一种城市综合管廊消防模拟系统及试验方法与流程

本发明涉及一种消防灭火试验装置，尤其涉及一种城市综合管廊消防模拟系统及试验方法。

背景技术：

综合管廊中集中敷设有电力、通信，燃气、供热、给排水等各种工程管线，设有专门的检修口、吊装口和监测系统，实行统一规划、统一设计、统一建设和管理，是保障城市运行的重要基础设施和“生命线”。现有技术中，综合管廊在发生火灾时大多采用全淹没分区应用的方式进行灭火，即在长度约200m范围内的空间同时喷放，该方式投资造价高、灭火效率低，不能精准的对火灾发生位置进行及时灭火。综合管廊实际上为工业场所，其内部敷设的电力电缆接头是主要的火灾风险源，应采用局部应用自动灭火系统或灭火装置对高风险部位进行重点防护，并采用适宜的火灾探测器对火灾高风险部位进行重点监测，将其与自动灭火系统(或装置)进行联动，在火灾初期将灭火剂直接朝向火源部位进行喷放，可显著提升灭火效果。然而，目前国内外缺乏能够真实评价用于综合管廊局部应用重点防护消防系统性能的试验模型、评价方法和关键工程应用参数的计算方法。因此，迫切需要研发综合管廊实体火灾模拟系统，提出消防系统性能评价方法，实现综合管廊消防系统高效灭火的同时减少占地投资。

技术实现要素：

本发明的目的是要提供一种城市综合管廊消防模拟系统及试验方法。

为达到上述目的，本发明是按照以下技术方案实施的：

本发明包括电缆支架、非阻燃外护套电缆、燃烧油盘、灭火器、灭火控制系统，所述电缆支架固定设置于综合管廊的墙壁上，所述非阻燃外护套电缆放置于所述电缆支架上，所述电缆支架和所述非阻燃外护套电缆在地下管廊的墙壁上叠放多层，所述燃烧油盘设置于地下管廊的地面，并位于所述非阻燃外护套电缆的下方，所述灭火系统喷头/灭火装置为两个，并设置于综合管廊的顶部，且两个所述灭火系统喷头/灭火装置分别位于所述非阻燃外护套电缆的两侧，所述灭火控制系统设置于地下管廊的顶部。

进一步，所述灭火控制系统由热电偶、温度采集模块、火灾探测器(复合型图像火灾探测器、点型感温火灾探测器/分布定位式线型感温火灾探测器)、数据采集器、单片机、灭火控制模块和计时器组成，所述热电偶设置于所述非阻燃外护套电缆上，所述热电偶与所述温度采集模块之间通过导线电性连接，所述温度采集模块的信号输出端与所述数据采集器的信号输入端连接，所述火灾探测器的信号输出端与所述数据采集器的信号输入端连接，所述数据采集器的信号输出端与所述单片机的信号输入端连接，所述单片机的控制信号输出端与所述灭火控制模块的信号输入端连接，所述灭火控制模块的控制信号输出端与所述灭火系统/装置电性连接。

优选的，所述灭火控制系统还设置有压力传感器、流量传感器，所述压力传感器和流量传感器均与所述自动灭火系统喷头前的管路连接，所述压力传感器和流量传感器的信号输出端与所述数据采集器的信号输入端连接。

作为改进，所述灭火控制系统还设置有图像火灾探测器和背景光源，所述图像火灾探测器的信号输出端与所述数据采集器的信号输入端连接，所述背景光源与所述单片机的电源输出端连接，所述背景光源设置于地下管廊的顶部。

进一步，所述灭火控制系统还设置有计时器，所述计时器与所述单片机的信号输入端连接。

作为改进，所述灭火控制系统还设置有数据传输模块，所述数据传输模块与所述单片机的数据传输端连接，所述数据传输模块的数据传输端通过无线连接移动终端。

优选的，所述自动灭火系统/灭火装置的灭火材料为细水雾、压缩空气泡沫、超细干粉或热气溶胶的一种。

本发明一种城市综合管廊消防系统性能试验评价方法包括以下步骤：

s1：保护宽度试验：通过将两个自动灭火系统喷头/灭火装置设置在非阻燃外护套电缆两侧的地下管廊顶部，喷口朝向地面；点燃燃烧油盘预燃2min后，手动启动灭火系统/灭火装置，观察灭火剂喷放及灭火情况，记录灭火保护宽度(即喷头距电缆支架墙面的两倍)，通过压力传感器和流量传感器记录细水雾喷头前的工作压力、压缩空气泡喷头的泡沫混合液流量；

s2：灭火试验：将自动灭火系统喷头/灭火装置喷口朝向电缆支架的底层，点燃燃烧油盘预燃2min后，手动启动灭火器，观察灭火情况，通过压力传感器和流量传感器记录细水雾喷头前的工作压力、压缩空气泡喷头的泡沫混合液流量，通过计时器记录时间，通过热电偶记录温度变化曲线；

s3：点型感温火灾探测器\线型感温火灾探测器的试验：点燃燃烧油盘后，观察火灾探测器的报警情况，并记录火灾探测器报警响应时间和定位偏差试验数据；

s4：图像火灾探测器的试验：测量图像火灾探测器距离试验电缆的距离；点燃燃烧油盘后，观察图像火灾探测器的报警情况，并记录图像火灾探测器报警响应时间和定位偏差试验数据。

本发明的有益效果是：

本发明是一种城市综合管廊消防模拟系统及消防性能评价试验方法，与现有技术相比，本发明是在充分考虑城市综合管廊火灾特性的基础上，结合目前国际上针对工业场所先进的消防技术理念，针对城市综合管廊局部应用重点防护消防系统研发模拟系统及性能评价方法，在实现火灾早发现、灭火系统早启动、早灭火时，尽可能的降低了建设投资成本，具有广阔的推广应用价值。

附图说明

图1是本发明的正面结构示意图；

图2是本发明的侧面结构示意图；

图3是图2中a部分局部放大图；

图4是灭火系统的结构原理框图。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步描述，在此发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

如图1-4所示：本发明包括电缆支架1、非阻燃外护套电缆2、燃烧油盘3、灭火器4、灭火控制系统5，所述电缆支架1固定设置于地下管廊的墙壁上，所述非阻燃外护套电缆2放置于所述电缆支架1上，所述电缆支架1和所述非阻燃外护套电缆2在地下管廊的墙壁上叠放多层，所述燃烧油盘3设置于地下管廊的地面，并位于所述非阻燃外护套电缆2的下方，所述自动灭火系统喷头/灭火装置4为两个，并设置于地下管廊的顶部，且两个所述自动灭火系统喷头/灭火装置4分别位于所述非阻燃外护套电缆2的两侧，所述灭火控制系统5设置于地下管廊的顶部。

进一步，所述灭火控制系统5由热电偶6、温度采集模块7、线型感温火灾探测器10、数据采集器12、单片机14、灭火控制模块15和计时器16组成，所述热电偶6设置于所述非阻燃外护套电缆2上，所述热电偶6与所述温度采集模块7之间通过导线电性连接，所述温度采集模块7的信号输出端与所述数据采集器12的信号输入端连接，所述线型感温火灾探测器10的信号输出端与所述数据采集器12的信号输入端连接，所述数据采集器12的信号输出端与所述单片机14的信号输入端连接，所述单片机14的控制信号输出端与所述灭火控制模块15的信号输入端连接，所述灭火控制模块15的控制信号输出端与所述自动灭火系统/灭火装置4电性连接。

优选的，所述灭火控制系统5还设置有压力传感器8、流量传感器9，所述压力传感器8和流量传感器9均与所述自动灭火系统/灭火装置4连接，所述压力传感器8和流量传感器9的信号输出端与所述数据采集器12的信号输入端连接。

作为改进，所述灭火控制系统5还设置有图像火灾探测器11和背景光源13，所述图像火灾探测器11的信号输出端与所述数据采集器12的信号输入端连接，所述背景光源13与所述单片机14的电源输出端连接，所述背景光源13设置于地下管廊的顶部。

进一步，所述灭火控制系统5还设置有计时器16，所述计时器16与所述单片机14的信号输入端连接。

作为改进，所述灭火控制系统5还设置有数据传输模块17，所述数据传输模块17与所述单片机14的数据传输端连接，所述数据传输模块17的数据传输端通过无线连接移动终端18。

优选的，所述自动灭火系统/灭火装置4的灭火材料为细水雾、压缩空气泡沫、超细干粉或热气溶胶的一种。

本发明一种城市综合管廊消防系统性能试验评价方法包括以下步骤：

s1：保护宽度试验：通过将两个自动灭火系统喷头/灭火装置4设置在非阻燃外护套电缆2两侧的地下管廊顶部，喷口朝向地面；点燃燃烧油盘3预燃2min后，手动启动自动灭火系统/灭火装置4，观察灭火剂喷放及灭火情况，测量并记录灭火保护宽度(即喷头距电缆支架墙面的两倍)，通过压力传感器8和灭流量传感器9记录细水雾喷头前的工作压力、压缩空气泡喷头的泡沫混合液流量；

s2：灭火试验：将自动灭火系统喷头/灭火装置4喷口朝向电缆支架的底层，点燃燃烧油盘3预燃2min后，手动启动自动灭火系统/灭火装置4，观察灭火情况，通过灭压力传感器8和流量传感器9记录细水雾喷头前的工作压力、压缩空气泡喷头的泡沫混合液流量，通过计时器16记录时间，通过热电偶6记录温度变化曲线；

s3：点型感温火灾探测器\线型感温火灾探测器10的试验：点燃燃烧油盘3后，观察火灾探测器10的报警情况，并记录探测器10报警响应时间和定位偏差试验数据；

s4：图像火灾探测器11的试验：测量图像火灾探测器11距离试验电缆的距离；点燃燃烧油盘3后，观察图像火灾探测器11的报警情况，并记录图像火灾探测器11报警响应时间和定位偏差试验数据。

实施例：

试验空间：

试验用综合管廊电力电缆舱为沿纵向一端敞开的非封闭空间，宽度为2.8m、高度为4m。局部应用灭火系统的试验长度不小于15m，局部应用灭火装置、点型感温火灾探测器与分布定位式线型感温火灾探测器的试验长度不宜小于10m，复合型图像火灾探测器的试验长度不宜小于100m。试验舱内一侧设有6层电缆支架，每层间隔550mm、支架宽度为800mm，支架底层距地面为400mm。

火灾模型：

在电缆支架1底层布置3根220kv外径150mm或燃烧荷载类同的非阻燃外护套电缆2，并在其上面两层设置与非阻燃外护套电缆2相似的阻挡物。试验用电缆每根长度为800mm，在电缆表面设置1只热电偶6。

在电缆支架1底层试验用电缆正下方的地面上，设置引燃用燃烧油盘3，尺寸为500mm×500mm×100mm，燃料采用正庚烷或汽油，热释放速率不应小于250kw。

试验流程：

灭火系统试验：

(1)保护宽度试验：

1)按照工程设计要求，分别将2只细水雾喷头或2只压缩空气泡沫喷头、2台超细干粉灭火装置或2台非限温型热气溶胶灭火装置设置在电缆支架1外侧试验用电缆两边的地下管廊顶部，喷口朝向地面。

2)点燃油盘且预燃2min后，手动启动灭火系统/灭火装置，观察灭火剂喷放及灭火情况，并记录细水雾喷头前的工作压力、压缩空气泡喷头的泡沫混合液流量、灭火时间和保护宽度等试验数据。

(2)灭火试验：

1)按照工程设计要求，分别将2只细水雾喷头或2只压缩空气泡沫喷头、2台超细干粉灭火装置或2台非限温型热气溶胶灭火装置设置在电缆支架1外侧试验用电缆两边的地下管廊顶部，喷口朝向电缆支架的底层。

2)点燃油盘且预燃2min后，手动启动灭火系统/灭火装置，观察灭火情况，并记录细水雾喷头前的工作压力、压缩空气泡喷头的泡沫混合液流量、灭火时间和保护宽度等试验数据。

点型感温火灾探测器/分布定位式线型感温火灾探测器试验：

(1)按照工程设计要求，将探测器的敏感部件设置在试验用电缆上方的地下管廊顶部。

(2)点燃燃烧油盘且引燃电缆后，观察探测器的报警情况，并记录报警响应时间和定位偏差等试验数据。

复合型图像火灾探测器试验：

(1)按照工程设计要求，将复合型图像火灾探测器及背景光源设置在试验舱的地下管廊顶部，探测器距试验用电缆的距离不小于50m。

(2)点燃油盘且引燃电缆后，观察探测器报警情况，记录报警响应时间和定位精度等试验数据。

试验结果判定：

灭火系统试验：

(1)保护宽度试验

自动灭火系统/装置的保护宽度不应大于保护宽度试验的数据。

(2)灭火试验

细水雾灭火系统从喷出细水雾至灭火的时间不应大于5min，灭火后应无复燃现象。压缩空气泡沫灭火系统从喷出压缩空气泡沫至灭火的时间不应大于1min，灭火后应无复燃现象。超细干粉灭火装置、非限温型热气溶胶灭火装置，应在喷射结束后扑灭明火，5min后应无复燃现象。

(3)细水雾灭火系统的设计喷雾强度和压缩空气泡沫灭火系统的泡沫混合液设计喷射强度按下式计算：

w＝q/s

式中：w—设计喷雾强度、泡沫混合液设计喷射强度(l/min.m²)；

q—喷头的细水雾、泡沫混合液设计流量(l/min)。细水雾灭火系统的q按公式计算，k、p分别为喷头的流量系数和喷头的设计工作压力，泡沫混合液q按实测数据；

s—喷头的保护面积(m²)，按公式s＝j×b计算，j、b分别为喷头的布置间距和保护宽度(依据保护宽度试验的数据)；

(4)超细干粉灭火装置、非限温型热气溶胶灭火装置的灭火设计强度按下式计算：

d＝m/(s×t)

式中：d—灭火设计强度(kg/s.m²)；

m—单台灭火装置灭火剂的填装量(kg)；

s—灭火装置保护面积(m²)，按公式s＝j×b计算，j、b分别为灭火装置的布置间距和保护宽度(依据保护宽度试验确定)；

t—喷射时间(s)，根据实测数据。

点型感温火灾探测器/分布定位式线型感温火灾探测器试验：

(1)报警响应时间不应大于60s；

(2)分布定位式线型感温火灾探测器的纵向定位偏差不应大于±0.5m。

复合型图像火灾探测器试验：

(1)探测器报警响应时间不应大于30s；

(2)纵向定位精度不应大于±1.5m，横向定位精度不应大于±0.3m。

本发明的技术方案不限于上述具体实施例的限制，凡是根据本发明的技术方案做出的技术变形，均落入本发明的保护范围之内。