干粉吹送性能实验装置的制作方法

本公开涉及消防领域，尤其涉及一种干粉吹送性能实验装置。

背景技术：

干粉消防车是指主要装备干粉灭火剂罐和成套干粉喷射装置的消防车，主要用于扑救易燃液体(如油类、液态烃、醇、酯、醚等)、可燃气体(如液化石油气、天然气、煤气等)和电气设备等的火灾。按照国家相关标准的要求，干粉消防车的干粉炮的有效喷射速率和剩粉率是考核干粉消防车消防性能的主要技术指标。目前由于本行业缺乏大流量的干粉喷射试验台，行业内在干粉-氮气的气固两相流喷送方面试验研究都停留在小尺寸模拟试验，而这种方式不具有等尺寸试验的真实性。各生产企业大多是在整机上进行试验，这种方式不能实现不同充装条件的模拟及管路输送流体的参数测量，无法实施定量和实时的分析比较，往往只能看最终喷出的干粉效果来定性评估或以平均时段的测量结果来分析，从而在干粉喷射性能设计优化上长期停滞不前。而行业检测机构对干粉喷射性能的评价方法和手段存在弊端。具体表现在以下两个方面：

1、现有干粉消防车和举高消防车的干粉吹送装置均为定压吹送，无论其管路组成如何，干粉罐充气压力基本都设置为1.5mpa。但实际上，当干粉罐到干粉炮之间的管路长度、组成不一样时，管路压力损失是有差异的，生产厂家只有深入研究不同充装条件，管路压力损失和管路设计的关联关系，才能实现干粉喷射系统的性能优化。

2、车载干粉系统的喷射原理是先以预充压力充分流化再开启输出口，因此喷射过程是一种降压且干粉含量迅速降低的过程。现有标准中规定的喷射时间是从流化完成后启动输出口开始计时，到了干粉罐压力降低到0.5mpa计时结束。而干粉吹送灭火的效能在于灭火剂的含量，所以决定是否继续喷射的判断依据应该是实时的干粉有效喷射速率(单位：kg/s)，而非干粉罐的压力。因为即使干粉罐压力仍大，但是如果喷出的干粉含量已很少，没有充分的供给强度，再继续喷射是基本没有价值的，即浪费粉也浪费氮气。

但考虑到车载实时检测比较困难，干粉有效喷射速率的现有行业标准检测方式是采用称重(用初始喷射时重量减去结束喷射时的重量)和人工秒表计时相结合。这种检测方式实际上算出的是平均值，不能体现出实时计量的干粉有效喷射速率，将其作为评估指标缺乏合理性。

技术实现要素：

有鉴于此，本公开实施例提供一种干粉吹送性能实验装置，能够实现干粉喷射性能的有效测试。

在本公开的一个方面，提供一种干粉吹送性能实验装置，包括：

干粉罐，包括用于连接气源的第一进口端、用于连接干粉源的第二进口端和用于与待试验对象连通的出口端；

称重传感器，设置在所述干粉罐下方，用于实时称量所述干粉罐的重量；

数据处理平台，与所述称重传感器信号连接，用于根据所述称重传感器的实时称量数据计算实时的干粉有效喷射速率。

在一些实施例中，所述干粉吹送性能实验装置还包括：

第一流量计，设置在所述干粉罐与所述气源之间，用于检测进入所述干粉罐的气态介质的流量；

所述数据处理平台与所述第一流量计信号连接，用于根据所述第一流量计检测到的进罐流量来确定所述干粉罐是否达到指定的气固比充装条件。

在一些实施例中，所述气源包括：

气瓶组，包括多个可充气或可更换的高压气瓶，用于存储气态介质，所述气瓶组通过管路与所述干粉罐的第一进口端连通；

电控减压阀，串联设置在所述气瓶组与所述第一进口端之间的管路上，用于调整经过所述电控减压阀的减压输出量；

其中，所述数据处理平台与所述电控减压阀信号连接，用于控制所述电控减压阀来模拟所述干粉罐的充气压力条件。

在一些实施例中，在所述电控减压阀的两端分别设有第一压力表和第二压力表，用于检测并显示气态介质在减压前和减压后的压力值。

在一些实施例中，所述气源还包括：

第一球阀，串联设置在所述电控减压阀和所述气瓶组之间的管路上，用于开启或关闭所述气瓶组的供气。

在一些实施例中，所述干粉吹送性能实验装置还包括：

第一测压传感器，设置在所述第一进口端，用于检测所述干粉罐内的充气压力；

罐进气阀，串联设置在所述气源和所述第一测压传感器之间的管路上，用于执行所述干粉罐的进气开闭和开度控制；

其中，所述数据处理平台与所述第一测压传感器信号连接，用于根据所述第一测压传感器检测到的充气压力值以确定所述干粉罐的充气压力状态，所述数据处理平台与罐进气阀信号连接，用于根据确定的所述干粉罐的充气压力状态控制所述罐进气阀的开闭和阀门开度。

在一些实施例中，所述干粉吹送性能实验装置还包括：

干粉出罐阀，串联设置在所述出口端与所述待试验对象之间的管路上，用于执行所述干粉罐中的气固两相流的输出的开闭和开度控制；

第二测压传感器，串联设置在所述干粉出罐阀与所述待试验对象之间的管路上，用于检测所述干粉罐输出的气固两相流的压力变化状态；

其中，所述数据处理平台与所述第二测压传感器和所述干粉出罐阀信号连接，用于在模拟所述干粉罐的不同充装条件时，根据试验需求控制所述干粉出罐阀的开闭和阀门开度，以实现所述干粉罐的出口端的工作条件变化对所述出口端连接的管路内压力的影响的分析。

在一些实施例中，所述干粉吹送性能实验装置还包括：

吹扫管路，用于连通所述气源与所述待试验对象；

第二球阀，串联设置在所述吹扫管路上，用于使所述吹扫管路连通或关断。

在一些实施例中，所述干粉吹送性能实验装置还包括：

第二流量计，串联设置在所述吹扫管路上，用于检测经过所述吹扫管路的气态介质的流量；

其中，所述数据处理平台与所述第二流量计信号连接，用于采集所述第二流量计检测到的吹扫流量。

在一些实施例中，所述干粉罐还包括：串联设置在所述第二进口端和所述干粉源之间的第三球阀，所述第三球阀用于开启或关闭所述干粉罐的干粉加注。

在一些实施例中，所述干粉罐还包括：排气端和设置在所述排气端的第四球阀，所述第四球阀用于开启或关闭所述干粉罐的排气；在所述第四球阀和所述排气端之间的管路上设有第三压力表，用于检测并显示所述干粉罐的排气压力。

在一些实施例中，所述干粉吹送性能实验装置还包括移动小车，所述移动小车包括：用于承载干粉罐的车体、能够相对于地面可移动的移动机构和设置在所述车体上的支撑腿，所述支撑腿能够相对于所述车体向下伸出，以抵紧地面。

在一些实施例中，所述待试验对象包括：气固两相流的喷射管路或者消防车。

因此，根据本公开实施例，通过在干粉罐下方设置称重传感器，并利用称重传感器对干粉罐的重量进行实时称量，可使得数据处理平台能够根据称重传感器的实时称量数据计算实时的干粉有效喷射速率，从而有效地评估试验对象的干粉喷射性能。

附图说明

构成说明书的一部分的附图描述了本公开的实施例，并且连同说明书一起用于解释本公开的原理。

参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本公开，其中：

图1是根据本公开干粉吹送性能实验装置的一些实施例的结构示意图。

应当明白，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。此外，相同或类似的参考标号表示相同或类似的构件。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本公开的各种示例性实施例。对示例性实施例的描述仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。本公开可以以许多不同的形式实现，不限于这里所述的实施例。提供这些实施例是为了使本公开透彻且完整，并且向本领域技术人员充分表达本公开的范围。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、材料的组分、数字表达式和数值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。

本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指在该词前的要素涵盖在该词后列举的要素，并不排除也涵盖其他要素的可能。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

在本公开中，当描述到特定器件位于第一器件和第二器件之间时，在该特定器件与第一器件或第二器件之间可以存在居间器件，也可以不存在居间器件。当描述到特定器件连接其它器件时，该特定器件可以与所述其它器件直接连接而不具有居间器件，也可以不与所述其它器件直接连接而具有居间器件。

本公开使用的所有术语(包括技术术语或者科学术语)与本公开所属领域的普通技术人员理解的含义相同，除非另外特别定义。还应当理解，在诸如通用字典中定义的术语应当被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义相一致的含义，而不应用理想化或极度形式化的意义来解释，除非这里明确地这样定义。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

如图1所示，是根据本公开干粉吹送性能实验装置的一些实施例的结构示意图。如图1所示，在一些实施例中，干粉吹送性能实验装置包括：干粉罐1、称重传感器2和数据处理平台3。在一些实施例中，干粉罐1的容积为1～2m³，工作压力为1.6mpa。干粉罐1可包括用于连接气源的第一进口端a、用于连接干粉源的第二进口端c和用于与待试验对象连通的出口端b。通过第一进口端a和第二进口端c可实现干粉罐1内的气态介质和干粉的充装。第二进口端可位于干粉罐1的顶部，参考图1，干粉罐1还可以包括串联设置在所述第二进口端c和所述干粉源之间的第三球阀17。所述第三球阀17用于开启或关闭所述干粉罐1的干粉加注。另外，第二进口端c可以与干粉吹送性能实验装置在试验过程中的干粉喷射收集装置(例如布袋除尘器或旋流除尘器等)连接，以便重复使用干粉进行试验，从而提高经济性。

通过出口端b可向待试验对象提供干粉罐内干粉(例如碳酸氢钠干粉、改性钠盐干粉、钾盐干粉、磷酸二氢铵干粉、磷酸氢二铵干粉、磷酸干粉或氨基干粉灭火剂等)与气态介质(例如氮气、二氧化碳或惰性气体)混合得到的气固两相流。向干粉罐1内送入气态介质的过程称为干粉流化，即向内有干粉的干粉罐内通过充入中/低压的气态介质，让干粉颗粒在流体充压吹动混合作用下表现出类似流体状态的过程。出口端b的通径可按喷送干粉的额定流量≤30kg/s进行设计。

这里的待试验对象可以包括待试验的气固两相流的喷射管路，例如基本管路(变径管、变向管)或组合管路，通过试验可实现不同气固比、不同流速等条件下管路的压力损失和干粉沉淀等情况，从而根据试验结果进行管路的优化设计。在另一些实施例中，待试验对象可以包括消防车。通过将干粉罐与待试验的消防车中的喷射管路连接，以模拟各类消防车的干粉喷射系统，从而测试和验证系统中管路的实际喷射性能。

称重传感器2设置在所述干粉罐1下方，用于实时称量所述干粉罐1的重量。由于干粉罐1的重量是已知的，通过称量盛装有干粉的干粉罐1可知干粉罐1内干粉的重量。称重传感器2优选设置在干粉罐1下部支座的至少三个位置，例如通过四点支撑的方式来有效地测量干粉罐1的重量。

数据处理平台3与所述称重传感器2信号连接，用于根据所述称重传感器2的实时称量数据计算实时的干粉有效喷射速率。数据处理平台3可以包括单独的服务器或分布式的服务器集群。称重传感器2可实时进行干粉罐1的重量的称量，当进行喷射试验时，干粉罐1的重量的减少是因为喷出了干粉与气态介质的混合物。由于这种混合物中气态物质占比通常小于5％，因此数据处理平台3在进行计算时可直接通过两个相邻采样时间下的干粉罐重量之差来确定一个采样周期内干粉罐内被喷射出的干粉量，从而可进一步确定干粉有效喷射速率。相比于现有方式中采用称重(用初始喷射时重量减去结束喷射时的重量)和人工秒表计时相结合来计算干粉喷射速率的方式，本实施例可获得实时计量的更为准确的干粉有效喷射速率，可有效地评估干粉喷射性能。

除此之外，称重传感器2还可以称重每次干粉罐的装入量，以满足试验需要，例如通过称重来确定不同气固比的流化状态模拟。称重传感器2的最大承重能力和显示量程可根据干粉罐的容积进行确定，例如将最大承重能力设置为2.5～4吨，并将显示量程设置为0～1000或2000kg，计量精度为0.5kg。

参考图1，在一些实施例中，干粉吹送性能实验装置还包括第一测压传感器4和罐进气阀11。第一测压传感器4设置在所述第一进口端a，可用于检测所述干粉罐1内的充气压力。数据处理平台3与所述第一测压传感器4信号连接，用于根据所述第一测压传感器4检测到的充气压力值以确定所述干粉罐1的充气压力状态。举例来说，通过称重传感器2可提供干粉罐内相同干粉装载量的条件，再对干粉罐充气，并在不同试验中以不同的充气压力来实现干粉的流化。而通过第一测压传感器4可确定充气压力是否达到设定充气压力条件。罐进气阀11可串联设置在所述气源和所述第一测压传感器4之间的管路上，可执行所述干粉罐1的进气开闭和开度控制。数据处理平台3与罐进气阀11信号连接，用于根据确定的所述干粉罐1的充气压力状态控制所述罐进气阀11的开闭和阀门开度。这样数据处理平台3对罐进气阀11的控制，自动地实现干粉罐1的指定充气压力条件。

在图1中，干粉吹送性能实验装置还可以包括第一流量计5。第一流量计5可设置在所述干粉罐1与所述气源之间，用于检测进入所述干粉罐1的气态介质的流量。所述数据处理平台3与所述第一流量计5信号连接，用于根据所述第一流量计5检测到的进罐流量来确定所述干粉罐1是否达到指定的气固比充装条件。举例来说，可在对干粉罐进行充气之前通过称重传感器测量出干粉罐内每次加注的不同的干粉重量，然后对干粉罐充入气态介质并达到相同的充气压力。在充气过程中通过第一流量计5对进入所述干粉罐1的气态介质的流量进行检测，这样可准确地计算出气固比，从而实现相同压力下不同气固比的喷射模拟。

气源可独立于干粉吹送性能实验装置，也可以为干粉吹送性能实验装置的一部分。参考图1，在一些实施例中，气源可包括气瓶组6和电控减压阀7。气瓶组6包括多个可充气或可更换的高压气瓶61。高压气瓶可存储达到设定压力(例如15mpa)的气态介质。气瓶组6通过管路与所述干粉罐1的第一进口端a连通。高压气瓶61可通过充气阀62进行充气操作，并且根据需要还可以直接用已充气的高压气瓶61更换气压不足的高压气瓶61。为了使气瓶组6在一次充满后，能够实现干粉罐的多次充装，优选按照干粉吹送系数(例如110l/kg)来确定气瓶组的容量。

电控减压阀7串联设置在所述气瓶组6与所述第一进口端a之间的管路上，可以降低经过的气态介质的压力，并且可根据指令调整经过所述电控减压阀7的减压输出量。该减压输出量可根据干粉罐的容积或干粉吹扫流量进行确定，对于40～80mm的管路通径来说，电控减压阀7的减压输出量的设置范围可以为1.2～1.7mpa，其比例调节精度可小于设定压力的10％。电控减压阀7可与数据处理平台3信号连接，以便数据处理平台3根据其采集的数据对电控减压阀7进行控制，以便准确地模拟所述干粉罐1的指定充气压力条件。

参考图1，在一些实施例中，气源还包括第一球阀10。第一球阀10串联设置在所述电控减压阀7和所述气瓶组6之间的管路上，用于开启或关闭所述气瓶组6的供气。第一球阀10具有价格便宜且密封性好等效果。第一球阀10、充气阀62以及每个高压气瓶61的瓶头阀均可采用手动操作，并使这些阀门的设置位置相互靠近，以降低成本，并便于操控。在一些实施例中，可通过数据处理平台3进行控制，以提高控制精度。

另外，可在所述电控减压阀7的两端分别设置第一压力表8和第二压力表9。第一压力表8可用于检测并显示气态介质在减压前的压力值，而第二压力表9可用于检测和并显示气态介质减压后的压力值。通过第一压力表8和第二压力表9的示数，试验者可及时对气源中的各个阀门，例如第一球阀10或电控减压阀7进行操作。

参考图1，在一些实施例中，干粉喷射性能试验装置还可包括干粉出罐阀12和第二测压传感器13。干粉出罐阀12串联设置在所述出口端b与所述待试验对象之间的管路上，用于执行所述干粉罐1中的气固两相流的输出的开闭和开度控制。第二测压传感器13可串联设置在所述干粉出罐阀12与所述待试验对象之间的管路上，用于检测所述干粉罐1输出的气固两相流的压力变化状态。数据处理平台3可与所述第二测压传感器13和所述干粉出罐阀12信号连接，用于在模拟所述干粉罐1的不同充装条件时，根据试验需求控制所述干粉出罐阀12的开闭和阀门开度，以实现所述干粉罐1的出口端b的工作条件变化对所述出口端b连接的管路内压力的影响的分析。

参考图1，在一些实施例中，干粉吹送性能实验装置还包括：吹扫管路14和第二球阀15。吹扫管路14用于连通所述气源与所述待试验对象。当每次喷射试验结束后，由于管路中往往会残留干粉或其他杂物，因此可利用气源提供的高压气体来实现管路的吹扫。在另一些实施例中，也可以采用其他气源来实现管路的吹扫。

第二球阀15可串联设置在所述吹扫管路14上，用于使所述吹扫管路14连通或关断。当正常进行试验时，可关闭第二球阀15。在试验结束后需要进行清理时，可开启第二球阀15，从而实现管路的吹扫操作。

为了测试干粉消防车管路吹扫所需要的最小气量(即气态介质的消耗量)和吹扫效率最高的吹扫气压-流量关系，在一些实施例中，干粉吹送性能实验装置还可包括串联设置在所述吹扫管路14上的第二流量计16。该第二流量计16可用于检测经过所述吹扫管路14的气态介质的流量。数据处理平台3与所述第二流量计16信号连接，用于采集所述第二流量计16检测到的吹扫流量。通过反复多次的吹扫实验，比较不同吹扫条件下的吹净速度和所需气量，可用来评估和改进被测干粉消防车的吹扫管路设计。另外，通过第一流量计和第二流量计分别检测到的流量来进行积分运算，可获得作业过程中气态介质的消耗量。

参考图1，在一些实施例中，干粉罐1还包括：排气端d和设置在所述排气端d的第四球阀18，所述第四球阀用于开启或关闭所述干粉罐1的排气。通过开启第二球阀18可排出干粉罐1内的气态介质。另外，在图1中，在所述第四球阀18和所述排气端d之间的管路上设有第三压力表19，用于检测并显示所述干粉罐1的排气压力。为了避免干粉损坏第三压力表19，优选在第三压力表19的检测端的上游设置过滤器，以滤除气态介质中的干粉。

为了避免干粉罐1在充装气态介质时的压力超过允许压力，可在干粉罐1上设置安全阀21。安全阀21可以在干粉罐内压力超过预设允许压力时自动泄压。

为了方便干粉吹送性能实验装置的使用，在一些实施例中，干粉吹送性能实验装置还可包括移动小车22。移动小车22可包括用于承载干粉罐1的车体和能够相对于地面可移动的移动机构(轮组或履带)。移动小车22的车体除了承载干粉罐1之外，还可以承载气源(例如气瓶组)以及各个管路等。另外，移动小车还可包括支撑腿。支撑腿设置在所述车体上，并能够相对于所述车体向下伸出，以抵紧地面。优选将支撑腿设置在各个轮组的相邻位置。通过调整支撑腿向下伸出的长度，可使得各个支撑腿都递紧地面，以减少或消除试验过程中可能发生的冲击对干粉吹送性能实验装置的不利影响。在另一些实施例中，可以通过电动叉车进行干粉吹送性能实验装置的移位和布置。

通过对本公开上述干粉吹送性能实验装置的各实施例的说明，本公开干粉吹送性能实验装置的实施例至少包括以下优点之一：

1、通过设置称重传感器来实时测量干粉罐的重量，以实现实时的干粉有效喷射速率的准确检测。

2、通过设置电控减压阀，利用数据处理平台的有效控制实现干粉罐充气压力的便捷设定，此外还可以实现吹扫压力的便捷设定。

3、通过设置供气管道、排气管道和/或吹扫管道的例如流量计、测压传感器等测量元件，可有效地实现充装、喷射、吹扫全过程的监控。

4、通过对不同充装条件的干粉吹送状态模拟和气固两相流的输送状态测量，可实现对各类消防车的干粉喷射系统的模拟，有效地解决了现有技术中干粉消防车的试验困难，并能够用于研究消防车干粉灭火系统在干粉充装流化、吹送输运、管路清扫三个工作过程的分析优化，对常规干粉消防车、举高消防车干粉系统优化设计和功能评估具有重要价值，并可作为优化设计或评估消防车干粉灭火系统效能的重要试验装置。

5、通过数据处理平台与各个测量元件(例如称重传感器、流量计、压力传感器等)的信号连接，可实现充装过程、喷射过程、吹扫过程中管路流体的各种输送状态参数指标的实时记录，因此可作为研究本领域气固两相流的重要研究平台。

6、通过数据处理平台可基于测量元件的检测数据对相关管路的控制阀(例如电控减压阀、罐进气阀、干粉出罐阀等)进行自动控制，以满足相关充装条件，在使用上十分便捷。

7、相比现有的车载整机试验，本公开的干粉吹送性能实验装置可在耦合不同管路研究对象的基础上，辅助以干粉喷射收集系统(例如布袋除尘器和/或旋流除尘器等)来实现反复的喷射试验，从而显著地提高经济性。

至此，已经详细描述了本公开的各实施例。为了避免遮蔽本公开的构思，没有描述本领域所公知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述，完全可以明白如何实施这里公开的技术方案。

虽然已经通过示例对本公开的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本公开的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本公开的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改或者对部分技术特征进行等同替换。本公开的范围由所附权利要求来限定。