專利名稱：一種耐火極限試驗爐爐內壓力控制裝置的制作方法
技術領域：
一種耐火極限試驗爐爐內壓力控制裝置技術領域[0001]本實用新型涉及耐火極限試驗爐設計領域，特別涉及一種耐火極限試驗爐爐內壓 力控制裝置。
背景技術：
[0002]耐火試驗是通過模擬真實火災的方式來檢測建筑構件耐火性能的一種試驗方法， 基于此試驗的建筑構件包括墻體、頂棚、樓板、梁、柱、防火門、防火卷簾、防火窗、防火玻璃、 鋼結構防火涂料、防火封堵材料、排煙閥、防火閥等。通過進行耐火極限試驗，可正確地評判 被測試件的耐火性能，從而為建筑設計和驗收提供指導性的數(shù)據(jù)，從而提高建筑物的火災安全性。[0003]耐火極限試驗要模擬真實火災，試驗過程中試驗爐內的溫度必須符合相關標準在 不同時刻對溫度的要求，除此之外，試驗爐內高度方向上各點空氣壓力值的分布也必需滿 足相關標準要求，標準火災升溫條件下，沿爐內高度方向應保持線性壓力梯度，盡管壓力梯 度隨爐內溫度的改變會有輕微的變化，仍需保證沿爐內高度處每米的壓力梯隊值為8Pa左 右。由于試驗爐內的溫度在I小時內需從常溫升至900 V，需要大量的燃氣進入試驗爐內燃 燒，這些燃氣的燃燒會對爐內的壓力產生較大的影響。如何對試驗爐的排煙系統(tǒng)進行控制， 確保壓力梯度值的穩(wěn)定，是一個比較困難的問題。[0004]中國實用新型專利CN202033247U公布了一種耐火試驗爐排煙系統(tǒng)，其包括排煙 管道和排煙風機，所述排煙風機通過排煙管道與耐火試驗爐的爐體煙道連通，其特征在于 還包括冷卻水箱，排煙管道設置在冷卻水箱(4)內部。該實用新型并沒有提出一種能夠對 試驗爐內壓力進行控制的裝置。[0005]中國實用新型專利CN 201732042U公布了一種建筑構件耐火試驗裝置，其特征 是，包括計算機采集控制系統(tǒng)及計算機顯示器；封閉式爐體，前側設有用于安裝試樣的試 樣安裝口，內部設有燃燒器；燃氣供應及控制系統(tǒng)，包括燃氣罐、燃氣管道及設置在燃氣管 道上的燃氣調節(jié)閥，所述燃氣罐通過燃氣管道連接所述的燃燒器，所述燃氣調節(jié)閥為一電 動執(zhí)行器并通過一燃氣調節(jié)閥控制單元與所述的計算機采集控制系統(tǒng)連接；送排風系統(tǒng)， 包括助燃風風機、排風風機、助燃風管道、排風管道、助燃風調節(jié)閥、排風調節(jié)閥，所述的助 燃風管道、排風管道均與所述封閉式爐體連通，所述的助燃風調節(jié)閥、排風調節(jié)閥均為電動 調節(jié)閥并分別通過助燃風調節(jié)閥控制單元、排風調節(jié)閥控制單元與所述的計算機采集控制 系統(tǒng)連接；溫度采集及控制系統(tǒng)，包括設置在所述封閉式爐體內的溫度采集熱電偶，所述溫 度采集熱電偶通過熱電偶變送單元與所述的計算機采集控制系統(tǒng)連接；爐壓測量系統(tǒng)，包 括設置在所述封閉式爐體內的爐壓采集傳感器，所述爐壓采集傳感器通過壓力變送單元與 所述的計算機采集控制系統(tǒng)連接；所述的計算機采集控制系統(tǒng)還連接有顯示控制儀表。但 該實用新型同樣也沒有提出一種對試驗爐內壓力進行控制的裝置。[0006]因此，需要研究一種能夠實現(xiàn)耐火極限試驗爐內壓力梯度的測量和控制的裝置。實用新型內容[0007]本實用新型的主要目的在于克服現(xiàn)有技術的缺點與不足，提供一種耐火極限試驗爐爐內壓力控制裝置，采用該裝置，可以實現(xiàn)耐火極限試驗爐內壓力梯度的測量和控制，從而使試驗過程中試驗爐內的溫度符合相關標準在不同時刻對溫度的要求，盡量避免了燃氣燃燒對爐內壓力的影響。[0008]本實用新型的目的通過以下的技術方案實現(xiàn)一種耐火極限試驗爐爐內壓力控制裝置，包括頂部排煙的耐火極限試驗爐、爐內壓力傳感器、PID控制器、計算機、集煙罩、排煙風機、排煙管道，爐內壓力傳感器設置在耐火極限試驗爐內，與PID控制器連接，用于將實際爐內壓力數(shù)據(jù)傳遞給PID控制器；計算機與PID控制器連接，用于將目標壓力數(shù)據(jù)傳遞給 PID控制器；PID控制器用于對實際爐內壓力數(shù)據(jù)和目標壓力數(shù)據(jù)進行比對分析，然后根據(jù)分析結果控制排煙風機的轉速；集煙罩設置在耐火極限試驗爐頂部排煙孔上方，在排煙風機作用下，通過排煙管道與煙氣處理系統(tǒng)連接。[0009]更進一步的，為了盡量減小排煙風機對耐火極限試驗爐內壓力的直接影響，在耐火極限試驗爐排煙孔和集煙罩之間設置有多孔排煙穩(wěn)流網，煙氣可均勻地通過多孔排煙穩(wěn)流網進入排煙管道，從而實現(xiàn)了將試驗爐內的壓力分布控制得均勻、穩(wěn)定的目的。[0010]更進一步的，所述多孔排煙穩(wěn)流網為一種多孔板，多孔板由耐高溫不銹鋼或耐高溫陶瓷制成，板的厚度為ImnTlOOmm,板的通孔率為10% 80%，孔的直徑為3mnT50mm。[0011]優(yōu)選的，所述多孔排煙穩(wěn)流網直接蓋在排煙孔上，多孔排煙穩(wěn)流網的數(shù)量為fio 塊，每塊多孔板蓋住廣10個排煙孔。[0012]優(yōu)選的，所述爐內壓力傳感器的數(shù)量為Γ5個，壓力傳感器的輸出型號為(T5V或 4 20mA。[0013]優(yōu)選的，所述PID控制器的數(shù)量為Γ5個，每個PID控制器分別與計算機和壓力傳感器連接，其中I個PID 控制器還與排煙風機連接。[0014]優(yōu)選的，排煙孔位于耐火極限試驗爐頂部的位置，排煙孔的數(shù)量為f 10個，排煙孔為圓形或方形排煙孔，單個排煙孔的截面積為O.1nTl. Om2。[0015]作為優(yōu)選，集煙罩底部四邊與耐火極限試驗爐頂面之間設置均勻縫隙，該縫隙的高度為(T200mm。由于采用這種結構，集煙罩內部為負壓時，試驗爐周圍的冷空氣可從此縫隙進入到集煙罩內與高溫煙氣混合，從而降低煙氣的溫度。[0016]本實用新型還公開了基于上述裝置的耐火極限試驗爐爐內壓力控制方法，耐火極限試驗爐爐內開始燃燒時，將實際爐內壓力和設定的目標壓力進行比對、分析，然后根據(jù)分析結果控制排煙風機的轉速，實現(xiàn)對耐火極限試驗爐爐內壓力的控制。[0017]具體包括以下步驟[0018](I)耐火極限試驗爐點火將爐門合上之后，耐火極限試驗爐爐內形成一個與外界隔絕的空間，操作試驗爐，點燃噴槍，試驗爐內開始燃燒，產生熱量和煙氣，爐內空間的壓力開始變化；[0019](2)爐壓數(shù)據(jù)的采集及反饋爐內壓力傳感器將壓力數(shù)據(jù)實時傳輸至PID控制器， 同時計算機將目標壓力數(shù)據(jù)傳輸至PID控制器，PID控制器分析比對來自壓力傳感器的實際爐內壓力數(shù)據(jù)和來自計算機的目標壓力數(shù)據(jù)，之后經過分析計算給出指令至排煙風機；[0020](3)排煙風機對煙氣的控制排煙風機依據(jù)PID控制器的指令調節(jié)風機轉速，煙氣在排煙風機的作用下，從耐火極限試驗爐的排煙孔流出，再經過多孔排煙穩(wěn)流網，進入集煙 罩，同時在負壓的作用下，耐火極限試驗爐周圍的冷空氣從集煙罩底邊縫隙處進入集煙罩 內，與從耐火極限試驗爐內排出的熱空氣混合，之后混合煙氣一起進入排煙管道，經過排煙 風機排出至煙氣處理系統(tǒng)。[0021]優(yōu)選的，所述步驟(2)中，如果實際爐內壓力數(shù)據(jù)低于目標壓力數(shù)據(jù)，則PID控制 器發(fā)出減小排煙風機轉速的指令；如果實際爐內壓力數(shù)據(jù)高于目標壓力數(shù)據(jù)，則PID控制 器發(fā)出增加排煙風機轉速的指令。從而使得實際爐內壓力值始終維持在目標壓力數(shù)據(jù)范圍 內。[0022]本實用新型與現(xiàn)有技術相比，具有如下優(yōu)點和有益效果[0023]1、本實用新型采用遠程計算機及PID控制器，PID控制器通過對實際爐內壓力和 設定的目標壓力進行比對、分析，根據(jù)分析結果來控制排煙風機的轉速，進而控制耐火極限 試驗爐內的壓力，從而使試驗過程中試驗爐內的溫度符合相關標準在不同時刻對溫度的要 求，盡量避免了燃氣燃燒對爐內壓力的影響。[0024]2、本實用新型中采用了多孔排煙穩(wěn)流網，采用此結構可以極大地減小排煙風機對 耐火極限試驗爐內壓力的直接影響，使得煙氣可均勻地通過多孔穩(wěn)流板進入排煙管道，從 而實現(xiàn)了將試驗爐內的壓力分布控制得均勻、穩(wěn)定的目的。


[0025]圖1是本實用新型裝置的結構示意圖。
具體實施方式
[0026]下面結合實施例及附圖對本實用新型作進一步詳細的描述，但本實用新型的實施 方式不限于此。[0027]實施例1[0028]如圖1所示，本實施例一種耐火極限試驗爐爐內壓力控制裝置包括頂部排煙的耐 火極限試驗爐1、爐內壓力傳感器2、PID控制器3、計算機4、集煙罩6、排煙風機7、排煙管 道8和多孔排煙穩(wěn)流網5，爐內壓力傳感器2設置在耐火極限試驗爐I內，與PID控制器3 連接，用于將實際爐內壓力數(shù)據(jù)傳遞給PID控制器3。計算機4與PID控制器3連接，用于 將目標壓力數(shù)據(jù)傳遞給PID控制器3。PID控制器3用于對實際爐內壓力數(shù)據(jù)和目標壓力 數(shù)據(jù)進行比對分析，然后根據(jù)分析結果控制排煙風機7的轉速。多孔排煙穩(wěn)流網5蓋在頂 部排煙的耐火極限試驗爐I的頂部排煙口上。集煙罩6設置在多孔排煙穩(wěn)流網5上方，底 部蓋在頂部排煙的耐火極限試驗爐I的頂部并預留一縫隙，在排煙風機7作用下，通過排煙 管道8與煙氣處理系統(tǒng)連接。[0029]本實施例中，爐內壓力傳感器2的數(shù)量為3個，壓力傳感器的輸出型號為4 20mA。 PID控制器3的數(shù)量為3個，每個PID控制器分別與計算機4和壓力傳感器2連接，其中有 I個還與排煙風機7連接。[0030]本實施例中，排煙孔9的數(shù)量為4個，根據(jù)實際要求排煙孔可為圓形或方形，單個 排煙孔的截面積為O. 3m2。多孔排煙穩(wěn)流網5為一種多孔板，多孔板由耐高溫陶瓷制成，板 的厚度為20mm，板的通孔率為50%，孔的直徑為30mm。多孔板的數(shù)量為I ±夾，同時蓋住4個排煙孔。[0031]集煙罩6底部四邊與試驗爐I頂面之間設置均勻縫隙，集煙罩內部為負壓時，試驗 爐周圍的冷空氣可從此縫隙進入到集煙罩內與高溫煙氣混合，從而降低煙氣的溫度，該縫 隙的高度為50mm。[0032]一種由圖1所示裝置實現(xiàn)的耐火極限試驗爐爐內壓力控制方法，耐火極限試驗爐 爐內開始燃燒時，將實際爐內壓力和設定的目標壓力進行比對、分析，然后根據(jù)分析結果控 制排煙風機7的轉速，實現(xiàn)對耐火極限試驗爐爐內壓力的控制。[0033]具體包括以下步驟[0034](I)耐火極限試驗爐點火將爐門合上之后，耐火極限試驗爐I爐內形成一個與外 界隔絕的空間，操作試驗爐，點燃噴槍，試驗爐內開始燃燒，產生熱量和煙氣，爐內空間的壓 力開始變化；[0035](2)爐壓數(shù)據(jù)的采集及反饋爐內壓力傳感器2將壓力數(shù)據(jù)實時傳輸至PID控制 器3，同時計算機4將目標壓力數(shù)據(jù)傳輸至PID控制器3，PID控制器3分析比對來自壓力 傳感器的實際爐內壓力數(shù)據(jù)和來自計算機的目標壓力數(shù)據(jù)，之后經過分析計算給出指令至 排煙風機7 ；[0036](3)排煙風機對煙氣的控制排煙風機7依據(jù)PID控制器的指令調節(jié)風機轉速，煙 氣在排煙風機7的作用下，從耐火極限試驗爐的排煙孔9流出，再經過多孔排煙穩(wěn)流網5，進 入集煙罩6，同時在負壓的作用下，耐火極限試驗爐周圍的冷空氣從集煙罩6底邊縫隙處進 入集煙罩6內，與從耐火極限試驗爐內排出的熱空氣混合，之后混合煙氣一起進入排煙管 道8，經過排煙風機7排出至煙氣處理系統(tǒng)。[0037]所述步驟(2)中，如果實際爐內壓力數(shù)據(jù)低于目標壓力數(shù)據(jù)，則PID控制器3發(fā)出 減小排煙風機7轉速的指令；如果實際爐內壓力數(shù)據(jù)高于目標壓力數(shù)據(jù)，則PID控制器3發(fā) 出增加排煙風機7轉速的指令。例如計算機4先將目標壓力值傳輸給PID控制器3，該壓 力值為OPa，壓力傳感器同時將實際爐內壓力數(shù)據(jù)傳輸給PID控制器3，該壓力值為_5Pa，這 種情況下實際壓力值比目標壓力值小，所以PID控制器3則自動減小輸出給排煙風機7的 信號，使得排煙風機7的變頻器頻率變小，使得排煙風機7轉速變慢，減小了排煙管道8的 抽力，從而能夠使得實際爐內壓力值恢復到OPa的狀態(tài)。[0038]實施例2[0039]本實施例除下述特征外其他結構同實施例1 :[0040]本實施例中，爐內壓力傳感器2的數(shù)量為I個，壓力傳感器的輸出型號為(T5VAID 控制器3的數(shù)量為I個，PID控制器3分別與計算機4、壓力傳感器2、排煙風機7連接。[0041]試驗爐頂?shù)呐艧熆?位于試驗爐I頂部的位置，排煙孔9的數(shù)量為2個，單個排煙 孔的截面積為O. 5m2。[0042]多孔排煙穩(wěn)流網5為一種多孔板，多孔板由耐高溫陶瓷制成，板的厚度為15mm，板 的通孔率為30%，孔的直徑為20mm。多孔板直接蓋在排煙孔9上，多孔板的數(shù)量可為2塊， 各自蓋住I個排煙孔。[0043]集煙罩6底部四邊與試驗爐I頂面之間設置均勻縫隙，該縫隙的高度為20_。[0044]實施例3[0045]本實施例除下述特征外其他結構同實施例1 :[0046]本實施例中，爐內壓力傳感器2的數(shù)量為5個，壓力傳感器的輸出型號為4 20mA。 PID控制器3的數(shù)量為5個，每個PID控制器3分別與計算機4和壓力傳感器2連接，其中 有I個還與排煙風機7連接。[0047]本實施例中，排煙孔9的數(shù)量為10個，單個排煙孔的截面積為O. lm2。多孔排煙穩(wěn) 流網5為一種多孔板，多孔板由耐高溫陶瓷制成，板的厚度為100mm，板的通孔率為50%，孔 的直徑為10mm。多孔板的數(shù)量為10塊，同時蓋住I個排煙孔。[0048]集煙罩6底部四邊與試驗爐I頂面之間縫隙的高度為200mm。[0049]上述實施例為本實用新型較佳的實施方式，但本實用新型的實施方式并不受上述 實施例的限制，其他的任何未背離本實用新型的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替 代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本實用新型的保護范圍之內。
權利要求1.一種耐火極限試驗爐爐內壓力控制裝置，其特征在于，包括頂部排煙的耐火極限試驗爐、爐內壓力傳感器、PID控制器、計算機、集煙罩、排煙風機、排煙管道，爐內壓力傳感器設置在耐火極限試驗爐內，與PID控制器連接，用于將實際爐內壓力數(shù)據(jù)傳遞給PID控制器；計算機與PID控制器連接，用于將目標壓力數(shù)據(jù)傳遞給PID控制器；PID控制器用于對實際爐內壓力數(shù)據(jù)和目標壓力數(shù)據(jù)進行比對分析，然后根據(jù)分析結果控制排煙風機的轉速；集煙罩設置在耐火極限試驗爐頂部排煙孔上方，在排煙風機作用下，通過排煙管道與煙氣處理系統(tǒng)連接。
2.根據(jù)權利要求1所述的耐火極限試驗爐爐內壓力控制裝置，其特征在于，在耐火極限試驗爐排煙孔和集煙罩之間設置有多孔排煙穩(wěn)流網。
3.根據(jù)權利要求2所述的耐火極限試驗爐爐內壓力控制裝置，其特征在于，所述多孔排煙穩(wěn)流網為一種多孔板，多孔板由耐高溫不銹鋼或耐高溫陶瓷制成。
4.根據(jù)權利要求3所述的耐火極限試驗爐爐內壓力控制裝置，其特征在于，多孔板的厚度為Imm 100mm,板的通孔率為10% 80%,孔的直徑為3mm 50mm。
5.根據(jù)權利要求2所述的耐火極限試驗爐爐內壓力控制裝置，其特征在于，所述多孔排煙穩(wěn)流網直接蓋在排煙孔上，多孔排煙穩(wěn)流網的數(shù)量為f 10塊，每塊多孔板蓋住I 10 個排煙孔。
6.根據(jù)權利要求1所述的耐火極限試驗爐爐內壓力控制裝置，其特征在于，所述爐內壓力傳感器的數(shù)量為5個，壓力傳感器的輸出型號為(T5V或4 20mA。
7.根據(jù)權利要求1所述的耐火極限試驗爐爐內壓力控制裝置，其特征在于，所述PID控制器的數(shù)量為I飛個，每個PID控制器分別與計算機和壓力傳感器連接，其中I個PID控制器還與排煙風機連接。
8.根據(jù)權利要求1所述的耐火極限試驗爐爐內壓力控制裝置，其特征在于，排煙孔位于耐火極限試驗爐頂部的位置，排煙孔的數(shù)量為廣10個，排煙孔為圓形或方形排煙孔，單個排煙孔的截面積為O.1m2 1. Om2。
9.根據(jù)權利要求1所述的耐火極限試驗爐爐內壓力控制裝置，其特征在于，集煙罩底部四邊與耐火極限試驗爐頂面之間設置均勻縫隙，該縫隙的高度為(T200mm。
專利摘要本實用新型公開了一種耐火極限試驗爐爐內壓力控制裝置，包括耐火極限試驗爐、壓力傳感器、PID控制器、計算機、多孔排煙穩(wěn)流網、集煙罩、排煙風機、排煙管道，爐內壓力傳感器設置在耐火極限試驗爐內，與PID控制器連接，用于將實際爐內壓力數(shù)據(jù)傳遞給PID控制器；計算機與PID控制器連接，用于將目標壓力數(shù)據(jù)傳遞給PID控制器；PID控制器用于對實際爐內壓力數(shù)據(jù)和目標壓力數(shù)據(jù)進行比對分析，然后根據(jù)分析結果控制排煙風機的轉速；集煙罩設置在耐火極限試驗爐頂部排煙孔上方，在排煙風機作用下，通過排煙管道與煙氣處理系統(tǒng)連接。本實用新型采用計算機及PID控制器，通過改變排煙風機的轉速控制試驗爐內的壓力，將試驗爐內的壓力分布控制得均勻、穩(wěn)定。
文檔編號F27D19/00GK202853364SQ201220439570
公開日2013年4月3日 申請日期2012年8月31日 優(yōu)先權日2012年8月31日
發(fā)明者劉建勇, 凌翩, 楊展, 林玩君, 趙俠, 吳欣, 余穩(wěn)松, 鄔玉龍, 易愛華 申請人:廣州市建筑材料工業(yè)研究所有限公司