【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及消防，尤其涉及一种适用于特高压变电站大跨度条件的压缩空气灭火系统测试平台及测试方法。
技术介绍
1、由于人口增长和城市化进程的加速，建筑构造复杂，可燃物种类繁多，容易导致扩大火灾规模及损伤区域。特别是对于特高压变电站这类存在重大危险源的建筑物，传统的水喷淋系统虽然可以形成冷却作用，但对于大面积、高能量的火灾扑灭效果不佳，传统的灭火方法在大范围、高热能物质燃烧时面临挑战。
2、压缩空气泡沫灭火作为一种新型灭火技术，对于上述火灾态势的抑制具有一定优势。压缩空气泡沫灭火技术是通过将压缩空气和泡沫剂按一定比例混合，并以高速喷射的方式施加到燃烧区域，形成一层坚实且具有绝热性和隔热性的泡沫层，有效地切断了火源与氧气的接触，消除了火焰，阻止火势蔓延和重燃，例如公布号为cn114100044a的专利文献公开了一种用于压缩空气泡沫灭火系统的喷淋装置。然而，传统压缩空气泡沫灭火技术在高射程、大跨度形式下的火灾事件中仍然存在一些不足：
3、(1)射程提升局限性：当前，为了提升压缩空气泡沫灭火系统的喷射射程，大多采用人工的方式对喷射轨迹进行数据收集，不仅费时费力，所采集的实验数据误差也较大。
4、(2)泡沫性能缺乏性：大部分压缩空气泡沫灭火系统测试平台只测试泡沫喷淋的射程、覆盖与灭火等宏观性能，但却缺乏对泡沫微观性能的关注。
5、(3)驱动模式单一性：传统压缩空气泡沫灭火系统采用单气驱动模式，单气驱动系统由于只使用单一的气源进行喷射，所以其喷射速度和覆盖面积有一定的限制，且由于只使用单一的气
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题在于快速精准地预测高射程大跨度压缩空气泡沫灭火系统不同工况下的泡沫喷射情况。
2、本专利技术通过以下技术手段解决上述技术问题：一种适用于特高压变电站大跨度条件的压缩空气灭火系统测试平台，包括压缩空气泡沫喷射系统和泡沫喷射情况预测系统和泡沫性能测试系统；
3、所述压缩空气泡沫喷射系统用于产生压缩空气泡沫并控制实验工况；
4、所述泡沫喷射情况预测系统包括视频数据收集装置和模型标定与预测装置，所述视频数据收集装置用于收集所述压缩空气泡沫喷射系统的泡沫喷射全过程视频数据，所述模型标定与预测装置内置数据预处理程序、模型超参数标定程序和压缩空气泡沫喷射轨迹预测程序；
5、所述数据预处理程序用于处理所述视频数据收集装置收集的视频数据，得到喷射轨迹坐标数据；所述模型超参数标定程序用于基于所述数据预处理程序得到的喷射轨迹坐标数据来标定压缩空气泡沫喷射轨迹模型的修正系数；所述压缩空气泡沫喷射轨迹预测程序用于采用基于确定完修正系数的压缩空气泡沫喷射轨迹模型，输入实验工况参数进行模型运算，完成预测高射程大跨度的压缩空气泡沫系统喷射情况。
6、本专利技术能够经济、快速、精准地预测高射程大跨度压缩空气泡沫灭火系统在不同工况下的泡沫喷射情况，不受限于实验尺度，能够较成熟低保证实验数据的准确性和完整性。
7、作为优化的技术方案，还包括泡沫性能测试系统，所述泡沫性能测试系统包括泡沫收集罐、测试接头、泡沫观察腔室、显微镜和数据处理装置；所述泡沫收集罐能够收集所述压缩空气泡沫喷射系统产生的压缩空气泡沫，所述泡沫收集罐的泡沫流出口通过管道连通所述泡沫观察腔室；所述测试接头设置在所述泡沫收集罐上并能够分别连接外部的加压装置、泡沫密度测量装置和泡沫析液特性测量装置；所述显微镜用于观察所述泡沫观察腔室内的压缩空气泡沫，所述显微镜连接所述数据处理装置。通过加压装置可以向泡沫收集罐的内腔提供所需压力，通过泡沫密度测量装置和泡沫析液特性测量装置可以分别测量不同压力下泡沫密度和泡沫析液特性的变化，便于厘清压力对泡沫密度及泡沫析液特性的影响规律，通过显微镜可以实时观察不同压力下泡沫微观属性的变化，通过数据处理装置可以实时记录与分析泡沫微观属性，从而实现不同压力下泡沫密度、泡沫析液特性和泡沫微观属性的测量研究，对压缩空气泡沫的输运具有实际的指导意义。
8、作为优化的技术方案，所述泡沫收集罐包括罐体、密封盖、泡沫收集口和泡沫流出口，所述密封盖封闭在所述罐体的开口处，所述泡沫收集口设置在所述密封盖上，所述泡沫流出口设置在所述罐体上；所述测试接头包括四通管件和第四压力阀，所述四通管件设置在所述密封盖上，所述四通管件的四个接头分别连通所述泡沫收集罐的内腔、加压装置、泡沫密度测量装置和泡沫析液特性测量装置，其连接加压装置的接头上设有第四压力阀。
9、作为优化的技术方案，所述罐体采用透明材质，所述罐体的外部设有刻度。方便读取泡沫液位的变化。
10、作为优化的技术方案，所述压缩空气泡沫喷射系统包括第一储气装置、第一流量控制装置、第一气体管道、储液装置、气液管道、第二储气装置、第二流量控制装置、第二气体管道、气液预混合室、泡沫输送管道、泡沫混合腔体和泡沫喷淋管；所述第一储气装置的出气口通过第一气体管道连通所述储液装置的进气口，所述储液装置的泡沫出口通过气液管道连通所述气液预混合室的气液入口，所述第一流量控制装置用于控制进入所述气液预混合室的气液入口的气液流量；所述第二储气装置的出气口通过第二气体管道连通所述气液预混合室的进气口，所述第二流量控制装置用于控制进入所述气液预混合室的进气口的气体流量；所述气液预混合室的泡沫出口连通所述泡沫混合腔体的泡沫入口，所述泡沫混合腔体的泡沫出口通过泡沫输送管道连通所述泡沫喷淋管的泡沫入口，所述泡沫喷淋管上设有泡沫喷头。双气驱动模式提高了压缩空气泡沫喷射系统的喷射速度和覆盖面积，并且对泡沫的搅拌和剪切能力强，具有性能高效、轻巧灵便、环境友好、安全可靠的优势。
11、作为优化的技术方案，所述第一流量控制装置包括包括第一压力阀和第一流量计，所述第一气体管道上设有第一压力阀，所述气液管道上设有第一流量计；所述第二流量控制装置包括包括第二压力阀和第二流量计，所述第二气体管道上设有第二压力阀和第二流量计。第一流量计和第二流量计可以实时监控压缩空气泡沫流量。
12、作为优化的技术方案，所述压缩空气泡沫喷射系统还包括第三阀门和第三压力阀，所述泡沫输送管道上设有第三阀门和第三压力阀。
13、作为优化的技术方案，所述压缩空气泡沫喷射系统还包括支撑架、旋钮和操作室，所述泡沫喷淋管通过支撑架固定连接在所述操作室的内部，所述泡沫喷淋管安装在所述支撑架上，带有螺纹的旋钮穿过所述操作室的侧壁并与所述支撑架螺纹连接。
14、作为优化的技术方案，所述数据预处理程序通过python语言处理所述视频数据收集装置收集的视频数据，具体处理流程为将原始视频数据进行分帧得到图片数据，将图片数据进行灰度和二值化处理得到喷射轨迹轮廓图，由喷射轨迹轮廓图提取喷射轨迹坐标数据后存储。
15、一种适用于特高压变电站大跨度条件的压缩空气灭火系统测试方法，采用所述高射程大跨度压缩空气泡沫灭火系统测试平台，所述压缩空气泡沫喷射轨迹预测程序的压缩空气泡沫喷本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种适用于特高压变电站大跨度条件的压缩空气灭火系统测试平台，其特征在于：包括压缩空气泡沫喷射系统和泡沫喷射情况预测系统和泡沫性能测试系统；
2.根据权利要求1所述的适用于特高压变电站大跨度条件的压缩空气灭火系统测试平台，其特征在于：还包括泡沫性能测试系统，所述泡沫性能测试系统包括泡沫收集罐、测试接头、泡沫观察腔室、显微镜和数据处理装置；所述泡沫收集罐能够收集所述压缩空气泡沫喷射系统产生的压缩空气泡沫，所述泡沫收集罐的泡沫流出口通过管道连通所述泡沫观察腔室；所述测试接头设置在所述泡沫收集罐上并能够分别连接外部的加压装置、泡沫密度测量装置和泡沫析液特性测量装置；所述显微镜用于观察所述泡沫观察腔室内的压缩空气泡沫，所述显微镜连接所述数据处理装置。
3.根据权利要求2所述的适用于特高压变电站大跨度条件的压缩空气灭火系统测试平台，其特征在于：所述泡沫收集罐包括罐体、密封盖、泡沫收集口和泡沫流出口，所述密封盖封闭在所述罐体的开口处，所述泡沫收集口设置在所述密封盖上，所述泡沫流出口设置在所述罐体上；所述测试接头包括四通管件和第四压力阀，所述四通管件设置在所述密封盖上
4.根据权利要求3所述的适用于特高压变电站大跨度条件的压缩空气灭火系统测试平台，其特征在于：所述罐体采用透明材质，所述罐体的外部设有刻度。
5.根据权利要求1所述的适用于特高压变电站大跨度条件的压缩空气灭火系统测试平台，其特征在于：所述压缩空气泡沫喷射系统包括第一储气装置、第一流量控制装置、第一气体管道、储液装置、气液管道、第二储气装置、第二流量控制装置、第二气体管道、气液预混合室、泡沫输送管道、泡沫混合腔体和泡沫喷淋管；所述第一储气装置的出气口通过第一气体管道连通所述储液装置的进气口，所述储液装置的泡沫出口通过气液管道连通所述气液预混合室的气液入口，所述第一流量控制装置用于控制进入所述气液预混合室的气液入口的气液流量；所述第二储气装置的出气口通过第二气体管道连通所述气液预混合室的进气口，所述第二流量控制装置用于控制进入所述气液预混合室的进气口的气体流量；所述气液预混合室的泡沫出口连通所述泡沫混合腔体的泡沫入口，所述泡沫混合腔体的泡沫出口通过泡沫输送管道连通所述泡沫喷淋管的泡沫入口，所述泡沫喷淋管上设有泡沫喷头。
6.根据权利要求5所述的适用于特高压变电站大跨度条件的压缩空气灭火系统测试平台，其特征在于：所述第一流量控制装置包括包括第一压力阀和第一流量计，所述第一气体管道上设有第一压力阀，所述气液管道上设有第一流量计；所述第二流量控制装置包括包括第二压力阀和第二流量计，所述第二气体管道上设有第二压力阀和第二流量计。
7.根据权利要求5所述的适用于特高压变电站大跨度条件的压缩空气灭火系统测试平台，其特征在于：所述压缩空气泡沫喷射系统还包括第三阀门和第三压力阀，所述泡沫输送管道上设有第三阀门和第三压力阀。
8.根据权利要求5所述的适用于特高压变电站大跨度条件的压缩空气灭火系统测试平台，其特征在于：所述压缩空气泡沫喷射系统还包括支撑架、旋钮和操作室，所述泡沫喷淋管通过支撑架固定连接在所述操作室的内部，所述泡沫喷淋管安装在所述支撑架上，带有螺纹的旋钮穿过所述操作室的侧壁并与所述支撑架螺纹连接。
9.根据权利要求1所述的适用于特高压变电站大跨度条件的压缩空气灭火系统测试平台，其特征在于：所述数据预处理程序通过python语言处理所述视频数据收集装置收集的视频数据，具体处理流程为将原始视频数据进行分帧得到图片数据，将图片数据进行灰度和二值化处理得到喷射轨迹轮廓图，由喷射轨迹轮廓图提取喷射轨迹坐标数据后存储。
10.一种适用于特高压变电站大跨度条件的压缩空气灭火系统测试方法，其特征在于，采用根据权利要求1-9任一项所述的高射程大跨度压缩空气泡沫灭火系统测试平台，所述压缩空气泡沫喷射轨迹预测程序的压缩空气泡沫喷射轨迹模型推导过程，首先是基于单位质量的泡沫射流作为微元体进行受力分析，得到的速度分别为水平速度和垂直速度，结合牛顿第二定律，得到方程组：
...【技术特征摘要】
1.一种适用于特高压变电站大跨度条件的压缩空气灭火系统测试平台，其特征在于：包括压缩空气泡沫喷射系统和泡沫喷射情况预测系统和泡沫性能测试系统；
2.根据权利要求1所述的适用于特高压变电站大跨度条件的压缩空气灭火系统测试平台，其特征在于：还包括泡沫性能测试系统，所述泡沫性能测试系统包括泡沫收集罐、测试接头、泡沫观察腔室、显微镜和数据处理装置；所述泡沫收集罐能够收集所述压缩空气泡沫喷射系统产生的压缩空气泡沫，所述泡沫收集罐的泡沫流出口通过管道连通所述泡沫观察腔室；所述测试接头设置在所述泡沫收集罐上并能够分别连接外部的加压装置、泡沫密度测量装置和泡沫析液特性测量装置；所述显微镜用于观察所述泡沫观察腔室内的压缩空气泡沫，所述显微镜连接所述数据处理装置。
3.根据权利要求2所述的适用于特高压变电站大跨度条件的压缩空气灭火系统测试平台，其特征在于：所述泡沫收集罐包括罐体、密封盖、泡沫收集口和泡沫流出口，所述密封盖封闭在所述罐体的开口处，所述泡沫收集口设置在所述密封盖上，所述泡沫流出口设置在所述罐体上；所述测试接头包括四通管件和第四压力阀，所述四通管件设置在所述密封盖上，所述四通管件的四个接头分别连通所述泡沫收集罐的内腔、加压装置、泡沫密度测量装置和泡沫析液特性测量装置，其连接加压装置的接头上设有第四压力阀。
4.根据权利要求3所述的适用于特高压变电站大跨度条件的压缩空气灭火系统测试平台，其特征在于：所述罐体采用透明材质，所述罐体的外部设有刻度。
5.根据权利要求1所述的适用于特高压变电站大跨度条件的压缩空气灭火系统测试平台，其特征在于：所述压缩空气泡沫喷射系统包括第一储气装置、第一流量控制装置、第一气体管道、储液装置、气液管道、第二储气装置、第二流量控制装置、第二气体管道、气液预混合室、泡沫输送管道、泡沫混合腔体和泡沫喷淋管；所述第一储气装置的出气口通过第一气体管道连通所述储液装置的进气口，所述储液装置的泡沫出口通过气液管道连通所述气液预混合室的气液入口，所述第一流量控制装置用于控制进入所述气液预混合室的气液入口的气液流量；所述第二...
【专利技术属性】
技术研发人员：张佳庆，尚峰举，刘鑫，黄书强，李开源，过羿，程华龙，祝现礼，谭甜甜，付贤玲，刘睿，孙韬，杨云鹏，
申请(专利权)人：国网安徽省电力有限公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：
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