[发明专利]一种测量富氧环境下电缆燃烧特性的实验装置及实验方法

说明书

本发明涉及一种测量富氧环境下电缆燃烧特性的实验装置及实验方法，包括壳体、进气系统、排气系统、电缆支撑系统、点火系统、燃烧参数测试系统、氧气监测系统、数据采集系统。进气系统安装在外壳底部，排气系统安装在外壳顶部，电缆支撑系统固定在外壳上，通过坩埚盛放实验材料，点火系统由电热丝布置在坩埚内壁加热材料，燃烧参数测试系统包括辐射热流计、热电偶和烟气成分传感器，氧气监测系统由舵机控制氧气传感器，监测坩埚附近的氧气浓度，数据采集系统由计算机、多功能数据采集卡、模数转换模块采集各个传感器数据，并发出控制指令。本发明结构简单，可操作性强，为研究富氧环境下的电缆燃烧特性提供了一种简单易行的实验装置，测试结果准确且重复性较好。

技术领域

本发明涉及火灾燃烧研究领域，具体涉及一种测量富氧环境下电缆燃烧特性的实验装置及实验方法。

背景技术

随着经济的发展和生活水平的提高，生产、生活电气化水平的提升，电气火灾事故也随之增加。根据《中国火灾统计年鉴》，近十年来，电气火灾在所有火灾成因中居首位，其中每年发生的电气火灾由于电线电缆引发的火灾占50%以上，居各类火灾之首，造成的人员伤亡及财产损失也最为严重。

根据徐晓楠等人《电线电缆火灾及阻燃处理》研究，大部分电线电缆的绝缘及护套材料由各种聚合物组成,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,在实际火灾中存在生烟雾量大、燃烧剧烈、易产生有毒气体等危害。因此急需开展电缆燃烧特性研究，以研发更为阻燃、安全的电线电缆。

在通常环境下研究电缆燃烧特性，可采用锥形量热仪、热重分析等仪器，这些研究方法和实验设备较为成熟。而在一些特殊环境下，如由于氧气瓶泄露而形成富氧环境下，电缆的火灾危险性、燃烧特性以及烟气产物成分和通常环境下会有明显不同。氧气瓶大量应用于航空航天、医疗、船舶、工业焊接等场所。每年都会发生数起由于氧气泄露而导致的火灾事故。但是针对在富氧环境下电缆火灾的燃烧特性研究，国内外相关文献较少，相关的实验装置也非常缺乏。

发明内容

本发明提出的一种测量富氧环境下电缆燃烧特性的实验装置及实验方法，装置简单、可操作性强，实验结果重复性好。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种测量富氧环境下电缆燃烧特性的实验装置，包括壳体、进气系统、排气系统、电缆支撑系统、点火系统、燃烧参数测试系统、氧气监测系统、数据采集系统。

壳体由圆筒状不燃材料组成，底部和四周密封，顶部开口；

进气系统分为氧气进气系统和氮气进气系统，每个系统均由气瓶、进气管、流量控制器组成，进气管一端和气瓶密封连接，另一端和壳体密封连接，流量控制器安装在进气管的中部；

排气系统由排烟风机和排气管道组成，排烟风机安装在排气管道内部，排气管道安装在壳体外部，和壳体顶部开口密封连接；电缆支撑系统包括支架、坩埚，支架一端固定在壳体上面，支架另一端在壳体内部中心有托盘，托盘上放置坩埚，准备测试的电缆切成段放在坩埚内；

点火系统由开关、电线、高温陶瓷管、电热丝组成，电热丝布置在坩埚底部，电线从壳体侧壁开孔伸进壳体内部，电线在壳体内部穿过高温陶瓷管；

燃烧参数测试系统由热电偶束、气体传感器、辐射热流计组成，热电偶束布置在坩埚上方，和坩埚的垂直距离以热电偶束能测到电缆火焰中心线温度为准，气体传感器布置在电缆火焰上方烟气羽流区域，气体传感器可测量二氧化碳、一氧化碳、氯化氢等燃烧烟气中的气体；

辐射热流计固定在壳体的内壁面，与电缆火焰处于水平位置，辐射热流计的辐射接收面正对火焰；