一种防火试验设备及测试方法
【专利摘要】本发明提供了一种试验设备，包括依次顺序的加热装置、输送装置、流量控制装置、主燃烧室、燃烧控制装置、流速控制装置。加热装置自动控制循环热水的温度，温度恒定，误差小；输送装置水泵电机采用变频电机，PLC控制系统，能够在试验过程中恒定的控制循环热水的流速、流量和压力；燃烧控制装置能够对过调节装置调节丙烷气体和空气的混合比例，产生800±50℃的火焰温度，通过自动测温记录仪对火焰温度进行记录并自动保存，温度波动小，结构简单，节约能源。整个防火试验设备结构紧凑、布局合理、造价低廉、自动化程度高，并且整个试验机操作使用方便。
【专利说明】一种防火试验设备及测试方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及橡胶软管总成试验装备【技术领域】，具体涉及一种自控高温火焰燃烧试验设备及测试方法。
【背景技术】
[0002]在海洋石油钻探开发作业设备按国际标准所要求的软管总成在进行操作时(如:在受到设想工作压力影响时进行密封的情况下)应具有耐火性，并能够确定软管组件的耐火时间。因此需要为应对实际发生的火灾而模拟燃烧火焰，从而确定出在800 土 50 V的火焰温度下连续燃烧30分钟软管总成应该无泄露，可以正常工作，从而保证钻井平台有足够的救援或应急准备时间，保证人员和设备的生命安全和财产安全。
[0003]由于防火试验设备需要具备自动控制火焰燃烧温度，自动记录，自动保持恒定试验压力，具有高度的系统集成化要求，当前国内各大试验机构和生产厂家没有现成的符合试验要求的防火试验设备，因此国内不能开展符合IS015540-2001《船舶与海上技术软管组件耐火性试验方法》标准的耐火阻燃试验，制约了我国海洋工程装备行业专用高压防火阻燃橡胶软管总成的技术发展。
【发明内容】
[0004]针对现有技术的不足，本发明提供一种防火试验设备，该设备具有自动控制火焰燃烧温度，自动记录，自动调节恒定压力，机电一体化，节能环保的功能。
[0005]为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是:
[0006]一种防火试验设备，包括依次顺序的加热装置、输送装置、流量控制装置、主燃烧室、燃烧控制装置、流速控制装置。
[0007]在主燃烧室26内安装好试验软管总成5后，将经加热装置加热后的恒温热水通过变频器19调节的循环热水泵11和流速控制阀2的双重控制后保持恒定的流速和压力，通过输送软管18、7、1和回水管12连接，形成一个闭环循环。通过燃烧控制装置调节燃烧器28火焰温度保持在850±50°C，用热电偶测温仪29对火焰温度进行测量，通过连接到电脑31上的传感器30对温度进行采集并在电脑上进行即时显示，并自动生成试验图表。当达到试验时间后关闭燃烧装置，冷却后卸下试验软管总成5，结束试验。
[0008]其中，防火试验设备加热装置自动控制循环热水的温度，温度恒定，误差小；
[0009]其中，输送装置采用变频器19控制循环热水泵11电机的转速，从而调节热水泵的出水流量。循环热水的流量通过数显式流量计9直读显示，热水的压力通过压力表10显示。控制装置能够在试验过程中恒定的控制循环热水的流速、流量和压力，达到了试验条件的要求；
[0010]其中，主燃烧室26设有耐高温玻璃观察窗口，可以在500°C的温度下长期工作，能够观察燃烧过程试验软管总成5有无泄露和其他异常，以便及时采取处理措施。并且能够将燃烧过程中产生的烟尘通过排烟筒16自动排出，安全可靠。[0011]其中，燃烧控制装置能够通过调节装置调节丙烷气体和空气的混合比例，产生850±50°C的火焰温度，通过自动测温记录仪对火焰温度进行记录并自动保存，温度波动小，结构简单，节约能源。
[0012]其中，流速控制装置采用流速控制阀2，能够精确调节循环水的流速，简便易用。
[0013]本发明中，被试验的软管总成5的增强层材料，可以是钢丝帘线、钢丝绞股线材料、钢丝或钢丝绳。软管内径从# 6mm- Φ 254mm,长度0.5米-1.5米。试验软管总成与连接钢管的连接方式可以是法兰，也可以是螺纹。
[0014]本发明的防火试验设备具有结构紧凑、布局合理、造价低廉、自动化程度高，并且整个试验机操作使用方便的特点。
[0015]本发明提供了一种能够对防火软管总成，在800±50°C的火焰温度下燃烧30分钟以上的防火试验设备，包括依次顺序的加热装置、输送装置、流量控制装置、主燃烧室、燃烧控制装置、流速控制装置。防火试验设备加热装置自动控制循环热水的温度，温度恒定，误差小；输送装置水泵电机采用变频电机，PLC控制系统，能够在试验过程中恒定的控制循环热水的流速、流量和压力，达到了试验条件的要求；主燃烧室设有耐高温玻璃，可以在800°C的温度下长期工作，能够将燃烧过程中产生的烟尘自动排出，安全可靠。燃烧控制装置能够对过调节装置调节丙烷气体和空气的混合比例，产生800±50°C的火焰温度，通过自动测温记录仪对火焰温度进行记录并自动保存，温度波动小，结构简单，节约能源。流速控制装置采用流速调节阀门，能够精确调节循环水的流速，简便易用。整个防火试验设备结构紧凑、布局合理、造价低廉、自动化程度高，并且整个试验机操作使用方便。完全满足并超过GB/T21476/IS015540《船舶与海上技术软管组合件的耐火性能试验台要求》标准的要求。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1为防火试验设备的结构示意图；
[0017]其中:1输送软管，2流速控制阀，3数显式温度计，4连接钢管，5试验软管总成(试样)，6连接钢管，7输送软管，8数显式温度计，9数显式流量计，10压力表，11循环热水泵，12回水管路，13温度表，14热水箱，15排烟筒，16鼓风机，17出水管路，18输送软管，19变频器，20活动式控制车，21丙烷气体，22压缩空气站，23丙烷调节阀，24空气调节阀，25气体输送软管，26主燃烧室，27活动式燃烧器支架，28燃烧器，29热电偶测温仪，30传感器，31电脑
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图通过具体实例详细描述本发明:
[0019]一种防火试验设备，包括以下部件:
[0020]1、加热装置
[0021]加热装置包括热水箱14，温度表13，蒸汽加热盘管，进水管路，出水管路17，回水管路12。
[0022]热水箱14由不锈钢钢板焊接而成，防止水箱锈蚀对输送设备造成的影响。水箱外部采用保温板进行保温处理，结构为全密封结构，具有优异的保温效果，可以保持热水温度恒定。[0023]蒸汽加热盘管由不锈钢钢管加弯头焊接而成，放置于热水箱14的底部，可以通入饱和蒸汽对通入的已加热自来水进行二次快速加热，使用阀门调节蒸汽通入量的大小来控制热水的温度，使温度保持在80°C ±2°C的范围内。
[0024]当热水箱14内的水温不足时或热水温度高于标准温度时，可以通过进水管路通入自来水进行补充或降温。
[0025]进水管路，出水管路17，回水管路12均采用不锈钢钢管一端与热水箱14连接，钢管另一端与带有螺旋钢丝增强的输送软管通过法兰盘连接，各管路的钢管上均装有控制阀门，用于单独开启或关闭管路。
[0026]2、输送装置
[0027]输送装置由输送软管1，输送软管7,输送软管18构成。
[0028]软管采用带有螺旋钢丝增强的软管总成通过法兰盘连接，可以承受试验时管路的工作压力，并能消除受压状态时软管的伸长。
[0029]输送管路采用柔性管道，可以适应被试验软管总成5因长度不同带来的安装不便，可以实现试验软管总成5的快速安装。
[0030]3、流量控制装置
[0031]流量控制装置包括活动式控制车20，循环热水泵11，变频控制器19，数显式流量计9，数显式温度表8，压力表10。
[0032]通过变频器19对循环热水泵11的电机运转速度进行调节，使循环管路中的热水流量和压力达到标准要求，由安装在活动式控制车20上的数显式流量计9显示出设备当前循环热水的流量，由数显式温度计8显示出试验软管总成5进口端热水的温度，由压力表10显示出设备当前循环热水的工作压力。
[0033]采用活动式控制车20可以消除循环热水泵11工作时因流量和压力产生的输送软管7和输送软管18产生的变形和伸缩变化。
[0034]4、流速控制装置
[0035]流速控制装置采用流速控制阀2。
[0036]开始试验时，循环热水泵11工作后产生了循环热水的流量和压力，根据不同口径试验软管总成5的试验标准要求的流量、流速和压力，调节流速控制阀2，对循环热水的通过量进行微调控制，从而改变了流速的快慢，达到标准要求的流速。
[0037]流速控制阀2具有灵敏可靠，经济实用的效果，可以精准的实现对试验要求的循环热水的流速进行调节。
[0038]5、主燃烧室
[0039]主燃烧室26包括连接钢管4，连接钢管6，试验软管总成5，排烟筒16，鼓风机15。
[0040]主燃烧室26由钢板焊接而成，牢固可靠，前部设计了安装有耐高温玻璃的观察窗口，可以在800°C的温度下长期工作，能够观察燃烧过程试验软管总成5有无泄露和其他异常，以便及时采取处理措施。燃烧室顶端设有鼓风机15和排烟筒16，可以保持试验过程中空气的流畅，方便将燃烧过程中产生的烟尘通过排烟筒16自动排出，安全可靠。
[0041]主燃烧室两侧安装有连接钢管4和连接钢管6，连接钢管一端焊接法兰盘，一端安装活动式法兰盘。当试验软管总成5的接头为法兰连接形式时，可以直接与连接钢管4和连接钢管6的活动式法兰盘直接连接安装，当试验软管总成5的接头为螺纹连接形式时，可以将连接钢管4和连接钢管6的活动式法兰盘换成螺纹式接头进行连接安装。
[0042]连接钢管4和连接钢管6采用顶螺栓固定方式固定，距离可以调节，因此可以适应不同长度的试验软管总成5的安装，试验软管总成5长度可以控制在0.5米-1.5米之间任意长度。当安装和拆卸试验软管总成5时，只需要松开顶螺栓，移动并调节连接钢管4和连接钢管6之间的距离就可以达到快速安装的效果。
[0043]6、燃烧控制装置
[0044]燃烧控制装置包括丙烷气体21，压缩空气站22，丙烷调节阀23，空气调节阀24，气体输送软管25，主燃烧室26，27活动式燃烧器支架，燃烧器28，热电偶测温仪29，传感器30，电脑31。
[0045]燃烧试验时，丙烷气体21和压缩空气22通过输送软管25，输送到燃烧器28内，采用电子打火装置点燃混合气体后，分别通过丙烷调节阀23和压缩空气调节阀24调节输入火焰温度。
[0046]在燃烧器的上面安装有4个热电偶测温仪29，测温探头将探测到的火焰温度通过传感器30，将信号传输到电脑31上，电脑31安装有测试软件，会即时将收集到的信号转化成数据和图表，显示到屏幕上。
[0047]电脑31的测试软件可以将试验的数据和结果连续记录并自动存盘，数据记录时间可以精确到秒。
[0048]燃烧器28上均排有喷嘴，各喷嘴可以单独控制开关，同时燃烧器28的火焰宽度可以单独控制，不同直径的试验软管总成5可以采用不同宽度的燃烧火焰。
[0049]燃烧器28安装在活动式支架27上，可以横向和纵向移动，同时高度可以任意调节，可以适应不同长度，不同直径的试验软管总成5的不同试验要求。
[0050]在进行防火试验测试时，在主燃烧室26内安装好试验软管总成5后，将经加热装置加热后的恒温热水通过变频器19调节的循环热水泵11和流速控制阀2的双重控制后保持恒定的流速和压力，通过输送软管18、输送软管7、输送软管I和回水管12连接，形成一个闭环循环；
[0051]燃烧试验时，丙烧气体21和压缩空气22通过气体输送软管25,输送到燃烧器28内，采用电子打火装置点燃混合气体后，分别通过丙烷调节阀23和压缩空气调节阀24调节输入火焰温度保持在850±50°C，用热电偶测温仪29对火焰温度进行测量，通过连接到电脑31上的传感器30对温度进行采集并在电脑上进行即时显示，电脑31安装有测试软件，会即时将收集到的信号转化成数据和图表，显示到屏幕上；当达到试验时间后关闭燃烧装置，冷却后卸下试验软管总成5，结束试验。
【权利要求】
1.一种防火试验设备，其特征在于:包括加热装置、输送装置、流量控制装置、主燃烧室、燃烧控制装置、流速控制装置；加热装置连接输送装置，输送装置上设有流量控制装置和流速控制装置，输送装置连接主燃烧室和燃烧控制装置。
2.如权利要求1所述的防火试验设备，其特征在于: 所述加热装置包括自动控制水温的热水箱、温度表、蒸汽加热盘管、进水管路、出水管路、回水管路；进水管路、出水管路、回水管路的一端均与热水箱连接，另一端与输送软管连接，各管路上均装有用于单独开启或关闭管路的控制阀门， 所述输送装置为输送软管；输送软管与加热装置中的进水管路、出水管路、回水管路连接，形成闭环循环管路； 所述流量控制装置中通过变频器控制循环热水泵的转速，控制热水泵出水的流量、流速和压力； 自热水箱出水口的水经输送软管输送，通过流量控制装置控制循环热水的流量、流速和压力后，输送软管与主燃烧室中试验软管总成两端的连接钢管分别连接； 试验软管总成安装在主燃烧室内，试验软管总成的两端分别与连接钢管连接；主燃烧室顶端设有鼓风机和排烟筒，主燃烧室前部安装有耐高温玻璃的观察窗口 ； 燃烧控制装置中的燃烧器上安装有若干个热电偶测温仪，热电偶测温仪将探测到的火焰温度通过传感器将信号传输到电脑上。
3.如权利要求1所述的防火试验设备，其特征在于:所述流速控制装置为流速控制阀。
4.如权利要求2所述的防火试验设备，其特征在于:所述流量控制装置包括活动式控制车、循环热水泵、变频控制器、数显式流量计、数显式温度表、压力表； 通过变频器对循环热水泵的电机运转速度进行调节，使循环管路中的热水流量和压力达到标准要求，由安装在活动式控制车上的数显式流量计显示出设备当前循环热水的流量，由数显式温度计显示出试验软管总成进口端热水的温度，由压力表显示出设备当前循环热水的工作压力。
5.如权利要求2所述的防火试验设备，其特征在于:燃烧器(28)上设有以单独控制开关的若干个喷嘴；燃烧器(28)安装在活动式燃烧器支架(27)上。
6.一种防火试验设备的测试方法，其特征在于: 在主燃烧室(26)内安装好试验软管总成(5)后，将经加热装置加热后的恒温热水通过变频器(19)调节的循环热水泵(11)和流速控制阀(2)的双重控制后保持恒定的流速和压力，通过输送软管(18)、输送软管(7)、输送软管(I)和回水管(12)连接，形成一个闭环循环； 燃烧试验时，丙烧气体(21)和压缩空气(22)通过气体输送软管(25),输送到燃烧器(28)内，采用电子打火装置点燃混合气体后，分别通过丙烷调节阀(23)和压缩空气调节阀(24)调节输入火焰温度保持在850±50°C，用热电偶测温仪(29)对火焰温度进行测量，通过连接到电脑(31)上的传感器(30)对温度进行采集并在电脑上进行即时显示，电脑(31)安装有测试软件，会即时将收集到的信号转化成数据和图表，显示到屏幕上；当达到试验时间后关闭燃烧装置，冷却后卸下试验软管总成(5)，结束试验。
【文档编号】G01N25/00GK104034747SQ201410259058
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2014年6月12日 优先权日:2014年6月12日
【发明者】杨鹏, 姜捷军, 曹晓琨, 徐锦诚 申请人:山东悦龙橡塑科技有限公司