ZY6415燃燒假人測試系統(tǒng)

一、功能:

燃燒假人和燃燒模擬環(huán)境實驗室的試驗，提供了人體與外界交互的有效測試平臺，我們給‘火人’穿上防護服開展燃燒實驗，既可以開展防護服阻燃性能的試驗，又能夠進行人體組織燒傷分析的生物物理學(xué)研究。

二、測試參數(shù)范圍:

2.1概述：

目前國內(nèi)只有一個燃燒假人實驗室。該實驗室對研發(fā)熱防護新型服裝材料，科學(xué)合理設(shè)計熱防護裝備，有效遏制火災(zāi)、戰(zhàn)場和熱輻射等危險環(huán)境對人體造成的熱傷害具有重大的科學(xué)價值。這個實驗室包括模擬中國人體型構(gòu)造、可在不同活動姿勢下精準感知高溫熱流、精確預(yù)報身體皮膚燒傷程度的燃燒假人，以及高仿真模擬火場高危環(huán)境的燃燒模擬環(huán)境實驗室。

如何客觀科學(xué)評價軍服、防火服、消防服、阻燃耐高溫作業(yè)服等特種服裝的防護性能，燃燒假人系統(tǒng)屬服裝科學(xué)與生物物理學(xué)等交叉的國際前沿尖端科技，是當前公認的客觀全面評價服裝整體熱防護性能的最佳手段。所設(shè)計的燃燒假人是依據(jù)中國成年男性的體型定制的，身體表面均勻分布135個高溫傳感器，各部位關(guān)節(jié)都可活動，能模擬人體的多種著裝姿態(tài)。

2.2實驗室的建設(shè)：

2.2.1燃燒假人實驗室：由燃氣室、燃燒室、控制室和準備間4部分構(gòu)成，見平面設(shè)計如圖1和3D圖。

3D圖

2.2.2燃料儲存室：主要用于放置燃料罐、緩沖罐、燃料輸送管路及相關(guān)的減壓閥、調(diào)節(jié)閥、流量計、壓力表及滅火等設(shè)備。燃料儲存室設(shè)計為防爆區(qū)．所有設(shè)備均選用防爆系列設(shè)備；

燃氣管路圖

2.2.3燃燒室：主要放置火焰產(chǎn)生與控制裝置、燃燒假人系統(tǒng)、實驗過程攝像裝置和通風排風等設(shè)備。燃燒室設(shè)計為防爆區(qū)．所有設(shè)備均選用防爆系列設(shè)備，燃料室墻體采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)．地面采用不發(fā)火花細石砼．避免地面磨擦火花引起火災(zāi)：燃燒室分兩層結(jié)構(gòu)．底層0．5m的空間用于布設(shè)燃氣輸送管道．0.5m以上的6面空間．靠控制室一方墻壁設(shè)計了長2.0m，高1.2m防火防爆全透明玻璃觀察窗．其余5面包括底部、頂部均采用防火消音板外罩不銹鋼板結(jié)構(gòu)；

2.2.4控制室：是整個實驗室的集中控制、信號采集與處理、信息顯示單元；

2.2.5準備間：主要放置配電柜、儀表柜和風機調(diào)控柜及空調(diào)等設(shè)備。

2.3技術(shù)要求：

基于燃燒假人實驗室的安全要求．整個實驗室的建筑設(shè)計符合GB 50016-2014建筑設(shè)計防火規(guī)范；

2.4安全監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計：

2.4.1燃燒假人實驗室的安全監(jiān)控：包括四部分，a是正常實驗點火及燃燒過程的監(jiān)控；b是實驗室各部分可能造成的高溫、煙霧及可燃氣體的監(jiān)控；c是防雷擊及防靜電措施；d是燃料室、燃燒室自動通排風系統(tǒng)設(shè)計。

2.4.2點火及燃燒過程的監(jiān)控

2.4.2.1點火過程的監(jiān)控：

2.4.2.1.1燃燒器功率：單兵裝備阻燃性能測試產(chǎn)生熱流量的燃燒火焰為84kw／m2；

2.4.2.1.2點火器：為自動電子點火器。

2.4.2.1.3輔助點火器（安全引導(dǎo)火焰）：為確保燃燒過程的安全．燃燒室設(shè)計了一個安全引導(dǎo)火焰，安裝在燃燒室底部為微弱火焰．避免室內(nèi)氣體流動而熄滅在外圍加氣流防護罩。安全引導(dǎo)火焰目的：保證在燃氣主管道開啟前．確認燃氣輸送管道已經(jīng)充滿燃燒氣體；將燃燒室內(nèi)的沒有充分燃燒的氣體消耗掉．避免因燃燒不充分引起燃氣集聚。

2.4.3燃燒過程的安全監(jiān)控：為保證燃燒過程的安全．除通過控制室與燃燒室間的玻璃窗觀察燃燒過程外，在燃燒室內(nèi)前后各安裝1個攝像頭．對燃燒過程進行全程監(jiān)控．防止出現(xiàn)意外情況或工作人員的誤動作或進入實驗室。

2.4.4燃燒室的氣流監(jiān)控：為保證充分燃燒，燃燒室內(nèi)有一定的氧氣含量．但為保證實驗數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性和可比性．又必須保持燃燒室氣流的相對穩(wěn)定。因此．實驗前應(yīng)開啟強制通風換氣系統(tǒng)．并在整個實驗過程中采用風速傳感器對燃燒室的氣流進行監(jiān)測．如風速過大．則應(yīng)重新開始實驗。

2.4.5高溫、煙霧及可燃氣體的監(jiān)控：高溫、煙霧和可燃氣體泄露是實驗室的安全隱患之一，為保證實驗室的安全，根據(jù)燃料室、燃燒室、控制室和準備間的空間大小和設(shè)備配置情況．共配置了12套溫感探測器、12套煙感探測器、9套燃氣濃度探測器和4套聲光報警器。

2.4.6.1高溫、煙霧濃度監(jiān)控:為監(jiān)控實驗室因火災(zāi)引起的高溫和煙霧．根據(jù)GB4716—2005點型感溫火災(zāi)探測器和GB4715—2005點型感煙火災(zāi)探測器研制了感溫火災(zāi)探測器和感煙火災(zāi)探測器。

2.4.6.2感溫探測器技術(shù)參數(shù)：

2.4.6.2.1工作電壓19V～28V；

2.4.6.2.2工作電流≤0．6Ma;

2.4.6.2.3報警電流≤3mA；

2.4.6.2.4保護面積40m2；

2.4.6.2.5環(huán)境溫度0～80℃;

2.4.6.2.6環(huán)境濕度：≤95％不凝露;

2.4.6.2.7報警溫度54～70℃。

2.4.6.3感煙探測器技術(shù)參數(shù)：

2.4.6.3.1響應(yīng)閾值m(報警時刻的煙濃度)為0.14～0.19dB／m;

2.4.6.3.2工作電壓19V～28V;

2.4.6.3.3工作電流≤0．6mA；

2.4.6.3.4報警電流<2Ma;

2.4.6.3.5保護面積80m2環(huán)境溫度-10～50°C；

2.4.6.3.6環(huán)境濕度：≤95％不凝露。

2.4.7安全防護：燃料室、燃燒室、控制室和準備間的溫度或煙霧濃度超過探測器的技術(shù)參數(shù)時，聲光報警器報警。并啟動相應(yīng)的應(yīng)急處理系統(tǒng)，對危險情況進行處理。需要說明的是燃燒室在正常試驗時．必須產(chǎn)生高溫燃燒環(huán)境，也可能產(chǎn)生濃煙．因此正常試驗時．燃燒室的溫感和感煙探測器都處于屏蔽狀態(tài)，試驗結(jié)束后，恢復(fù)自動狀態(tài)。

2.4.8可燃氣體泄露監(jiān)控

2.4.8.1可燃氣體探測器符合《GB16808—1997可燃氣體報警控制器技術(shù)要求和試驗方法》標準；

2.4.8.2可燃氣體探測器技術(shù)參數(shù)：

2.4.8.2.1測量范圍為0～100％LEL；

2.4.8.2.2報警設(shè)定值(CH4)14％LEL；

2.4.8.2.3防爆標志ExdⅡCT6;

2.4.8.2.4額定電壓DC24V;

2.4.8.2.5輸出信號40mA；

2.4.8.2.6防護等級IP56。

2.4.8.3安全防護:可燃氣體濃度超過規(guī)定值,聲光報警器報警,并立即啟動應(yīng)急處理系統(tǒng)．對危險情況進行緊急處理．仔細排查燃氣泄漏原因．防止著火和保證工作人員的生命安全。

2.5防雷及防靜電措施：

2.5.1設(shè)備接地：實驗室必須采取防雷與防靜電措施．燃燒室外殼應(yīng)與工藝管道相互做電氣連接并接地．在實驗室外圍建筑埋設(shè)5根2m長的角鋼作為接地釬，相鄰接地釬間相距3m．用角鋼焊接作為地線．通過電纜與實驗室內(nèi)動力柜接地端連接。

2.5.2儀表信號線接地：采用鎧裝電線或?qū)Ь€穿鋼管配線。配線電纜金屬外皮兩端、保護鋼管兩端均應(yīng)接地：管道的始、末端和分支處設(shè)防靜電接地裝置．接地電阻不大于30歐；

2.5.3氣路管道接地：在爆炸危險區(qū)域內(nèi)管道上的法蘭、膠管兩端等連接處應(yīng)用金屬線跨接。當法蘭的連接螺栓不少于5根時，在非腐蝕環(huán)境下可不跨接；防靜電接地裝置的接地電阻不大于100歐。

2.6通排風系統(tǒng)：

在燃料室和燃燒室分別安裝有送風機和排風機．每4小時自動運行15分鐘．使室內(nèi)空氣與室外空氣進行交換．防止可燃氣體的靜泄露或?qū)嶒炇议L期不用時可能造成的燃氣積聚．保證實驗室的安全．

2.7應(yīng)急處理系統(tǒng)：

2.7.1應(yīng)急處理系統(tǒng)主包括緊急停止處理、電磁開關(guān)閥失靈處理、燃氣泄漏處理和滅火處理等。

2.7.2緊急停止處理：設(shè)置手動控制裝置．在計算機不能正常工作及系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，能快速、準確地切斷電源、氣源．保證實驗系統(tǒng)的安全。

2.7.3電磁開關(guān)閥失靈處理：在燃料輸送管道中每個電磁開關(guān)閥附近均設(shè)置手動開關(guān)．在電磁閥失靈及長時間不進行實驗時．可直接切斷氣源。

2.7.4燃氣泄漏處理：在燃料室、燃燒室、控制室和準備間均安裝強制通排風系統(tǒng)．當可燃氣體報警器發(fā)出報警信號時．立即啟動相應(yīng)的強制送排風系統(tǒng)．降低可燃氣體濃度．關(guān)閉氣源．查找燃氣泄露原因．檢修完好后．方可進行燃燒實驗。

2.7.5滅火處理系統(tǒng)：

2.7.5.1根據(jù)GB50370-2005氣體滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范．設(shè)計了七路丙烷滅火系統(tǒng)，

2.7.5.2在燃料室、燃燒室、控制室和準備問共設(shè)計了12套七氟丙烷噴灑頭．分別對應(yīng)4套滅火控制器。該滅火處理系統(tǒng)采用七氟丙烷潔凈氣體滅火技術(shù)．通過對滅火控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化．確保一旦出現(xiàn)高溫或煙霧報警或火勢無法控制時．立即切斷燃氣氣源、開啟七氟丙烷噴灑裝置．實施滅火處理。

2.7.5.3根據(jù)GB50084-2001《自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》．在燃料罐上方還設(shè)計溫度傳感器和水噴淋降溫裝置．當燃料室溫度超過50℃時．立即啟動水噴淋系統(tǒng)使燃料罐和緩沖罐降溫．以防燃料罐和緩沖罐溫度過高引起壓力過高．發(fā)生爆炸危險。

選取的溫度區(qū)域

2.8計算機控制模塊

在實驗進行中，計算機控制程序控制火焰發(fā)生器的作用時間和強度，并自動引導(dǎo)數(shù)據(jù)處理模塊記錄各個傳感器的數(shù)據(jù)變化；在實驗結(jié)果階段，把記錄的數(shù)據(jù)下載成文件的形式保存起來，并引導(dǎo)排風換氣系統(tǒng)對燃燒實驗倉進行降溫換氣。

2.9數(shù)據(jù)采集與處理模塊

數(shù)據(jù)采集各傳感器的數(shù)據(jù)作分析和處理，溫度傳感器和熱流傳感器通過計算機采集、放大、轉(zhuǎn)換與存儲數(shù)據(jù)，進行信號的預(yù)處理，把熱流信號經(jīng)過模型轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的溫度值，然后把結(jié)果暫時存儲起來，供燒傷估計模塊使用。

三、外形尺寸及安裝布置要求：

L7M*W5M*H3M

四、保障需求：

序號

設(shè)備名稱（編號）

面積

用電情況

水、氣情況

燃氣

1

燃燒假人實驗室（014）

35㎡

AC220v 3000w單相三線制

自來水管、8kg壓縮空氣

管道天燃氣

五、安裝環(huán)境要求

5.1地面平整，通風良好，不含易燃、易爆、腐蝕性氣體和粉塵。

5.2附近沒有強電磁輻射源。

5.3設(shè)備周圍留有適當?shù)木S護空間。

5.4溫度：5℃～40℃。

5.5氣壓：86～106kpa。

5.6 AC220V/50HZ。

5.7電壓允許波動范圍： 220V±10%。

5.8頻率允許波動范圍： 50Hz±1%。

5.9要求用戶在安裝現(xiàn)場為設(shè)備配置相應(yīng)容量的空氣、電力開關(guān)，并且此開關(guān)必須是獨立專門供本設(shè)備使用。

5.10設(shè)備不工作時，環(huán)境的溫度應(yīng)保持+0～45℃以內(nèi)。

5.11整機全部接地。

5.12燃燒假人實驗室面積不小于35平方米；層高不小于3米；承重100 kg/ m2；

5.13實驗室分割為供氣室、整體熱防護性能測試（火焰熱及假人）及其他測試三個區(qū)域；

5.14供氣室（氣瓶儲存區(qū)）布置液化丙烷氣50kg、12個，液化氣體體積20m3；應(yīng)盡量設(shè)置在實驗室外；

5.15考慮防爆泄壓面，位置應(yīng)該在實驗室端頭。

5.16燃燒室地下設(shè)置基座高1m，做隱蔽工程，布線、排燃氣管。燃燒室應(yīng)采用防爆設(shè)計，與控制室之間安裝防火玻璃。應(yīng)采用半封閉空間。

5.17需要配置220V及380V兩種電源，統(tǒng)一布線，總功率不小于30kW。

5.18需安裝燃燒廢氣處理設(shè)備及通風、排氣設(shè)施。

5.19需安裝空調(diào)及除濕設(shè)備。

5.20需設(shè)消防設(shè)施、廢物箱、衛(wèi)生潔具設(shè)備。

六、與國內(nèi)儀器相比的優(yōu)勢

6.1吸收國內(nèi)外一些先進技術(shù)，在原來的基礎(chǔ)得到很大地改進，例如燃燒室火焰產(chǎn)生與控制裝置、燃燒假人系統(tǒng)、實驗過程攝像裝置和通風排風等設(shè)備：控制室信號采集與處理、信息顯示單元等；

6.2功能設(shè)計及操作系統(tǒng)更具人性化，操作簡單、方便快捷