模擬火災(zāi)環(huán)境下電纜燃燒的實驗系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電纜樣本檢測技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種模擬火災(zāi)環(huán)境下電纜燃燒的實驗系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]電纜廣泛應(yīng)用于我國各行各業(yè)及國民生活的眾多領(lǐng)域，為國家工業(yè)和經(jīng)濟發(fā)展提供著重要保障。電纜通常由護套層、填充層、絕緣層、線芯等組成，其中填充層和絕緣層一般是由高分子聚合物材料加工而成，具有一定的可燃性和較強的毒性。其中一些絕緣層屬于熱塑性材料，當它受熱或發(fā)生燃燒時，會出現(xiàn)熔融滴落、流淌燃燒的耦合火蔓延行為，不僅增加了火災(zāi)危險性，也將使人員的生命財產(chǎn)安全受到更為嚴重的危險。事實上，由電纜引發(fā)的火災(zāi)在我國乃至歐美發(fā)達國家都一直占據(jù)著火災(zāi)發(fā)生總數(shù)中相當大的比例，是火災(zāi)研究中不可回避的重大安全問題之一。
[0003]關(guān)于電纜燃燒方面的研究，國際電工委員會(Internat1nal ElectrotechnicalCommiss1n)曾推行過相關(guān)行業(yè)標準ICE60332。該套標準主要針對的是電纜著火時火垂直向上蔓延的過程，通過底部的熱源作為引火源，利用蔓延長度、燃燒時間等參量來對電纜的燃燒特性進行定性及分類。但該方法也存在一定局限性，比如只適用于開展順流向上形式的火蔓延實驗，同時無法模擬真實的火場環(huán)境，即無法模擬在外界輻射熱作用下電纜著火燃燒及蔓延的過程等，故對電纜燃燒特性進行的定性及分類也還不夠準確，對電纜火災(zāi)動力學(xué)的研究分析也不夠深入。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]基于此，本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種模擬火災(zāi)環(huán)境下電纜燃燒的實驗系統(tǒng)及方法，利于對電纜的燃燒特性進行更準確地定性及分類，從而利于在電纜火災(zāi)動力學(xué)方面進行更為深入的研究分析。
[0005]其技術(shù)方案如下:
[0006]—種模擬火災(zāi)環(huán)境下電纜燃燒的實驗系統(tǒng)，包括:
[0007]稱量裝置，其用于測量電纜樣本在燃燒過程中的質(zhì)量變化，其上設(shè)有用于固定電纜樣本的樣本架；
[0008]加熱裝置，其用于模擬火災(zāi)中電纜樣本燃燒時周邊的受熱環(huán)境，其包括輻射加熱殼和點火器，輻射加熱殼罩住上述的稱量裝置，點火器設(shè)置在輻射加熱殼的腔內(nèi)用于點燃上述固定在樣本架上的電纜樣本；
[0009]多個熱電偶和熱流計，多個熱電偶用于測量電纜樣本內(nèi)部的溫度變化，多個熱流計用于測量電纜樣本的表面熱通量變化；
[0010]煙氣收集裝置，其用于收集電纜樣本燃燒時放出的煙氣，其包括集煙罩和煙氣組分分析儀，集煙罩與加熱裝置的輻射加熱殼相連，電纜樣本燃燒時放出的煙氣通過集煙罩導(dǎo)向煙氣組分分析儀。
[0011]在其中一個實施例中，所述稱量裝置上還設(shè)有石膏槽，所述樣本架的下端固定在石膏槽內(nèi)。
[0012]在其中一個實施例中，所述樣本架上設(shè)有支撐架，支撐架的下端固定在所述石膏槽內(nèi)。
[0013]在其中一個實施例中，所述樣本架上設(shè)有多個樣本固定夾。
[0014]在其中一個實施例中，所述加熱裝置還包括電熱絲，電熱絲由下至上分層式地設(shè)置在所述輻射加熱殼的內(nèi)壁上。
[0015]在其中一個實施例中，所述熱電偶的測試頭插入至電纜樣本的內(nèi)部，所述熱流計的測試頭設(shè)置在電纜樣本的外表面。
[0016]在其中一個實施例中，所述煙氣收集裝置還包括煙氣收集箱和排煙道，煙氣收集箱的上端通過管道與所述集煙罩相連，所述煙氣組分分析儀設(shè)置在煙氣收集箱與所述集煙罩之間的管道內(nèi)，排煙道設(shè)置在煙氣收集箱的下端。
[0017]—種模擬火災(zāi)環(huán)境下電纜燃燒的實驗方法，包括如下具體步驟:
[0018]稱量裝置上的樣本架固定住至少一個電纜樣本；
[0019]加熱裝置進行加熱使其輻射加熱殼腔內(nèi)的溫度升高，當加熱至預(yù)定溫度后，點火器點燃電纜樣本的一端，使電纜樣本的燃燒從一端蔓延至另一端；
[0020]在電纜樣本燃燒的過程中，稱量裝置測量電纜樣本的質(zhì)量變化，獲得電纜樣本的質(zhì)量損失數(shù)據(jù)；多個熱電偶測量電纜樣本內(nèi)部的溫度變化獲得溫度變化數(shù)據(jù)，多個熱流計測量電纜樣本的表面的熱通量變化，獲得熱通量變化數(shù)據(jù);煙氣收集裝置收集釋放出來的煙氣，其中，集煙罩將煙氣導(dǎo)向煙氣組分分析儀，煙氣組分分析儀對煙氣進行分析處理，獲得煙氣成分數(shù)據(jù)。
[0021]在上述的模擬火災(zāi)環(huán)境下電纜燃燒的實驗方法中，所述電纜樣本在所述樣本架上為豎向固定、橫向固定或斜向固定。
[0022]下面對前述技術(shù)方案的優(yōu)點或原理進行說明:
[0023]上述的模擬火災(zāi)環(huán)境下電纜燃燒的實驗系統(tǒng)中，稱量裝置用于測量電纜樣本在燃燒過程中的質(zhì)量變化，可獲得電纜樣本的質(zhì)量損失數(shù)據(jù)，如質(zhì)量損失額度、速率等，電纜樣本被固定在稱量裝置的樣本架上;加熱裝置用于模擬火災(zāi)中電纜樣本燃燒時周邊的受熱環(huán)境，使電纜樣本的燃燒更符合實際情況;熱電偶用于測量電纜樣本內(nèi)部的溫度變化，獲得溫度變化數(shù)據(jù)，熱流計用于測量電纜樣本的表面熱通量變化，獲得熱傳導(dǎo)、熱對流等熱通量變化數(shù)據(jù);煙氣收集裝置用于收集并分析電纜樣本燃燒時放出的煙氣，獲得煙氣成分數(shù)據(jù)，同時也避免煙氣流出對外界造成污染。通過獲得電纜樣本在近似火災(zāi)現(xiàn)場的模擬情況下燃燒時的質(zhì)量損失數(shù)據(jù)、溫度變化數(shù)據(jù)、熱通量數(shù)據(jù)及煙氣成分數(shù)據(jù)等，能夠?qū)﹄娎|的燃燒特性進行更準確地定性及分類，從而利于在電纜火災(zāi)動力學(xué)方面進行更為深入的研究分析。
【附圖說明】
[0024]圖1為本發(fā)明實施例所述的模擬火災(zāi)環(huán)境下電纜燃燒的實驗系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖2為本發(fā)明實施例中所述的輻射加熱殼的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖3為本發(fā)明實施例中所述的稱量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]附圖標記說明:
[0028]1、稱量裝置，11、樣本架，111、樣本固定夾，112、支撐架，12、石膏槽，2、加熱裝置，21、輻射加熱殼，211、底座，22、點火器，23、電熱絲，24、陶瓷夾具，3、熱電偶，4、熱流計，51、集煙罩，52、煙氣組分分析儀，53、煙氣收集箱，54、排煙道，6、電纜樣本。
【具體實施方式】
[0029]下面對本發(fā)明的實施例進行詳細說明:
[0030]如圖1-3所示，為一種模擬火災(zāi)環(huán)境下電纜燃燒的實驗系統(tǒng)，其包括:稱量裝置1，其用于測量電纜樣本6在燃燒過程中的質(zhì)量變化，其上設(shè)有用于固定電纜樣本6的樣本架11;加熱裝置2，其用于模擬火災(zāi)中電纜樣本6燃燒時周邊的受熱環(huán)境，其包括輻射加熱殼21和點火器22，輻射加熱殼21罩住上述的稱量裝置1，點火器22設(shè)置在輻射加熱殼21的腔內(nèi)用于點燃上述固定在樣本架11上的電纜樣本6;多個熱電偶3和熱流計4，多個熱電偶3用于測量電纜樣本6內(nèi)部的溫度變化，多個熱流計4用于測量電纜樣本6的表面熱通量變化煙氣收集裝置，其用于收集電纜樣本6燃燒時放出的煙氣，其包括集煙罩51和煙氣組分分析儀52，集煙罩51與加熱裝置2的輻射加熱殼21相連，電纜樣本6燃燒時放出的煙氣通過集煙罩51導(dǎo)向煙氣組分分析儀52。
[0031]其中，稱量裝置1用于測量電纜樣本6在燃燒過程中的質(zhì)量變化，可獲得電纜樣本6的質(zhì)量損失數(shù)據(jù)，如質(zhì)量損失額度、速率等，電纜樣本6被固定在稱量裝置1的樣本架11上；加熱裝置2用于模擬火災(zāi)中電纜樣本6燃燒時周邊的受熱環(huán)境，使電纜樣本6的燃燒更符合實際情況;熱電偶3用于測量電纜樣本6內(nèi)部