一种模拟邮轮典型扁平结构处所火灾防排烟试验平台

技术领域

本发明涉及船舶消防安全技术领域，特别涉及一种模拟邮轮典型扁平结构处所火灾防排烟试验平台。

背景技术

邮轮作为大型海上移动游乐设施，集大型商场、宴会厅、酒吧等娱乐场所于一体，这些娱乐场所通常尺度较大，高度在一定程度上受限，表现为典型扁平空间特征，即空间长度以及空间进深方向上明显大于空间高度。由于高度方向受限，当扁平大空间发生火灾时，易形成火焰顶棚射流，即在热浮力的驱动下火羽流上升，撞击屋顶后向四周扩散，烟气水平蔓延速度快，波及范围广，危害大。顶棚射流的存在会导致空间顶部温度过高，造成顶部装修材料高温分解释放有毒气体；同时，高温烟气可能会造成钢材受热强度变低、产生热变形，进一步引发次生灾害。另外，扁平大空间火灾烟气易失去热驱动扩散动力，从而出现烟气向下沉降的特殊现象，若控烟策略不当，对人员疏散逃生和生命安全造成更大的威胁，但目前鲜少有专门针对邮轮扁平大空间火灾烟气蔓延和控制的研究平台。

发明内容

本发明的目的在于提供一种模拟邮轮典型扁平结构处所火灾防排烟试验平台，以模拟邮轮实际典型的扁平舱室结构和火灾场景，开展邮轮典型扁平处所防烟措施、机械通风排烟措施以及防、排烟措施结合方式对火灾烟气蔓延控制效果的研究。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种模拟邮轮典型扁平结构处所火灾防排烟试验平台，包括：

模拟舱室，所述模拟舱室具有扁平的内部空间，所述模拟舱室内壁面设置防火结构，所述模拟舱室的侧墙设置防火疏散门以及防火观察窗；

火源系统，设置于所述模拟舱室内，用于在所述模拟舱室内模拟火灾；

防排烟系统，包括舱室顶部排烟系统、舱室侧墙底部补风系统、挡烟垂壁以及控制系统，所述舱室顶部排烟系统用于从所述模拟舱室的顶棚进行排烟并控制排烟风速，所述舱室侧墙底部补风系统用于从所述模拟舱室的侧墙底部进行补风并控制补风风速，所述挡烟垂壁可升降地设置于所述模拟舱室的顶棚，用于模拟舱室内不同防烟分区，所述控制系统用于控制所述舱室顶部排烟系统、所述舱室侧墙底部补风系统以及所述挡烟垂壁按照预设指令动作；

火灾参数测量系统，设置于所述模拟舱室，所述火灾参数测量系统用于测量烟气温度、能见度、气体浓度、烟气层高度、烟气流速以及所述火源系统的燃料质量损失速率。

可选地，所述防火结构包括：

防火板，所述防火板内衬于所述模拟舱室的侧墙；

防火地表，所述防火地表设置于所述模拟舱室的地板，所述防火地表包括从下至上依次铺设的甲基敷料层和防火毯。

可选地，所述模拟舱室的宽度方向的两个侧墙分别设置所述防火疏散门，至少在所述模拟舱室的长度方向的一个侧墙以及宽度方向的一个侧墙设置所述防火观察窗。

可选地，所述火源系统包括可移动升降台架、燃料池以及点火装置，所述燃料池可拆卸地设置于所述可移动升降台架的升降端以模拟不同高度处产生的火源，所述点火装置用于点燃所述燃料池内的燃料，所述火源系统配套多个所述燃料池，各所述燃料池的尺寸和/或形状不同。

可选地，所述可移动升降台架包括可移动基座以及设置于所述可移动基座的升降支架，所述燃料池设置于所述升降支架上，所述火灾参数测量系统包括测量天平，所述测量天平设置于所述升降支架与所述可移动基座之间，所述测量天平用于测量试验过程中所述燃料池的重量以计算所述火源系统的燃料质量损失速率。

可选地，所述舱室顶部排烟系统包括排烟口、排烟管、排烟风机和排烟风阀，所述模拟舱室的顶棚设置多个所述排烟口，各所述排烟口通过所述排烟管与所述排烟风机相连接，所述排烟口设置所述排烟风阀；

所述舱室侧墙底部补风系统包括补风口、补风管、补风风机和补风风阀，所述模拟舱室的侧墙设置多个补风口，各所述补风口通过所述补风管与所述补风风机连接，各所述补风口设置所述补风风阀；

所述排烟风机以及所述补风风机均为轴流式风机，所述排烟风机和所述补风风机的可调精度为1%，所述控制系统能够调整所述排烟风机和所述补风风机的风量。

可选地，所述火灾参数测量系统包括多个测速仪，各所述测速仪分别布置于所述模拟舱室的顶棚、所述排烟口、所述补风口以及所述防火疏散门处。

可选地，所述控制系统包括集成控制柜和集控显示终端，所述集成控制柜用于控制所述舱室顶部排烟系统、所述舱室侧墙底部补风系统以及所述挡烟垂壁，所述集控显示终端用于显示所述防排烟系统的状态以及所述火灾参数测量系统的测量参数。

可选地，所述火灾参数测量系统包括烟气温度测量系统，所述烟气温度测量系统包括热电偶、可移动伸缩式热电偶树、烟气温度数据采集模块以及烟气温度数据转换模块，所述热电偶以及所述可移动伸缩式热电偶树设置于所述模拟舱室的顶棚下方，以测量顶棚烟气温度分布、安全高度处温度以及排烟口下方温度，所述热电偶以及所述可移动伸缩式热电偶树分别通过所述烟气温度数据采集模块与所述烟气温度数据转换模块连接，所述可移动伸缩式热电偶树包括伸缩支架以及设置于伸缩支架的热电偶树主体，所述伸缩支架包括支撑架、调节旋钮以及伸缩杆，所述伸缩杆可上下伸缩地设置于所述支撑架，所述调节旋钮设置于所述支撑架以调节所述伸缩杆的位置。

可选地，所述火灾参数测量系统包括激光雷达测量仪、烟气分析仪以及烟气层高度测量系统，所述激光雷达测量仪设置于所述模拟舱室内，所述激光雷达测量仪用于测量烟气消光系数以反推计算火场能见度，所述烟气分析仪设置于所述模拟舱室内，所述烟气分析仪用于测量所述模拟舱室内的一氧化碳、氧气、二氧化碳和氮氧化合物浓度，所述烟气层高度测量系统包括激光片光源、摄像机和反光带，所述激光片光源设置于所述模拟舱室的长度方向的一个侧墙内，所述摄像机设置于所述模拟舱室的宽度方向的一个侧墙的所述防火观察窗外。

由以上技术方案可以看出，本发明中公开了一种模拟邮轮典型扁平结构处所火灾防排烟试验平台，该试验平台包括模拟舱室、火源系统、防排烟系统以及火灾参数测量系统，其中，模拟舱室具有扁平的内部空间，此处扁平的内部空间指模拟舱室的长度以及宽度远远大于其高度，模拟舱室内壁设置防火结构，模拟舱室的侧墙设置防火疏散门以及防火观察窗；火源系统设置于模拟舱室内，用于在模拟舱室内点火模拟火灾；防排烟系统包括舱室顶部排烟系统、舱室侧墙底部补风系统、挡烟垂壁以及控制系统，舱室顶部排烟系统用于从模拟舱室的顶棚进行排烟并控制排烟风速，舱室侧墙底部补风系统用于从模拟舱室的侧墙底部进行补风并控制补风风速，挡烟垂壁可升降地设置于模拟舱室的顶棚，用于模拟舱室内不同防烟分区，控制系统用于控制舱室顶部排烟系统、舱室侧墙底部补风系统以及挡烟垂壁按照预设指令动作；火灾参数测量系统设置于模拟舱室，火灾参数测量系统用于测量烟气温度、能见度、气体浓度、烟气层高度、烟气流速以及火源系统的燃料质量损失速率；该试验平台可模拟邮轮实际典型扁平结构处所舱室结构和火灾场景，防排烟系统为远程集中控制式，便于试验操作，火灾参数测量系统可以测量燃油质量损失速率、烟气温度、能见度、气体浓度、烟气层高度和烟气流速等多种火灾参数，可实现防烟措施、机械通风排烟措施以及防、排烟措施耦合方式对火灾烟气蔓延控制效果的研究，可分析机械通风口位置、机械通风口数量、机械通风口面积、机械通风量等机械排烟措施、挡烟垂壁高度以及防、排烟耦合作用对烟气的影响。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的模拟邮轮典型扁平结构处所火灾防排烟试验平台的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的模拟邮轮典型扁平结构处所火灾防排烟试验平台的防排烟系统的控制示意图；

图3为本发明实施例提供的模拟邮轮典型扁平结构处所火灾防排烟试验平台的火灾参数测量系统的布置侧视图；

图4为本发明实施例提供的模拟邮轮典型扁平结构处所火灾防排烟试验平台的火灾参数测量系统的布置俯视图；

图5为本发明实施例提供的模拟邮轮典型扁平结构处所火灾防排烟试验平台的火源系统的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的模拟邮轮典型扁平结构处所火灾防排烟试验平台的可移动伸缩式热电偶树的伸缩支架的结构示意图。

图中：

1-顶棚；2-侧墙；3-防火疏散门；4-挡烟垂壁；5-防火观察窗；6-排烟口；7-补风口；8-火源系统；9-排烟风机；10-补风风机；11-变频控制柜；12-电动机；13-集成控制柜；14-集控显示终端；15-热电偶；16-烟气分析仪；17-可移动伸缩式热电偶树；18-激光片光源；19-摄像机；20-激光雷达测量仪；21-测速仪；22-测量天平；23-可移动升降台架的升降支架；24-燃料池；25-伸缩杆；26-调节旋钮；27-支撑架。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种模拟邮轮典型扁平结构处所火灾防排烟试验平台，该模拟邮轮典型扁平结构处所火灾防排烟试验平台的结构设计使其能够模拟邮轮实际典型扁平结构处所舱室结构和火灾场景，便于开展邮轮典型扁平处所防烟措施、机械通风排烟措施以及防、排烟措施结合方式对火灾烟气蔓延控制效果的研究。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1至图6，图1为本发明实施例提供的模拟邮轮典型扁平结构处所火灾防排烟试验平台的结构示意图，图2为本发明实施例提供的模拟邮轮典型扁平结构处所火灾防排烟试验平台的防排烟系统的控制示意图，图3为本发明实施例提供的模拟邮轮典型扁平结构处所火灾防排烟试验平台的火灾参数测量系统的布置侧视图，图4为本发明实施例提供的模拟邮轮典型扁平结构处所火灾防排烟试验平台的火灾参数测量系统的布置俯视图，图5为本发明实施例提供的模拟邮轮典型扁平结构处所火灾防排烟试验平台的火源系统的结构示意图，图6为本发明实施例提供的模拟邮轮典型扁平结构处所火灾防排烟试验平台的可移动伸缩式热电偶树的伸缩支架的结构示意图。

本发明实施例中公开了一种模拟邮轮典型扁平结构处所火灾防排烟试验平台，该模拟邮轮典型扁平结构处所火灾防排烟试验平台包括模拟舱室、火源系统8、防排烟系统以及火灾参数测量系统。

其中，模拟舱室具有扁平的内部空间，此处扁平的内部空间指模拟舱室的长度以及宽度远远大于其高度，模拟舱室的内壁设置防火结构，模拟舱室的侧墙2设置防火疏散门3以及防火观察窗5；火源系统8设置于模拟舱室内，用于在模拟舱室内点火模拟火灾；防排烟系统包括舱室顶部排烟系统、舱室侧墙底部补风系统、挡烟垂壁4以及控制系统，舱室顶部排烟系统用于从模拟舱室的顶棚1进行排烟并控制排烟风速，舱室侧墙底部补风系统用于从模拟舱室的侧墙2底部进行补风并控制补风风速，挡烟垂壁4可升降地设置于模拟舱室的顶棚1，控制系统用于控制舱室顶部排烟系统、舱室侧墙底部补风系统以及挡烟垂壁4按照预设指令动作；火灾参数测量系统设置于模拟舱室，火灾参数测量系统用于测量烟气温度、能见度、气体浓度、烟气层高度、烟气流速以及火源系统8的燃料质量损失速率。

可以看出，与现有技术相比，本发明实施例提供的模拟邮轮典型扁平结构处所火灾防排烟试验平台可模拟邮轮实际典型扁平结构处所舱室结构和火灾场景，防排烟系统为远程集中控制式，便于试验操作，火灾参数测量系统可以测量燃油质量损失速率、烟气温度、能见度、气体浓度、烟气层高度和烟气流速等多种火灾参数，可实现防烟措施、机械通风排烟措施以及防、排烟措施耦合方式对火灾烟气蔓延控制效果的研究，可分析机械通风口位置、机械通风口数量、机械通风口面积、机械通风量等机械排烟措施、挡烟垂壁4高度以及防、排烟耦合作用对烟气的影响。

作为优选地，在本发明实施例中，上述防火结构包括防火板以及防火地表，其中，防火板内衬于模拟舱室的侧墙2，防火地表设置于模拟舱室的地板，防火地表包括从下至上依次铺设的甲基敷料层和防火毯，当然在其他实施例中，也可以采用其他的防火结构。

如图1所示，在本发明实施例中，模拟舱室的长度方向的两个侧墙2分别设置有防火疏散门3，当然也可以在其他位置设置防火疏散门3，在此不做限定。

进一步地，至少在模拟舱室的长度方向的一个侧墙2以及宽度方向的一个侧墙2设置有防火观察窗5。

具体地，在本发明一种具体实施例中，模拟舱室的长、宽、高分别为40m、32m、3.3m；模拟舱室两端防火疏散门3的宽与高均为2.2m；模拟舱室的侧墙2开设的防火观察窗5的尺寸为1 m×0.6 m，便于观察火灾烟气蔓延和沉降过程；顶棚1下方安装有2个挡烟垂壁4，分别位于模拟舱室的长度方向的1/3处和2/3处，且跨越整个宽度方向，挡烟垂壁4通过电动机12调节高度。

作为优选地，在本发明实施例中，火源系统8包括可移动升降台架、燃料池24以及点火装置，燃料池24可拆卸地设置于可移动升降台架的升降端，点火装置用于点燃燃料池24内的燃料。进一步地，火源系统8包括多种尺寸的燃料池24，通过设置多种尺寸规格的燃料池24可模拟多种不同规模火灾，并且通过可移动升降台架可以将火源系统8移动至模拟舱室内的各个位置并调节其高度，可模拟舱室中央、墙边、墙角等多种位置火灾，也可模拟不同高度处火灾。

可移动升降台架包括可移动基座以及设置于可移动基座的升降支架23，燃料池24设置于升降支架23上，火灾参数测量系统包括测量天平22，测量天平22设置于升降支架23与可移动基座之间，测量天平22用于测量试验过程中燃料池24的重量以计算火源系统8的燃料质量损失速率，即通过测量试验过程中不同时刻燃料池24的重量，结合试验的时间，可以计算出火源系统8的燃料质量损失速率，上述可移动升降台架的结构设置可以避免燃料池24与测量天平22的直接接触，保护测量系统.

作为优选地，如图1所示，在本发明实施例中，舱室顶部排烟系统包括排烟口6、排烟管、排烟风机9、排烟风阀以及排烟风速仪，模拟舱室的顶棚1设置多个排烟口6，各排烟口6通过排烟管与排烟风机9相连接，排烟管与排烟口6相连的一端设置排烟风阀以开闭排烟口6，各排烟口6处分别设置排烟风速仪以实时监控排烟风速。

进一步地，如图1所示，舱室侧墙底部补风系统包括补风口7、补风管、补风风机10和补风风阀，模拟舱室的侧墙2设置多个补风口7，各补风口7通过补风管与补风风机10连接，各补风口7装设补风风阀以改变补风口7的口径，各补风口7设置有补风风速仪以实时监控补风风速。

在本发明实施例中，排烟风机9和补风风机10均为轴流式风机，排烟风机9和补风风机10的风量可调精度为1%，通过控制系统可以调整设置排烟风机9和补风风机10的风量。

具体地，上述防排烟系统中，挡烟垂壁4通过电动机12控制其高度，排烟口6通过排烟管和排烟风机9连接，补风口7通过补风管与补风风机10相连，排烟风机9和补风风机10均为变频风机，控制系统通过两者的变频控制柜11调节排烟量和补风量，可满足试验时不同风量需求；排烟口6设置排烟风阀和补风口7设置补风风阀，可实现排烟口6以及补风口7的开启与关闭，同时实现排烟口6与补风口7的尺寸变化；排烟口6位于顶棚1，6个排烟口6分别位于顶棚1六等分的分块中央；补风口7分布于两边侧墙2，一边侧墙2布设两个相同大小补风口7，补风口7尺寸为1.6m×0.4m。

上述排烟管与补风管均由依次连接的变径管以及方形管构成，其中变径管远离方形管的一端与排烟口6或者补风口7连接。

作为优选地，上述控制系统包括集成控制柜13和集控显示终端14，集成控制柜13用于控制风阀的启闭、排烟风机9和补风风机10的启闭和调节、挡烟垂壁4的升降，集控显示终端14用于显示防排烟系统的状态以及火灾参数测量系统的测量参数。

进一步优化上述技术方案，在本发明实施例中，火灾参数测量系统包括多个测速仪21，各测速仪21分别布置于模拟舱室的顶棚1、排烟口6、补风口7以及防火疏散门3处，以测量烟气流速和排烟速率。

作为优选地，上述火灾参数测量系统包括烟气温度测量系统，烟气温度测量系统包括热电偶15、可移动伸缩式热电偶树17、烟气温度数据采集模块以及烟气温度数据转换模块，热电偶15以及可移动伸缩式热电偶树17设置于模拟舱室的顶棚1下方，以测量顶棚烟气温度分布、安全高度处温度以及排烟口6下方温度，热电偶15以及可移动伸缩式热电偶树17分别通过烟气温度数据采集模块与烟气温度数据转换模块连接。

进一步地，上述可移动伸缩式热电偶树17包括伸缩支架以及设置于伸缩支架的热电偶树主体，伸缩支架包括支撑架27、调节旋钮26以及伸缩杆25，伸缩杆25可上下伸缩地设置于支撑架27，调节旋钮26设置于支撑架27以调节伸缩杆25的位置。

在本发明实施例中，火灾参数测量系统包括激光雷达测量仪20，激光雷达测量仪20设置于模拟舱室内，激光雷达测量仪20用于测量烟气消光系数以反推计算火场能见度。

上述火灾参数测量系统包括烟气分析仪16，烟气分析仪16设置于模拟舱室内，烟气分析仪16用于测量模拟舱室内的一氧化碳、氧气、二氧化碳和氮氧化物浓度。

作为优选地，火灾参数测量系统包括烟气层高度测量系统，烟气层高度测量系统包括激光片光源18、摄像机19和反光带，激光片光源18设置于模拟舱室的长度方向的一个侧墙2的内部，摄像机19设置于模拟舱室的宽度方向的一个侧墙2的防火观察窗5外。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。