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1、(10)授权公告号 CN 102179022 B (45)授权公告日 2012.07.04 CN 102179022 B *CN102179022B* (21)申请号 201110053838.3 (22)申请日 2011.03.07 A62C 37/50(2006.01) (73)专利权人 公安部天津消防研究所 地址 300381 天津市南开区卫津南路 110 号 (72)发明人 李毅 沈贺坤 张强 啜凤英 张少禹 刘连喜 赵永顺 卢政强 (74)专利代理机构 天津中环专利商标代理有限 公司 12105 代理人 莫琪 (54) 发明名称 实际洒水密度性能测试装置 (57) 摘要 本发明涉一种。
2、实际布水密度性能测试装置， 包括集水系统、 点火燃烧系统、 供风系统、 数据采 集控制系统和供水系统， 集水系统、 点火燃烧系统 和供风系统被安装在活动框架上组合成个整体移 动式单元 ； 控制电缆通过集中式接线箱连接到数 据采集控制系统的 PLC 及工控机 ； 由数据采集控 制系统通过上位工控机对系统控制， 由 PLC 程序 控制继电器触点启动点火装置点火， 实现远控自 动点火、 数据的自动采集、 处理， 装置结构紧凑， 占 地面积小、 自动化程度高， 使 ADD 性能测试装置数 据的自动采集、 处理的程度是大大提高， 适合消防 产品性能测试的实际需要， 具有实用性和创造性。 (51)Int.。
3、Cl. 审查员 刘杨威 权利要求书 2 页 说明书 5 页 附图 3 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利 权利要求书 2 页 说明书 5 页 附图 3 页 1/2 页 2 1. 实际洒水密度性能测试装置， 包括集水系统、 点火燃烧系统、 供风系统、 数据采集控 制系统和供水系统， 其特征在于， 所述集水系统包括活动框架， 在活动框架上安装若干测量 桶， 每个测量桶上口通过导水管连接一个集水盘， 集水盘下设有整体冷却水槽， 集水盘盘体 置于冷却水槽中， 冷却水槽进口与冷却水管路相连， 冷却水槽设有溢水出口 ； 测量桶为全封 闭式， 在桶底部设置有排水阀以及传感器， 传感器。
4、连接 PLC 的模拟量输入模块， PLC 与工控 机通信， 通过液位变送器测量集水盘液位， 上位工控机信号处理程序根据集水盘液位信号 计算集水量 ； 并将计算出集水盘所收集的水量值数据保存， 或传至显示器显示 ； 若干测量 桶均匀分布安装在活动框架上， 每个集水盘与一个测量桶相对应 ； 每四个集水盘为一集水 盘组， 其中每个集水盘的上口边沿均与其相邻的集水盘的上口边沿无隙相接 ； 由若干个集 水盘组形成集水盘矩阵 ； 各集水盘组之间留有空隙 ； 在集水盘矩阵中央位置的活动框架上 安装有点火燃烧系统 ； 所述点火燃烧系统包括燃料箱、 燃料泵、 燃料输送管路、 若干燃油喷 枪及喷嘴、 点火装置 ；。
5、 燃料泵将燃料加压通过燃料输送管路输送至燃油喷枪的喷嘴 ； 点火 装置采用高压电弧点火方式 ； 由 PLC 程序控制继电器触点启动点火装置点火， 实现远程自 动控制 ； 所述燃料箱贮存量为 1.12m3， 燃料箱侧面设置管状液位计， 在燃料箱上部设置有 200mm 的燃料添加孔、 在燃料箱底部设置 DN20 的排液阀， 上部设置了 26mm 的呼吸孔 ； 通 过燃料流量计传感器对燃料流量进行采集 ； 通过压力传感器对燃料压力进行采集 ； 所述 燃料箱连接燃料泵， 燃料泵通过燃料输送管路分别连接若干个燃油喷枪， 每个燃油喷枪分 别连接一个喷嘴 ； 所述点火燃烧系统设有 3 组点火装置 ； 3 组。
6、所述点火装置在相对 120 度 的角度分布安装在集水盘矩阵上方的中央位置， 其水平位置位与所述喷嘴所处水平位置相 重合 ； 所述供风系统主要包括风机、 风量调节阀及供风管、 风速计和压力传感器 ； 其中供风 管安装在集水盘矩阵中央位置上 ； 供风管的管口位置低于 3 组所述点火装置所处水平位 置 ； 在通风管道中部设置DN200的风量调节装置 ； 设置风压传感器以及风速测量装置 ； 通过 风速计对助燃空气风量进行采集 ； 通过压力传感器对助燃空气风压进行采集 ； 所述集水系 统、 点火燃烧系统和供风系统被安装在活动框架上组合成个整体移动式单元 ； 集水系统、 点 火燃烧系统和供风系统的控制电缆。
7、通过集中式接线箱连接到数据采集控制系统的 PLC 及 工控机 ； 数据采集控制系统通过上位工控机对装置进行控制， 通过通讯接口构成集散控制 系统， 实现在线控制和双向数据传送 ； 所述供水系统位于集水系统的上方， 包括吊顶、 水泵、 供水管网， 供水管网分上下两层， 主供水管和环状喷头支管安装在吊顶上， 吊顶以上部分 为系统主供水管， 吊顶以下部分为环状喷头支管， 吊顶与集水盘矩阵之间的距离可调。 2. 如权利要求 1 所述实际洒水密度性能测试装置， 其特征在于， 集水系统的活动框架 上安装 20 个测量桶。 3. 如权利要求 1 所述实际洒水密度性能测试装置， 其特征在于， 20 个所述集水。
8、盘上口 包括两种尺寸规格 ： 包括16个上口尺寸为535mm535mm、 4个上口尺寸为535mm150mm的 集水盘， 20 个所述测量桶用于测量集水盘所收集的水量， 总容积为 240L。 4. 如权利要求 1 所述实际洒水密度性能测试装置， 其特征在于， 所述点火燃烧系统包 括 9 个燃油喷枪及 9 个喷嘴， 9 个喷嘴通过支架固定安装在集水盘矩阵上方 ； 其中 8 个所述 喷嘴等距离分布在以集水盘矩阵中央位置为圆心、 直径为 1.22m 的圆上 ； 1 个所述喷嘴置放 于圆心位置 ； 9 个所述喷嘴固定安装在距离集水盘上口垂直距离为 15.2cm 的位置。 5. 如权利要求 1 所述所述。
9、实际洒水密度性能测试装置， 其特征在于， 系统主供水管的 权 利 要 求 书 CN 102179022 B 2 2/2 页 3 直径为 DN100、 DN80， 环状喷头支管的最小直径为 DN50。 权 利 要 求 书 CN 102179022 B 3 1/5 页 4 实际洒水密度性能测试装置 技术领域 0001 本发明涉及消防产品的性能测试设备， 特别涉及一种用于自动喷水灭火系统喷头 类产品的实际布水密度性能测试装置。 背景技术 0002 实际布水密度 (ADD) 性能测试装置是用于自动喷水灭火系统早期抑制快速响应 （ESFR） 喷头的实际布水密度试验设备。ADD 试验装置是对 ESFR 喷。
10、头研究、 检验的主要装置 之一， 该装置通过收集从 ESFR 喷头喷放出的能够穿透火焰和热气流到达燃烧物品表面的 水量来测定出实际洒水密度。 0003 目前， 国外仅有三家机构建立有ADD试验装置， 即美国FM实验室(Factory Mutual Research)、 美国UL实验室(Underwriters Laboratories Inc.)以及欧洲LPC实验室(The Loss Prevention Council LPC Laboratories)。 0004 美国 FM 实验室是提供保险产品和服务的第三方试验、 评估认证和批准机构， 批准 和认证的内容包括自动喷淋系统、 建筑材料、 。
11、固定灭火系统、 可燃气体设备、 消火栓和水带。 美国 FM 实验室在水喷淋灭火系统方面进行的研究、 检测、 标准制订， 是目前世界上最先进 的、 最有权威的。 0005 美国 UL 实验室是一个检测和验证产品安全性的、 独立的、 非盈利性组织， 成立于 1894 年， 已进行了 100 多年的产品公共安全性能检测。 0006 上述三个实验室的 (ADD) 性能测试装置情况对比如下 ： 0007 0008 通过对比， 上述三个实验室的 (ADD) 性能测试装置， 从结构上分为固定式或移动 式两种 ； 集水量采集方式采用人工读取数据或传感器采集 ； 0009 排水方式采用液压翻转排水或手动排水 ；。
12、 点火方式均采用手动点火。可以发现三 个实验室各有优缺点， 国外的 ADD 装置均采用手动点火， 多数采用手工测量读取数据， 自动 化程度不高， 且一般体积较大， 均未实现远控自动点火、 数据的自动采集、 处理的程度。 0010 而目前国内尚未有研制和应用 (ADD) 性能测试装置的报道， 国内的消防器材研究 和实验单位在此项目上的研究仍处于空白， 因此， 结合我国现有的装备制造水平， 研究和开 发可实现远控自动点火、 数据的自动采集、 处理， 且结构紧凑， 占地面积小的 (ADD) 性能测 说 明 书 CN 102179022 B 4 2/5 页 5 试装置是我国消防产品性能测试的实际需要。。
13、 发明内容 0011 本发明的目的就是为克服现有技术的不足， 针对消防产品的性能测试装置测试喷 头的实际布水密度的需要， 提供一种有较高自动化程度的 ADD 性能测试装置的技术方案， 使测试装置达到 1、 测量精度高、 工作稳定性好、 试验可重复性好 ； 2、 装置可部分拆卸， 可移 动 ； 3、 装置自动化程度高 ； 4、 装置工程造价低。 0012 本发明是通过这样的技术方案实现的 ： 实际洒水密度 (ADD) 性能测试装置， 包括 集水系统、 点火燃烧系统、 供风系统、 数据采集控制系统和供水系统， 其特征在于， 所述集水 系统包括活动框架， 在活动框架上安装若干测量桶， 每个测量桶上口。
14、通过导水管连接一个 集水盘， 集水盘下设有整体冷却水槽， 集水盘盘体置于冷却水槽中， 冷却水槽进口与冷却水 管路相连， 冷却水槽设有溢水出口 ； 0013 测量桶为全封闭式， 在桶底部设置有排水阀以及传感器， 传感器连接 PLC 的模拟 量输入模块， PLC 与工控机通信， 通过液位变送器测量集水盘液位， 上位工控机信号处理程 序根据集水盘液位信号计算集水量 ； 并将计算出集水盘所收集的水量值数据保存， 或传至 显示器显示 ； 0014 若干测量桶均匀分布安装在活动框架上， 每个集水盘和与一个测量桶相对应 ； 0015 每四个集水盘为一集水盘组， 其中每个集水盘的上口边沿均与其相邻的集水盘的 。
15、上口边沿无隙相接 ； 0016 由若干个集水盘组形成集水盘矩阵 ； 各集水盘组之间留有空隙 ； 0017 在集水盘矩阵中央位置的活动框架上安装有点火燃烧系统 ； 所述点火燃烧系统包 括燃料箱、 燃料泵、 燃料输送管路、 若干燃油喷枪及喷嘴、 点火装置 ； 燃料泵将燃料加压通过 燃料输送管路输送至燃油喷枪的喷嘴 ； 点火装置采用高压电弧点火方式 ； 由 PLC 程序控制 继电器触点启动点火装置点火， 实现远程自动控制 ； 0018 所述燃料箱贮存量为 1.12m3， 燃料箱侧面设置管状液位计， 在燃料箱上部设置有 200mm 的燃料添加孔、 在燃料箱底部设置 DN20 的排液阀， 上部设置了 2。
16、6mm 的呼吸孔 ； 通 过燃料流量计传感器对燃料流量进行采集 ； 通过压力传感器对燃料压力进行采集 ； 0019 所述燃料箱连接燃料泵， 燃料泵通过燃料输送管路分别连接若干个燃油喷枪， 每 个燃油喷枪分别连接一个喷嘴 ； 0020 所述点火燃烧系统共设置若干个燃油喷枪及喷嘴， 喷嘴通过支架固定安装在集水 盘矩阵上方 ； 所述喷嘴等距离分布在以集水盘矩阵中心为圆心、 直径小于集水盘矩阵边长 的圆上 ； 单独取 1 个所述喷嘴置放于圆心位置 ； 所有所述喷嘴均固定安装在距离集水盘上 口垂直距离为 15.2cm 的位置 ； 0021 所述点火燃烧系统共设置 9 个燃油喷枪及 9 个喷嘴， 9 个喷。
17、嘴通过支架固定安装 在集水盘矩阵上方 ； 其中 8 个所述喷嘴等距离分布在以集水盘矩阵中央位置为圆心、 直径 为 1.22m 的圆上 ； 1 个所述喷嘴置放于圆心位置 ； 9 个所述喷嘴固定安装在距离集水盘上 口垂直距离为 15.2cm 的位置 ； 所述喷嘴外部分别套装冷却水套 ； 0022 所述点火燃烧系统设有 3 组点火装置 ； 3 组所述点火装置在相对 120 度的角度分 布安装在集水盘矩阵上方的中央位置， 其水平位置位与所述喷嘴所处水平位置相重合 ； 说 明 书 CN 102179022 B 5 3/5 页 6 0023 所述供风系统主要包括风机、 风量调节阀及供风管、 风速计和压力传。
18、感器 ； 其中供 风管安装在集水盘矩阵中央位置上 ； 供风管的管口位置低于 3 个所述点火装置所处水平位 置 ； 在通风管道中部设置DN200的风量调节装置 ； 设置风压传感器以及风速测量装置 ； 通过 风速计对助燃空气风量进行采集 ； 通过压力传感器对助燃空气风压进行采集 ； 0024 所述所述集水系统、 点火燃烧系统和供风系统被安装在活动框架上组合成个整体 移动式单元 ； 所述集水系统、 点火燃烧系统和供风系统的控制电缆通过集中式接线箱连接 到数据采集控制系统的 PLC 及工控机 ； 数据采集控制系统通过上位工控机对装置进行控 制， 通过通讯接口构成集散控制系统， 实现在线控制和双向数据传。
19、送 ； 0025 所述供水系统位于集水系统的上方， 包括吊顶、 水泵、 供水管网， 供水管网分上 下两层， 主供水管和环状喷头支管安装在吊顶上， 吊顶以上部分为系统主供水管直径为 DN100、 DN80， 吊顶以下部分为环状喷头支管， 最小直径为 DN50， 吊顶与集水盘矩阵之间的距 离可调。 0026 本发明由数据采集控制系统通过上位工控机对系统控制， 由 PLC 程序控制继电器 触点启动点火装置点火， 实现远控自动点火、 数据的自动采集、 处理， 装置结构紧凑， 占地面 积小、 自动化程度高， 使 (ADD) 性能测试装置数据的自动采集、 处理的程度是大大提高， 适 合我国消防产品性能测试。
20、的实际需要， 具有实用性和创造性。 附图说明 0027 图 1、 集水盘平面图 ； 0028 图 2、 实际洒水密度性能测试装置主视图 ； 0029 图 3、 实际洒水密度性能测试装置俯视图 ； 0030 图 4、 实际洒水密度性能测试装置俯视图。 0031 图中 ： 1. 活动框架， 2. 测量桶， 3. 燃料输送管路， 4. 传感器， 5. 脚轮， 6. 集水 盘， 7. 燃油喷枪， 8. 供风管， 9. 点火装置， 10. 集中式接线箱， 11. 冷却水槽。 具体实施方式 0032 为了更清楚的理解本发明， 结合附图和实施例详细描述本发明 ： 0033 如图 1 至图 4 所示， 在本实。
21、施例中 ： 0034 集水系统的活动框架 1 上安装 20 个测量桶 2， 每个所述测量桶 2 上口通过导水管 连接一个集水盘 6， 集水盘 6 下设有整体冷却水槽 11， 集水盘 6 的盘体置于冷却水槽 11 中， 冷却水槽 11 的进口与冷却水管路相连， 冷却水槽 11 设有溢水出口 ； 0035 测量桶 2 桶底部设置传感器 4， 传感器 4 连接 PLC 的模拟量输入模块， PLC 与工控 机通信， 通过液位变送器测量集水盘6的液位， 上位工控机信号处理程序根据集水盘6的液 位信号计算集水量 ； 并将计算出集水盘所收集的水量值数据保存， 或传至显示器显示 ； 0036 其中集水盘 6、。
22、 测量桶 2、 冷却水槽 11、 集中式接线箱 10 被安装在活动框架 1 上组 合成个整体移动式单元。 0037 活动框架 1 上设置集中式接线箱 10， 电磁阀均安装在集中式接线箱内。 0038 20个所述集水盘6上口包括两种尺寸规格 ： 包括16个上口尺寸为535mm535mm， 4 个上口尺寸为 535mm150mm 的集水盘。 说 明 书 CN 102179022 B 6 4/5 页 7 0039 如图 1 所示为所述集水盘矩阵平面示意图， 其用于模拟燃烧物表面状态， 通过导 水管将集水盘与测量桶相连接， 将收集的水导入测量桶中。20 个所述测量桶 2 用于测量通 过集水盘所收集的水。
23、量， 总容积约为240L， 测量桶2为全封闭式。 在桶底部设置有排水阀以 及传感器 4。 0040 点火燃烧系统包括燃料箱、 燃料泵及燃料输送管路、 燃油喷枪 7 及喷嘴、 点火装置 9。点火燃烧系统利用燃料泵将燃料加压输送至燃油喷嘴， 利用高压雾化原理形成雾状燃 油， 自动或手动启动点火装置 9 直接点燃雾状燃油。供风风机提供必要的助燃空气， 供风管 8 出口位于装置的正中心。 0041 燃料箱贮存量为 1.12m3， 侧面设置管状液位计， 在燃料箱上部设置了 200mm 的燃 料添加孔、 在燃料箱底部设置了 DN20 的排液阀， 上部设置了 26mm 的呼吸孔。燃料泵是点 火燃烧系统的燃料。
24、加压装置， 为系统输送燃料， 采用变频控制方式并结合燃料管路回流平 衡的方法， 可确保在规定的不同流量及压力下可靠工作。 0042 在装置中共设置9套燃油喷枪7及喷嘴， 8只喷嘴等距离地分布在直径为1.22m的 圆上， 1 个喷嘴位于圆心， 9 套喷嘴距离集水盘上口的距离为 15.2cm。 0043 冷却水套的设计直径为 ： 12.7 mm， 通过不同喷嘴的组合可以满足 500KW 至 3000KW 不同热释放率的需要。点火装置 9 采用高压电弧点火方式， 在喷嘴所在圆的中心位置设置 了 3 组点火装置， 通过被点燃的油雾可以引燃所有喷嘴。 0044 供风系统主要包括风机、 风量调节阀及通风管。
25、道和相关测量仪表， 在通风管道中 部设置 DN200 的风量调节装置并设置风压传感器以及风速测量装置。 0045 数据采集控制系统由仪表控制柜、 工控计算机、 测量仪表、 显示仪表、 现场控制箱 等组成， 控制系统采用的是计算机集散控制系统、 总线式结构。各开关量信号由 PLC 采集和 处理， 模拟量信号由智能仪表采集和处理， PLC 和智能仪表通过通讯总线与上位控制计算机 进行数据交换 , 仪表显示主要包括 ： 0046 燃料流量和压力是分别由燃料流量计传感器和压力传感器传到显示仪表上显 示瞬时流量和累计流量值及压力值， 也可以通过仪表的通讯接口联到上位工控机上显示打 印管理。 0047 助。
26、燃空气风量和风压是分别由风速计和压力传感器传到显示仪表上显示风量 及压力值， 也可以通过仪表的通讯接口联到上位工控机上显示打印管理。 0048 集水量是由安装有 UBC 的液位变送器测量， 液位信号传送到显示仪表上显示水 量， 通过通讯接口联到上位工控机上显示打印管理。 0049 上位工控机数据采集显示管理部分包括 : 0050 通过上位工控机对系统全面管理， 开关量控制采用 PLC 可编程序控制器控制， 模拟量采用仪表显示， 通过通讯接口构成集散控制系统， 实现在线控制和双向数据传送。 系 统设有自动、 手动工况， 即使在脱机状态下也能依靠 PLC 可编程序控制器和后备仪表实现 系统基本功能。
27、， 系统设置了故障报警和处理单元， 提高了系统整体的可靠性。 系统上位工控 机和将所有采集到的数据自动化为预算的彩色图表， 在 CRT 上显示， 得到全面直观的画面 资料。 0051 选择工控机作为系统上位管理机， 通过与 PLC 可编程序控制器和仪表的数据交 说 明 书 CN 102179022 B 7 5/5 页 8 换， 采集现场过程参数， 生成仿真图形包括 ： 工况图、 模拟仪表盘、 模拟开关控件、 温度控制 参数表、 温度控制趋势图、 棒图、 饼图和报警状态栏等信息图表， 参数设置、 程序给定、 远程 控制操作均使用键盘、 鼠标完成， 实现真正的屏上操作。图表生动直观， 便于操作者全。
28、面系 统的了解系统工况， 操作简便实用， 设有必要的操作连锁和参数修正的程序员等级口令， 减 少误操作几率， 另外风机启停等均与系统联网、 操作简单可靠。 0052 系统利用工控机强大的存储控件， 可以按照要求定时保留相关参数， 以备查找 调用， 还可以定时或强制要求系统打印必要的参数、 图表、 为管理人员提供详尽的资料。 0053 系统参数集中在 PLC 可编程序控制单元 （开关量信号） 中， 通过上位工控机与 PLC 可编程序控制器和智能仪表的通讯， 使得系统几乎全部备集、 被控制的参数和执行元件 状态全部纳入工控机管理范围， 所以说系统所生成的图表文件， 反映了设备几乎全部的工 况， 操。
29、作和管理人员在控制室了解试验过程和设备状态实现真正意义上的在线操作。 0054 供水系统包括水泵、 供水管网等， 柴油机泵组由自动控制箱实现全自动控制。专 用的控制系统采用了先进的电子自动化和计算机通信技术， 使系统具有反应灵敏、 控制稳 定、 功能齐全、 体积轻巧、 自动化程度高和可实现远程通信等特点。系统可选择手动、 自动、 遥控等控制模式。 0055 供水管网分上下两层， 吊顶以上部分为系统主供水管直径为 DN100、 DN80， 吊顶以 下部分为环状喷头支管， 最小直径为 DN50。 0056 同国内外同类装置相比较， 本装置具有适应标准广泛 （如 ISO6182、 FM2008、 UL1767、 GB5135.9 等） 、 可自动记录、 自动打印验参数， 试验装置部分可拆卸、 可移动， 试验装 置工作稳定， 整体试验精度高等特点。 0057 根据上述说明， 结合本领域技术可实现本发明的方案。 说 明 书 CN 102179022 B 8 1/3 页 9 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 102179022 B 9 2/3 页 10 图 3 说 明 书 附 图 CN 102179022 B 10 3/3 页 11 图 4 说 明 书 附 图 CN 102179022 B 11 。