本發(fā)明涉及一種消防用設備，尤其是一種真火模擬發(fā)生裝置及控制方法。

背景技術：

隨著國民經(jīng)濟的高速發(fā)展，新能源、新材料、新產(chǎn)品的大量涌現(xiàn)，油氣管道泄漏爆炸、飛機方艙及地鐵火災等特殊環(huán)境下的火災頻頻發(fā)生，對人民的經(jīng)濟、生命造成了嚴重的危害。因此，加強火災預防工作的同時，提高消防官兵的消防技能、提高消防過程的作業(yè)效率，尤其是面對轟燃、爆燃等極端火災情況時的應對技巧，最大限度地減少人員生命財產(chǎn)損失成為至關重要的大事。

近年來，公安消防部隊進口并配備了大量價格昂貴、制造精密的裝備儀器，但是沒有相應的訓練裝備，部隊只能動用滅火救援作戰(zhàn)裝備進行訓練，對裝備的損耗較大，加之缺少必要的維修、管理，出現(xiàn)故障或損壞難以及時排除或修復，既影響訓練又不利于執(zhí)勤備戰(zhàn)工作。加強滅火救援模擬訓練裝備的開發(fā)和研制，是消防部隊滅火救援、執(zhí)勤訓練面臨的十分重要的現(xiàn)實問題。

在傳統(tǒng)的消防官兵日常滅火訓練項目中，大多是采用燃燒實物來營造真實場景，訓練前后的準備工作繁重，不易進行多次連續(xù)訓練，且燃燒過程產(chǎn)生大量的黑煙，污染環(huán)境，影響市容和居民生活。除此之外，上述常規(guī)的模擬訓練與飛機機艙及地鐵失火、油氣輸油管道泄漏失火等極端情況相差甚遠，不足以從根本上提高消防官兵應對極端火災的能力。

鑒于此提出本發(fā)明。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的一個目的在于克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種能夠模擬轟燃條件下的火災情況，并且可控的真火模擬發(fā)生裝置。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種真火模擬發(fā)生裝置的控制方法。

為了實現(xiàn)第一發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下技術方案：

一種真火模擬發(fā)生裝置，包括，

長焰真火發(fā)生裝置，具有噴射長距火焰的主火焰噴射口和用于擴大火焰截面面積的擴充火焰噴射口，以及多個霧化介質(zhì)噴射口；

燃料供給系統(tǒng)，用于向長焰真火發(fā)生裝置供應燃料，所述燃料供給系統(tǒng)配置成將燃料分別供應至主火焰噴射口和擴充火焰噴射口；

霧化介質(zhì)供給系統(tǒng)，配置成向長焰真火發(fā)生裝置供應霧化介質(zhì)，并提供一定的壓力使霧化介質(zhì)從霧化介質(zhì)噴射口噴出；

遙控點火裝置，與長焰真火發(fā)生裝置連接，以引燃從主火焰噴射口和/或擴充火焰噴射口噴射出的燃料；

以及控制上述系統(tǒng)和裝置運行的遠程控制系統(tǒng)。

進一步，所述擴充火焰噴射口為多個，并圍繞主火焰噴射口設置，擴充火焰噴射口噴射出的燃料至少部分擴散至主火焰噴射口的噴射范圍以外，以擴大火焰截面面積。

進一步，所述長焰真火發(fā)生裝置包括，拉瓦爾噴管，固定在拉瓦爾噴管內(nèi)的主噴頭和輔助噴頭，以及與燃料供給系統(tǒng)連接的第一燃料注入管、第二燃料注入管和與霧化介質(zhì)供給系統(tǒng)連接的霧化介質(zhì)供應管；所述主火焰噴射口形成在主噴頭上，主噴頭與第一燃料注入管連接，所述擴充火焰噴射口形成在輔助噴頭上，輔助噴頭與第二燃料注入管連接，所述霧化介質(zhì)供應管伸入至拉瓦爾噴管內(nèi)，并在末端形成所述霧化介質(zhì)噴射口。

進一步，所述第一燃料注入管、第二燃料注入管和霧化介質(zhì)供應管為三層套筒結構；其中，內(nèi)層套筒構成第一燃料注入管并與主噴頭連接，中層套筒構成第二燃料注入管并與輔助噴頭連接，外層套筒構成霧化介質(zhì)供應管，其末端設有開口形成所述霧化介質(zhì)噴射口。

進一步，所述輔助噴頭的軸線與主噴頭的軸線呈一定角度傾斜設置。

進一步，所述遙控點火裝置包括高能電壓包，通過點火電纜與高能電壓包連接的高壓電咀，所述高壓電咀安裝在長焰真火發(fā)生裝置上，所述高能電壓包通過電纜與電網(wǎng)連接。

進一步，所述燃料供給系統(tǒng)包括，高壓氮氣瓶組、增壓緩沖罐和燃料儲罐；所述高壓氮氣瓶組通過連接管路與增壓緩沖罐連接，所述增壓緩沖罐通過連接管路與燃料儲罐連接；燃料儲罐上設有燃料加注口，燃料儲罐的底部通過連接管路與長焰真火發(fā)生裝置連接，以將燃料供應至主火焰噴射口和擴充火焰噴射口。

進一步，所述霧化介質(zhì)供給系統(tǒng)包括，空壓機，通過管路與空壓機連接的霧化介質(zhì)儲罐，霧化介質(zhì)儲罐還通過管路與長焰真火發(fā)生裝置連接，以將霧化介質(zhì)供應至霧化介質(zhì)噴射口。

進一步，所述遠程控制系統(tǒng)包括，操作平臺，設置在操作平臺內(nèi)的控制裝置，所述操作平臺上設有與控制裝置連接的按鈕，所述控制裝置至少用于控制燃料供給系統(tǒng)、霧化介質(zhì)供給系統(tǒng)、遙控點火裝置的啟動和關閉。

為了實現(xiàn)第二發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下技術方案：

一種真火模擬發(fā)生裝置的控制方法，包括以下步驟：

步驟一，控制燃料供給系統(tǒng)和霧化介質(zhì)供給系統(tǒng)分別向長焰真火發(fā)生裝置供應燃料和霧化介質(zhì)，并將燃料和霧化介質(zhì)從長焰真火發(fā)生裝置的不同噴射口噴出；

步驟二，控制遙控點火裝置產(chǎn)生電火花，點燃從噴射口噴出的燃料；

步驟三，控制關閉燃料供給系統(tǒng)，并向燃料供應管路內(nèi)供應氮氣，以將殘留在燃料供應管路和真火發(fā)生裝置內(nèi)的燃料吹除。

采用本發(fā)明所述的技術方案后，帶來以下有益效果：

1、本發(fā)明的真火模擬發(fā)生裝置可以真實的模擬火災現(xiàn)象，尤其是轟燃工況下噴射火的火災現(xiàn)象，為消防演練提供逼真的火災情景，加強消防官兵的日常訓練和實戰(zhàn)技能，提高消防作業(yè)效率。

2、本發(fā)明能夠產(chǎn)生長距火焰，同時噴出的火焰又具有較大的火焰截面面積，能夠形成良好的火焰形態(tài)，不僅火焰剛度好，火焰穩(wěn)定性好，而且有效解決了火焰喉頸較小的問題。

3、本發(fā)明使用方法簡單，安全可控，便于維護和管理，具有良好的經(jīng)濟效益，提升了我國消防訓練器材的技術水平。

附圖說明

圖1：本發(fā)明的系統(tǒng)原理圖；

圖2：本發(fā)明的管路連接圖；

圖3：本發(fā)明長焰真火發(fā)生裝置的結構剖面圖；

圖4：為圖3的y局部放大圖；

圖5：為沿圖3的p向投影的拉瓦爾噴管的內(nèi)部圖；

圖6：本發(fā)明燃料供給系統(tǒng)的結構圖；

圖7：本發(fā)明霧化介質(zhì)供給系統(tǒng)的結構圖；

圖8：本發(fā)明遙控點火裝置的結構圖；

圖9：本發(fā)明移動式集中供應平臺的結構圖；

圖10：本發(fā)明的長焰真火發(fā)生裝置在飛機發(fā)動機艙內(nèi)的安裝示意圖；

其中：1、長焰真火發(fā)生裝置2、燃料供給系統(tǒng)3、霧化介質(zhì)供給系統(tǒng)4、遙控點火裝置5、遠程控制系統(tǒng)6、移動式集中供應平臺7、飛機發(fā)動機艙8、隔離墻9、移動式集中供應平臺10、飛機發(fā)動機艙11、主火焰噴射口12、擴充火焰噴射口13、霧化介質(zhì)噴射口14、拉瓦爾噴管15、主噴頭16、輔助噴頭17、第一燃料注入管18、第二燃料注入管19、霧化介質(zhì)供應管21、高壓氮氣瓶組22、增壓緩沖罐23、燃料儲罐24、回吹管路25、置換管路26、燃料供應管路27、一級供氣管路28、二級供氣管路31、空壓機32、霧化介質(zhì)儲罐33、霧化介質(zhì)供應管41、高能電壓包42、高壓電咀43、plc控制器44、繼電器45、火焰探測器141、收縮管142、窄喉143、擴張管144、霧化介質(zhì)接口。

具體實施方式

下面結合附圖對本發(fā)明的具體實施方式作進一步詳細的描述。

如圖1和圖2所示，一種真火模擬發(fā)生裝置，包括，長焰真火發(fā)生裝置1、燃料供給系統(tǒng)2、霧化介質(zhì)供給系統(tǒng)3、遙控點火裝置4和控制上述系統(tǒng)、裝置運行的遠程控制系統(tǒng)5。為提高安全性，長焰真火發(fā)生裝置1與燃料供給系統(tǒng)2、霧化介質(zhì)供給系統(tǒng)3、遙控點火裝置4通過隔離墻8相分隔。

結合圖3、圖4和圖5所示，所述長焰真火發(fā)生裝置1具有主火焰噴射口11和擴充火焰噴射口12，以及多個霧化介質(zhì)噴射口13。主火焰噴射口11用于噴射火焰長度達到15米的長距火焰，擴充火焰噴射口12用于擴大火焰截面面積，霧化介質(zhì)噴射口13用于噴射霧化介質(zhì)，以霧化分散燃料，并輔助為其提供初始動能。

所述燃料供給系統(tǒng)2用于向長焰真火發(fā)生裝置1供應燃料，并可以將燃料分別供應至主火焰噴射口11和擴充火焰噴射口12；所述霧化介質(zhì)供給系統(tǒng)3配置成向長焰真火發(fā)生裝置1供應霧化介質(zhì)，并提供一定的壓力使霧化介質(zhì)從霧化介質(zhì)噴射口13噴出；所述遙控點火裝置4與長焰真火發(fā)生裝置1連接，以引燃從主火焰噴射口11和/或擴充火焰噴射口12噴射出的燃料。

所述擴充火焰噴射口12為多個，并圍繞主火焰噴射口11設置，擴充火焰噴射口12的火焰噴射方向與主火焰噴射口11的火焰噴射方向呈一定角度傾斜設置，擴充火焰噴射口12噴射出的燃料至少部分擴散至主火焰噴射口11的噴射范圍以外，以擴大火焰截面面積。優(yōu)選地，所述擴充火焰噴射口12為三個。

在下文中將對長焰真火發(fā)生裝置1、燃料供給系統(tǒng)2、霧化介質(zhì)供給系統(tǒng)3、遙控點火裝置4和遠程控制系統(tǒng)5進行詳細說明。

具體地，所述長焰真火發(fā)生裝置1包括，拉瓦爾噴管14，固定在拉瓦爾噴管14內(nèi)的主噴頭15和輔助噴頭16，以及與燃料供給系統(tǒng)2連接的第一燃料注入管17、第二燃料注入管18和與霧化介質(zhì)供給系統(tǒng)3連接的霧化介質(zhì)供應管19。所述主火焰噴射口11形成在主噴頭15上，主噴頭15與第一燃料注入管17連接，優(yōu)選為螺紋連接，可實現(xiàn)不同主噴頭15的更換。所述擴充火焰噴射口12形成在輔助噴頭16上，輔助噴頭16與第二燃料注入管18連接，優(yōu)選為螺紋連接。所述霧化介質(zhì)供應管19伸入至拉瓦爾噴管14內(nèi)，并在末端形成所述霧化介質(zhì)噴射口13。

優(yōu)選地，所述第一燃料注入管17、第二燃料注入管18和霧化介質(zhì)供應管19為三層套筒結構；其中，內(nèi)層套筒構成第一燃料注入管17與主噴頭15連接，中層套筒構成第二燃料注入管18與輔助噴頭16連接，外層套筒構成霧化介質(zhì)供應管19，其末端設有開口形成所述霧化介質(zhì)噴射口13。

在外層套筒上的外圍固定套設焊接有一法蘭盤，該法蘭盤與拉瓦爾噴管14固定連接。

優(yōu)選地，所述主噴頭15的軸線與輔助噴頭16的軸線之間的夾角為5°～10°，所述主噴頭15的霧化角小于輔助噴頭16的霧化角，優(yōu)選地，輔助噴頭16的霧化角為15°～30°。

所述拉瓦爾噴管14由兩個錐形管構成，其中一個為收縮管141，另一個為擴張管143，收縮管141與擴張管143的連接處形成一窄喉142，所述主火焰噴射口11和擴充火焰噴射口12位于窄喉142處，從主火焰噴射口11和擴充火焰噴射口12噴出的燃料在擴張管143內(nèi)擴散并向前噴出。

結合圖6所示，具體地，所述燃料供給系統(tǒng)2包括，高壓氮氣瓶組21、增壓緩沖罐22和燃料儲罐23；所述高壓氮氣瓶組21通過增壓緩沖罐22與燃料儲罐23連接，所述燃料儲罐23上設有燃料加注口，底部設有燃料出口，并連接有燃料供應管路26。所述燃料供應管路26的末端分為兩條分支管路，并形成第一燃料出口和第二燃料出口，并對應與長焰真火發(fā)生裝置1的第一燃料注入管17和第二燃料注入管18連接，以為長焰真火發(fā)生裝置1供應燃料。在兩分支管路上分別設有電磁閥v216和電磁閥v217用于控制管路的通斷，優(yōu)選地，燃料供應管路26上還設有一過濾器g22，以過濾燃料中的雜質(zhì)，避免雜質(zhì)進入長焰真火發(fā)生裝置1。

所述高壓氮氣瓶組21通過一級供氣管路27與增壓緩沖罐22連接，增壓緩沖罐22通過二級供氣管路28與燃料儲罐23連接，在一級供氣管路27和二級供氣管路28上分別設有截止閥用于控制管路的通斷。在一級供氣管路27上還設有減壓器j21和過濾器g21，所述過濾器g212設置在減壓器j21的上游，所述增壓緩沖罐22和燃料儲罐23上分別設有安全閥v203和安全閥v209，所述燃料儲罐23上還設有泄壓截止閥v210，以在燃料儲罐23壓力過大時，打開泄壓截止閥v210泄壓。

高壓氮氣瓶組21提供高壓氮氣源，氮氣經(jīng)過濾器g21過濾、減壓器j21減壓后進入增壓緩沖罐22，保證管路內(nèi)氣體流通順暢，無壓力波動。穩(wěn)壓后的氮氣進入燃料儲罐23，為罐內(nèi)燃料提供壓力能。

所述燃料供給系統(tǒng)2還包括一回吹管路24和一置換管路25，回吹管路24用于吹除殘留在燃料供應管路26內(nèi)的燃料；所述回吹管路24的進氣端與高壓氮氣瓶組21或增壓緩沖罐22連接，出氣端與燃料供應管路26連接，在進氣端與出氣端之間至少設有一截止閥v207和單向閥v208，優(yōu)選地，所述截止閥v207為電磁閥。所述單向閥v208配置為只允許氣流從進氣端向出氣端流動，使得回吹管路24內(nèi)的氣體只能向燃料供應管路26方向流動。在燃燒工作完成后，通過回吹管路24向燃料供應管路26內(nèi)供應氮氣，以將燃料供應管路26內(nèi)殘留的燃料吹除。

所述燃料供應管路26上設有一隔離截止閥v211，所述隔離截止閥v211位于燃料供應管路26與回吹管路24出氣端連接處的上游，以避免回吹管路24內(nèi)的氣體沿燃料供應管路26進入至燃料儲罐23內(nèi)。

所述置換管路25具有一進氣端和至少兩個出氣端，置換管路25的進氣端與高壓氮氣瓶組21或增壓緩沖罐22連接，其中一出氣端設置在燃料儲罐23的外圍區(qū)域，另一出氣端設置在長焰真火發(fā)生裝置1的外圍區(qū)域，在燃料儲罐23或長焰真火發(fā)生裝置1發(fā)生燃料泄露時，所述出氣端供應氮氣以快速改變?nèi)剂蟽?3或長焰真火發(fā)生裝置1所在區(qū)域的氣體成分，以避免發(fā)生燃料爆炸。

優(yōu)選地，置換管路25具有兩個出氣端，并通過設置電磁閥v214和電磁閥v215分別控制兩個出氣端的開閉。

所述回吹管路24的進氣端和置換管路25的進氣端通過一四通接頭共同與二級供氣管路28連接。

結合圖7所示，具體地，所述霧化介質(zhì)供給系統(tǒng)3，包括空壓機31，通過管路與空壓機31連接的霧化介質(zhì)儲罐32，霧化介質(zhì)儲罐32還通過管路與長焰真火發(fā)生裝置1的霧化介質(zhì)供應管19連接，以將霧化介質(zhì)供應至霧化介質(zhì)噴射口13。霧化介質(zhì)供給系統(tǒng)3不僅負責給長焰真火發(fā)生裝置1提供火焰噴射時的動力，而且提供燃料初期燃燒時所需的氧氣。

所述霧化介質(zhì)儲罐32與空壓機31連接的上游管路上設有過濾器g11和電磁閥v101，霧化介質(zhì)儲罐32與長焰真火發(fā)生裝置1連接的下游管路上設有過濾器g13和電磁閥v106，在霧化介質(zhì)儲罐32上還設有安全閥v102。

所述拉瓦爾噴管14的外周壁上還設有霧化介質(zhì)接口144，所述霧化介質(zhì)接口144可以與霧化介質(zhì)供給系統(tǒng)3連接，也可以與其他空氣源裝置連接，如氣瓶，霧化介質(zhì)接口144主要為火焰初期燃燒提供氧氣。

結合圖8所示，具體地，所述遙控點火裝置4包括高能電壓包41、通過通過點火電纜與高能電壓包41連接的高壓電咀42，所述高壓電咀42安裝在長焰真火發(fā)生裝置1上，所述高能電壓包41通過電纜與電網(wǎng)連接；還包括，plc控制器43，所述plc控制器43通過一繼電器44控制高能電壓包41的通斷電，以及通過信號電纜與plc控制器43連接的火焰探測器45，所述火焰探測器45安裝在長焰真火發(fā)生裝置1上。

在點火時，高能電壓包41以每秒3～5次的頻率產(chǎn)生高電壓脈沖并傳遞至高壓電咀42，輔助噴頭16噴出霧化較好燃料，燃料遇到高壓電咀42產(chǎn)生的火花后被點燃，并最終引燃主噴頭15噴出的燃料。點燃的火焰會被火焰探測器45探測到，并將信號反饋至plc控制器43，plc控制器43控制繼電器44動作，使其斷開高能電壓包41的市電供應，至此，遙控點火裝置4點火過程完成。

具體地，所述遠程控制系統(tǒng)5包括，操作平臺，設置在操作平臺內(nèi)的控制裝置，所述操作平臺上設有與控制裝置連接的按鈕，所述控制裝置至少用于控制燃料供給系統(tǒng)2、霧化介質(zhì)供給系統(tǒng)3、遙控點火裝置4的啟動和關閉。具體地，控制裝置主要控制的是電磁閥的開關和遙控點火裝置4的起始點火控制，空壓機31控制。

優(yōu)選的，本發(fā)明的真火模擬發(fā)生裝置還包括，與遠程控制系統(tǒng)5連接的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括，設置在燃料供應管路26末端的分支管路上的流量傳感器q21和流量傳感器q22，用于檢測分支管路內(nèi)燃料的流量；設置在一級供氣管路27上的壓力傳感器p21，以檢測一級供氣管路27內(nèi)的壓力是否穩(wěn)定，設置在燃料儲罐23上的壓力傳感器p24，用于檢測燃料儲罐23內(nèi)的壓力，當燃料儲罐23內(nèi)的壓力達到設定值時，即停止向燃料儲罐23內(nèi)填充氮氣，設置在燃料儲罐23上的液位傳感器l21，用于檢測燃料儲罐23內(nèi)剩余的燃料；設置在霧化介質(zhì)儲罐32上的壓力傳感器p11，用于檢測霧化介質(zhì)儲罐32內(nèi)的壓力，當霧化介質(zhì)儲罐32內(nèi)的壓力達到設定值時，空壓機31即停止工作。

優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)還包括設置在燃料儲罐23和長焰真火發(fā)生裝置1附近的用于檢測周圍燃料濃度的傳感器。所述的遠程控制系統(tǒng)5具有安全保障功能，當數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集到的信息出現(xiàn)異常時，遠程控制系統(tǒng)5將發(fā)出報警信息，當燃料儲罐23或長焰真火發(fā)生裝置1附近的燃料濃度達到設定值時，遠程控制系統(tǒng)5將控制置換管路25打開，以降低空氣中的燃料濃度。

結合圖9和圖10所示，作為一種實施方式，本發(fā)明的真火模擬發(fā)生裝置還包括一移動式集中供應平臺9，所述移動式集中供應平臺9為框架式結構，內(nèi)部具有容納腔，底部具有移動輪，所述燃料供給系統(tǒng)2、霧化介質(zhì)供給系統(tǒng)3和遙控點火裝置4集中安裝在移動式集中供應平臺9的容納腔內(nèi)，以便于集中移動。所述置換管路25的一個出氣端設置在移動式集中供應平臺9的容納腔內(nèi)，以向容納腔內(nèi)供應氮氣。所述長焰真火發(fā)生裝置1安裝在飛機發(fā)動機艙10內(nèi)，所述置換管路25的另一個出氣端設置在飛機發(fā)動機艙10內(nèi)，以向飛機發(fā)動機艙10內(nèi)供應氮氣。

一種真火模擬發(fā)生裝置的控制方法，包括以下步驟：

步驟一，控制燃料供給系統(tǒng)和霧化介質(zhì)供給系統(tǒng)分別向長焰真火發(fā)生裝置供應燃料和霧化介質(zhì)，并將燃料和霧化介質(zhì)從長焰真火發(fā)生裝置的不同噴射口噴出；

步驟二，控制遙控點火裝置產(chǎn)生電火花，點燃從噴射口噴出的燃料；

步驟三，控制關閉燃料供給系統(tǒng)，并向燃料供應管路內(nèi)供應氮氣，以將殘留在燃料供應管路和真火發(fā)生裝置內(nèi)的燃料吹除。

需要指出的是，在步驟一至步驟三中，若發(fā)生燃料泄露，則直接執(zhí)行關閉燃料供給，并打開置換管路25，向外界大氣中供應氮氣以快速改變?nèi)剂蟽?3或長焰真火發(fā)生裝置1所在區(qū)域的氣體成分，以避免發(fā)生燃料爆炸。

以上所述為本發(fā)明的實施方式，應當指出，對于本領域的普通技術人員而言，在不脫離本發(fā)明原理前提下，還可以做出多種變形和改進，這也應該視為本發(fā)明的保護范圍。