ZY6236B-PC 建筑構件耐火試驗水平爐

圖1設備整體參考圖

一、適用范圍：
適用于建（構）筑物室內外使用的各類鋼結構防火涂料在標準受火條件下確定其耐火特性。
二、符合標準：
2.1符合GB/T9978.1-2008《建筑構件耐火試驗方法 第1部分：通用要求》以及ISO834-1：1999》試驗標準；
2.2符合GB/T9978.3-2008《建筑構件耐火試驗方法 第3部分：試驗方法和試驗數據應用注釋》試驗標準；
2.3符合GB/T9978.5-2008《建筑構件耐火試驗方法 第5部分：承重水平分隔構件的特殊要求》試驗標準；
2.4符合GB/T14907-2018《鋼結構防火涂料》試驗標準。
三、性能特點：
3.1一爐可以多用，可以兼容幾個標準；
3.2采用十六位高精度采集卡，收集各路的溫度、壓力、流量等多方面的數據，經微機分析、處理和控制產生實時再現的燃燒時的真實信息，并經微機分析判定直接得出結果；整機全部采用優質器件，確保系統高品質，高速度運行，具有*性。
3.3采用16位高精度采集卡+多路模塊+微機，實行PID全自動控制方式，穩定性、重復性、再現性優。
3.3采用WINDOWS XP操作界面、精密設備專用開發軟件LabView，界面風格清新、美觀、簡捷。測試期間實時顯示測量結果并動態地繪出曲線，數據可以保存、調閱和打印輸出,可直接打印報表。具有高智能、引導式菜單操作，簡便直觀的特點，使試驗結果更加準確。
3.5爐子建造：爐子建造采用美國GOVMARK（哥馬克）技術。五層結構，內層為1300°C時，外層溫度為常溫；使用壽命長，內層的保溫材料（易損件）容易更換。
四、工程安裝與整體規劃：
4.1整體試驗規劃：為了安全起見，整體實驗室為三部分規劃：1、燃氣和空氣室為一獨立房間；2、控制室和觀察室為一獨立房間；3、試驗區域放置在大的空間里，四面要通風良好；

圖3試驗區

圖4燃氣和空氣放置室

圖5控制和觀察室

4.2燃氣控制部分：
4.2.1試驗爐使用50kg灌裝組合式液化石油氣作為燃料，分二組共16瓶。采用自動化控制電路，試驗時當壓力低于設定值，液相切換閥會自動轉換到另一組，這樣可防止試驗中燃氣突然耗盡，使試驗中斷。
4.2.2為了使氣化后燃氣充分燃燒，增加了空燃比例閥，自動調節空氣和燃氣的比例，可達到燃燒熱值。
4.2.3燃燒器：帶點火不著和火焰熄滅自動報警裝置。
4.2.4燃燒器（含：點火、燒嘴、火焰檢測、溫度控制等裝置）：共20套。
4.2.5燃料消耗量：150~360M3/h.燃料耗氣量能滿足試驗升溫速度控制,含有多種工作模式，以適應在各種工作模式下相應經濟的燃氣使用量。
4.2.6為了灌裝燃氣充分燃燒采用二組15kw大功率氣化爐：氣化爐是通過燃氣控制部分將液相的液化石油氣轉化成低壓的氣相液化石油氣，便于在燃燒之中與空氣混合被點著，液氣控制部分的結構見“圖5燃氣控制部分結構圖”，由于液化石油氣由液相轉化為氣相需要吸收大量的熱量，所以液相的液化石油氣通過液相切換閥首*入汽化爐。在氣化中吸收熱量轉化為氣相.此時，液化石油氣的壓力為1Mpa,而燃燒所需的壓力為幾千帕，所以需要經過二級減壓才能達到。在兩級減壓之間有氣液分離器，主要作用是把液化石油氣的水份分離出來，使燃氣充分的燃燒。
4.3試驗環境要求：
4.3.1水：自來水管；
4.3.2電：AC380V,三相五線制，50Hz，功率65kw；
4.3.3氣：50kg灌裝液化石油氣16瓶。八瓶一組分二組。燃料耗氣量能滿足試驗升溫速度控制,含有多種工作模式，以適應在各種工作模式下相應經濟的燃氣使用量；
4.3.4要求環境：通風良好，操作方便。周圍無易燃、易爆物品。
五、主要技術參數：
5.1 儀器組成;耐火試驗水平爐、燃燒控制部分、燃氣氣化和減壓系統、壓力釋放和壓力測量系統、煙氣排放系統、計算機控制系統、氣體流量測量系統、溫度測量系統（爐溫數據采集系統、試驗構件溫度采集系統）及專用試驗軟件。
5.2試驗爐：為水平臥式試驗爐，爐內尺寸3.0M(長)x4.2M(深)x1.5M（高）。
5.3爐體結構：采用五層結構，內為1300°時，外層溫度為常溫。從外到里分別為：層為鋼結構框架；第二層用紅磚砌成外圍；第三層為耐火高溫石棉；第四層為耐火磚；第五層莫來石耐火高溫棉，耐火溫度達到1600°C。爐體外溫度為常溫。
5.4高壓燃燒器：
5.4.1采用150kw功率液化石油氣燃燒器20套，燃燒器有空燃比例控制、配置相應的燃氣調節閥、空氣調節閥達到燃燒效果。為保證安全，燃燒器選型及部件全部應采用國際品牌；
5.4.2燃燒器：帶點火不著以及火焰熄滅自動報警裝置；
5.4.3 空燃比例控制：自動調節空氣和燃氣的比例，使燃氣能充分燃燒；

圖6空燃比例閥和150kw燃燒器

5.4.4點火控制方式：采用計算機程序自動高壓電子點火控制方式；
5.4.5爐內用噴數量滿足標準時間-溫度曲線要求，并保證爐內各點溫度的均勻性。
5.5燃氣管路和空氣管路：由電動執行器、蝶閥、空燃比例閥、二級減壓閥、手動蝶閥、點火控制器、高低壓力開關、燃氣超壓放散閥、氣化爐、燃氣氣液分離器、一級減壓閥、液相切換閥、燃氣壓力表、低壓表、球閥、燃氣泄漏報警器、不銹鋼軟管、燃氣高壓軟管等組成。見圖7

圖7燃氣控制部分結構圖

5.6溫度測量系統:
5.6.1爐內溫度測量：采用符合GB/T 16839.1規定的直徑為2.0MM的K型鎧裝熱電偶測量。其熱端伸出不銹鋼套管或瓷套管長度為25mm,熱電偶數量為20支，左右側各10支。熱電偶的數量、結構、布置符合GB/T9978.1-2008和GB/T9978.5-2008規定；
5.6.2環境溫度測量：采用直徑為3.0MM的鎧裝熱電偶偶，符合GB/T16839.1規定的K型鎳鉻-鎳硅的熱電偶。
5.6.3 爐內溫升曲線：每次燃燒持續時間 360min，溫度1300℃，溫升曲線按下表進行，升溫曲線公式：T＝345 lg（8t＋1）＋20

圖8 標準升溫曲線

爐溫平均性：熱電偶采集溫度與標準曲線差值＜100℃
滿足如下升控制偏差要求，即：
de≤15%              for   5＜ t ≤10
de=15-0.5(t-10) %    for  10＜ t ≤30
de=5-0.083(t-30)%    for  30＜ t ≤60
de=2.5%              for       t ＞60
5.6.4爐膛溫度采集：選用K型鎧裝熱電偶，為10個溫度采集點。耐溫1300度以上；爐溫數據采集系統具有實時曲線、歷史曲線存儲功能，熱電偶斷路、短路報警功能；
5.7爐內壓力測量系統：
5.7.1爐內壓力測量：測量范圍0-100Pa;采用美國進口微差壓力計，為T形測量探頭，測量精度±0.5pa.共三個，具有超壓保護功能，爐內壓力高于100Pa執行程序超壓保護，停止供氣，終止試驗；符合GB/T9978.1-2008標準。
5.7.2爐膛內壓力每間隔5min記錄一次。數據采集為3次/秒。爐膛壓力控制及數據采集；
5.7.3 T形測量探頭：采用USU310S耐高溫的不銹鋼管，從爐內穿過爐墻到達爐外，爐內和爐外的壓力保持同一水平高度。
5.7.4壓力變送器：高精度壓力傳感器，共二個。爐內壓力符合GB/T9978.1-2008標準規定，頂部壓力值試驗開始5分鐘之內為15pa±5pa，10分鐘后為17pa±3pa；
5.7.5壓力傳感器安裝位置：兩個壓力測量探頭安裝在同一水平面上相對應的不同位置。一個用于測控爐內壓力，另一個用于對前一個壓力測量探頭進行校核。
5.8整體測量儀器的準確度：符合GB/T9978.1-2008標準。
5.8.1測量溫度：爐內 ：±15℃；
5.8.2環境及背火面：±2.5℃；
5.8.3試驗爐外表溫度：為常溫；
5.8.4爐內壓力：±3 pa；
5.8.5時間：±1s/h；
5.9空氣助燃系統：采兩組11kw助燃風機提供空氣。在爐體外裝有￠250mm的主空氣管道，然后分兩支連接到每個高壓燃燒器，由空燃比例閥控制空氣和燃氣的比例達到燃燒狀態。見圖9和圖10

圖9空氣助燃系統（1）

圖10空氣助燃系統（2）

5.10壓力釋放系統：
5.10.1在爐體壁后側爐壁上裝有兩個排煙孔，連接到排煙管道，將爐體內的煙氣排出控制壓力。控制爐內壓力。壓力釋放風機采用耐高溫22kw強力風機以及變頻器進行控制，其風量大小由計算機程序自動控制以達到燃燒、壓力和排煙的要求。
5.10.2壓力釋放管路：在爐膛內的部分采用耐高溫的直徑450mm，USU310S不銹鋼管，能耐高溫1300℃，在上開有手動閥作風冷卻。在爐膛外采用壁厚5mm的焊管，在內設有多處水噴霧頭用作水蒸汽冷卻。排出的煙氣可降到150°C以下。
5.10.3壓力釋放功率：AC380，22kw耐高溫的高壓風機。
5.10.4冷卻方式：采用風冷和水蒸汽二種同步冷卻方式。冷卻管路3m左右，冷卻效果非常好。見圖11
5.10.5爐膛壓力控制及數據采集，爐膛壓力能符合GB/T9978.1-2008標準要求與排煙系統組成控制回路進行實時控制；

5.11觀火孔：在爐體后側壁設有觀火孔，用來觀察試驗時試件受火面和火焰的情況。
5.12燃氣報警器：2個；用于燃氣室和試驗現場。

圖12壓力加載系統

5.13加載裝置、加載地基：見圖13
5.13.1采用液壓集中加載，加載量為1000KN。滿足GB/T9978.5-2008要求；
5.13.2 采用1000kN缸徑350mm的液壓工作站，主要元件為國內品牌。
5.13.3四點加載，每點加載能力200kN。
5.13.4配備冷卻系統。
5.13.5加載地基：采用整個爐子為貫穿式地基，長6.0m，寬1.5m，內含400型H鋼，然后用混凝土制成；

圖13加載裝置以及加載地基

5.13.6反作用力架：>1000KN，采用內含混凝土的加固橫梁。見圖13

5.14計算機控制系統及數據采集：見圖13和圖14
5.14.1采用計算機控制。數據采集分析軟件能基于OPC開放式，利于后續功能開發，以及數據采集的添加；包括：主控界面，爐溫曲線界面，壓力顯示、試件溫度界面、具有歷史數據存儲、查詢等功能以及可轉為EXCEL文檔保存。
5.14.2 試驗記錄（3秒/次）按編號存儲，可隨時查詢；可以實時查看試驗報表打印效果，只需點擊開始、計算和保存等按鈕就可完成，使用簡便。
5.14.3 同時增加數據調取功能，可以加載以往的實驗數據進行從新計算并形成報告。
5.14.4控制系統硬件：中國臺灣臺達PLC一套；采用16位高精度采集卡通道為個以及多路溫度變送模塊。
5.14.5軟件升級。

圖13 控制部分

圖14操作系統

六、安全防護：
6.1防機械傷害：在各設備與窯體、設備與設備之間均留有工作檢修場地，以利工人的安全通行檢修。各風機的皮帶輪、轉軸、皮帶等均用安全網罩起，各動力設備四周均有防護欄和警示牌；
6.2防爆措施：燃燒機有良好的防爆性能及安全保證；各處的閥門、管道接頭、焊接等部位不得燃氣泄露；
6.3燃氣泄漏裝置二套
6.4其它安全防護：在各操作平臺四周有防護欄，爬梯的外側有安全罩。

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