專利名稱：一種火災(zāi)探測綜合模擬實(shí)驗(yàn)檢測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及火災(zāi)探測器性能檢測的模擬實(shí)驗(yàn)裝置。
這種火災(zāi)探測綜合模擬實(shí)驗(yàn)檢測裝置，包括一豎立的環(huán)形通道，下通道中部裝有加熱器3，其左方裝有對著加熱器吹風(fēng)的風(fēng)機(jī)2，其右方設(shè)有分別與灰塵發(fā)生裝置及加濕器相接的灰塵加入接口4及加濕接口5；右通道上設(shè)有分別與標(biāo)準(zhǔn)氣體接入裝置和氣溶膠發(fā)生裝置相接的標(biāo)準(zhǔn)氣體接入口6和氣溶膠接入口7；所述風(fēng)機(jī)和加熱器的開關(guān)、調(diào)節(jié)按鈕均被引出安裝在控制面板上；所述灰塵發(fā)生裝置、加濕器、標(biāo)準(zhǔn)氣體接入裝置和氣溶膠發(fā)生器與通道連通處分別裝有電磁閥f4、f5、f6和f7，這些電磁閥的開關(guān)控制按鈕也都被引出集中安裝在控制面板上；被檢測的火災(zāi)探測器11的探頭安裝于上通道內(nèi)頂部，在探測器探頭附近安裝有熱電阻、風(fēng)速儀、濕度計(jì)、離子煙濃度計(jì)、光學(xué)密度計(jì)及氣體成分分析儀的傳感元件，其中熱電阻、風(fēng)速儀和濕度計(jì)的信號引線接顯示儀表；在上通道的最右邊裝有均流板9；其特征在于設(shè)置左通道將由下通道、右通道和上通道構(gòu)成的開式通道連接成閉合的環(huán)形通道，并在左通道左下角設(shè)帶有閥門f1的進(jìn)氣口1，左通道左上角設(shè)帶有閥門f3的排氣口12，左通道中部裝有閥門f2。還可以在右通道中部連接一個帶有閥門f8的集煙罩8；所述上通道的壁上可設(shè)有觀察窗10。
當(dāng)將閥門f1、f3打開，f2關(guān)閉時(shí)，實(shí)驗(yàn)裝置形成由下通道、右通道和上通道構(gòu)成開式通道的工作方式；當(dāng)將閥門f1、f3關(guān)閉，f2打開時(shí)，實(shí)驗(yàn)裝置形成閉合的環(huán)形通道的工作方式。
進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，先選擇實(shí)驗(yàn)裝置的工作方式為開式(f1、f3打開，f2關(guān)閉)或閉式(f1、f3關(guān)閉，f2打開)，然后根據(jù)檢測的需要選用風(fēng)機(jī)、加熱器、灰塵發(fā)生器、加濕器、氣溶膠發(fā)生器、標(biāo)準(zhǔn)氣體接入裝置中的幾個或全部進(jìn)行火災(zāi)煙氣的模擬；由于在右通道中部外接有一個集煙罩，必要時(shí)可通過集煙罩將實(shí)際燃燒生成的煙氣接入實(shí)驗(yàn)管道；通過選用在被檢火災(zāi)探測器的周圍安裝的熱電阻、風(fēng)速儀、濕度計(jì)、氣體成分分析儀，可分別對火災(zāi)探測器所處煙氣的溫度、速度、濕度及各種氣體成分濃度進(jìn)行測量；通過離子煙濃度計(jì)、光學(xué)密度計(jì)可同時(shí)對煙濃度進(jìn)行測量；從而可綜合測量火災(zāi)探測器發(fā)出報(bào)警信號時(shí)周圍煙氣的各項(xiàng)參數(shù)大小以及整個實(shí)驗(yàn)過程中這些參數(shù)隨時(shí)間變化的情況，最終檢測出被檢火災(zāi)探測器的工作性能狀況。
與現(xiàn)有只能以開環(huán)方式工作的火災(zāi)探測模擬實(shí)驗(yàn)裝置相比，本實(shí)驗(yàn)裝置由于設(shè)置了左通道使整個實(shí)驗(yàn)管道成閉環(huán)狀，且可通過控制三個閥門f1，f2，f3的開閉使本實(shí)驗(yàn)裝置能夠以開環(huán)(f1、f3打開，f2關(guān)閉)或閉環(huán)(f1、f3關(guān)閉，f2打開)兩種方式工作。
當(dāng)實(shí)驗(yàn)裝置以開環(huán)方式工作時(shí)，每次加熱器加熱的都是剛從進(jìn)氣口進(jìn)入的室溫下的氣體；而當(dāng)以閉環(huán)方式工作時(shí)，加熱器加熱的是上一次被加熱后經(jīng)過測試段回來的較高溫的氣體；如果要將氣體升高到同樣的溫度，則后者比前者需要提供的熱量少得多。故閉環(huán)方式可采用較小功率加熱，且可降低對加熱段管壁隔熱材料的要求，從而可降低成本。這對定溫式或差溫式火災(zāi)探測器進(jìn)行性能檢測時(shí)需模擬溫度不斷升高的氣流，采用本實(shí)驗(yàn)裝置以閉環(huán)方式工作更為合適。
由于采用本實(shí)驗(yàn)裝置以閉環(huán)方式工作時(shí)氣流攜帶的各種火災(zāi)煙氣成分可被重復(fù)利用，從而可大大節(jié)省實(shí)驗(yàn)所用的原料，如各種標(biāo)準(zhǔn)氣體和氣溶膠原料等。在對氣體火災(zāi)探測器進(jìn)行性能檢測時(shí)，需模擬某種氣體成分濃度不斷增加的過程。若采用開環(huán)工作方式，必須不斷增加氣體的加入速率；而采用本實(shí)驗(yàn)裝置以閉環(huán)方式工作時(shí)，只需在上一次從測試段循環(huán)回來的具備一定濃度該種氣體的氣流中加入所需的增量即可達(dá)到，可大大節(jié)省所用的氣體，也減少了排入環(huán)境中的廢氣，這樣也就減少了對環(huán)境的污染。同理，在模擬氣溶膠濃度不斷升高的過程時(shí)，閉環(huán)方式比開環(huán)方式能大大節(jié)省所用的氣溶膠原料。
綜上所述，本實(shí)驗(yàn)裝置一方面可降低設(shè)備成本，另一方面又可大大節(jié)省實(shí)驗(yàn)所用的原料，從而可大大節(jié)省實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)，且可減少排入環(huán)境中的廢氣，減少對環(huán)境的污染。
但該實(shí)驗(yàn)裝置也不能設(shè)計(jì)成只有閉環(huán)工作方式，因?yàn)橛行┏煞植粦?yīng)該被循環(huán)利用，如灰塵，若循環(huán)利用，則會附著在加熱器的加熱絲上導(dǎo)致其加熱性能下降，甚至損壞加熱器。故每次閉環(huán)工作結(jié)束時(shí)，應(yīng)切換到開環(huán)工作方式，將模擬煙氣快速排出管道。
由于本模擬實(shí)驗(yàn)裝置接有集煙罩，可將實(shí)際煙氣收集進(jìn)實(shí)驗(yàn)管道中，通過對比火災(zāi)探測器在模擬火災(zāi)煙氣和實(shí)際接入的燃燒生成煙氣中的異同反映，為更加逼真地模擬火災(zāi)煙氣提供依據(jù)。此外，集煙罩還可將一些干擾信號收集到實(shí)驗(yàn)管道中，從而檢驗(yàn)探測器對該種干擾信號的抵抗能力?？傊阅M手段為主，輔以集煙罩接入實(shí)際燃燒煙氣，這兩種方法相結(jié)合，能夠較準(zhǔn)確、全面地檢測出火災(zāi)探測器的性能。
所述灰塵發(fā)生裝置即加塵器是通過小型吹風(fēng)機(jī)對著四周布滿小孔的滾動著的裝有灰塵的滾筒吹風(fēng)，將灰塵吹向一個100目的密網(wǎng)，從而將能夠透過密網(wǎng)的灰塵加入到實(shí)驗(yàn)管道中；更換不同目密網(wǎng)可加入不同粒徑范圍的灰塵。
所述集煙罩形似一倒置的漏斗，在漏斗的頂部裝一小功率風(fēng)機(jī)以有利于煙氣被吸入管道。
進(jìn)行火災(zāi)探測器的性能檢測時(shí)，先選擇實(shí)驗(yàn)裝置的工作方式為開式(f1、f3打開，f2關(guān)閉)或閉式(f1、f3關(guān)閉，f2打開)；根據(jù)檢測的需要確定需要模擬出何種火災(zāi)過程，如升溫過程、氣溶膠濃度增加過程或某氣體濃度不斷增加過程等，從而選擇接入風(fēng)機(jī)、加熱器、灰塵發(fā)生器、加濕器、氣溶膠發(fā)生器、標(biāo)準(zhǔn)氣體接入裝置中的幾個或全部進(jìn)行火災(zāi)煙氣的模擬；必要時(shí)通過集煙罩將實(shí)際燃燒生成的煙氣接入實(shí)驗(yàn)管道，同時(shí)通過在被檢火災(zāi)探測器的周圍安裝的熱電阻、風(fēng)速儀、濕度計(jì)、氣體成分分析儀，分別對火災(zāi)探測器所處煙氣的溫度、速度、濕度及各種氣體成分濃度進(jìn)行測量；另外還可以通過離子煙濃度計(jì)、光學(xué)密度計(jì)同時(shí)對煙濃度進(jìn)行測量，從而可綜合測量火災(zāi)探測器發(fā)出報(bào)警信號時(shí)周圍煙氣的各項(xiàng)參數(shù)大小以及整個實(shí)驗(yàn)過程中這些參數(shù)隨時(shí)間變化的情況，最終檢測出被檢火災(zāi)探測器的工作性能。
與只能以開環(huán)方式工作的火災(zāi)探測模擬實(shí)驗(yàn)裝置對比，本實(shí)驗(yàn)裝置通過增加一段通道(即左通道)使整個實(shí)驗(yàn)管道成閉環(huán)狀，同時(shí)通過在三個位置設(shè)置的三個閥門(f1，f2，f3)使得整個實(shí)驗(yàn)裝置能夠以開環(huán)(f1、f3打開，f2關(guān)閉)或閉環(huán)(f1、f3關(guān)閉，f2打開)兩種方式工作，其中閉環(huán)工作方式是本實(shí)驗(yàn)裝置的主要工作方式，在模擬火災(zāi)產(chǎn)物時(shí)氣流不斷地在實(shí)驗(yàn)管道中循環(huán)流動，這樣氣流攜帶的各種火災(zāi)煙氣成分能被重復(fù)利用；但開環(huán)工作方式也是不可缺少的。
能以兩種方式工作可降低對加熱器最大功率的要求。溫度信號是火災(zāi)煙氣的一種重要信號，因此，感溫型火災(zāi)探測器目前被廣泛使用；在對定溫式火災(zāi)探測器(當(dāng)溫度值超過一定閾值時(shí)報(bào)警)進(jìn)行性能檢測時(shí)，需要模擬一個溫度不斷升高的氣流，若模擬實(shí)驗(yàn)裝置以開環(huán)方式工作，則因?yàn)槊看螐娘L(fēng)機(jī)的左端進(jìn)入的氣流都是室溫下的新鮮空氣，要想得到這樣的升溫過程，則必須不斷地增大加熱器的加熱功率，當(dāng)加熱器的加熱功率調(diào)到最大時(shí)，所產(chǎn)生的氣流也就具有最高的溫度，即在這種工作方式下，在氣流速度一定時(shí)，實(shí)驗(yàn)管道中氣流所能達(dá)到的最高溫度是由加熱器的最大功率決定的。在對差溫式火災(zāi)探測器(當(dāng)溫度升高的斜率超過一定值時(shí)報(bào)警)進(jìn)行性能檢測時(shí)，要求模擬升溫速率不斷增加升溫過程，這樣才能檢測出該火災(zāi)探測器在升溫速率達(dá)到什么值時(shí)報(bào)警。在開環(huán)工作方式下，氣流速度一定時(shí)，其能夠達(dá)到的溫升速率也是由加熱器的最大加熱功率所決定的。這樣，當(dāng)想要達(dá)到一個較高的溫度或者一段時(shí)間延續(xù)較長的升溫速率不斷增加的升溫過程，則對加熱器的最大功率有較高的要求。但若在閉環(huán)方式工作下模擬這種升溫過程，則可大大降低對加熱器功率的要求，這是因?yàn)樵谠摲N方式工作時(shí)，氣流不斷地在環(huán)形管道中循環(huán)流動，這樣，從風(fēng)機(jī)右端進(jìn)入加熱段的不再是從管道外進(jìn)入的新鮮室溫空氣，而是剛經(jīng)過測試段又循環(huán)回來的熱氣流，它已通過加熱器進(jìn)行過加熱，從而比新鮮進(jìn)入的環(huán)境空氣溫度要高。因此，對該熱氣流進(jìn)一步加熱與從新鮮進(jìn)入的環(huán)境空氣開始加熱所需熱量相對比，需要加熱器提供的加熱功率相比小得多。不妨把某一定量氣流從室溫開始升溫到某一溫度T所需的熱量稱為絕對加熱量，則從上一輪已加熱到的溫度值開始升溫到同一溫度T需要的熱量稱為相對加熱量。這樣在開環(huán)方式工作時(shí)每次加熱氣流所需要的熱量均為絕對加熱量，而在閉環(huán)方式工作時(shí)每次加熱氣流所需的熱量為相對加熱量。相對加熱量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于絕對加熱量，因此能大大降低對加熱器的最大功率要求。降低加熱器的最大功率要求一方面可降低購置加熱器的費(fèi)用，采用小功率的加熱器即能達(dá)到大功率加熱器的效果；另一方面，能降低在加熱器所處位置對管道隔熱材料的要求。
閉環(huán)工作方式比開環(huán)工作方式可大大節(jié)省實(shí)驗(yàn)所用的原料，如各種標(biāo)準(zhǔn)氣體和氣溶膠原料等。其節(jié)省的原因與上述的優(yōu)點(diǎn)類似，但是，其帶來的經(jīng)濟(jì)效應(yīng)卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過上述所帶來的經(jīng)費(fèi)節(jié)省。
在火災(zāi)發(fā)生過程中，往往會釋放出一些氣體，如CO、CO2、NO2、HCN、H2，氣體的擴(kuò)散速率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于煙霧的擴(kuò)散速率，因此，氣體火災(zāi)探測器比起感煙、感溫火災(zāi)探測器能夠更加早期地探測出火災(zāi)，氣體火災(zāi)探測器也越來越被人們所使用。在對氣體火災(zāi)探測器進(jìn)行性能檢測時(shí)，需在測試段中模擬出某種氣體(即該種氣體火災(zāi)探測器對該氣體進(jìn)行探測)濃度不斷增加的過程，同上所述，如果是在開環(huán)形式下工作，則必須不斷地增加氣體加入的速率，這樣，一方面消耗的氣體多，同時(shí)氣體經(jīng)過測試段后立即排入環(huán)境中，上面已提到，需模擬產(chǎn)生的火災(zāi)氣體大多有毒性，會對環(huán)境產(chǎn)生污染。如果在閉環(huán)方式工作，則因?yàn)樽⑷氲臍怏w不立即排出，而是在環(huán)形管道中循環(huán)流動、多次利用，實(shí)驗(yàn)時(shí)只需在剛經(jīng)過測試段的已有一定濃度的氣體中根據(jù)濃度升高的速度要求，加入一定量的氣體，就能實(shí)現(xiàn)上述的濃度不斷升高的過程，從而對氣體火災(zāi)探測器進(jìn)行性能檢測。這里也可引入絕對氣體加入量與相對氣體加入量的概念，相對氣體加入量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于絕對氣體加入量(特別是對于濃度增加緩慢、持續(xù)時(shí)間長的實(shí)驗(yàn))。因此大大減少了實(shí)驗(yàn)時(shí)消耗的氣體量，也就減少了排放到大氣中的氣體量。同理，當(dāng)模擬氣溶膠濃度不斷增加過程時(shí)，閉環(huán)工作方式比開環(huán)工作方式也大大節(jié)省氣溶膠發(fā)生原料。因?yàn)橐軌蜉^準(zhǔn)確地控制其粒徑大小(如0.13，0.22，0.33，0.54微米)的氣溶膠發(fā)生原料相當(dāng)昂貴，另外某些標(biāo)準(zhǔn)氣體(如NO2)也較昂貴，因此，采用閉環(huán)工作方式能夠大大地節(jié)省實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)，充分體現(xiàn)本實(shí)驗(yàn)裝置的經(jīng)濟(jì)性。
另外，實(shí)驗(yàn)裝置也不能設(shè)計(jì)成只有閉環(huán)工作方式，因?yàn)?，有些成分不適合也沒必要循環(huán)利用，如灰塵，若循環(huán)利用，則會附著在加熱器的加熱絲上使其加熱性能下降，甚至損壞加熱器。故閉環(huán)工作結(jié)束時(shí)，也必須切換到開環(huán)工作方式，將模擬煙氣排出管道。因此，本實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)成具有兩種方式工作的形式，它們之間可通過閥門f1、f2和f3方便地切換。
本模擬實(shí)驗(yàn)裝置還設(shè)置有集煙罩，可將實(shí)際煙氣收集進(jìn)實(shí)驗(yàn)管道中，從而檢測火災(zāi)探測器在實(shí)際煙氣中的工作性能。通過對比火災(zāi)探測器在模擬火災(zāi)煙氣和實(shí)際火災(zāi)煙氣中的異同反映，可以對本實(shí)驗(yàn)裝置模擬出的火災(zāi)煙氣與實(shí)際火災(zāi)煙氣的接近程度進(jìn)行分析，為更加逼真地模擬火災(zāi)煙氣提供更好的依據(jù)。當(dāng)兩種煙氣的各種參數(shù)都相當(dāng)接近時(shí)，實(shí)際煙氣可作為模擬煙氣成功的驗(yàn)證；當(dāng)兩種煙氣的某些參數(shù)存在差異時(shí)，實(shí)際煙氣可為如何操作模擬實(shí)驗(yàn)裝置才能模擬出較逼真的火災(zāi)煙氣提供一定的依據(jù)。此外，集煙罩還可將一些干擾信號收集到實(shí)驗(yàn)管道中，如，通過灼燒動物油脂生成的廚房火災(zāi)干擾信號，從而檢驗(yàn)探測器對該種干擾信號的抵抗能力，最終對如何改進(jìn)探測器，提高其抗干擾能力起到促進(jìn)作用?？傊阅M手段為主，輔以集煙罩接入實(shí)際煙氣，這兩種方法相結(jié)合，能夠較準(zhǔn)確、全面的檢測火災(zāi)探測器的各種性能。
權(quán)利要求1.一種火災(zāi)探測綜合模擬實(shí)驗(yàn)檢測裝置，包括一豎立的環(huán)形通道，下通道中部裝有加熱器(3)，其左方裝有對著加熱器吹風(fēng)的風(fēng)機(jī)(2)，其右方設(shè)有分別與灰塵發(fā)生裝置及加濕器相接的灰塵加入接口(4)及加濕接口(5)；右通道上設(shè)有分別與標(biāo)準(zhǔn)氣體接入裝置和氣溶膠發(fā)生裝置相接的標(biāo)準(zhǔn)氣體接入口(6)和氣溶膠接入口(7)；所述風(fēng)機(jī)和加熱器的開關(guān)、調(diào)節(jié)按鈕均被引出安裝在控制面板上；所述灰塵發(fā)生裝置、加濕器、標(biāo)準(zhǔn)氣體接入裝置和氣溶膠發(fā)生器與通道連通處分別裝有電磁閥(f4)、(f5)、(f6)和(f7)，這些電磁閥的開關(guān)控制按鈕也都被引出集中安裝在控制面板上；被檢測的火災(zāi)探測器(11)的探頭安裝于上通道內(nèi)頂部，在探測器探頭附近安裝有熱電阻、風(fēng)速儀、濕度計(jì)、離子煙濃度計(jì)、光學(xué)密度計(jì)及氣體成分分析儀的傳感元件，其中熱電阻、風(fēng)速儀和濕度計(jì)的信號引線接顯示儀表；在上通道的最右邊裝有均流板(9)；其特征在于設(shè)置左通道將由下通道、右通道和上通道構(gòu)成的開式通道連接成閉合的環(huán)形通道，并在左通道左下角設(shè)帶有閥門(f1)的進(jìn)氣口(1)，左通道左上角設(shè)帶有閥門(f3)的排氣口(12)，左通道中部裝有閥門(f2)。
2.如權(quán)利要求1所述的火災(zāi)探測綜合模擬實(shí)驗(yàn)檢測裝置，特征在于在所述右通道的中部連接一個帶有閥門(f8)的集煙罩(8)。
3.如權(quán)利要求1所述的火災(zāi)探測綜合模擬實(shí)驗(yàn)檢測裝置，特征在于在所述上通道的壁上設(shè)有觀察窗(10)。
專利摘要本實(shí)用新型火災(zāi)探測綜合模擬實(shí)驗(yàn)檢測裝置，特征在于左通道左下角設(shè)帶有閥門f1的進(jìn)氣口1，左通道左上角設(shè)帶有閥門f3的排氣口12，左通道中裝有閥門f2；下通道中裝有風(fēng)機(jī)2、加熱器3、灰塵加入接口4及加濕接口5；右通道設(shè)有標(biāo)準(zhǔn)氣體接入口6和氣溶膠接入口7；各裝置與通道連通處分別裝有電磁閥f4、f5、f6和f7；被檢火災(zāi)探測器11的探頭裝于上通道內(nèi)，右邊裝有均流板9，通道壁上設(shè)有觀察窗10；右通道中部接帶有閥門f8的集煙罩8；使閥門f1、f3打開，f2關(guān)閉，或f1、f3關(guān)閉，f2打開，可使裝置以開環(huán)或閉環(huán)方式工作；采用本裝置可節(jié)省實(shí)驗(yàn)原料，減少廢氣排放污染，為模擬火災(zāi)煙氣提供更好的分析依據(jù)，準(zhǔn)確地檢測火災(zāi)探測器的各種性能。
文檔編號G01N21/53GK2529254SQ0221980
公開日2003年1月1日 申請日期2002年4月4日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月4日
發(fā)明者袁宏永, 謝啟源, 蘇國鋒, 詹福如, 趙建華, 范維澄 申請人:中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)