光声火灾探测系统新模型

普通光声气体探测模型因其实时性能差及波段要求高而不适用于火灾报警系统。本文介绍一种基于光声原理的CO在线测量的火灾报警模型。光声腔中采用纯CO气体代替气体采样,通过红外光源与光声腔之间的吸收路径测量火灾气体。一旦火灾气体经过该路径,将在不同吸收线上导致到达光声腔辐射量的减小。因此,只有与光声腔中气体一致的成分才能减弱初始光声信号,而信号变化代表了CO的存在。     

天然气高压输送管道微量泄漏TDLAS检测技术理论研究

天然气输送管网规模随着城镇化进程加快而急剧扩大,高压管道气体微量泄漏的威胁日益严重,传统检测方法不能实现连续地精确检测。利用可调谐半导体激光吸收光谱(TDLAS)检测技术可以实现对微量泄漏的甲烷等气体进行快速、精确地检测。介绍了TDLAS技术的检测原理和压力管道的泄漏物理模型。选择CH4在1 653.7 nm处的吸收谱线为研究对象,结合已有的数据与参数,分析了光谱吸收率和可探测浓度下限随温度、压强的变化特征,以及激光扫描步长对测量精度的影响。结果表明,TDLAS技术应用于高压管道微量泄漏的实时检测是可行的。测量得到的气体浓度符合检测标准,可作为相关检测的基准值谱。     

光声光谱火灾气体探测系统

气体是火灾中最早出现的燃烧产物,利用燃烧过程中产生的气体作为判据能在很大程度上提高火灾探测及预警的早期性。光声光谱技术由于其在气体检测领域的高灵敏度、宽检测范围等优点已成为火灾探测的一个重要的发展方向。介绍了光声光谱技术原理,设计了一套基于光声原理的火灾气体探测系统。对该系统的基本性能进行了测试,并对棉绳阴燃和聚氨酯泡沫明火实验中产生的气体浓度(CO)进行了测量,根据光声信号的变化并结合一定的算法反演得到了这两组实验中CO的浓度变化曲线。实验表明,该探测系统对火灾能够很好地响应,能够满足探测需求。     

环保型SF_6现场检测技术研究

如何诊断电气设备内部的SF_6气体状态对于保证电气设备正常运行至关重要。主要诊断方法为SF_6绝缘设备分解产物测量,但是现有检测方法存在响应速度慢、气体交叉、使用寿命短、检测尾气污染等弊端。基于此,提出环保型SF_6现场检测技术,研制了环保型SF_6现场检测装置,采用光学方法对SF_6纯度、微水、SO_2、H_2S和CO等气体进行检测,并在系统后端设计尾气回收装置。研制的设备在都匀变电站应用并进行了相关测试。结果表明,微水测试精度小于2.5×10~(-6),SF_6纯度测试精度小于1%,SO_2检测精度小于1.5×10~(-6),H_2S测试精度小于2.5×10~(-6),CO测试精度小于0.3×10~(-6),符合该领域检测标准。     

基于气体浓度和烟颗粒消光系数的复合火灾预警系统

为解决火灾烟雾颗粒的消光效应对光声火灾检测带来的影响,以近红外激光为光源,结合波长调制技术和谐波检测技术对光声信号和颗粒消光系数进行了测量,并建立了火灾复合探测模型。利用棉绳阴燃、木材热解2组阴燃火实验以及正庚烷明火、木材明火2组明火实验进行了火灾模拟探测,并结合特定算法对结果进行了判定。结果表明系统能较好地对实验产生的CO浓度和烟颗粒消光系数进行探测,且运行稳定,能够满足火灾预警需求。     

PVC电缆火灾早期特征气体的组成分析和传感器探测

利用气体传感器对电缆绝缘过热释放的气体进行监测有望实现电气火灾早期预警,目前该技术的发展由于特征气体未得到确认而受到限制。分析了聚氯乙烯(PVC)电缆绝缘层在不同温度下释放的气体组成,并对其主要成分进行传感器测试。TG-IR和GC-MS分析表明PVC电缆绝缘层在200℃前已出现微小失重,释放出以邻苯二甲酸二辛酯(DOP)等塑化剂为主的气体。气敏测试中,商用半导体气体传感器对DOP和电缆蒸气产生较好、相似的响应性能。因此,DOP可以作为PVC电缆火灾早期的特征气体。     

火灾早期过程特征提取与火灾源识别方法

针对传统火灾探测方法的准确性与及时性、误报率与漏报率相互制约的技术问题,利用傅里叶变换红外光谱分析技术,测量火灾初期的特征气体CO和CO2体积分数.以CO与CO2的体积分数比值为观察变量,运用移动平滑滤波器提取基于观察变量的大小、变化速度以及加速度的火灾过程特征向量.视虚假火灾源为具有有限扰动的固定目标,真实火灾源为具有相应位置、速度以及加速度的运动目标.采用数据融合技术,经过目标观察、特征提取以及身份识别,对火灾源的类型进行识别.研究表明,利用火灾过程特征信息与数据融合技术可以对真假火灾源进行有效识别,提高了火灾预警的准确性与及时性.     

基于IPSO-BP模型的火灾气体传感器气压补偿算法

为完善飞机火灾检测系统,设计一套方案,模拟试验不同气压下CO、CO2气体传感器采集气体的体积分数值,并与理论值比较,进而提出一种根据粒子适应度值动态调整学习因子的粒子群算法.采用改进的粒子群(IPSO)算法寻找反向传播(BP)神经网络的最优初始权值阈值,再利用寻优后的BP神经网络修正CO、CO2气体传感器的检测结果,消...     

无机包覆聚苯乙烯泡沫板烟气产生规律研究

聚苯乙烯泡沫板在建筑节能中具有重要应用,其阻燃防火性能影响建筑火灾安全。应用UL-94垂直燃烧性能测试方法研究无机包覆聚苯乙烯泡沫板在垂直状态下的燃烧情况,结果表明包覆后的聚苯乙烯试样的等级可达到V-1以上;应用烟密度仪和气体分析仪研究无机包覆聚苯乙烯泡沫板燃烧烟气产生规律,结果表明MgSO_4/MgO、α-石膏、无机黏结剂、无机粘结剂/膨润土均对聚苯乙烯泡沫起到阻燃效果,并对烟气产生抑制作用,抑烟能力由大到小为MgSO_4/MgO,α-石膏、无机黏结剂/膨润土、无机黏结剂。同时能不同程度地影响聚苯乙烯泡沫燃烧时产生CO_2、CO有毒有害气体的体积分数,其中CO_2的最大体积分数分别为2.09%、1.79%、1.52%、1.62%;CO的最大体积分数分别为434×10~(-6)、340×10~(-6)、358×10~(-6)、369×10~(-6),从数据分析可知,4种无机包覆聚苯板中,无机黏结剂在4种包覆剂中对CO_2生成的影响效果更佳,α-石膏在4种包覆剂中对CO生成的影响效果更佳。     

基于图像型监测技术的剧院火灾实时探测系统

火灾探测报警系统是剧院等大空间建筑的重要组成部分,火灾的早期发现和扑救具有极其重要的意义.全数字图像型监测技术可对剧院在空间火灾发展态势进行快速探测进行预警.文中采用边缘检测算法并结合边界链码,分析火灾面积扩大和边缘抖动的特征,实现了对火灾发生的及时预警,通过模拟火灾实验分析该技术的优越性.     

工业过程CO气体浓度检测技术

工业过程中在线对CO气体的分析测量,对钢铁冶金企业能源气回收、环保节能具有重要的作用。提出了近红外CO浓度检测系统,根据光谱吸收原理,采用双光束气体浓度检测技术。系统选用近红外光源和探测器,与传统的中红外波长工作器件相比,成本得以降低。     

标准受限空间内细水雾熄灭煤油火的实验和数值模拟

在3.0m×3.0m×2.8m标准受限空间内,采用煤油模拟池火,火灾功率设定为195kW,进行了一系列细水雾灭火试验。对灭火时间做了详细记录,并实验研究了灭火时间的重现性及其相关因素。采用M-9000燃烧分析仪对细水雾施加前后火灾烟气(如氧气、二氧化碳、一氧化碳、一氧化氮、二氧化氮、二氧化硫)的浓度进行了在线测量。其结果表明:细水雾灭火系统熄灭煤油火的时间均在20s以内,灭火时间重现性保持在91.9%以内;施加细水雾后,氧气浓度降低,一氧化碳浓度升高,燃烧更加不完全。采用FDS模拟了细水雾熄灭煤油火,预测的温度场和灭火时间与实验结果吻合较好。     

基于光声原理的早期火灾探测系统的研究

基于光声原理的火灾探测是一种新型非接触式、直接测量火灾参数的早期火灾探测技术。本文基于光声原理设计了早期火灾探测系统,利用两个光声腔对早期火灾产生的烟颗粒和一氧化碳进行了复合测量．实现了对早期火灾有效地探测；并设计和试制了基于光声原理的早期火灾探测系统和相应报警算法。在实验燃烧室对其进行了测试,并根据实验结果得出了其实现早期火灾探测的关键参数。实验证明，基于光声原理的早期火灾探测系统能通过对烟颗粒和CO复合测量，达到实现火灾早期探测报警的目的。     

Experimental study on CO and CO2 emissions from spontaneous heating of coals at varying temperatures and O2 concentrations

Laboratory experiments were conducted to investigate carbon monoxide (CO) and carbon dioxide (CO₂) emissions from spontaneous heating of three U.S. coal samples in an isothermal oven at temperatures between 50 and 110 °C. The oxygen (O₂) concentration of an oxygen/nitrogen (N₂) mixture flowing through the coal sample was 3, 5, 10, 15, and 21%, respectively. The temperature at the center of the coal sample was continuously monitored, while the CO, CO₂, and O₂ concentrations of the exit gas were continuously measured. The results indicate that the CO and CO₂ concentrations and the CO/CO₂ ratio increased when the initial temperature was increased. As the inlet O₂ concentration increased, the CO and CO₂ concentrations increased, while the CO/CO₂ ratios tended to converge to the same value. The ratio of CO/CO₂ was found to be independent of coal properties, approaching a constant value of 0.2. The maximum CO production rate correlated well with the maximum coal temperature rise. The apparent order of reaction for coal oxidation was estimated to be between 0.52 and 0.72. The experimental results in this study could be used for early detection and evaluation of a spontaneous heating in underground coal mines.     

棉垛早期阴燃火灾特性及棉花仓库主动吸气式复合探测研究

以棉花仓库消防安全为背景,在火灾探测标准燃烧室内开展了棉花垛早期阴燃特性试验和吸气式复合探测试验研究。分析棉花垛早期阴燃过程中的质量损失、烟气浓度以及图像特征变化,以棉花垛顶部着火为例,归纳了阴燃过程大致包括水平蔓延及竖直蔓延两个阶段,并分析了各阶段特性。利用吸气式复合烟气诊断,分别记录了吸气管道出口的CO体积分数变化以及吸气式探测器的输出信号。结果表明,CO的响应时间明显快于吸气式探测器且几乎不受采样孔位置的影响。由于阴燃温度低,羽流湍浮力相对较弱,而CO气体密度远小于烟颗粒密度,在吸气管道中表现出更好的迁移性。因此,针对大空间棉储仓库,可以采用吸气式感烟火灾探测器与CO气体探测器相结合的复合探测手段,也可以考虑在传统吸气式探测器内部整合CO探测部件以提高探测报警速度,同时有效降低误报、漏报率。     

煤炭自燃指标性气体确定的实验研究

矿井火灾是矿井五大灾害之一,煤炭自燃则是矿井火灾最主要的起因。为了了解煤炭氧化、自燃规律,本文采用TG-DSC技术研究了不同煤种在水分蒸发、吸氧增重、受热分解及燃烧等不同氧化阶段的氧化特征值;并采用TG-DSC-GC联用技术研究了不同煤种在整个氧化阶段的气体产物生成规律及其特征。在煤的低温氧化阶段,找出了CO等可作为判别煤自燃的指标性气体及C2H4等辅助指标性气体;并得出了各煤种氧化阶段的耗氧规律。     

高压电力电缆隧道火灾早期预警判据的实验研究

我国城市架空高压电力线路已逐渐下地进入电缆隧道,其中的火灾防控系统是保护整个电力输送安全与稳定的重要一环。搭建了高压电力电缆隧道火灾烟气模拟与测量实验平台,针对电缆受热着火燃烧的典型工况,研究了隧道两端不同开口状态下的顶棚各位置CO浓度、CO2浓度、烟颗粒浓度和温度的变化特征。结果表明,顶棚位置CO浓度和烟颗粒浓度可作为火灾早期预警的优选标志性参数,而CO2浓度和温度较不适合。设定CO浓度和烟颗粒浓度的预警阈值分别为10 ppm和0.05 dB/m,各顶棚位置均可实现报警,各工况下,不同顶棚位置报警时间呈以火源正上方探头为最早报警的V字形分布。此外,电缆隧道两端的开口状态对隧道内CO和烟颗粒运动产生一定影响,进而影响不同预警参数的响应灵敏度,即两端开口时,CO浓度预警模式更早响应,而两端关闭时,烟颗粒浓度预警模式更早响应。研究结果对高压电缆隧道火灾预警系统的设计具有指导作用,也可为未来高压电缆隧道的相关预警标准提供基础。