梁 勇， 邱金水， 李正昊

(海軍工程大學(xué) 動(dòng)力工程學(xué)院， 湖北 武漢 430033)

0 引 言

在艦船發(fā)生火災(zāi)的情況下，排除火災(zāi)煙氣最常用的方法是機(jī)械排煙，需依靠排煙風(fēng)機(jī)來實(shí)現(xiàn)。在艦艇防排煙系統(tǒng)中，消防排煙風(fēng)機(jī)是一種有組織地往艙室內(nèi)送入新鮮空氣或排出艙內(nèi)火災(zāi)煙氣的輸送設(shè)備，也可用于其他災(zāi)害場合送風(fēng)、排氣、排毒、稀釋有毒有害氣體等，是機(jī)械防排煙系統(tǒng)和加壓送風(fēng)系統(tǒng)中必不可少的部分，在防排煙系統(tǒng)中起到至關(guān)重要的作用[1]。

隨著科技、生產(chǎn)的發(fā)展，火場排煙也在向著裝備專用化、多樣化，高技術(shù)含量，設(shè)計(jì)人性化等方向發(fā)展。消防類排煙風(fēng)機(jī)作為量大面廣的消防設(shè)備產(chǎn)品，其性能的優(yōu)劣和可靠性關(guān)系到火災(zāi)發(fā)生時(shí)的防火與排煙有效性，關(guān)系到生命財(cái)產(chǎn)安全[2-3]，因此搭建一個(gè)消防排煙風(fēng)機(jī)綜合性能測試平臺(tái)對火災(zāi)高溫環(huán)境下排煙風(fēng)機(jī)的排煙性能進(jìn)行測試與評估顯得尤為重要。

20世紀(jì)80年代初，機(jī)械排煙法被人們重視起來，排煙風(fēng)機(jī)的使用因此得到推廣，促進(jìn)了消防排煙風(fēng)機(jī)的發(fā)展。由于傳統(tǒng)風(fēng)機(jī)測試方法主要依賴人工手動(dòng)測試，風(fēng)機(jī)的工況調(diào)整、性能數(shù)據(jù)的采集與分析以及特性曲線的繪制一系列試驗(yàn)過程缺乏自動(dòng)化，因此以往的測試方法會(huì)導(dǎo)致測試的精度低、效率低、可靠性差且浪費(fèi)人力、物力。近年來，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感器技術(shù)以及數(shù)字集成電路的快速發(fā)展，風(fēng)機(jī)性能試驗(yàn)進(jìn)入了自動(dòng)化、智能化的新階段[4]，同時(shí)為提高艦艇火災(zāi)事故應(yīng)急能力與排煙消煙效率，本文結(jié)合現(xiàn)有的研究成果與設(shè)備基礎(chǔ)，介紹一種消防排煙風(fēng)機(jī)性能綜合測試平臺(tái)的搭建設(shè)計(jì)方案，該測試平臺(tái)可以對移動(dòng)式消防排煙風(fēng)機(jī)的關(guān)鍵特性參數(shù)進(jìn)行測試與評估，實(shí)現(xiàn)測試過程的現(xiàn)代化、自動(dòng)化。

1 風(fēng)機(jī)性能參數(shù)

排煙風(fēng)機(jī)的工作環(huán)境一般是火災(zāi)高溫條件下，因此需要測量高溫環(huán)境下的風(fēng)量、轉(zhuǎn)速、風(fēng)壓、功率、效率和耐高溫性等。

1.1 風(fēng)量

風(fēng)量(即排煙量)通常采用體積流量，指消防排煙機(jī)在標(biāo)準(zhǔn)大氣下單位時(shí)間所能輸送的氣體體積。

1.2 轉(zhuǎn)速

轉(zhuǎn)速指風(fēng)機(jī)葉輪每分鐘的轉(zhuǎn)動(dòng)周數(shù)。消防排煙機(jī)的轉(zhuǎn)速越高產(chǎn)生的風(fēng)量和風(fēng)壓越大。

1.3 風(fēng)壓

風(fēng)壓包括全壓、靜壓和動(dòng)壓。全壓是指單位體積的流體經(jīng)過風(fēng)機(jī)后所獲得的總能量，等于靜壓與動(dòng)壓之和。風(fēng)壓大小在一定程度上表示了消防排煙機(jī)的送風(fēng)或抽風(fēng)距離的遠(yuǎn)近。

1.4 功率

風(fēng)機(jī)的功率包括有效功率、軸功率和內(nèi)部功率。軸功率即輸入功率，指單位時(shí)間內(nèi)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)軸從原動(dòng)機(jī)上獲得的能量。

1.5 效率

效率包括全壓效率和內(nèi)效率。全壓效率為有效功率與軸功率之比，內(nèi)效率為有效功率與內(nèi)功率之比。效率體現(xiàn)了風(fēng)機(jī)能量轉(zhuǎn)換利用率。

1.6 耐高溫性能

一般的風(fēng)機(jī)只要在常規(guī)條件測試就能滿足要求，而消防排煙風(fēng)機(jī)的工作環(huán)境為火災(zāi)高溫環(huán)境，因此對風(fēng)機(jī)的耐高溫性有較高的要求，需要排煙風(fēng)機(jī)能在不低于280 ℃的氣流環(huán)境下連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)30 min且無異常。

2 性能參數(shù)測量方法

國家級(jí)檢驗(yàn)中心主要依據(jù)GB 27901-2011《移動(dòng)式消防排煙機(jī)》[5]、GA 211-2009《消防排煙風(fēng)機(jī)耐高溫試驗(yàn)方法》[6]等標(biāo)準(zhǔn)對相應(yīng)的風(fēng)機(jī)進(jìn)行性能質(zhì)量檢測。由于艦艇防險(xiǎn)救生通常配備使用的是移動(dòng)式消防排煙機(jī)，因此重點(diǎn)對移動(dòng)排煙機(jī)的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)和檢測情況進(jìn)行分析，并重點(diǎn)解決空氣動(dòng)力性能與耐高溫性。

2.1 風(fēng)量的測量

按消防排煙機(jī)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，風(fēng)量的測量應(yīng)按照GB/T 1236-2017《工業(yè)通風(fēng)機(jī)用標(biāo)準(zhǔn)化風(fēng)道性能試驗(yàn)》[7]中規(guī)定的2種方法：GB/T 2624《流量測量節(jié)流裝置——用孔板、噴嘴和文丘里管測量充滿圓管的流體流量》；ISO 3966《封閉管道中流體流量的測量——采用皮托靜壓》。另外，GB/T 1236-2000中還規(guī)定在保證空氣流動(dòng)無渦流的情況下，也可采用橫動(dòng)法(上述2種方法的簡化方案)及使用管路內(nèi)流量計(jì)的方法。其中，管路內(nèi)流量計(jì)可以使用文丘里管、孔板、錐形進(jìn)口和進(jìn)口噴嘴，通過管路內(nèi)差壓流量計(jì)測量流量。橫動(dòng)法是在管道的數(shù)個(gè)位置上測量就地速度，采用積分法，以求得管道內(nèi)的平均速度，在橫向平面內(nèi)測量管道的截面積并計(jì)算流量，在標(biāo)準(zhǔn)化風(fēng)道內(nèi)應(yīng)使用符合ISO 3966要求的皮托靜壓管。

2.2 耐高溫性能的測量

根據(jù)移動(dòng)式消防排煙機(jī)標(biāo)準(zhǔn)，耐高溫性能試驗(yàn)應(yīng)遵循GA 211-2009《消防排煙風(fēng)機(jī)耐高溫試驗(yàn)方法》。GA 211規(guī)定了耐高溫試驗(yàn)爐的具體要求，且必須在滿足要求的設(shè)備中進(jìn)行耐高溫測試。具體為：耐高溫試驗(yàn)爐需具備控制通過消防排煙風(fēng)機(jī)的氣流溫度的能力，使之能夠在 150 ℃～600 ℃(±15 ℃)內(nèi)的任一設(shè)定值上保持恒定，并在點(diǎn)火后2 min內(nèi)，爐內(nèi)溫度能確保升至選定的標(biāo)準(zhǔn)溫度。試驗(yàn)爐內(nèi)部尺寸應(yīng)不小于3 000 mm×3 000 mm×4 500 mm，保證有足夠大的試驗(yàn)空間，使得消防排煙風(fēng)機(jī)能在規(guī)定尺寸的風(fēng)洞內(nèi)測試高溫狀態(tài)下的空氣動(dòng)力性能。高溫狀態(tài)下消防排煙風(fēng)機(jī)的流量、壓力、全壓效率按照GB/T 1236-2000 中規(guī)定的方法進(jìn)行，選用的試驗(yàn)裝置為按照GB/T 1236-2000中18.2節(jié)處規(guī)定的裝置。

消防排煙風(fēng)機(jī)在耐高溫試驗(yàn)過程中，需要通過調(diào)節(jié)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥葉片的啟閉狀態(tài)(模擬紙貼片)來控制風(fēng)機(jī)的風(fēng)量，以便測量排煙風(fēng)機(jī)在高溫環(huán)境下的空氣動(dòng)力性能，流量、壓力和全壓效率按照GB/T 1236-2000 規(guī)定的方法進(jìn)行測量；風(fēng)機(jī)的振動(dòng)按照J(rèn)B/T 8689-1998 規(guī)定的方法進(jìn)行測量。

3 測試平臺(tái)搭建設(shè)計(jì)方案

測試平臺(tái)的搭建主要針對移動(dòng)式消防排煙風(fēng)機(jī)的性能測試，主要功能模塊及設(shè)備有：空氣動(dòng)力性能測試裝置和高溫運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)裝置。

通過分析測試項(xiàng)目的特點(diǎn)與需求(檢測的消防排煙風(fēng)機(jī)直徑為400 mm)，加之試驗(yàn)場地空間的限制，對測試平臺(tái)進(jìn)行綜合優(yōu)化設(shè)計(jì)，將2種試驗(yàn)裝置的功能進(jìn)行整合，以節(jié)省資金和占地面；另一方面拓展和預(yù)留一些試驗(yàn)功能，以提升本平臺(tái)的測試能力和試驗(yàn)水平。

消防排煙風(fēng)機(jī)綜合性能試驗(yàn)系統(tǒng)主要包括：耐火試驗(yàn)垂直爐、燃燒控制部分、燃?xì)鈿饣蜏p壓系統(tǒng)、壓力釋放和壓力測量系統(tǒng)、煙氣排放系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)、樣品試驗(yàn)架(消防排煙風(fēng)機(jī)、通風(fēng)管道)各1套、氣體流量測量系統(tǒng)、溫度測量系統(tǒng)(爐溫?cái)?shù)據(jù)采集系統(tǒng)、試驗(yàn)構(gòu)件溫度采集系統(tǒng))及專用試驗(yàn)軟件。

3.1 平臺(tái)硬件設(shè)備

(1) 耐高溫試驗(yàn)爐。試驗(yàn)爐為垂直立式試驗(yàn)爐，爐內(nèi)尺寸：2.5 m×2.5 m×2.5 m(長×寬×高)。如圖1所示。

圖1 消防風(fēng)機(jī)試驗(yàn)平面圖(定制)

爐體采用內(nèi)外5層結(jié)構(gòu)，內(nèi)為1 300 ℃時(shí)，外層溫度為常溫。從外到里分別為：第1層為鋼結(jié)構(gòu)框架；第2層用紅磚砌成外圍；第3層為耐火高溫石棉；第4層為耐火磚；第5層為莫來石耐火高溫棉，耐火溫度達(dá)到16 000 ℃。爐體不超過450 ℃。爐子的建造采用美國GOVMARK(哥馬克)技術(shù)。

高壓燃燒器內(nèi)使用管道天燃?xì)?，流量?5～50 m3/h，并在點(diǎn)火失敗和火焰熄滅時(shí)，燃燒器內(nèi)的自動(dòng)報(bào)警裝置會(huì)發(fā)出警報(bào)；燃燒器配置相應(yīng)的燃?xì)庹{(diào)節(jié)閥和空氣調(diào)節(jié)閥，可以自動(dòng)調(diào)節(jié)空氣和燃?xì)獾谋壤?，使燃?xì)饽艹浞秩紵?，達(dá)到最佳燃燒效果。爐內(nèi)的噴火槍數(shù)量滿足標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間-溫度曲線(見圖2)要求，并保證爐內(nèi)各點(diǎn)溫度的均勻性。點(diǎn)火控制方式采用計(jì)算機(jī)程序自動(dòng)高壓電子點(diǎn)火控制方式。

圖2 標(biāo)準(zhǔn)升溫曲線

燃?xì)夤苈泛涂諝夤苈酚呻妱?dòng)執(zhí)行器、蝶閥、空燃比例閥、二級(jí)減壓閥、手動(dòng)蝶閥、點(diǎn)火控制器、高低壓力開關(guān)、燃?xì)獬瑝悍派㈤y、氣化爐、燃?xì)鈿庖悍蛛x器、一級(jí)減壓閥、液相切換閥、燃?xì)鈮毫Ρ怼⒌蛪罕?、球閥、燃?xì)庑孤﹫?bào)警器、不銹鋼軟管、燃?xì)飧邏很浌艿冉M成。根據(jù)氣源供應(yīng)情況相應(yīng)調(diào)整管路系統(tǒng)構(gòu)成。

(2) 溫度測量系統(tǒng)。溫度測試及控制系統(tǒng)按照GA 211-2009標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì):消防排煙風(fēng)機(jī)迎火面的氣流溫度采用符合GB/T 16839.1規(guī)定的直徑為2.0 mm的K型鎧裝熱電偶(耐溫1 300 ℃以上)進(jìn)行測量：熱電偶的熱端超出不銹鋼套管或瓷套管約25 mm，且均勻分布在距風(fēng)機(jī)進(jìn)氣口100 mm的平面上，布置數(shù)量為12支，其測量端距管壁100 mm。熱電偶所測溫度取平均值即為試驗(yàn)溫度。

標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)溫度為150～600℃內(nèi)任一預(yù)先設(shè)定值，試驗(yàn)溫度數(shù)值記錄的時(shí)間間隔為10 s一次。

移動(dòng)熱電偶：1支，符合GB/T 9978.1-2008要求；采用手持紅外線測量儀測量。

內(nèi)部熱電偶：4支，符合GB/T 9978.1-2008要求。

環(huán)境溫度測量：采用直徑為3.0 mm的鎧裝熱電偶，符合GB/T 16839.1規(guī)定的大型鎳鉻-鎳硅的K型熱電偶。

消防排煙風(fēng)機(jī)的氣流溫度：可在150 ～600 ℃內(nèi)任一設(shè)定值保持恒定，且在點(diǎn)火后2 min內(nèi)，爐內(nèi)溫度能升至設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)溫度。

爐內(nèi)溫升曲線：每次最大燃燒持續(xù)時(shí)間360 min，最高溫度1 300 ℃，溫升曲線應(yīng)按圖2進(jìn)行。

升溫曲線公式為

T=345×lg(8t+1)+20

(1)

爐溫平均性：熱電偶采集溫度與標(biāo)準(zhǔn)曲線差值<100℃，溫升控制偏差量de滿足如下要求，即

(2)

爐膛溫度采集：選用K型鎧裝熱電偶，不少于12個(gè)溫度采集點(diǎn)。耐溫1 300 ℃以上，爐溫?cái)?shù)據(jù)采集系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)曲線、歷史曲線存儲(chǔ)功能，熱電偶斷路、短路報(bào)警功能，測量儀器的準(zhǔn)確度。

測量溫度：爐內(nèi) ±15℃；環(huán)境及背火面：±2.5 ℃；試驗(yàn)爐外表溫度：常溫；爐內(nèi)壓力：±3 Pa；流量：±2.5%；時(shí)間：±1 s/h；消防排煙風(fēng)機(jī)壓力：±3 Pa；消防排煙風(fēng)機(jī)流量：±5%，符合GA 211-2009標(biāo)準(zhǔn)；消防排煙風(fēng)機(jī)的振動(dòng)：±5%。

2月16日，水利部與浙江省人民政府在杭州簽訂《貫徹落實(shí)中央1號(hào)文件共同推進(jìn)浙江水利改革發(fā)展促進(jìn)浙江海洋經(jīng)濟(jì)示范區(qū)建設(shè)的合作備忘錄》。雙方將共同落實(shí)好合作備忘錄確定的各項(xiàng)任務(wù)，共同推進(jìn)浙江水利跨越式發(fā)展。

(3) 壓力測量系統(tǒng)。爐內(nèi)壓力測量：測量范圍0～100 Pa;采用美國進(jìn)口微差壓力計(jì)，為T形測量探頭，測量精度±0.5 Pa。共3個(gè)，測量時(shí)壓力計(jì)距離試驗(yàn)爐口約100 mm，安裝在爐內(nèi)3 m高度，每隔1 min記錄1次,記錄設(shè)備準(zhǔn)確度為1 s，數(shù)據(jù)采集為3次/s。微差壓力計(jì)具有超壓保護(hù)功能，爐內(nèi)壓力高于100 Pa執(zhí)行程序超壓保護(hù)，停止供氣，終止試驗(yàn)；符合GB/T 9978.1-2008標(biāo)準(zhǔn)。

爐膛壓力控制及數(shù)據(jù)采集，爐膛壓力能保證根據(jù)各個(gè)標(biāo)準(zhǔn)要求與排煙系統(tǒng)組成控制回路進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。

T形測量探頭：采用USU310S耐高溫的不銹鋼管，從爐內(nèi)穿過爐墻到達(dá)爐外，爐內(nèi)和爐外的壓力保持同一水平高度。

壓力變送器：美國阿爾法高精度壓力傳感器，共3個(gè)：1個(gè)置于理論地面100 mm范圍內(nèi)，1個(gè)置于門或卷簾高度三分之二處100 mm范圍內(nèi)，1個(gè)置于門或卷簾頂部100 mm范圍內(nèi)。測量壓力值為階梯壓力值，頂部壓力值試驗(yàn)開始5 min之內(nèi)為15 Pa±5 Pa，10 min后為17 Pa±3 Pa。

(4) 壓力釋放系統(tǒng)

控制爐內(nèi)的壓力，依靠爐體壁后側(cè)爐壁上的兩個(gè)連接到排煙管道的排煙孔，可將爐體內(nèi)的煙氣排出。爐內(nèi)送風(fēng)和排風(fēng)采用11 kW強(qiáng)力風(fēng)機(jī)2組以及變頻器進(jìn)行控制，其風(fēng)量大小由計(jì)算機(jī)程序自動(dòng)控制以達(dá)到燃燒、壓力和排煙的要求。

壓力釋放管路：在爐膛內(nèi)的部分采用耐高溫直徑300 mm的USU310S不銹鋼管，能耐高溫1 300 ℃，在爐膛上開有手動(dòng)閥用作風(fēng)冷卻。在爐膛外采用壁厚5 mm的焊管，在內(nèi)設(shè)有14處水噴霧頭用作水蒸氣冷卻。排出的煙氣可降到60 ℃。

壓力釋放功率：采用AC380 V，15 kW耐高溫的高壓風(fēng)機(jī)。

冷卻方式：采用風(fēng)冷和水蒸氣2種同步冷卻方式。冷卻管路3 m左右，冷卻效果非常好。

爐膛壓力控制及數(shù)據(jù)采集，爐膛壓力能保證根據(jù)以上各個(gè)標(biāo)準(zhǔn)要求與排煙系統(tǒng)組成控制回路進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。

觀火孔：在爐體后側(cè)壁設(shè)有觀火孔，用來觀察試驗(yàn)時(shí)試件受火面和火焰的情況。溫度采集等必要措施。

燃?xì)鈭?bào)警器：2個(gè)；用于燃?xì)馐液驮囼?yàn)現(xiàn)場。

(5) 樣品試驗(yàn)架。消防排煙風(fēng)機(jī)耐高溫樣品試驗(yàn)架由集流器、電動(dòng)風(fēng)量調(diào)節(jié)閥、風(fēng)機(jī)空氣動(dòng)力性能測試管道(標(biāo)準(zhǔn)化風(fēng)道)、消防排煙風(fēng)機(jī)、消防排煙風(fēng)機(jī)的后連接管道以及消防排煙風(fēng)機(jī)的測振儀傳感器、流量、壓力、溫度、時(shí)間、全力效率的測量系統(tǒng)組成，如圖3所示。

圖3 高溫狀態(tài)下消防排煙風(fēng)機(jī)空氣動(dòng)力性能試驗(yàn)管道連接示例

為形成一個(gè)熱流循環(huán)，消防排煙風(fēng)機(jī)耐高溫樣品試驗(yàn)架管道的出口與入口均與爐內(nèi)相通；風(fēng)機(jī)的前、后連接管道選用5.0 mm厚的不銹鋼板制作。標(biāo)準(zhǔn)化風(fēng)道的尺寸和形狀滿足GB/T 1236-2000的規(guī)定。

所有風(fēng)管之間用法蘭盤連接；標(biāo)準(zhǔn)化風(fēng)道的尺寸規(guī)格為NO.4.0，前、后連接管道一套。風(fēng)道均含有集流器、電動(dòng)風(fēng)量調(diào)節(jié)閥、溫度測量、壓力測量、流量測量、測振儀、整流柵、變徑接頭、風(fēng)帽等設(shè)備。

(6) 煙氣排放系統(tǒng)。在爐膛頂上裝有錐形煙氣收集塔，收集爐膛前試樣試驗(yàn)時(shí)泄漏的煙氣。收集煙氣管道采用直徑300 mm的管路，直接連通壓力釋放系統(tǒng)。

風(fēng)機(jī)功率：15 kW，為高溫強(qiáng)力引風(fēng)機(jī)。

錐形收集塔：采用厚2.0 mm，USU304不銹鋼板，用于燃燒煙氣的收集與凈化清理，保證試驗(yàn)場的環(huán)境安全。

(7) 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)及數(shù)據(jù)采集。儀器配置：主體試驗(yàn)部分包括立式耐火爐、燃燒控制系統(tǒng)、排煙系統(tǒng)、爐溫?cái)?shù)據(jù)采集系統(tǒng)、試驗(yàn)構(gòu)件溫度采集系統(tǒng)、漏風(fēng)量檢測系統(tǒng)、排煙閥系統(tǒng)、排煙風(fēng)機(jī)耐火性能系統(tǒng)的檢測、排煙風(fēng)機(jī)空氣動(dòng)力性能測試系統(tǒng)、控制電腦、檢測設(shè)備專用軟件。

控制系統(tǒng)硬件主要包括日本三菱PLC 1套、16位高精度采集卡通道為64個(gè)、溫度變送模塊60個(gè)。數(shù)據(jù)采集分析軟件能基于OPC開放式，利于后續(xù)功能開發(fā)，以及數(shù)據(jù)采集的添加，包括：主控界面，爐溫曲線界面，壓力顯示、試件溫度界面，具有歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、查詢等功能以及可轉(zhuǎn)為Excel文檔保存。同時(shí)，增加數(shù)據(jù)調(diào)取功能，可以加載以往的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行重新計(jì)算并形成報(bào)告。軟件終身免費(fèi)升級(jí)。

試驗(yàn)記錄(3 s/次)按編號(hào)存儲(chǔ)，可隨時(shí)查詢；可以實(shí)時(shí)查看試驗(yàn)報(bào)表打印效果，只需點(diǎn)擊開始、計(jì)算和保存等按鈕就可完成，使用簡便。

(8) 安全防護(hù)。防機(jī)械傷害：在各設(shè)備與爐體、設(shè)備與設(shè)備之間均留有工作檢修場地，以便安全通行檢修。各風(fēng)機(jī)的皮帶輪、轉(zhuǎn)軸、皮帶等均用安全網(wǎng)罩起，各動(dòng)力設(shè)備四周均有防護(hù)欄和警示牌；燃燒機(jī)具有良好的防爆性能；各處的閥門、管道接頭、焊接等部位不得泄氣；在各操作平臺(tái)四周均設(shè)有防護(hù)欄，爬梯外側(cè)設(shè)有安全罩?？傃b配圖如圖4所示。

圖4 總裝配圖

3.2 平臺(tái)安全保障

消防排煙風(fēng)機(jī)綜合性能試驗(yàn)系統(tǒng)占地面積65 m2，層高不小于3.3 m，承重150 kg/m2。

配置220 V及380 V兩種電源，統(tǒng)一布線，交流電為三相五線制，50 Hz，總功率不小于10 kW。

提供25～50 m3/h2管道天然氣，以確保安全，增加空燃比例閥，使燃?xì)獬浞秩紵?，達(dá)到最佳燃燒熱值。

燃?xì)夤?yīng)及控制宜單獨(dú)分割房間，如場地允許可放置于室外。整體試驗(yàn)室為3部分規(guī)劃：(1)燃?xì)夂涂諝馐覟橐华?dú)立房間；(2) 控制室和觀察室為一獨(dú)立房間；(3) 試驗(yàn)區(qū)域放置在大的空間里，四面須通風(fēng)良好。整體試驗(yàn)室規(guī)劃圖如圖5～圖7所示。

圖5 試驗(yàn)區(qū)

圖6 空氣和燃?xì)夥胖檬?/p>

圖7 控制和觀察室

4 測試系統(tǒng)軟件介紹

在排煙風(fēng)機(jī)性能試驗(yàn)裝置和測控硬件的基礎(chǔ)上，采用Windows XP操作界面、全球精密設(shè)備專用開發(fā)軟件LabVIEW，編寫了包括測試參數(shù)的設(shè)置、試驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集、信號(hào)的分析與處理、數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)查詢、試驗(yàn)報(bào)告的生成等多個(gè)功能模塊的測控系統(tǒng)軟件。測試期間能夠?qū)崟r(shí)顯示出測量結(jié)果，并動(dòng)態(tài)地繪制性能曲線，數(shù)據(jù)可以永久保存、調(diào)閱和打印輸出,可直接打印報(bào)表。軟件具有高智能、引導(dǎo)式菜單操作，簡便直觀的特點(diǎn)，使試驗(yàn)結(jié)果更加準(zhǔn)確。

4.1 LabVIEW開發(fā)環(huán)境

LabVIEW是美國儀器公司NI開發(fā)的基于圖形編譯語言(G語言)的試驗(yàn)室虛擬儀器集成環(huán)境[8]，采用直覺式圖形程序語言，界面友好直觀，簡化了編程過程，使控制控件易于掌握。

LabVIEW的開發(fā)環(huán)境包括前面板、框圖程序和圖標(biāo)/連接端口等3個(gè)部分，另外具有工具模塊、控件模塊和功能模塊等3個(gè)可移動(dòng)的圖形化工具模塊。

4.2 軟件功能模型

LabVIEW采用了模塊化的結(jié)構(gòu)，按照每個(gè)功能模塊作用，可分為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理、測試任務(wù)管理、測試設(shè)置、測試環(huán)境數(shù)據(jù)采集、性能測試數(shù)據(jù)采集、測試數(shù)據(jù)處理、歷史數(shù)據(jù)查詢以及報(bào)表生成8個(gè)模塊。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖8所示。

圖8 風(fēng)機(jī)空氣動(dòng)力性能測試系統(tǒng)軟件功能結(jié)構(gòu)

5 結(jié) 論

本文將耐高溫性測試和空氣動(dòng)力性能測試這兩個(gè)關(guān)鍵內(nèi)容進(jìn)行綜合整合，并嚴(yán)格按照一系列風(fēng)機(jī)性能測試國家標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)出了一套綜合性能測試平臺(tái)，該平臺(tái)能夠?qū)崿F(xiàn)風(fēng)機(jī)關(guān)鍵性能的準(zhǔn)確測量，滿足各項(xiàng)測試標(biāo)準(zhǔn)，并能在硬件與軟件系統(tǒng)的功能下實(shí)現(xiàn)測試參數(shù)的自動(dòng)采集、試驗(yàn)數(shù)據(jù)的自動(dòng)處理與性能曲線的自動(dòng)繪制。

[][]

[1] 徐志勝，姜學(xué)鵬. 防排煙工程[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2011.

[2] 徐洪海,莊益孌,裘科名,等. 消防排煙風(fēng)機(jī)檢測實(shí)案分析[J]. 風(fēng)機(jī)技術(shù),2017(S1):35-38,58.

[3] 高宇飛,程遠(yuǎn)平,汪磊,等. 溫度對排煙風(fēng)機(jī)及風(fēng)管的性能曲線和特性曲線的影響[J]. 消防技術(shù)與產(chǎn)品信息，2007(1):27-30.

[4] 肖忠祥．?dāng)?shù)據(jù)采集原理[M]. 西安：西北工業(yè)大學(xué)出版社，2001.

[5] 中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局，中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).GB 27901-2011：移動(dòng)式消防排煙機(jī)[S]. 北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2012.

[6] 中華人民共和國公安部.GA 211-2009：消防排煙風(fēng)機(jī)耐高溫試驗(yàn)方法[S]. 北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2009.

[7] 中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局，中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).GB/T 1236-2017：工業(yè)通風(fēng)機(jī)用標(biāo)準(zhǔn)化風(fēng)道性能試驗(yàn)[S]. 北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2017.

[8] 楊樂平,李海濤,楊磊.LabVIEW程序設(shè)計(jì)與應(yīng)用[M].北京:電子工業(yè)出版社,2005.