通过法兰可拆卸连接的子巷道，巷道主体置于底座上方一侧，在底座的另一侧可滑动地安装有通风装置，位于巷道主体两端的两个子巷道，其中一个子巷道开口端与风道连接，风道与子巷道之间可拆卸安装，另一个子巷道开口端与通风装置对接或分开。本发明专利技术同时提供了该多功能巷道火灾实验平台的实验方法。本发明专利技术可实现模拟火源在巷道内不同位置、不同巷道坡比及运动状态下的巷道主体内烟气、温度、顶棚应力变化规律，具有多功能、组装方便、安装性好的优点。安装性好的优点。安装性好的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种多功能巷道火灾实验平台及方法


[0001]本专利技术属于巷道火灾实验
，涉及一种多功能巷道火灾实验平台及方法。

技术介绍

[0002]随着铁路、公路、煤矿等巷道工程的发展，长巷道的规模和数量也日益增多，为了保障巷道安全的运营，需要通过模拟实验来指导巷道中通风、排烟、灭火等设计。而建立全尺寸和大尺寸的实验平台不仅成本高且实际可操作性不强，因此小尺寸的模拟实验研究在针对巷道火灾的研究方法中显得尤为重要且被广泛应用。
[0003]目前小尺寸的模拟巷道实验平台存在以下一些缺陷：（1）常见的巷道火灾实验模型在灭火时通常采用吹熄法或采用燃料燃尽的方法，这种方法既灭火速度慢，又容易损害实验平台。
[0004]（2）常见的巷道火灾实验模型仅采用局部设置的玻璃窗，导致无法观测整个火灾烟气层的流场行为特征。
[0005]（3）常见的巷道火灾实验模型都只考虑了水平状态下，没有考虑坡比对巷道火灾试验的影响。
[0006]（4）常见的巷道火灾实验模型无法测量火灾烟气对巷道顶棚压力的影响的测定。
[0007]（5）常见的巷道火灾实验模型中火源采用固定方式进行试验研究，从未对空间不同位置的火源进行相关测定。

技术实现思路

[0008]为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种功能齐全、安全可靠的巷道火灾模拟实验平台及方法。
[0009]为了达到上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种多功能巷道火灾实验平台，包括巷道主体、底座、风道、通风装置、监测装置、模拟火源、皮带输送机、托盘，所述巷道主体包括多个结构相同且依次通过法兰可拆卸连接的子巷道，巷道主体置于底座上方一侧，在底座的另一侧可滑动地安装有通风装置，位于巷道主体两端的两个子巷道，其中一个子巷道开口端与风道连接，风道与子巷道之间可拆卸安装，另一个子巷道开口端与通风装置对接或分开，所述监测装置包括温度测试系统、应力测试系统、烟气流场监测系统、摄像机及计算机，在所述巷道主体内设有皮带输送机，皮带输送机上设有托盘，模拟火源放置在托盘内；所述监测装置包括温度测试系统，应力测试系统、烟气流场监测系统安装在巷道主体内，摄像机放置在巷道主体外部，计算机分别与温度测试系统、应力测试系统、烟气流场监测系统及摄像机相连接，在所述底座的下方及皮带输送机的下方均设有液压支柱；所述子巷道包括前、后两个平行设置的半圆拱形金属框架，在两个半圆拱形金属框架的左侧设有第一侧板，第一侧板与两个半圆拱形金属框架之间密封固定，在两个半圆拱形金属框架的顶端设有拱形的巷道顶棚，巷道顶棚与两个半圆拱形金属框架之间及第一
侧板顶端之间密封固定，在两个半圆拱形金属框架的右侧设有第二侧板，所述第二侧板顶端与巷道顶棚之间可旋转连接，在两个半圆拱形金属框架的底部设有底板，底板与两个半圆拱形金属框架底端面及第一侧板的底端面之间密封固定，在前端的半圆拱形金属框架底端设有用于锁紧第二侧板的锁扣。
[0010]进一步地，在于所述风道连接的子巷道开口端的半圆拱形金属框架上安装有可伸缩的卷帘门。
[0011]进一步地，所述第一侧板采用阻燃不锈钢材料Q235钢板制成，第二侧板采用可视化耐高温玻璃制成，巷道顶棚采用双层耐高温防火玻璃制成。
[0012]进一步地，在巷道主体内设有喷淋装置，所述喷淋装置包括高压氮气瓶、减压阀、排空阀、排污阀、进水阀、储水罐、出水阀、流量计和细水雾喷嘴，所述储水罐上方设有第一通水管路和第一通气管路，下方设有排污管路，排污管路上设有排污阀；在所述第一通水管路上设有进水阀，在所述第一通气管路上设有排空阀，第一通气管路通过第二通气管路与高压氮气瓶相连接，高压氮气瓶上设有瓶头阀，在第二通气管路上安装有减压阀，第一通水管路通过第二通水管路与细水雾喷嘴相连接，在所述第二通水管路上设有出水阀和流量计，细水雾喷嘴固定在子巷道的巷道顶棚上，储水罐和高压氮气瓶放置在子巷道的底板上。
[0013]进一步地，所述温度测试系统包括多个K型铠装热电偶及数据采集模块，多个K型铠装热电偶安装在每个子巷道内，K型铠装热电偶与数据采集模块相连接，数据采集模块与计算机相连接，数据采集模块获取K型铠装热电偶测得的温度数据并传至计算机。
[0014]进一步地，在每个子巷道的巷道顶棚下方对称设有两个K型铠装热电偶，在多个子巷道连接后的巷道主体中，每间隔一个子巷道，在子巷道内的巷道顶棚下方安装有三个K型铠装热电偶，在第一侧板和第二侧板内侧分别安装有两个K型铠装热电偶。
[0015]进一步地，所述应力测试系统包括三个应力片，三个应力片安装在每个子巷道的巷道顶棚内壁面上，分别位于巷道顶棚的顶点处及顶点两侧。
[0016]进一步地，所述烟气流场监测系统为一个激光片光源，安装在第一侧板的内壁上，用于观测烟气的运动轨迹。
[0017]进一步地，所述通风装置包括负压变频风机和整流管，整流管安装在负压变频风机的前端，底座上方两侧分别沿纵向设有直线滑轨，整流管与负压变频风机的底端两侧分别通过滑块与底座上方两侧的直线滑轨滑动连接。
[0018]本专利技术同时提供一种多功能巷道火灾实验平台的实验方法，具体包括以下步骤：步骤1：装置密封性测定；步骤1
‑
1、安装巷道主体：将多个子巷道连接成巷道主体，相邻子巷道的半圆拱形金属框架之间通过法兰连接，并采用铝箔玻纤胶带对相邻子巷道的连接处进行密封，将巷道主体置于底座上方，且与风道相连接，然后滑动底座上方的通风装置对巷道主体的另一端开口进行对接，使巷道主体封闭；步骤1
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2、启动通风装置，对巷道主体吹风，检查巷道主体有无漏风；步骤1
‑
3、若无漏风、则实验装置封闭性完好；若有漏风，则采用铝箔玻纤胶带对漏风位置进行重新封闭；步骤1
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4、封闭完成后，继续启动通风装置重复步骤1
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2及步骤1
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3，直至巷道纵向方向无漏风现象；
步骤2：模拟火源热释放速率及稳定性测定；步骤2
‑
1、选择模拟火源；步骤2
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2、将模拟火源放入托盘中称量，记录托盘重量m0，托盘与模拟火源的总重量m，托盘尺寸；步骤2
‑
3、将卷帘门下拉至子巷道底部，子巷道与风道连通，关闭通风装置，在无风条件下，将盛有模拟火源的托盘放在巷道主体内的皮带输送机上，进行燃烧试验，在燃烧时间为t1、t2、t3…ꢀ
t
n
时，燃烧时间间隔为30s，分别记录模拟火源剩余质量m1，m2，m3，
…ꢀ
m
n ，对记录的数据进行拟合，得出无风条件下模拟火源燃烧质量速率关系式，改变托盘尺寸，进行重复实验；步骤2
‑
4、开启通风装置，在有风条件下，进行上述步骤2
‑
3，得出有风条件下模拟火源燃烧质量速率关系式；步骤2
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5、根据步骤2
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3得到的无风条件下模拟火源燃烧质量速率关系式、步骤2
‑
4得到的有风条件下模拟火本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多功能巷道火灾实验平台，其特征在于，包括巷道主体、底座、风道、通风装置、监测装置、模拟火源、皮带输送机、托盘，所述巷道主体包括多个结构相同且依次通过法兰可拆卸连接的子巷道，巷道主体置于底座上方一侧，在底座的另一侧可滑动地安装有通风装置，位于巷道主体两端的两个子巷道，其中一个子巷道开口端与风道连接，风道与子巷道之间可拆卸安装，另一个子巷道开口端与通风装置对接或分开，所述监测装置包括温度测试系统、应力测试系统、烟气流场监测系统、摄像机及计算机，在所述巷道主体内设有皮带输送机，皮带输送机上设有托盘，模拟火源放置在托盘内；所述监测装置包括温度测试系统，应力测试系统、烟气流场监测系统安装在巷道主体内，摄像机放置在巷道主体外部，计算机分别与温度测试系统、应力测试系统、烟气流场监测系统及摄像机相连接，在所述底座的下方及皮带输送机的下方均设有液压支柱；所述子巷道包括前、后两个平行设置的半圆拱形金属框架，在两个半圆拱形金属框架的左侧设有第一侧板，第一侧板与两个半圆拱形金属框架之间密封固定，在两个半圆拱形金属框架的顶端设有拱形的巷道顶棚，巷道顶棚与两个半圆拱形金属框架之间及第一侧板顶端之间密封固定，在两个半圆拱形金属框架的右侧设有第二侧板，所述第二侧板顶端与巷道顶棚之间可旋转连接，在两个半圆拱形金属框架的底部设有底板，底板与两个半圆拱形金属框架底端面及第一侧板的底端面之间密封固定，在前端的半圆拱形金属框架底端设有用于锁紧第二侧板的锁扣。2.如权利要求1所述的一种多功能巷道火灾实验平台，其特征在于，在于所述风道连接的子巷道开口端的半圆拱形金属框架上安装有可伸缩的卷帘门。3.如权利要求1所述的一种多功能巷道火灾实验平台，其特征在于，所述第一侧板采用阻燃不锈钢材料Q235钢板制成，第二侧板采用可视化耐高温玻璃制成，巷道顶棚采用双层耐高温防火玻璃制成。4.如权利要求1所述的一种多功能巷道火灾实验平台，其特征在于，在巷道主体内设有喷淋装置，所述喷淋装置包括高压氮气瓶、减压阀、排空阀、排污阀、进水阀、储水罐、出水阀、流量计和细水雾喷嘴，所述储水罐上方设有第一通水管路和第一通气管路，下方设有排污管路，排污管路上设有排污阀；在所述第一通水管路上设有进水阀，在所述第一通气管路上设有排空阀，第一通气管路通过第二通气管路与高压氮气瓶相连接，高压氮气瓶上设有瓶头阀，在第二通气管路上安装有减压阀，第一通水管路通过第二通水管路与细水雾喷嘴相连接，在所述第二通水管路上设有出水阀和流量计，细水雾喷嘴固定在子巷道的巷道顶棚上，储水罐和高压氮气瓶放置在子巷道的底板上。5.如权利要求1所述的一种多功能巷道火灾实验平台，其特征在于，所述温度测试系统包括多个K型铠装热电偶及数据采集模块，多个K型铠装热电偶安装在每个子巷道内，K型铠装热电偶与数据采集模块相连接，数据采集模块与计算机相连接，数据采集模块获取K型铠装热电偶测得的温度数据并传至计算机。6.如权利要求5所述的一种多功能巷道火灾实验平台，其特征在于，在每个子巷道的巷道顶棚下方对称设有两个K型铠装热电偶，在多个子巷道连接后的巷道主体中，每间隔一个子巷道，在子巷道内的巷道顶棚下方安装有三个K型铠装热电偶，在第一侧板和第二侧板内侧分别安装有两个K型铠装热电偶。7.如权利要求1所述的一种多功能巷道火灾实验平台，其特征在于，所述应力测试系统
包括三个应力片，三个应力片安装在每个子巷道的巷道顶棚内壁面上，分别位于巷道顶棚的顶点处及顶点两侧。8.如权利要求1所述的一种多功能巷道火灾实验平台，其特征在于，所述烟气流场监测系统为一个激光片光源，安装在第一侧板的内壁上，用于观测烟气的运动轨迹。9.如权利要求1所述的一种多功能巷道火灾实验平台，其特征在于，所述通风装置包括负压变频风机和整流管，整流管安装在负压变频风机的前端，底座上方两侧分别沿纵向设有直线滑轨，整流管与负压变频风机的底端两侧分别...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔鑫峰，梁运涛，孙勇，张德鹏，郭宝龙，
申请(专利权)人：中煤科工集团沈阳研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：