[發明專利]一種測量富氧環境下電纜燃燒特性的實驗裝置及實驗方法

在審

• 申請號: 201810316460.3
• 申請日: 2018-04-10
• 公開（公告）號: CN108645957A
• 公開（公告）日: 2018-10-12
• 發明（設計）人: 楊慎林;高彩彬;張佳慶;程澤揚;羅其穎;何祺東;劉愛玲;王昌建
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學;國網安徽省電力有限公司電力科學研究院
• 主分類號: G01N31/12
• 分類號: G01N31/12
• 代理公司: 合肥天明專利事務所(普通合伙) 34115
• 代理人: 奚華保

本發明涉及一種測量富氧環境下電纜燃燒特性的實驗裝置及實驗方法，包括殼體、進氣系統、排氣系統、電纜支撐系統、點火系統、燃燒參數測試系統、氧氣監測系統、數據采集系統。進氣系統安裝在外殼底部，排氣系統安裝在外殼頂部，電纜支撐系統固定在外殼上，通過坩堝盛放實驗材料，點火系統由電熱絲布置在坩堝內壁加熱材料，燃燒參數測試系統包括輻射熱流計、熱電偶和煙氣成分傳感器，氧氣監測系統由舵機控制氧氣傳感器，監測坩堝附近的氧氣濃度，數據采集系統由計算機、多功能數據采集卡、模數轉換模塊采集各個傳感器數據，并發出控制指令。本發明結構簡單，可操作性強，為研究富氧環境下的電纜燃燒特性提供了一種簡單易行的實驗裝置，測試結果準確且重復性較好。

技術領域

本發明涉及火災燃燒研究領域，具體涉及一種測量富氧環境下電纜燃燒特性的實驗裝置及實驗方法。

背景技術

隨著經濟的發展和生活水平的提高，生產、生活電氣化水平的提升，電氣火災事故也隨之增加。根據《中國火災統計年鑒》，近十年來，電氣火災在所有火災成因中居首位，其中每年發生的電氣火災由于電線電纜引發的火災占50%以上，居各類火災之首，造成的人員傷亡及財產損失也最為嚴重。

根據徐曉楠等人《電線電纜火災及阻燃處理》研究，大部分電線電纜的絕緣及護套材料由各種聚合物組成,如聚氯乙烯(PVC)、乙烯共聚物(PE)、乙烯—醋酸乙烯共聚物(EVA)、聚丙烯(PP)、氯丁二烯等共聚物,在實際火災中存在生煙霧量大、燃燒劇烈、易產生有毒氣體等危害。因此急需開展電纜燃燒特性研究，以研發更為阻燃、安全的電線電纜。

在通常環境下研究電纜燃燒特性，可采用錐形量熱儀、熱重分析等儀器，這些研究方法和實驗設備較為成熟。而在一些特殊環境下，如由于氧氣瓶泄露而形成富氧環境下，電纜的火災危險性、燃燒特性以及煙氣產物成分和通常環境下會有明顯不同。氧氣瓶大量應用于航空航天、醫療、船舶、工業焊接等場所。每年都會發生數起由于氧氣泄露而導致的火災事故。但是針對在富氧環境下電纜火災的燃燒特性研究，國內外相關文獻較少，相關的實驗裝置也非常缺乏。

發明內容

本發明提出的一種測量富氧環境下電纜燃燒特性的實驗裝置及實驗方法，裝置簡單、可操作性強，實驗結果重復性好。

為實現上述目的，本發明采用了以下技術方案：

一種測量富氧環境下電纜燃燒特性的實驗裝置，包括殼體、進氣系統、排氣系統、電纜支撐系統、點火系統、燃燒參數測試系統、氧氣監測系統、數據采集系統。

殼體由圓筒狀不燃材料組成，底部和四周密封，頂部開口；

進氣系統分為氧氣進氣系統和氮氣進氣系統，每個系統均由氣瓶、進氣管、流量控制器組成，進氣管一端和氣瓶密封連接，另一端和殼體密封連接，流量控制器安裝在進氣管的中部；

排氣系統由排煙風機和排氣管道組成，排煙風機安裝在排氣管道內部，排氣管道安裝在殼體外部，和殼體頂部開口密封連接；電纜支撐系統包括支架、坩堝，支架一端固定在殼體上面，支架另一端在殼體內部中心有托盤，托盤上放置坩堝，準備測試的電纜切成段放在坩堝內；

點火系統由開關、電線、高溫陶瓷管、電熱絲組成，電熱絲布置在坩堝底部，電線從殼體側壁開孔伸進殼體內部，電線在殼體內部穿過高溫陶瓷管；

燃燒參數測試系統由熱電偶束、氣體傳感器、輻射熱流計組成，熱電偶束布置在坩堝上方，和坩堝的垂直距離以熱電偶束能測到電纜火焰中心線溫度為準，氣體傳感器布置在電纜火焰上方煙氣羽流區域，氣體傳感器可測量二氧化碳、一氧化碳、氯化氫等燃燒煙氣中的氣體；

輻射熱流計固定在殼體的內壁面，與電纜火焰處于水平位置，輻射熱流計的輻射接收面正對火焰；