一种水系灭火剂灭火性能对比试验系统及使用方法

1.一种水系灭火剂灭火性能对比试验系统，其特征在于：包括燃烧装置、装有水系灭火剂的灭火装置、温度测量装置、温度无纸记录仪(9)、重量测量装置、调理电路(10)、数据采集卡(11)、计算机(12)以及摄像机(17)，所述灭火装置的喷液口正对燃烧装置的正上方，温度测量装置位于燃烧装置的上方并与温度无纸记录仪(9)连接，温度无纸记录仪(9)自动采集并记录数据；重量测量装置装设于燃烧装置和灭火装置上并与调理电路(10)连接，重量信号通过调理电路(10)传输给数据采集卡(11)，数据采集卡(11)通过PCI总线与计算机(12)连接，计算机(12)通过数据读取软件对接收的数据进行分析并显示；所述摄像机(17)的镜头对准燃烧装置的火焰；所述灭火装置包括灭火剂箱(1)、压力表(3)、阀门(4)及灭火剂传输管道(19)，所述灭火剂箱(1)装设于灭火剂箱支架(2)上，灭火剂传输管道(19)一端连接于灭火剂箱(1)的喷头(5)上，另一端通过灭火剂传输管道支架(20)装设于燃烧物(16)的正上方；压力表(3)装设于灭火剂箱(1)的侧面，所述阀门(4)装设于喷头(5)上。
2.根据权利要求1所述的水系灭火剂灭火性能对比试验系统，其特征在于：所述燃烧装置包括引燃盘(14)、燃料支架(15)和燃烧物(16)，所述引燃盘(14)置于燃料支架(15)下方，所述燃烧物(16)置于燃料支架(15)上并位于引燃盘(14)的正上方。
3.根据权利要求2所述的水系灭火剂灭火性能对比试验系统，其特征在于：所述温度测量装置包括多根热电偶(6)，多根热电偶(6)等间隔安装于热电偶支架(8)上，并分别位于燃烧物(16)的不同火焰高度，用于测量燃烧物(16)内部或不同高度火焰的温度，所述温度无纸记录仪(9)与热电偶(6)连接。
4.根据权利要求3所述的水系灭火剂灭火性能对比试验系统，其特征在于：所述重量测量装置包括燃烧物重量传感器(13)和灭火剂重量传感器(7)，燃烧物重量传感器(13)安装在燃料支架(15)的四个支撑脚底部，用于测量燃烧物(16)的燃烧程度；灭火剂重量传感器(7)安装在灭火剂箱支架(2)底部，用于测量灭火剂的用量，燃烧物重量传感器(13)和灭火剂重量传感器(7)均与调理电路(10)连接。
5.根据权利要求4所述的水系灭火剂灭火性能对比试验系统，其特征在于：所述计算机(12)内安装有基于LabView软件开发的数据读取软件，计算机(12)通过数据读取软件分析数据采集卡(11)采集的数据，得到燃烧物重量曲线和灭火剂重量曲线。
6.一种如权利要求5所述的水系灭火剂灭火性能对比试验系统的使用方法，包括如下步骤：
(1)称取一定量的水系灭火剂A1装至灭火剂箱，利用灭火剂灌装装置充装驱动气体，压力表测量显示灭火剂箱内压力；
(2)分别称取一定量的清水和汽油导入引燃盘，并称取适量的燃烧物置于燃料支架；
(3)打开摄像机，调整摄像头对准燃料支架及燃烧物火焰；
(4)引燃引燃盘中的溶剂油，记录引燃时间；热电偶、燃烧物重量传感器和灭火剂重量传感器测量相应信号，热电偶将测量数据传输至温度无纸记录仪，燃烧物重量传感器、灭火剂重量传感器将信号传输至调理电路并转换为数字信号，再传输至数据采集卡；
(5)数据采集卡采集的数据经过PCI总线传输至计算机，通过计算机上安装的基于LabView软件开发的数据读取软件，得到燃烧物重量曲线和灭火剂重量曲线；
(6)待燃烧物的重量燃烧至初始重量的55％时，记录时间；开启灭火剂箱阀门，观察燃烧物的火焰、温度现象，记录明火扑灭时间，待灭火剂使用达到一定量时，关闭灭火剂箱阀门，记录阀门关闭时间；
(7)观察、记录燃烧物的复燃情况：若一定时间内燃烧物复燃，则记录关闭阀门至复燃的时间，若一定时间内燃烧物不复燃，则记录不复燃；
(8)关闭摄像机；
(9)重复步骤(1)～(8)3次，记录该3次所获记录的明火扑灭时间平均值、灭火后各个时间点的温度值平均值、3次所使用的灭火剂用量的平均值、3次灭火试验复燃时间的平均值，若不复燃则不记录时间；
(10)用水系灭火剂B1替换步骤(1)～(9)中的水系灭火剂A1，其他条件均相同，重复步骤(1)～(9)；
(11)对比两组试验的步骤(9)所采集的数据，比较其值的大小，即比较出水系灭火剂的灭火性能。

一种水系灭火剂灭火性能对比试验系统及使用方法\n技术领域\n[0001] 本发明属于消防技术领域，具体涉及一种水系灭火剂灭火性能对比试验系统及使用方法。\n背景技术\n[0002] 森林是人类赖以生存及社会发展最重要和不可缺少的资源之一，更是地球生态平衡的保护者。但是，人类的失控活动及自然因素的影响，森林火灾发生频繁，且每次大森林火灾均带来巨大经济损失和人员伤亡，火灾对全球性气候、植被及生态环境的间接影响远远超过其直接经济损失。尽管水是天然的灭火剂，具有无毒、无腐蚀的特点，但是其灭火性能与灭火剂差距很大。上世纪60年代，哈龙灭火剂是消防行业广泛使用的灭火剂，但是哈龙含有氯和溴，在受到太阳光辐射后，分接触氯、溴的自由基，引发破坏性链式反应，破花臭氧层。随着国际上对环境的重视程度越来越大，中国也已经出台相关政策限制哈龙灭火剂的生产与使用，并鼓励具有自主知识产权的灭火剂的研究。国家虽然市场上已出现哈龙的替代品，哈龙替代品已经正式纳入《中国实施逐步淘汰臭氧耗损物质的计划》之中，但是这些灭火剂在灭火迅速性方面、阻燃性方面、吸热降温方面均具有一定的不足。因此，高效防复燃灭火液的试验研究可提高森林火灾扑救的效率和成功率，减少火灾经济损失，确保人身安全，具有重要的实际意义。\n[0003] 在灭火剂配方研究过程中，试验研究具有十分重要的地位，国标《GB 17835-2008 水系灭火剂》说明了水系灭火剂的试验检测方法和性能指标。然而，改变少量化学原料对灭火剂灭火性能的影响在试验现象上的体现并不明显而被忽略，难以正确选择灭火剂的最佳配方。目前，灭火剂对比试验的装置和方法存在诸多问题，具体表现在以下几个方面：\n[0004] 1、灭火性能指标不明确。普遍采用喷洒一定质量的灭火剂判断试验燃烧物是否复燃作为评判指标，没有定量灭火剂的性能参数作为指标，难以保证灭火剂灭火性能判断的准确性和完整性，从而难以得到效果最佳的灭火剂配方。\n[0005] 2、为全面表征灭火剂的灭火性能，在灭火过程中需要实时记录的数据多，大大增加了实验人员工作量，降低了实验效率。\n[0006] 3、由于灭火过程受人为和设备影响大，不同的操作人员、不同的灭火设备都会对灭火剂灭火性能试验产生较大的影响，从而难以准确对比出灭火剂的灭火性能；同时，灭火试验过程中，高温对试验人员的人身安全造成威胁。\n[0007] 另外，灭火对比试验人员多，造成试验技术资源的浪费。\n发明内容\n[0008] 本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种通过建立灭火性能指标，可自动准确完整采集灭火剂灭火过程中的温度、燃烧物重量、灭火时间、燃烧物复燃时间、容器压力以及视频信息，准确判断灭火剂的灭火性能，大大节省技术资源的水系灭火剂灭火性能对比试验系统；还提供一种该试验系统的使用方法。\n[0009] 为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：\n[0010] 一种水系灭火剂灭火性能对比试验系统，包括燃烧装置、装有水系灭火剂的灭火装置、温度测量装置、温度无纸记录仪、重量测量装置、调理电路、数据采集卡、计算机以及摄像机，所述灭火装置的喷液口正对燃烧装置的正上方，温度测量装置位于燃烧装置的上方并与温度无纸记录仪连接，温度无纸记录仪自动采集并记录数据；重量测量装置装设于燃烧装置和灭火装置上并与调理电路连接，重量信号通过调理电路传输给数据采集卡，数据采集卡通过PCI总线与计算机连接，计算机通过数据读取软件对接收的数据进行分析并显示；所述摄像机的镜头对准燃烧装置的火焰。\n[0011] 作为对上述技术方案的进一步改进：\n[0012] 优选的，所述燃烧装置包括引燃盘、燃料支架和燃烧物，所述引燃盘置于燃料支架下方，所述燃烧物置于燃料支架上并位于引燃盘的正上方。\n[0013] 优选的，所述灭火装置包括灭火剂箱、压力表、阀门及灭火剂传输管道，所述灭火剂箱装设于灭火剂箱支架上，灭火剂传输管道一端连接于灭火剂箱的喷头上，另一端通过灭火剂传输管道支架装设于燃烧物的正上方；压力表装设于灭火剂箱的侧面，所述阀门装设于喷头上。\n[0014] 优选的，所述温度测量装置包括多根热电偶，多根热电偶等间隔安装于热电偶支架上，并分别位于燃烧物的不同火焰高度，用于测量燃烧物内部或不同高度火焰的温度，所述温度无纸记录仪与热电偶连接。\n[0015] 优选的，所述重量测量装置包括燃烧物重量传感器和灭火剂重量传感器，燃烧物重量传感器安装在燃料支架的四个支撑脚底部，用于测量燃烧物的燃烧程度；灭火剂重量传感器安装在灭火剂箱支架底部，用于测量灭火剂的用量，燃烧物重量传感器和灭火剂重量传感器均与调理电路连接。\n[0016] 优选的，所述计算机内包括燃烧物重量显示模块和灭火剂重量显示模块，并安装有基于LabView软件开发的数据读取软件，计算机通过数据读取软件分析数据采集卡采集的数据，传输至燃烧物重量显示模块和灭火剂重量显示模块，得到燃烧物重量曲线和灭火剂重量曲线。\n[0017] 基于一个总的发明构思，本发明还提供一种上述水系灭火剂灭火性能对比试验系统的使用方法，包括如下步骤：\n[0018] （1）称取一定量的水系灭火剂A1装至灭火剂箱，利用灭火剂灌装装置充装驱动气体，压力表测量显示灭火剂箱内压力；\n[0019] （2）分别称取一定量的清水和汽油导入引燃盘，并称取适量的燃烧物置于燃料支架；\n[0020] （3）打开摄像机，调整摄像头对准燃料支架及燃烧物火焰；\n[0021] （4）引燃引燃盘中的溶剂油，记录引燃时间；热电偶、燃烧物重量传感器和灭火剂重量传感器测量相应信号，热电偶将测量数据传输至温度无纸记录仪，燃烧物重量传感器、灭火剂重量传感器将信号传输至调理电路并转换为数字信号，再传输至数据采集卡；\n[0022] （5）数据采集卡采集的数据经过PCI总线传输至计算机，通过计算机上安装的基于LabView软件开发的数据读取软件，得到燃烧物重量曲线和灭火剂重量曲线；\n[0023] （6）待燃烧物的重量燃烧至初始重量的55%时，记录时间；开启灭火剂箱阀门，观察燃烧物的火焰、温度现象，记录明火扑灭时间，待灭火剂使用达到一定量时，关闭灭火剂箱阀门，记录阀门关闭时间；\n[0024] （7）观察、记录燃烧物的复燃情况：若一定时间（优选为600秒）内燃烧物复燃，则记录关闭阀门至复燃的时间，若一定时间（优选为600秒）内燃烧物不复燃，则记录不复燃；\n[0025] （8）关闭摄像机；\n[0026] （9）重复步骤（1）~（8）3次，记录该3次所获记录的明火扑灭时间平均值、灭火后各个时间点的温度值平均值、3次所使用的灭火剂用量的平均值、3次灭火试验复燃时间的平均值，若不复燃则不记录时间；\n[0027] （10）用水系灭火剂B1替换步骤（1）（~ 9）中的水系灭火剂A1，其他条件均相同，重复步骤（1）（~ 9）；\n[0028] （11）对比两组试验的步骤（9）所采集的数据，比较其值的大小，即比较出水系灭火剂的灭火性能。\n[0029] 与现有技术相比，本发明的优点在于：\n[0030] 使用本发明的水系灭火剂灭火性能对比试验系统进行对比试验，可自动采集灭火过程中各个温度采集点的温度值以及初始燃料重量、灭火时燃料重量、灭火剂使用量，操作人员可依次手动记录试验过程中的灭火时间、复燃时间，可大大减少实验人员的工作量，提高工作效率；通过定量比较上述记录和采集的参数作为指标，可对灭火剂灭火性能进行准确、完整地判断；该系统的自动化程度高，可减少灭火剂性能对比试验所需的操作人员数量，避免了由于操作人员不同、灭火设备不同对灭火剂灭火性能试验结果产生的影响。同时，试验人员无需邻近燃料支架灭火和记录数据而保证了人员的安全。\n附图说明\n[0031] 图1为本发明中水系灭火剂灭火性能对比试验系统的结构示意图。\n[0032] 图例说明：\n[0033] 1、灭火剂箱；2、灭火剂箱支架；3、压力表；4、阀门；5、喷头；6、热电偶；7、灭火剂重量传感器；8、热电偶支架；9、温度无纸记录仪；10、调理电路；11、数据采集卡；12、计算机；\n13、燃烧物重量传感器；14、引燃盘；15、燃料支架；16、燃烧物；17、摄像机；18、摄像机支架；\n19、灭火剂传输管道；20、灭火剂传输管道支架。\n具体实施方式\n[0034] 为了便于理解本发明，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本发明作更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体的实施例。\n[0035] 如图1所示，一种本发明的水系灭火剂灭火性能对比试验系统，包括燃烧装置、装有水系灭火剂的灭火装置、温度测量装置、温度无纸记录仪9、重量测量装置、调理电路10、数据采集卡11、计算机12以及摄像机17，灭火装置的喷液口正对燃烧装置的正上方，温度测量装置位于燃烧装置的上方并与温度无纸记录仪9连接，温度无纸记录仪9自动采集并记录数据；重量测量装置装设于燃烧装置和灭火装置上并与调理电路10连接，重量信号通过调理电路10传输给数据采集卡11，数据采集卡11通过PCI总线与计算机12连接，计算机12通过数据读取软件对接收的数据进行分析并显示；摄像机17安装在摄像机支架18上，其镜头对准燃烧装置的火焰，将燃烧过程的变化情况以视频方式保存下来，以供后续的研究。摄像机采用市售的一般产品即可。本发明可自动采集灭火过程中各个温度采集点的温度值以及初始燃料重量、灭火时燃料重量、灭火剂使用量，操作人员可依次手动记录试验过程中的灭火时间、复燃时间，可大大减少实验人员的工作量，提高工作效率；通过定量比较上述记录和采集的参数作为指标，可对灭火剂灭火性能进行准确、完整地判断；该系统的自动化程度高，可减少灭火剂性能对比试验所需的操作人员数量，避免了由于操作人员不同、灭火设备不同对灭火剂灭火性能试验结果产生的影响。\n[0036] 本实施例中，燃烧装置包括引燃盘14、燃烧物16和呈网格形式的燃料支架15，引燃盘14置于燃料支架15下方，燃烧物16置于燃料支架15上并位于引燃盘14的正上方。需要试验时，往引燃盘里添加汽油或其他引燃物，以引燃燃烧物。灭火装置包括灭火剂箱1、压力表\n3、阀门4及灭火剂传输管道19，灭火剂箱1装设于灭火剂箱支架2上，用于盛装灭火用的灭火剂。灭火剂传输管道19一端连接于灭火剂箱1的喷头5上，另一端通过灭火剂传输管道支架\n20装设于燃烧物16的正上方；压力表3装设于灭火剂箱1的侧面，用于检测显示灭火剂箱内的压力，以保证每次灭火过程压力一致；阀门4装设于灭火剂箱1的出液口处。阀门4、喷头5和灭火剂传输管道19依次串联连接。压力表采用市售的一般产品即可。\n[0037] 本实施例中，温度测量装置包括多根热电偶6，多根热电偶6等间隔安装于热电偶支架8上，并分别位于燃烧物16的不同火焰高度，用于测量燃烧物16内部或不同高度火焰的温度，温度无纸记录仪9与热电偶6连接，自动采集并记录数据。热电偶采用市售H18932型铠装热电偶。重量测量装置包括燃烧物重量传感器13和灭火剂重量传感器7，燃烧物重量传感器13安装在燃料支架15的四个支撑脚底部，用于测量燃烧物16的燃烧程度；灭火剂重量传感器7安装在灭火剂箱支架2底部，用于测量灭火剂的用量，燃烧物重量传感器13和灭火剂重量传感器7均与调理电路10连接，其将测出的重量信号传输至调理电路10，调理电路10将信号转换为数字信号，再传输至数据采集卡11，数据采集卡11通过PCI总线与计算机12连接，计算机12内安装有基于LabView软件开发的数据读取软件，计算机12通过数据读取软件分析数据采集卡11采集的数据，得到燃烧物重量曲线和灭火剂重量曲线。燃烧物重量传感器采用市售YHLY-ZS型柱式称重传感器，灭火剂重量传感器采用NR-WX6微小型称重传感器。\n[0038] 本发明试验系统的使用方法实施例，具体步骤如下：\n[0039] （1）称取6kg的水系灭火剂A1装至灭火剂箱，利用灭火剂灌装装置充装驱动气体，观察压力表测量显示灭火剂箱内压力直至达到5MPa；\n[0040] （2）分别称取0.8kg的清水和1kg汽油导入引燃盘，将引燃盘置于燃料支架的正下方，称取20kg的木垛燃烧物（该木垛由长80cm、宽40cm、高40cm的木条分层钉制而成，每层8根木条均匀摆放，共12层）置于燃料支架，并位于引燃盘的正上方；\n[0041] （3）打开摄像机，调整摄像头对准燃料支架及燃烧物的火焰；\n[0042] （4）引燃引燃盘中的溶剂油，用时间秒表记录时间，热电偶、燃烧物重量传感器和灭火剂重量传感器测量相应信号，热电偶将测量数据传输至温度无纸记录仪，燃烧物重量传感器、灭火剂重量传感器将信号传输至调理电路并转换为数字信号，再传输至数据采集卡；\n[0043] （5）数据采集卡采集的数据经过PCI总线传输至计算机中，通过计算机上安装的基于LabView软件开发的数据读取软件，得到燃烧物重量曲线和灭火剂重量曲线；\n[0044] （6）待燃烧物的重量燃烧至初始重量20kg的55%时，用时间秒表记录时间，开启灭火剂箱阀门，观察燃烧物的火焰、温度等现象，记录明火扑灭持续的时间，待灭火剂使用达到一定量时，关闭灭火剂箱阀门，记录阀门关闭的时间；\n[0045] （7）观察、记录燃烧物的复燃情况：若600秒内燃烧物复燃，则记录关闭阀门至复燃的时间，若600秒内燃烧物不复燃，则记录不复燃；\n[0046] （8）关闭摄像机；\n[0047] （9）重复步骤（1）~（8）3次，记录该3次所获记录的明火扑灭时间平均值、灭火后各个时间点的温度值平均值、3次所使用的灭火剂用量的平均值、3次灭火试验复燃时间的平均值（不复燃则不记录时间）；\n[0048] （10）用水系灭火剂B1代替步骤（1）（~ 9）中的水系灭火剂A1，其他条件相同，重复步骤（1）（~ 9）；\n[0049] （11）对比两组试验的步骤（9）所采集的数据，比较其值的大小，即可比较出不同水系灭火剂的灭火性能。\n[0050] 以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。