CN111855252B - 一种自动控制型热烟测试系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种自动控制型热烟测试系统，包括火源系统、发烟系统和控制系统。火源系统用于产生火源，包括第一箱体和若干个液体燃料雾化喷射燃烧器，第一箱体包括空气箱和燃料控制箱，空气箱用于提供助燃空气；燃料控制箱用于控制所述燃烧器的阀门、燃料分流及火焰检查。发烟系统用于产生烟气，包括第二箱体、出烟管、烟饼夹和烟饼转台；烟饼初始被放到烟饼夹中，烟饼转台通过伺服电机逐个将烟饼移动到点火位置引燃后，再转到发烟箱通孔位置，使其掉落在发烟箱中。控制系统用于控制火源系统和发烟系统。本发明克服了传统人工手动热烟测试的缺点，实现了发烟速度、火源功率、燃烧时间的精确控制，具有精确化、轻量化、自动化且方便拆卸运输的特点。

Description

一种自动控制型热烟测试系统

技术领域

本发明涉及一种自动控制型热烟测试系统，主要应用于城市轨道交通防灾安全现场热烟测试，属于城市轨道交通安全检测技术领域。

背景技术

地铁是承载着大规模客流运行的空间网络，同时又是设备设施高度集聚的复杂巨系统。地铁在试运营阶段和正式运营阶段，一旦发生火灾事故，危害巨大。火灾事故发生时的快速探测报警、有效通风排烟及人员安全疏散，是地铁安全保障的重要环节。如何检测火灾探测报警系统、车站通风排烟系统、综合监控系统、车站隧道排热风机、区间隧道排烟风机、风阀、事故照明、闸机、供电切非、警铃、应急广播、自动扶梯、电梯等地铁防灾系统在事故下的安全运行状况，判定各防灾系统在火灾等事故情况下能否确保正确动作并达到防灾安全性能是当前迫切需要解决的关键问题。现有地铁防灾系统的现场检测方法中，大多采用冷烟测试方法，冷烟测试采用发烟物质(烟饼、烟枪)燃烧产生烟气，一般不具有真实火灾功率(热释放速率)，因此烟气没有浮力驱动，不能真实反映火灾烟气扩散和控制效果，能检测的指标较单一，不能检测防灾系统的整体工作效果。在针对地铁防灾系统的实验室测试研究方面，国内外学者多采用缩小尺度模拟技术，建立缩小尺度的地铁火灾实验模型。然而，冷烟测试技术及缩小尺度模拟技术至少存在以下缺点：不能进行全尺寸的综合性测试，测试指标较少，与实际火灾的符合性有待提升。中国发明专利CN102162375B公开了一种地铁车站及区间隧道现场热烟测试设备及方法，其主要的发烟装置和火源模拟装置为非自动化控制型。发烟装置是人工放置烟饼后，由人工点燃烟饼自然发烟，自然发烟时无法停止发烟，发烟速度不可控，且烟饼燃烧完后需要人工更换烟饼；火灾火源是“油盘火”，由一个金属盘容器和燃料组成，其燃烧输出功率是固定的，并由油盘开口面积决定，具有火源功率不可动态调整、燃烧时间不可控等缺点。随着技术的进步和现场热烟测试的需要，亟需一种自动控制型热烟测试系统来实现自动化、精确化、模块化的过程控制和安全程度更高的燃料注入系统防护。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种自动控制型热烟测试系统，其具有轻量化、自动化且方便拆卸运输的特点。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种自动控制型热烟测试系统，其特征在于，包括火源系统、发烟系统和控制系统；

所述火源系统包括第一箱体和设置在所述第一箱体上方的若干个液体燃料雾化喷射燃烧器，所述第一箱体包括空气箱和燃料控制箱，每个液体燃料雾化喷射燃烧器的底部主体均伸入所述第一箱体内部且所述底部主体内分别设有空气导管和燃料导管，所述空气导管伸入所述空气箱内并设有空气进口；所述燃料控制箱内包括若干个燃料控制阀门和燃料分流盒，设于所述第一箱体外侧的燃料供应管依次经所述燃料分流盒和若干个燃料控制阀门连接所述燃料导管；

所述发烟系统包括第二箱体、出烟管、烟饼夹和烟饼转台；

第二箱体，其包括发烟电控箱和发烟箱，所述发烟电控箱和发烟箱分别位于所述第二箱体的两侧；

出烟管，其设于所述发烟箱顶部并与所述发烟箱连通；

烟饼夹，其竖直设置在第二箱体的顶部外侧，用于存放烟饼；

烟饼转台，其水平设置在所述第二箱体的顶部且位于所述烟饼夹与第二箱体之间；所述烟饼转台在伺服电机的驱动下旋转，将烟饼夹内的烟饼逐个移动到点火位置引燃，再将点燃后的烟饼旋转至发烟箱内；

其中，所述出烟管的出烟口位于所述火源系统液体燃料雾化喷射燃烧器的正上方；

所述控制系统分别连接所述发烟电控箱和燃料控制箱，且所述控制系统内置有嵌入式计算平台，并通过外置触摸屏进行人机交互从而控制整个热烟测试系统。

进一步的，所述液体燃料雾化喷射燃烧器的底部主体呈同轴空心圆柱体状，所述底部主体外圈为空气导管，所述燃料导管设于所述空气导管内部。

进一步的，所述空气导管由上空气导管和下空气导管通过第一法兰连接而成，并通过所述第一法兰将所述空气导管固定在所述空气箱的顶部；所述燃料导管通过其底部设置的第二法兰将所述燃料导管固定在所述燃料控制箱底部。

进一步的，所述空气箱的空气入口通过设置在所述第一箱体一侧的空气管道连接助燃风机。

进一步的，所述燃料导管的顶部设有整流盘，所述空气导管的顶部设有整流罩，其中所述整流盘设于所述整流罩内部。

进一步的，所述燃料导管的顶部还设有燃料雾化喷嘴和点火针。

进一步的，所述燃料控制箱内还设有第一电气控制盒和若干个电子高压点火变压器，所述电子高压点火变压器连接所述点火针，所述第一电气控制盒用于控制燃料控制阀门和电子高压点火变压器。

进一步的，所述燃料控制箱内还设有热电偶，所述热电偶连接至第一电气控制盒。

进一步的，在所述第一箱体的顶部，沿若干个液体燃料雾化喷射燃烧器一圈还设有护栏。

进一步的，所述空气箱和燃料控制箱均由304不锈钢制作而成，所述燃料控制箱位于所述空气箱的底部。

进一步的，所述燃料控制阀门为电磁阀。

进一步的，所述烟饼转台包括顶盖、底盖和设于所述顶盖、底盖之间的旋转盘，伺服电机的输出轴依次穿过底盖、旋转盘和顶盖并带动所述旋转盘旋转；所述烟饼夹固定在顶盖上的烟饼夹插孔内，所述旋转盘和底盖上分别设有与烟饼大小相适应的第一通孔和第二通孔，其中第一通孔和第二通孔错位设置，且所述第二通孔位于所述发烟箱的正上方。

进一步的，所述出烟管为长度可调节的伸缩管，其通过竖直立在地面上的出烟管支架固定。

进一步的，所述出烟管中部设有管箍，所述管箍与出烟管支架的顶部螺栓连接，且所述出烟管支架在竖直方向上的高度可调节。

进一步的，所述发烟箱的内部底侧为烟饼抽屉，所述烟饼抽屉内设有栅格板，所述烟饼掉落至所述栅格板上。

进一步的，所述发烟电控箱底部设有调速鼓风机，在所述发烟电控箱和发烟箱的连接壁上开设有通风孔，所述通风孔的位置与所述调速鼓风机、栅格板的位置相对应。

进一步的，所述底盖上设有点火器，点火器设于底盖上的烟饼进入位置和第二通孔之间。

进一步的，所述点火器使用碳化硅作为发热源。

进一步的，所述底盖内侧还设有位置传感器。

进一步的，所述烟饼转台的数量与烟饼夹相对应，为一个、两个或多个。

进一步的，所述第一箱体和第二箱体的底部均设有滚轮。

进一步的，所述控制系统内设有集成控制箱，所述集成控制箱分别连接至所述发烟电控箱和燃料控制箱。

进一步的，所述控制系统内还依次设有燃料泵、燃料过滤器、稳压罐和转子流量计；所述集成控制箱通过控制燃料泵的转速和压力，实现燃料流量的控制；燃料流量的测量由所述转子流量计回传至所述集成控制箱。

进一步的，所述触摸屏包括控制系统的主机面板自带触摸屏和与所述控制系统连线的远端触摸屏，所述主机面板自带触摸屏和远端触摸屏上均设有急停按钮。

本发明的有益效果为：

本发明克服了传统热烟测试系统需要人工手动更换烟饼、油盘的问题，且解决了发烟速度不可控和火源功率不可调、燃烧时间不可控的问题。

本发明所述自动控制型热烟测试系统的发烟系统使用伺服电机和行星减速机提供动力，转动旋转盘搬运烟饼：烟饼初始被放到一个烟饼夹中，旋转盘一个一个的将烟饼移动到点火位置引燃，再转到发烟箱通孔位置掉落在发烟箱中。通过设置烟饼夹或多个烟饼夹，使添加烟饼更方便，可快速安装烟饼，同时可存放多个烟饼，从而可延长发烟时间和提高发烟速度。另外，通过设置烟饼转台、点火器和位置传感器，可实现烟饼的自动旋转、引燃、掉落；通过调节旋转盘旋转速度、控制旋转盘停留时间，实现了烟饼放置速度可调节；通过调节鼓风机的风速，可控制出烟速度。所述发烟箱和发烟电控箱相对密封，发烟后的烟气集中从出烟管中冒出；且通过隔板将发烟箱和发烟电控箱物理隔离，避免了烟饼发烟过程产生的强腐蚀气体对电气设备造成的腐蚀，从而提高了仪器设备的使用寿命。

本发明所述发烟系统中的点火器使用碳化硅作为发热源，即通过碳化硅点火器引燃烟饼，可满足烟饼的引燃温度(400℃)；另外，碳化硅点火器具有快速升温、与外壳良好绝缘、使用寿命长的特点。

本发明火源系统中将助燃风机放在火源系统本体的一侧，通过水平或略倾斜布置在地面上的空气管道与空气箱相连，空气箱将助燃空气均分给多个液体燃料雾化喷射燃烧器，从而解决了传统的燃烧器火焰喷射位置过高的问题。另外，液体燃料雾化喷射燃烧器空气从侧面输入，缩短了火源系统结构长度，实现火焰喷射高度进一步降低，使得火源系统燃烧可控的同时，燃烧高度与油盘火焰更接近。同时，通过空气管道使助燃风机与液体燃料雾化喷射燃烧器保持距离，防止液体燃料雾化喷射燃烧器中燃烧空气的干扰，保证燃烧空气均为新鲜空气，也降低了对助燃风机耐高温的要求。本申请中，液体燃料雾化喷射燃烧器火焰向上喷射，中间层为空气箱，最下层为燃料控制箱，通过补给的室温空气给液体燃料雾化喷射燃烧器燃烧，同时冷却了火源系统整机温度，保证了整个系统在燃烧时空气箱和燃料控制箱不受火焰高温影响。

本发明所述第一箱体和第二箱体的底部均设有滚轮，方便整个发烟装置的移动。

所述控制系统内依次设有燃料泵、燃料过滤器、稳压罐和转子流量计。所述燃料泵能提供足够的流量和压力，液体燃料雾化喷射燃烧器的电磁阀为常闭模式，能起到紧急停止的作用。嵌入式计算平台通过程序，依据转子流量计的流量反馈，控制燃料泵的转速和压力，实现输出流量和压力实时、精确控制，具有工艺稳定，数据可靠的优点。所述控制系统同时可以实现液体燃料雾化喷射燃烧器的工作状态、故障报警等的实时反馈。同时也能根据程序设定，控制发烟箱的发烟速度等参数，从而实现所述热烟测试系统的自动化控制。

附图说明

图1为本发明所述自动控制型热烟测试系统的整体结构示意图；

图2为本发明所述火源系统的整体结构示意图；

图3为本发明所述液体燃料雾化喷射燃烧器内部结构示意图；

图4为本发明所述液体燃料雾化喷射燃烧器外部结构示意图；

图5为本发明所述火源系统底部燃料控制箱结构布局示意图；

图6为本发明所述发烟系统的整体结构示意图；

图7为本发明所述发烟系统的内部结构示意图；

图8为烟饼转台结构示意图；

图9为本发明所述控制系统的内部结构示意图；

其中，1-火源系统，2-发烟系统，3-控制系统，4-远端触摸屏，101-助燃风机，102-空气管道，103-电气控制输入插头，104-燃料输入口，105-燃料控制箱，106-滚轮，107-空气箱，108-护栏，109-液体燃料雾化喷射燃烧器，111-整流盘，112-燃料雾化喷嘴，113-燃料导管，114-第一法兰，115-第二法兰，116-整流罩，117-上空气导管，118-下空气导管，121-燃料及控制输入接口，122-电子高压点火变压器，123-热电偶，124-第一电气控制盒，125-燃料控制阀门，126-燃料分流盒，201-出烟管，202-烟饼夹，203-烟饼转台，204-点火器，205-发烟电控箱盖，206-发烟电控箱，207-发烟箱，208-烟饼抽屉，209-出烟管支架，210-电气插头，211-第二电气控制盒，212-伺服电机，213-通风孔，214-调速鼓风机，215-烟饼夹插孔，216-旋转盘，217-烟饼进入位置，218-位置传感器，219-顶盖，220-底盖，221-第二通孔，222-第一通孔，301-燃料泵，302-燃料过滤器，303-稳压罐，304-转子流量计，305-集成控制箱。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

一种自动控制型热烟测试系统，如图1所示，包括火源系统1、发烟系统2和控制系统3。

如图2所示，所述火源系统1包括第一箱体和设置在所述第一箱体上方的若干个液体燃料雾化喷射燃烧器109，所述液体燃料雾化喷射燃烧器109优选为甲醇燃烧器，经所述液体燃料雾化喷射燃烧器，甲醇可雾化燃烧，且甲醇雾化燃烧比同质量的甲醇池火的气体燃烧可产生更大的燃烧功率。如图2和图5所示，本实施例中，第一箱体的截面为方形，包括空气箱107和燃料控制箱105，所述空气箱107和燃料控制箱105的截面相同，截面大小为1000mm*1000mm*400mm，且所述燃料控制箱105位于所述空气箱107的底部。空气箱107负责向液体燃料雾化喷射燃烧器109中提供助燃空气，以提高燃烧效率；燃料控制箱105负责液体燃料雾化喷射燃烧器109的阀门控制、甲醇分流、火焰检查等功能。液体燃料雾化喷射燃烧器109的顶部喷头和燃料控制箱105之间通过空气箱107隔离，安全性较高，降低了试验现场高温对控制系统的影响。

所述空气箱107和燃料控制箱105均由304不锈钢制作而成，具有良好的耐腐蚀和成型性，为了保持不锈钢所固有的耐腐蚀性，304不锈钢必须含有18％以上质量含量的铬，8％以上质量含量的镍。另外，304不锈钢具有良好耐热性、低温强度和机械特性，冲压、弯曲等热加工性好，无热处理硬化现象(使用温度-196℃～800℃)，满足液体燃料雾化喷射燃烧器高温环境的应用要求。

液体燃料雾化喷射燃烧器109可在第一箱体的四个角上分别设置一个，或在第一箱体截面中心处均匀再设置4个。本申请对液体燃料雾化喷射燃烧器109的具体设置数量和设置位置不设限。

每个液体燃料雾化喷射燃烧器109的底部主体均伸入所述第一箱体内部且所述底部主体内分别设有空气导管和燃料导管213，所述空气导管伸入所述空气箱107内并设有空气进口。所述空气箱107的空气入口通过设置在所述第一箱体一侧的空气管道102连接助燃风机101。如图2所述，所述空气管道102水平或倾斜布置在地面上，所述助燃风机101通过固定支架同样固定在地面上，且所述空气管道102在靠近助燃风机101的一端为变截面设置，越靠近助燃风机101，截面越大。本申请将助燃风机101放在火源系统本体的一侧，通过水平或略倾斜布置在地面上的空气管道102与空气箱107相连，空气箱107将助燃空气均分给多个液体燃料雾化喷射燃烧器。现有甲醇燃烧器通常水平喷火，无法模拟火灾现场火焰或油盘火形状。将现有甲醇燃烧器按垂直方向安装时，其火焰起始位置较高，且火焰长度过长，不适用于火灾试验现场火源模拟。本发明解决了传统的甲醇燃烧器火焰喷射位置过高的问题。另外，液体燃料雾化喷射燃烧器空气从侧面输入，缩短了火源系统结构长度，实现火焰喷射高度进一步降低，使得火源系统燃烧可控的同时，燃烧高度与油盘火焰更接近。同时，通过空气管道使助燃风机与液体燃料雾化喷射燃烧器保持距离，防止液体燃料雾化喷射燃烧器燃烧空气的干扰，保证燃烧空气均为新鲜空气，也降低了对助燃风机耐高温的要求。

如图3和图4所示，所述液体燃料雾化喷射燃烧器109的底部主体呈同轴空心圆柱体状，所述底部主体外圈为空气导管，所述燃料导管113设于所述空气导管内部。

所述空气导管由上空气导管117和下空气导管118通过第一法兰114连接而成，并通过所述第一法兰114将所述空气导管固定在所述空气箱107的顶部；所述燃料导管113通过其底部设置的第二法兰115将所述燃料导管113固定在所述燃料控制箱105底部。所述燃料导管113用于输送甲醇，同时具有支撑所述液体燃料雾化喷射燃烧器的作用。所述燃料导管113与空气导管之前的夹层用于输送空气。

所述燃料导管113的顶部设有整流盘111，所述空气导管的顶部设有整流罩116，其中所述整流盘111设于所述整流罩116内部。所述整流盘主要用于火焰塑形，所述整流罩可以提高助燃空气的压力，同时还可以限定火焰形状。

所述燃料导管113的顶部还设有燃料雾化喷嘴112和点火针。

如图5所示，所述燃料控制箱105内包括若干个燃料控制阀门125和燃料分流盒126，设于所述第一箱体外侧的燃料供应管依次经所述燃料分流盒126和若干个燃料控制阀门125连接所述燃料导管113。所述燃料控制阀门125的数量与所述液体燃料雾化喷射燃烧器109的数量相对应。

所述燃料控制箱105内还设有第一电气控制盒124和若干个电子高压点火变压器122，所述电子高压点火变压器122连接所述点火针且与点火针的数量相对应，所述第一电气控制盒124用于控制燃料控制阀门125和电子高压点火变压器122。

所述燃料控制箱105的一侧设有燃料及控制输入接口121，即包括电气控制输入插头103和燃料输入口104，所述电气控制输入插头103接入第一电气控制盒124，所述燃料输入口104即为燃料供应管的接口。

所述燃料控制箱105内还设有若干个热电偶123，所述热电偶123连接至第一电气控制盒124，其用于测量温度，使得所述火源系统具有熄火后自动切断的保护功能。

在所述第一箱体的顶部，沿若干个液体燃料雾化喷射燃烧器109一圈还设有护栏108，用于保护所述液体燃料雾化喷射燃烧器109不受外力碰撞。

所述空气箱107和燃料控制箱105均由304不锈钢制作而成，所述燃料控制箱105位于所述空气箱107的底部。

所述燃料控制阀门125为电磁阀，可起到紧急停止的作用。

如图5所示，所述燃料控制箱为扁平的一体化控制系统。燃料从燃料输入口104进入，在燃料分流盒126中稳压后通过多个燃料控制阀门125后进入液体燃料雾化喷射燃烧器109进行燃烧。第一电气控制盒124具有良好的密封能力，通过它控制燃料控制阀门125和电子高压点火变压器122。

如图6～7所示，所述发烟系统2包括第二箱体、出烟管201、烟饼夹202和烟饼转台203。

第二箱体，其包括发烟电控箱206和发烟箱207，所述发烟电控箱206和发烟箱207分别位于所述第二箱体的两侧。烟饼在发烟箱207内发烟，发烟电控箱206内部设有伺服电机212、调速鼓风机214、第二电气控制盒211等设备，所述发烟电控箱的侧面设有可拆卸的发烟电控箱盖205，所述发烟电控箱盖205上还设有电气插头210。其中第二电气控制盒211可通过RJ45网口航插与控制系统相连。发烟电控箱和发烟箱实现物理隔离，可以避免烟饼发烟过程产生的强腐蚀气体对设备造成腐蚀，从而提高仪器设备的使用寿命。

出烟管201，其倾斜布置在所述第二箱体的顶部并与所述发烟箱207连通。烟饼在发烟箱中燃烧发烟，通过出烟管201输出到大气中。所述出烟管201为长度可调节的伸缩管，并通过竖直立在地面上的出烟管支架209固定，所述出烟管201中部设有管箍，所述管箍与出烟管支架209的顶部螺栓连接。参考图6，所述出烟管支架209底部设有支撑平台，所述出烟管支架209在竖直方向上的高度也可调节。优选的，所述出烟管支架209通过两段或多段支架分段螺纹连接而成，方便调节所述出烟管支架的高度，同时也方便将出烟管支架209拆卸、安装、运输。

烟饼夹202，其竖直设置在第二箱体的顶部外侧，用于存放烟饼。具体的，若干个烟饼在烟饼夹202内依次排列堆叠成竖直的柱状体。烟饼夹的设置可使添加烟饼更方便，更快速。考虑到烟饼受潮、受热后会膨胀，烟饼夹内径比烟饼至少大5mm，使得烟饼掉落运动更加顺畅。

所述出烟管201和烟饼夹202相对于所述第二箱体均为可拆卸，方便远程运输安装。

烟饼转台203，主要用于传送烟饼，其水平设置在所述第二箱体的顶部且位于所述烟饼夹202与第二箱体之间。如图8所示，所述烟饼转台203包括顶盖219、底盖220和设于所述顶盖219、底盖220之间的旋转盘216，伺服电机212的输出轴依次穿过底盖220、旋转盘216和顶盖219并带动所述旋转盘216旋转。所述顶盖219、旋转盘216和底盖220均呈圆形，并组成烟饼转台203，所述烟饼转台203水平设于所述发烟电控箱206和发烟箱207的连接处，其中伺服电机212主体位于所述发烟电控箱206内。所述烟饼转台203在伺服电机212的驱动下旋转，将烟饼夹202内的烟饼逐个移动到点火位置引燃，再将点燃后的烟饼旋转至发烟箱207内。

优选的，将烟饼转台203的一部分与发烟箱的顶部贴合，另一部分与发烟电控箱的顶部贴合，所述烟饼夹202固定在顶盖219上的烟饼夹插孔215内且位于所述发烟电控箱的正上方，其中，所述烟饼夹插孔201为顶盖上的通孔。

所述旋转盘216和底盖220上分别设有与烟饼大小相适应的第一通孔222和第二通孔221，其中第一通孔222和第二通孔221错位设置，且所述第二通孔221位于所述发烟箱207的正上方，所述第一通孔222不设于所述发烟箱207的正上方，优选的，将所述第一通孔222设于所述发烟电控箱的正上方，便于烟饼从烟饼夹掉落、经旋转盘旋转、点燃后自然下落至发烟箱内部。

所述烟饼转台203的数量与烟饼夹202相对应，为一个、两个或多个。多个烟饼夹同时提供烟饼储存可，延长发烟时间和提高发烟速度。本实施例中，所述烟饼转台的数量与烟饼夹102均设置为两个。

所述底盖220上设有点火器204，点火器204设于底盖220上的烟饼进入位置217和第二通孔221之间。所述点火器204使用碳化硅作为发热源，即通过碳化硅点火器引燃烟饼，可满足烟饼的引燃温度(400℃)；另外，碳化硅具有快速升温、与外壳良好绝缘、使用寿命长的特点。

所述底盖220内侧还设有一个或多个位置传感器218，使得烟饼分别在烟饼进入位置217、点火器204位置、第二通孔221的至少3个位置停留，且停留时间可调节、旋转盘旋转速度可调节，实现了不同规格烟饼的引燃和烟饼放置速度可调节的功能。

点火器、烟饼转台与烟饼夹202的数量相对应，为一个、两个或多个。多个烟饼夹同时提供烟饼储存可，延长发烟时间和提高发烟速度。本实施例中，所述烟饼转台的数量与烟饼夹102均设置为两个。

所述发烟箱207的内部底侧为烟饼抽屉208，所述烟饼抽屉208内设有栅格板，所述烟饼掉落至所述栅格板上。所述烟饼抽屉208的两侧设有滑轨，在发烟箱底部两侧分别设有与所述滑轨配合连接的导槽，所述滑轨在导槽内来回滑动。所述烟饼抽屉208栅格板的底部还设有收集板，可方便对烟饼废料集中处理。设有滑轨、导槽和收集板的推拉式烟饼抽屉208，提升了废料的处理效率。

所述发烟电控箱206底部设有调速鼓风机214，在所述发烟电控箱206和发烟箱207的连接壁上开设有通风孔213，所述通风孔213的位置与所述调速鼓风机214、栅格板的位置相对应。所述通风孔213可设置为一个，当通风孔设置为一个时，其大小与调速鼓风机214的出口风相对应，并在所述通风孔处安装有防止烟雾逆流的止流阀。或在与栅格板相对应的位置水平设置一排通风孔，如图7所示。将通风孔设置在连接壁底部且与掉入发烟箱中的烟饼的水平位置相对应，空气通过均匀的通风孔进入发烟箱中烟饼抽屉下方，可实现烟饼充分均匀的发烟。发烟电控箱206中的调速鼓风机214向发烟电控箱206鼓风，通过通风孔213进入发烟箱。空气通过均匀的通风孔进入发烟箱中烟饼抽屉下方，实现烟饼的有效发烟，由于风压和烟气向上流动的原因，烟气最终从出烟管201上方冒出，调速鼓风机既可驱动烟饼发烟，同时也控制出烟速度。

旋转盘216为实心材质，除了用于传送烟饼的第一通孔外，其与顶盖219、底盖220的孔隙均较小，可以保证烟气从发烟箱207通过掉烟饼孔即第二通孔207发散的烟气非常小，从而使得烟气集中从出烟管201中冒出。

所述出烟管201的出烟口位于所述火源系统液体燃料雾化喷射燃烧器109的正上方。

所述控制系统3分别连接所述发烟电控箱206和燃料控制箱105，且所述控制系统3内置有嵌入式计算平台，并通过外置触摸屏进行人机交互从而控制整个热烟测试系统。

所述第一箱体和第二箱体的底部均设有滚轮，方便所述热烟测试系统的移动。

如图9所示，所述控制系统内设有集成控制箱305，所述集成控制箱分别连接至所述发烟电控箱206和燃料控制箱105。

所述控制系统内还依次设有燃料泵301、燃料泵302、燃料泵303和转子流量计304。所述燃料泵301能提供足够的流量和压力，液体燃料雾化喷射燃烧器的电磁阀为常闭模式，能起到紧急停止的作用。嵌入式计算平台通过程序，依据转子流量计304的流量反馈，控制燃料泵301的转速和压力，实现输出流量和压力实时、精确控制，具有工艺稳定，数据可靠的优点。所述控制系统同时可以实现液体燃料雾化喷射燃烧器的工作状态、故障报警等的实时反馈。同时也能根据程序设定，控制发烟箱的发烟速度等参数。

选用数字型转子流量计，该流量计具有耐腐蚀、精度高、反应灵敏的优点。由于其接口标准，技术成熟，可方便的进行第三方计量。工作原理为当甲醇流过传感器时，在甲醇的作用下，叶轮受力旋转，其转速与管道平均流速成正比。通过数字型转子流量计调节甲醇供给流量，从而控制液体燃料雾化喷射燃烧器火源功率，确保城市轨道交通防灾安全现场热烟测试装备各参数指标精确性与可控性。

所述触摸屏包括控制系统的主机面板自带触摸屏和与所述控制系统连线的远端触摸屏4，所述主机面板自带触摸屏和远端触摸屏4上均设有急停按钮，可随时切断燃料泵和液体燃料雾化喷射燃烧器的电源，即可随时切断燃料供应，其安全防护程度非常好。

所述热烟测试系统在使用时，包括以下步骤：

1、系统自检

(1)连接系统各硬件部件；

(2)连接网线和供电线缆；

(3)启动调速鼓风机，检查调速鼓风机旋转方向是否正确；

(4)启动软件系统，检查火源系统、发烟系统和控制系统的通信状态是否正确；

(5)检查燃料箱数据是否正确；

(6)加注燃料；

(7)启动软件系统中的“点火器检查”，观察液体燃料雾化喷射燃烧器8个点火针是否工作正常；

(8)启动发烟箱的“风机”“点火”“启动发烟”，检查各部件是否工作正常；

(9)调速鼓风机频率调整为35HZ，启动运行；

(10)试验模式设定为手动模式，设定功率为300KW，启动试验，让管路中的空气排空，同时检查流量和燃料泵是否工作正常。当液体燃料雾化喷射燃烧器输出火焰时停止试验，使火焰熄灭。

2.试验准备

(1)调速鼓风机频率调整为35HZ，启动运行；

(2)设定火源系统的热功率输出曲线；

(3)安装烟饼，并在软件上录入烟饼数量(用来在软件上显示)，烟饼夹中的烟饼应为完整的烟饼；

(4)检查烟饼抽屉的密封情况；

(5)检查安全防护设施是否到位；

(6)检查录像设备是否就绪；

(7)检查其他设备工作是否就绪；

(8)检查火源系统燃料剩余量。

3.试验操作

(1)启动发烟箱“点火器”，预热30秒；

(2)启动发烟箱“风机”；

(3)启动发烟箱“开始发烟”；

(4)等待20秒发烟(也可以在设定曲线时前面空闲20秒功率为零)；

(5)启动火源系统“开始试验”；

(6)观测液体燃料雾化喷射燃烧器工作状态，紧急情况断电停止燃料输出。

4.试验结束

(1)停止发烟箱的各项工作；

(2)停止液体燃料雾化喷射燃烧器热输出“停止试验”；

(3)检查燃料的剩余数量，以便妥善处置；

(4)拆卸各组件，并装箱。

本发明所述热烟测试系统应用于城市轨道交通防灾安全现场热烟测试中，具体通过将本发明所述热烟测试系统设置在地铁车站的站台、站厅或隧道内，以设定功率自动产生高温热烟气，模拟地铁车站真实火灾烟气；再将数据采集系统，设置在地铁车站的站台、站厅及隧道内，用于采集地铁车站内温度、气流速度、气体浓度、图像、热像、烟气高度及地铁各防灾系统联动时间信号。还包括所述数据分析系统，其通过信号传输系统连接数据采集系统，对采集到的数据信号进行分析处理。对于结构复杂、跨度较大的地铁车站空间，还设有用于将所采集的数据信号及操作指令信号远距离传输的信号传输系统。

所述数据采集系统包括分布式组网数字化温度测量装置、高温辐射温度测量装置以及流量测量装置，分布式组网数字化温度测量装置用于测量整个被测地铁车站的温度场，高温辐射温度测量装置用于测量火源附近温度，流量测量装置用于测量地铁车站内关键断截面开口处风速，如楼扶梯开口处。

从而，通过上述热烟测试可模拟真实地铁火灾烟气检测地铁车站各防灾系统的联动状况，又能通过对模拟过程中地铁车站温度场、流量场的相关数据进行采集分析，判定地铁车站防灾系统的防灾性能，确保在紧急情况下满足乘客安全疏散的要求。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (24)

1.一种自动控制型热烟测试系统，其特征在于，包括火源系统(1)、发烟系统(2)和控制系统(3)；

所述火源系统(1)包括第一箱体和设置在所述第一箱体上方的若干个液体燃料雾化喷射燃烧器(109)，所述第一箱体包括空气箱(107)和燃料控制箱(105)，每个液体燃料雾化喷射燃烧器(109)的底部主体均伸入所述第一箱体内部且所述底部主体内分别设有空气导管和燃料导管(113)，所述空气导管伸入所述空气箱(107)内并设有空气进口；所述燃料控制箱(105)内包括若干个燃料控制阀门(125)和燃料分流盒(126)，设于所述第一箱体外侧的燃料供应管依次经所述燃料分流盒(126)和若干个燃料控制阀门(125)连接所述燃料导管(113)；

所述发烟系统(2)包括第二箱体、出烟管(201)、烟饼夹(202)和烟饼转台(203)；

第二箱体，其包括发烟电控箱(206)和发烟箱(207)，所述发烟电控箱(206)和发烟箱(207)分别位于所述第二箱体的两侧；

出烟管(201)，其设于所述发烟箱(207)顶部并与所述发烟箱(207)连通；

烟饼夹(202)，其竖直设置在第二箱体的顶部外侧，用于存放烟饼；

烟饼转台(203)，其水平设置在所述第二箱体的顶部且位于所述烟饼夹(202)与第二箱体之间；所述烟饼转台(203)在伺服电机(212)的驱动下旋转，将烟饼夹(202)内的烟饼逐个移动到点火位置引燃，再将点燃后的烟饼旋转至发烟箱(207)内；

其中，所述出烟管(201)的出烟口位于所述火源系统的正上方；

所述控制系统(3)分别连接所述发烟电控箱(206)和燃料控制箱(105)，且所述控制系统(3)内置有嵌入式计算平台，并通过外置触摸屏进行人机交互从而控制整个热烟测试系统。

2.根据权利要求1所述的自动控制型热烟测试系统，其特征在于，所述液体燃料雾化喷射燃烧器(109)的底部主体呈同轴空心圆柱体状，所述底部主体外圈为空气导管，所述燃料导管(113)设于所述空气导管内部。

3.根据权利要求1所述的自动控制型热烟测试系统，其特征在于，所述空气导管由上空气导管(117)和下空气导管(118)通过第一法兰(114)连接而成，并通过所述第一法兰(114)将所述空气导管固定在所述空气箱(107)的顶部；所述燃料导管(113)通过其底部设置的第二法兰(115)将所述燃料导管(113)固定在所述燃料控制箱(105)底部。

4.根据权利要求1所述的自动控制型热烟测试系统，其特征在于，所述空气箱(107)的空气入口通过设置在所述第一箱体一侧的空气管道(102)连接助燃风机(101)。

5.根据权利要求1所述的自动控制型热烟测试系统，其特征在于，所述燃料导管(113)的顶部设有整流盘(111)，所述空气导管的顶部设有整流罩(116)，其中所述整流盘(111)设于所述整流罩(116)内部。

6.根据权利要求1所述的自动控制型热烟测试系统，其特征在于，所述燃料导管(113)的顶部还设有燃料雾化喷嘴(112)和点火针。

7.根据权利要求6所述的自动控制型热烟测试系统，其特征在于，所述燃料控制箱(105)内还设有第一电气控制盒(124)和若干个电子高压点火变压器(122)，所述电子高压点火变压器(122)连接所述点火针，所述第一电气控制盒(124)用于控制燃料控制阀门(125)和电子高压点火变压器(122)。

8.根据权利要求7所述的自动控制型热烟测试系统，其特征在于，所述燃料控制箱(105)内还设有热电偶(123)，所述热电偶(123)连接至第一电气控制盒(124)。

9.根据权利要求1所述的自动控制型热烟测试系统，其特征在于，在所述第一箱体的顶部，沿若干个液体燃料雾化喷射燃烧器(109)一圈还设有护栏(108)。

10.根据权利要求1所述的自动控制型热烟测试系统，其特征在于，所述空气箱(107)和燃料控制箱(105)均由304不锈钢制作而成，所述燃料控制箱(105)位于所述空气箱(107)的底部。

11.根据权利要求1所述的自动控制型热烟测试系统，其特征在于，所述燃料控制阀门(125)为电磁阀。

12.根据权利要求1所述的自动控制型热烟测试系统，其特征在于，所述烟饼转台(203)包括顶盖(219)、底盖(220)和设于所述顶盖(219)、底盖(220)之间的旋转盘(216)，伺服电机(212)的输出轴依次穿过底盖(220)、旋转盘(216)和顶盖(219)并带动所述旋转盘(216)旋转；所述烟饼夹(202)固定在顶盖(219)上的烟饼夹(202)插孔内，所述旋转盘(216)和底盖(220)上分别设有与烟饼大小相适应的第一通孔(222)和第二通孔(221)，其中第一通孔(222)和第二通孔(221)错位设置，且所述第二通孔(221)位于所述发烟箱(207)的正上方。

13.根据权利要求1所述的自动控制型热烟测试系统，其特征在于，所述出烟管(201)为长度可调节的伸缩管，其通过竖直立在地面上的出烟管支架(209)固定。

14.根据权利要求13所述的自动控制型热烟测试系统，其特征在于，所述出烟管(201)中部设有管箍，所述管箍与出烟管支架(209)的顶部螺栓连接，且所述出烟管支架(209)在竖直方向上的高度可调节。

15.根据权利要求1所述的自动控制型热烟测试系统，其特征在于，所述发烟箱(207)的内部底侧为烟饼抽屉(208)，所述烟饼抽屉(208)内设有栅格板，所述烟饼掉落至所述栅格板上。

16.根据权利要求15所述的自动控制型热烟测试系统，其特征在于，所述发烟电控箱(206)底部设有调速鼓风机(214)，在所述发烟电控箱(206)和发烟箱(207)的连接壁上开设有通风孔(213)，所述通风孔(213)的位置与所述调速鼓风机(214)、栅格板的位置相对应。

17.根据权利要求12所述的自动控制型热烟测试系统，其特征在于，所述底盖(220)上设有点火器(204)，点火器(204)设于底盖(220)上的烟饼进入位置(217)和第二通孔(221)之间。

18.根据权利要求17所述的自动控制型热烟测试系统，其特征在于，所述点火器(204)使用碳化硅作为发热源。

19.根据权利要求12所述的自动控制型热烟测试系统，其特征在于，所述底盖(220)内侧还设有位置传感器(218)。

20.根据权利要求1所述的自动控制型热烟测试系统，其特征在于，所述烟饼转台(203)的数量与烟饼夹(202)相对应，为一个、两个或多个。

21.根据权利要求1所述的自动控制型热烟测试系统，其特征在于，所述第一箱体和第二箱体的底部均设有滚轮。

22.根据权利要求1所述的自动控制型热烟测试系统，其特征在于，所述控制系统内设有集成控制箱(305)，所述集成控制箱分别连接至所述发烟电控箱(206)和燃料控制箱(105)。

23.根据权利要求22所述的自动控制型热烟测试系统，其特征在于，所述控制系统内还依次设有燃料泵(301)、燃料过滤器(302)、稳压罐(303)和转子流量计(304)；所述集成控制箱(305)通过控制燃料泵(301)的转速和压力，实现燃料流量的控制；燃料流量的测量由所述转子流量计(304)回传至所述集成控制箱(305)。

24.根据权利要求1所述的自动控制型热烟测试系统，其特征在于，所述触摸屏包括控制系统的主机面板自带触摸屏和与所述控制系统连线的远端触摸屏(4)，所述主机面板自带触摸屏和远端触摸屏(4)上均设有急停按钮。

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