ZY6236B-PC 建筑构件耐火试验水平炉

图1设备整体参考图

一、适用范围：
适用于建（构）筑物室内外使用的各类钢结构防火涂料在标准受火条件下确定其耐火特性。
二、符合标准：
2.1符合GB/T9978.1-2008《建筑构件耐火试验方法 第1部分：通用要求》以及ISO834-1：1999》试验标准；
2.2符合GB/T9978.3-2008《建筑构件耐火试验方法 第3部分：试验方法和试验数据应用注释》试验标准；
2.3符合GB/T9978.5-2008《建筑构件耐火试验方法 第5部分：承重水平分隔构件的特殊要求》试验标准；
2.4符合GB/T14907-2018《钢结构防火涂料》试验标准。
三、性能特点：
3.1一炉可以多用，可以兼容几个标准；
3.2采用十六位高精度采集卡，收集各路的温度、压力、流量等多方面的数据，经微机分析、处理和控制产生实时再现的燃烧时的真实信息，并经微机分析判定直接得出结果；整机全部采用优质器件，确保系统高品质，高速度运行，具有先进性。
3.3采用16位高精度采集卡+多路模块+微机，实行PID全自动控制方式，稳定性、重复性、再现性优。
3.3采用WINDOWS XP操作界面、精密设备专用开发软件LabView，界面风格清新、美观、简捷。测试期间实时显示测量结果并动态地绘出曲线，数据可以保存、调阅和打印输出,可直接打印报表。具有高智能、引导式菜单操作，简便直观的特点，使试验结果更加准确。
3.5炉子建造：炉子建造采用美国GOVMARK（哥马克）技术。五层结构，内层为1300°C时，外层温度为常温；使用寿命长，内层的保温材料（易损件）容易更换。
四、工程安装与整体规划：
4.1整体试验规划：为了安全起见，整体实验室为三部分规划：1、燃气和空气室为一独立房间；2、控制室和观察室为一独立房间；3、试验区域放置在大的空间里，四面要通风良好；

图3试验区

图4燃气和空气放置室

图5控制和观察室

4.2燃气控制部分：
4.2.1试验炉使用50kg灌装组合式液化石油气作为燃料，分二组共16瓶。采用自动化控制电路，试验时当压力低于设定值，液相切换阀会自动转换到另一组，这样可防止试验中燃气突然耗尽，使试验中断。
4.2.2为了使气化后燃气充分燃烧，增加了空燃比例阀，自动调节空气和燃气的比例，可达到燃烧热值。
4.2.3燃烧器：带点火不着和火焰熄灭自动报警装置。
4.2.4燃烧器（含：点火、烧嘴、火焰检测、温度控制等装置）：共20套。
4.2.5燃料消耗量：150~360M3/h.燃料耗气量能满足试验升温速度控制,含有多种工作模式，以适应在各种工作模式下相应经济的燃气使用量。
4.2.6为了灌装燃气充分燃烧采用二组15kw大功率气化炉：气化炉是通过燃气控制部分将液相的液化石油气转化成低压的气相液化石油气，便于在燃烧之中与空气混合被点着，液气控制部分的结构见“图5燃气控制部分结构图”，由于液化石油气由液相转化为气相需要吸收大量的热量，所以液相的液化石油气通过液相切换阀首先进入汽化炉。在气化中吸收热量转化为气相.此时，液化石油气的压力为1Mpa,而燃烧所需的压力为几千帕，所以需要经过二级减压才能达到。在两级减压之间有气液分离器，主要作用是把液化石油气的水份分离出来，使燃气充分的燃烧。
4.3试验环境要求：
4.3.1水：自来水管；
4.3.2电：AC380V,三相五线制，50Hz，功率65kw；
4.3.3气：50kg灌装液化石油气16瓶。八瓶一组分二组。燃料耗气量能满足试验升温速度控制,含有多种工作模式，以适应在各种工作模式下相应经济的燃气使用量；
4.3.4要求环境：通风良好，操作方便。周围无易燃、易爆物品。
五、主要技术参数：
5.1 仪器组成;耐火试验水平炉、燃烧控制部分、燃气气化和减压系统、压力释放和压力测量系统、烟气排放系统、计算机控制系统、气体流量测量系统、温度测量系统（炉温数据采集系统、试验构件温度采集系统）及专用试验软件。
5.2试验炉：为水平卧式试验炉，炉内尺寸3.0M(长)x4.2M(深)x1.5M（高）。
5.3炉体结构：采用五层结构，内为1300°时，外层温度为常温。从外到里分别为：层为钢结构框架；第二层用红砖砌成外围；第三层为耐火高温石棉；第四层为耐火砖；第五层莫来石耐火高温棉，耐火温度达到1600°C。炉体外温度为常温。
5.4高压燃烧器：
5.4.1采用150kw功率液化石油气燃烧器20套，燃烧器有空燃比例控制、配置相应的燃气调节阀、空气调节阀达到燃烧效果。为保证安全，燃烧器选型及部件全部应采用国际品牌；
5.4.2燃烧器：带点火不着以及火焰熄灭自动报警装置；
5.4.3 空燃比例控制：自动调节空气和燃气的比例，使燃气能充分燃烧；

图6空燃比例阀和150kw燃烧器

5.4.4点火控制方式：采用计算机程序自动高压电子点火控制方式；
5.4.5炉内用喷数量满足标准时间-温度曲线要求，并保证炉内各点温度的均匀性。
5.5燃气管路和空气管路：由电动执行器、蝶阀、空燃比例阀、二级减压阀、手动蝶阀、点火控制器、高低压力开关、燃气超压放散阀、气化炉、燃气气液分离器、一级减压阀、液相切换阀、燃气压力表、低压表、球阀、燃气泄漏报警器、不锈钢软管、燃气高压软管等组成。见图7

图7燃气控制部分结构图

5.6温度测量系统:
5.6.1炉内温度测量：采用符合GB/T 16839.1规定的直径为2.0MM的K型铠装热电偶测量。其热端伸出不锈钢套管或瓷套管长度为25mm,热电偶数量为20支，左右侧各10支。热电偶的数量、结构、布置符合GB/T9978.1-2008和GB/T9978.5-2008规定；
5.6.2环境温度测量：采用直径为3.0MM的铠装热电偶偶，符合GB/T16839.1规定的K型镍铬-镍硅的热电偶。
5.6.3 炉内温升曲线：每次燃烧持续时间 360min，温度1300℃，温升曲线按下表进行，升温曲线公式：T＝345 lg（8t＋1）＋20

图8 标准升温曲线

炉温平均性：热电偶采集温度与标准曲线差值＜100℃
满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炉膛温度采集：选用K型铠装热电偶，为10个温度采集点。耐温1300度以上；炉温数据采集系统具有实时曲线、历史曲线存储功能，热电偶断路、短路报警功能；
5.7炉内压力测量系统：
5.7.1炉内压力测量：测量范围0-100Pa;采用美国进口微差压力计，为T形测量探头，测量精度±0.5pa.共三个，具有超压保护功能，炉内压力高于100Pa执行程序超压保护，停止供气，终止试验；符合GB/T9978.1-2008标准。
5.7.2炉膛内压力每间隔5min记录一次。数据采集为3次/秒。炉膛压力控制及数据采集；
5.7.3 T形测量探头：采用USU310S耐高温的不锈钢管，从炉内穿过炉墙到达炉外，炉内和炉外的压力保持同一水平高度。
5.7.4压力变送器：高精度压力传感器，共二个。炉内压力符合GB/T9978.1-2008标准规定，顶部压力值试验开始5分钟之内为15pa±5pa，10分钟后为17pa±3pa；
5.7.5压力传感器安装位置：两个压力测量探头安装在同一水平面上相对应的不同位置。一个用于测控炉内压力，另一个用于对前一个压力测量探头进行校核。
5.8整体测量仪器的准确度：符合GB/T9978.1-2008标准。
5.8.1测量温度：炉内 ：±15℃；
5.8.2环境及背火面：±2.5℃；
5.8.3试验炉外表温度：为常温；
5.8.4炉内压力：±3 pa；
5.8.5时间：±1s/h；
5.9空气助燃系统：采两组11kw助燃风机提供空气。在炉体外装有￠250mm的主空气管道，然后分两支连接到每个高压燃烧器，由空燃比例阀控制空气和燃气的比例达到燃烧状态。见图9和图10

图9空气助燃系统（1）

图10空气助燃系统（2）

5.10压力释放系统：
5.10.1在炉体壁后侧炉壁上装有两个排烟孔，连接到排烟管道，将炉体内的烟气排出控制压力。控制炉内压力。压力释放风机采用耐高温22kw强力风机以及变频器进行控制，其风量大小由计算机程序自动控制以达到燃烧、压力和排烟的要求。
5.10.2压力释放管路：在炉膛内的部分采用耐高温的直径450mm，USU310S不锈钢管，能耐高温1300℃，在上开有手动阀作风冷却。在炉膛外采用壁厚5mm的焊管，在内设有多处水喷雾头用作水蒸汽冷却。排出的烟气可降到150°C以下。
5.10.3压力释放功率：AC380，22kw耐高温的高压风机。
5.10.4冷却方式：采用风冷和水蒸汽二种同步冷却方式。冷却管路3m左右，冷却效果非常好。见图11
5.10.5炉膛压力控制及数据采集，炉膛压力能符合GB/T9978.1-2008标准要求与排烟系统组成控制回路进行实时控制；

5.11观火孔：在炉体后侧壁设有观火孔，用来观察试验时试件受火面和火焰的情况。
5.12燃气报警器：2个；用于燃气室和试验现场。

图12压力加载系统

5.13加载装置、加载地基：见图13
5.13.1采用液压集中加载，加载量为1000KN。满足GB/T9978.5-2008要求；
5.13.2 采用1000kN缸径350mm的液压工作站，主要元件为国内品牌。
5.13.3四点加载，每点加载能力200kN。
5.13.4配备冷却系统。
5.13.5加载地基：采用整个炉子为贯穿式地基，长6.0m，宽1.5m，内含400型H钢，然后用混凝土制成；

图13加载装置以及加载地基

5.13.6反作用力架：>1000KN，采用内含混凝土的加固横梁。见图13

5.14计算机控制系统及数据采集：见图13和图14
5.14.1采用计算机控制。数据采集分析软件能基于OPC开放式，利于后续功能开发，以及数据采集的添加；包括：主控界面，炉温曲线界面，压力显示、试件温度界面、具有历史数据存储、查询等功能以及可转为EXCEL文档保存。
5.14.2 试验记录（3秒/次）按编号存储，可随时查询；可以实时查看试验报表打印效果，只需点击开始、计算和保存等按钮就可完成，使用简便。
5.14.3 同时增加数据调取功能，可以加载以往的实验数据进行从新计算并形成报告。
5.14.4控制系统硬件：中国台湾台达PLC一套；采用16位高精度采集卡通道为个以及多路温度变送模块。
5.14.5软件升级。

图13 控制部分

图14操作系统

六、安全防护：
6.1防机械伤害：在各设备与窑体、设备与设备之间均留有工作检修场地，以利工人的安全通行检修。各风机的皮带轮、转轴、皮带等均用安全网罩起，各动力设备四周均有防护栏和警示牌；
6.2防爆措施：燃烧机有良好的防爆性能及安全保证；各处的阀门、管道接头、焊接等部位不得燃气泄露；
6.3燃气泄漏装置二套
6.4其它安全防护：在各操作平台四周有防护栏，爬梯的外侧有安全罩。

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