ZY6248-SV-PC 消防排烟风机耐火试验炉 (进口烧嘴）
消防排烟风机耐火试验炉、耐火构件垂直燃烧试验炉及消防排烟风机试验机装置设备适用于机号N0.3至N0.16的轴流式（或之相应的离心式）工业与民用建筑、人防工程等建筑物、隧道、地铁内安装的消防排烟风机的耐高温性能试验和消防排烟风机在高温状态下空气动力学试验；如消防排烟风机（XF211)等产品试验。
- 适用范围
- 符合标准
- 主要特点
- 主要参数
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ZY6248-SV-CT-PC 耐火构件垂直燃烧试验炉及消防排烟风机试验装置
图1-1、整体结构示意图
图1-2整体外形结构(现场实物图）
部分客户现场实验室图
一、适用范围：
适用于机号N0.3至N0.16的轴流式（或之相应的离心式）工业与民用建筑、人防工程等建筑物、隧道、地铁内安装的消防排烟风机的耐高温性能试验和消防排烟风机在高温状态下空气动力学试验；如消防排烟风机（XF211)等产品试验。
二、符合标准：
2.1 符合XF 211-2009《消防排烟风机耐高温试验方法》耐高温试验和高温空气动力学试验；
2.2符合GB/T1236-2017《工业通风机用标准化风道性能试验》的“空气动力学”试验；
2.3符合JB/T8689—1998《通风机振动检测及其限值》振动检测；
2.4符合GB29415-2013《耐火电缆槽盒》“耐火性能”试验；
2.5符合JB/T10216-2013《电控配电用电缆桥架》“耐火型电缆桥架的耐火等级试验”。
三、主要性能特点：
3.1一炉可以多用，可以兼容多个标准；
3.2整个结构采用拼装方式，便于后期使用方场地搬迁；
3.3采用炉内高温摄像装置，耐高温达到2000℃，能探测炉内试验时整个试验过程，可以随时调取试验过程视频；为我公司独家技术。见图2
3.4采用进口低氮烧嘴，更环保更节能；
3.5采用炉子底部弥散式排烟系统，更能实现炉内压力平衡和稳定；
图2、采用炉内高温摄像，观察试验过程实时情况
3.6采用高精度采集卡，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。
3.7采用高精度采集卡+多路模块+PLC+计算机，实行PID全自动控制方式，稳定性、重复性、再现性优。
3.8采用WINDOWS XP操作界面、全球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完美曲线，数据可以永久保存、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。
3.9炉子设计寿命为20年以上，炉子建造采用美国GOVMARK（哥马克）技术。内层为1300℃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。
3.10具有风道热防护、压力释放保护、漏电保护、燃气泄漏检测、燃气管路安全防护、烧嘴安全防护、其他安全设施在内的多重安全保护系统，全方位的提升安全系数；
3.11炉内抽出来的高温热空气采用水冷和风冷，水利用循环水，提高了节能效果；
3.12我公司申请了专利和软件著作权；
图3-1水平炉专利号： 图3-2垂直炉专利号：
ZL2018 2 0955683.X ZL2018 2 0955726.4
图3-3炉子软件著作权 图3-3炉子软件著作权
登记号:2021SR0838290 登记号：2021SR0838290
四、炉子结构工程设计 见图4
4.1炉子结构：整个结构采用轻型装配式结构 ，拼装方式，便于后期使用方场地搬迁；
4.2炉内规格：3000mm (W)× 3000mm (H) × 4500mm (D)；
4.3试验炉基础 、轨道及车间平面布 置：包括试验炉基础 、轨道基 础 、轨道梁及轨道的设计及安 装 。见图4。使用空间为长约22m，宽10m，高5.5m。
4.4构成：三侧墙由耐火砖+高温纤维棉、试验一侧为试样框 （轨道式移动） ，顶部为轻质结构 ， 由耐热钢吊挂高温纤维棉。试验温度为1250℃，炉内温度高达1300℃，炉外温度略高于室内常温；
4.5炉内层为含锆耐高温棉，耐高温达到1750℃，炉内二层为重质耐火砖+耐火隔热纤维棉，外层为框架结构；
4.6耐高温材质：
4.6.1耐火砖：使用温度为最高耐高温1750℃，长时间耐高温1600℃，体积密度1.0g/cm3，
常温耐压强度高于3.2MPa，1400℃重烧线变化0.5%，导热系数优于0.4W/m·K；
4.6.2粘合用工业用耐火粘合剂：使用温度1400℃；
4.6.3炉内耐高温棉：采用含锆耐火高温棉，厚度50mm，长时间耐火温度1600°C，工业窑炉专用保温材料。
图4、炉子结构工程设计
4.7后封板、左侧板及右侧板到达现场后，通过高强度螺栓组装在一起，构成炉体的外框架（如图5），然后进行炉内隔热保温层的彻砖及贴棉工序。需要炉体搬迁时，先把炉内隔热保温层拆除，再把框架部分的前后，左右封板拆解，运输到新场地后进行组装；
4.8框架用材质：选型按照《工业炉设计手册》（第三版)，第11章-炉用结构件，第3节-钢材选用，炉子支柱、侧支柱、拱脚梁、受力横梁及拉杆等选用Q235-A钢、炉外墙钢板选用Q215-A钢。炉体钢结构材料：不低于Q235；炉体钢板：厚度≥3mm。水平炉主体材料采用钢结构框架，可更换；
图5-1、炉子框架拼装结构图 图5-2、框架之间采用螺丝固定
4.9炉体钢结构及管道防腐处理：采用三层涂层，均为耐高温防腐蚀涂料，外层黑灰色。
4.10炉内燃烧情况观察：见图6
4.10.1采用炉内耐高温内窥探头，耐高温达到2000℃。可将摄像镜头直接伸至窑炉内(2000℃以下)连续实时地监视炉内物料加热、退火、炉内燃烧状况以及炉内燃烧火焰形状。
4.10.2采用蓝宝石耐高温超长镜头；
4.10.3采用螺旋风幕设计,镜头不积灰；
4.10.4支持300万像素(2048×1536)@30fps,可输出实时图像
4.10.5支持H.265 / H.264 / MJPEG视频压缩算法，支持多级别视频质量配置、编码复杂度设置
4.10.6支持宽动态范围达120dB,适合逆光环境监控
图6-1、高温摄像头内窥式摄像原理图
图6-2、高温摄像头内窥式摄像现场安装图
五、燃气和空气供气系统：
5.1燃气总管控制系统：见图7
5.1.1组成：包括控制系统、送风系统、燃烧系统、保护系统和反馈系统等五部分。
图7、燃气总管控制系统
5.1.2燃气管路：见图8
5.1.2.1组成：由手动蝶阀、过滤器、燃气气液分离器、二级减压阀、燃气超压放散阀、高压开关、低压开关、电磁阀（切断阀）、稳压阀、燃气压力表、无缝钢管、燃气泄漏报警器组成。可实现过滤、调压、流量计量、高低压及其它故障状态自动切断功能以保证安全燃烧。设置燃气报警器如有泄漏自动报警，同时燃气电磁阀自动切断停止供气。
5.1.2.2燃气管路安全控制：
1）控制系统：
①通过工控机和控制模块同时对燃烧器进行控制 ，对燃烧器 可实现大 、小火的调节 ，确保实 际试验温度曲线与设定试验温度曲线相吻合 ，并可根据试验的 不同要求选用不同的试验曲线。
②燃烧控制器：对整个燃烧运行过程按设定程序进行全自动远程控制，对每一步运行动作发出指令同时根据火焰监测器信号判断火焰的燃烧状态，起到熄火安全保护的作用。
2）送风系统:由风机进行送风。通过空燃比例阀调节燃气和空气比例执行自动控制；
3）燃烧系统：通过电磁阀组起到关闭和打开燃气通路的作用。同时可通过变频器调节燃气流量，使燃气控制器中空燃比达到最佳状态。
4）保护系统：通过压力开关检测燃气和助燃空气压力， 在压力异常时中止燃烧，确保燃烧安全。高、低压开关对燃气管道工作压力进行检测，一旦低于30KPa或高于50KPa，能报警切断燃气供应，切断燃气的方式可进行自动和手动切换。图6
5）反馈系统：点火变压器通电可产生高压，传输到点火棒尖端放电产生电火花点燃辅助点火火焰，点火后产生离子电流信号，运用离子信号进行识别火焰是否开启并将离子信号反馈到燃烧控制器。图8-2
6）单向电磁阀：燃烧器气体自动开关时，采用单向电控电磁阀，确保燃气不回流泄漏。国外进口品牌，500万次通断零泄漏，带自动检漏程序；
7）燃气超压放散阀：执行自动监控管道燃气状态，压力高时自动释放、压力低时自动补偿；
8)燃气总管燃气泄漏报警功能;
图8-1、主燃气控制部分
图8-2、燃气压力监控
5.2空气管路：见图9-1
5.2.1组成：由风机、变频器、手动蝶阀、低压力开关、空气气液分离器等组成。
5.2.2空气供气采用两路供气，风机功率11kw两组。风机采用集中控制 ， 同时又与燃烧器进行连锁控制 ，实现 故障报警及自动切断燃气供应。见图9-2
5.2.3空气管路安全控制：
1）在两路供气部分采用进口低压力开关监控空气供气情况，防止风机损坏无法向燃烧器供空气而引起炉内燃气过量产生轰然。
2）如果空气压力低于正常值，低压力开关会反馈控制中心，关闭燃气。
六、燃烧器及燃烧控制系统：
6.1燃烧器：采用目前节能环保原装进口德国IBS低氮燃烧器，功率320kw天然气燃烧器24套。烧嘴符合欧洲相关标准（NE298、EN676、90/396/CEE、90/396/EEC、92/42/EEC、89/336/EEC、73/23/EEC、98/37/EEC等）；
6.2燃烧器控制部分：含燃烧器控制器、高压源、UV火焰监测器、空燃比例阀、电磁阀以及配置相应的燃气调节阀、空气调节阀以达到最佳燃烧效果。见图12
6.3火焰监测装置：带有离子点火监控器以及火焰熄灭自动报警装置,炉内压力差大于标准规定值，可控制炉内可燃气浓度达到临界值,炉内火焰监测器，自检在开机和试验过程中无明火或缺明火头。
6.4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；见图11
图11空燃比例阀和320kw燃烧器
6.5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；电子点火器为双电极点火器；连续点火大于5min，寿命10万次以上，高压可达14kv，工作电压220V±7%，电流≤0.1A；
6.6炉内用燃烧器数量满足标准时间-温度曲线要求，并保证炉内各点温度的均匀性。
6.7部分燃烧器无须正常点燃且升温曲线能满足相应标准要求时，可手动切断无须正常工作的燃烧器的燃气供应和自动点火功能，且不影响其他部件的工作和监控。单个燃烧器应有单独控制功能和系统集中控制功能，可在操作界面人工选择。
6.8单个燃烧器可远程控制和就地控制，燃烧器数量和安装位置应满足标准及升温曲线的要求。
图12、燃烧器控制电气图
七、温度测量和控制系统:
7.1温度测量：
7.1.1炉内温度测量：见图13
7.1.1.1采用符合GB/T 16839.1规定的直径为2.0MM的k型热电偶测量。其热端伸出不锈钢套管或瓷套管长度为25mm，热电偶的热端60mm的一段处于等温区内；热电偶测温范围为室温～1500℃；
7.1.1.2炉内测温度点：热电偶数量共16支（根据要求每1.5平方米温度测量点1个、总数为：12支）；
7.1.1.3热电偶安装：试验开始时，热电偶的热端与试件受火面的距离为(100 ±10) mm 。试验过程中，上述距离控制在50mm～150mm之内。
7.1.1.4炉内热电偶的位置不受燃烧器火焰的直接冲击，距离炉内侧墙、底面和顶部450mm，热电偶信号输出独立，无相互之间干扰。
7.1.1.5试验开始时后任何时刻，炉内热电偶保证14支热电偶处于正常工作状态，且炉内平均温度计算不受可能损坏的热电偶的影响。
图13、德国GUNTHER工业炉热电偶
7.1.2消防排烟风机迎火面的气流温度：采用直径为 Φ0.75mm～Φ2.30mm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不应小于 25mm，热电偶数量为8支。热电偶均匀分布在距消防排烟风机进气口 100mm 的平面上，其测量端距管壁 100mm，热电偶所测温度的平均值即为试验温度。
7.2温度控制系统：见图14
7.2.1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；7.2.2消防风机标准试验温度的曲线以及实时数据在150℃～600℃温度段可以独立设定和观察此温度段的曲线以及实时数据分辨率，试验温度数值记录的时间间隔为 3s/次；
7.2.3炉膛温度控制方式：为全自动，在计算机出现故障时能切换到手动方式进行人工控制。
7.2.4每个燃烧器控制管路上安装一套电动控制系统，自动执行炉温控制；
7.2.5试样平均温度和背火温度:采用全自 动检测和控制 ，如因单点温度或平均温度 超标，与整个燃烧系统执行自动连锁，并即时终止试验 。
7.2.6工控机可以执行多个标准温 升曲线 ，亦可用户自行编制临时曲线 。
图14、温度控制系统
八、压力测量和控制系统：
8.1炉内压力测量：
8.1.1炉内压力测量：采用USU310S耐高温的不锈钢管T形测量探头，压力传感器在炉内3m高度,距试验炉口 100mm 处进行测量与记录，记录时间间隔为1min，消防排烟风机在耐高温试验时记录实际炉压；
8.1.2测量范围量程0～100Pa;采用美国setra进口微差压力计，为T形测量探头，测量精度±0.5pa.测量点共3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；。
8.1.3炉膛内压力数据为3次/秒连续采集。记录设备准确度为1 s。炉膛压力能保证各个标准要求与排烟系统组成控制回路进行实时控制；
8.1.2试验管道压力测量：
8.1.2.1阀门前、后的静压差通过进气阀和调节阀调节控制，静压差调节范围：0-1500 Pa，测量精度优于±3 Pa。
8.1.2.2阀门前、后的压力通过压力传感器测量。压力导出口在连接管道侧面中心线上，距阀门的距离为管道长度的0.75倍。
8.2压力控制系统：
8.2.1炉内压力控制：采用排烟风机+电动变频器控制，控制方式由工控机执行全自动控制。
8.2.2在炉子底部采用弥散式排烟系统。在炉腔内底部与侧墙交叉处，用耐火砖彻有泄压通道，并在上面均匀的开有泄压孔，压力从这些均布的孔进入泄压管道，能更好地保证炉腔内各个位置压力的均匀性。见图15。（以前我们采用底部弥散式排烟，这样清理和维护造成很大的困扰，非常麻烦）。连接到排烟管道，将炉体内的烟气排出控制压力。
图15、弥散式排烟系统
8.2.3排烟气采用45kw大排气风量耐高温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压力与温度平衡的要求。
8.2.4压力释放管路：在炉膛内的部分采用耐高温的直径400mm，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。
8.2.5冷却方式：采用风冷和水冷却方式。排烟温度≤150℃；见图16
图16、风冷和水冷却系统
8.2.6炉膛压力控制及数据采集，炉膛压力能保证根据以上标准要求与排烟系统组成控制回路进行实时控制；
九、高温状态下消防排烟风机空气动力性能测量：见图17
9.1 XF211消防排烟风机试验参数：
9.1.1 最大口径：1.6m；
9.1.2 最大排风量：150000m3/h；
9.1.3 计时范围：0-360min，计时精度：<±1s；
9.1.4 消防排烟风机的前后连接管道：采用 5.0mm 厚的钢板制作，符合 GA 211-2009 第 4.3.3节 的要求；
9.1.5.5 所有风管之间用法兰盘连接,法兰中间用密封材料堵塞；
9.2高温状态下消防排烟风机空气动力性能测量：
9.2.1 消防排烟风机的流量、压力、全压效率按照GB/T 1236-2000的方法进行模拟消防排烟风机在耐高温实验室的实际工况点测量，选用的试验装置为按照GB/T 1236-2000中18.2规定的C型装置。
9.2.2 振动按照JB/T 8689-1998规定的仪器和方法进行耐高温下的振动性能测量。
9.2.3 满足GA 211-2009第4.2条规定高温状态下消防排烟风机空气动力性能测量所用的仪表准确度要求:
1）炉内压力：±3Pa；
2）时间：±10s；
3）温度：±15℃；
4）消防排烟风机的压力：±3Pa；
5）消防排烟风机的振动：±5%；
图17 风机动力学测量系统
十、试验框架
10.1试验框架：试验框架采用托架与炉体上的锁紧机构相配合，利用锁紧机构与燃烧室牢固密封，并保证密封良好。共2套；见图18
10.2助力轨道 ：至少 3.5米助力轨道 ；
10.3试验管道：提供5#、10#、16#试验管道各一套 见图19
图18、试验框架
图19-1、试验管道
图19-2、试验管道（现场图）
10.4母线槽电源负载：见图20
10.4.1满足GB/T10216-2013第5.8节标准连续性检查装置：
10.4.2在试验过程中，用作连续性检查的电流通过电缆全部导体，该电流由一台三相星形连接的变压器提供，变压器有足够容量使达最大允许泄漏电流时仍可保持要求的试验电压。在试样的另一端，每根导体或每组导体连接适当的负载形成电流（如有需要可加稳流电阻器）。在试脸电压下，通过每根导体或每组导体的电流为3A或5A。
10.4.3熔断器：为3A或熔断器，符合GB13539.5规定的DⅡ型。
10.4.4试验电压（相电压）：0--1000V连续可调。
图20-1、母线槽电源负载柜
图20-2、母线槽电源负载电路图
十一、计算机控制系统：见图21
11.1控制方式：采用自动、手动两种控制方式
11.2采用PLC程序。整个控制系统由PLC 对燃气供应、烧嘴点火、温度控制、压力调节、风机运行进行连锁控制；并对错误程序操作、窑温上下限、压力上下限、烧成曲线失控、风机变频系统等故障报警，停电时可以实行燃料自动切断，确保试验炉的安全运行；
11.3计算机操作界面：包括主控界面，炉温曲线界面，压力显示、试件温度界面，历史记录界面和参数设定界面。见图22
图21-1、总控制电路图（1）
图21-2、总控制电路图（2）
11.4 数据采集：可采集各炉内热电偶温度、各背火面热电偶温度，各测试点的单点温度和平均温度，并设有背火面单点温度和平均温度超温报警，各燃烧器工作状态，阀门启闭状态，烟气温度等参数。数据采集3次/s，试验记录（3 秒/次取平均值）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。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；见图23
11.5可实时显示各炉内热电偶温度、炉内各测量点压力、各背火面热电偶温度，各燃烧器工作状态、阀门启闭状态、烟气温度等参数。
11.6最终检测结果从信息、格式上可以满足用户甲方要求，并能够方便存取数据，以方便其他应用。
11.7数据显示与采集：温度和压力数据应由二次仪表采集和实时显示，并且能通过采集卡传输至计算机进行显示和采集。
11.8试验过程软件自动控制，预留接口，以便今后增加其它试验方法，并可以自定义升温曲线；软件具备定时将数据上传备份的功能。
11.9控制软件带扩展功能：
图23数据采集界面
11.10监控摄像系统：监控摄像系统在操作软件同一程序内实现，可自动截图、录像、储存。共两个一个监控和保存试验整个过程；一个全程监控和保存试件受火面的耐高温状况。
十二、安全报警系统：
12.1燃气探测器：为两组报警器，燃气室一个，燃烧区域一个；
12.2探测器与报警控制器分开安装，气体报警装置其组成分为两部分：探测器与报警控制器，探测器安装在燃气室和燃烧现场，报警控制器安装在设备控制室。当燃气室管道出现渗漏导致空气中有可燃气体时，探测器检测信号通过电缆立即传送到报警控制单元，控制器显示出气体浓度，当超过设定的报警浓度值时，报警控制器即发出声、光报警信号并输出联动控制信号，控制防爆轴流风机及时排出控制险情，从而积极采取措施，避免安全事故发生。
12.3探测器输出信号为4-20mA,传感器稳定，抗毒性好，寿命长，反应灵敏。安装简单方便。
12.4现场需要配备50kg推车式灭火器二个（需方自备）
12.5燃气使用安全在“燃气和空气供气系统”严谨设计。
十三、其它配备：
13.1维修保养工具：满足日常使用维护要求的工具一套 ，如扳手 、撬棍 等；
13.2提供所有合格计量证书 （有 CNAS 资质）；
13.4配备燃烧器易损配件 ，如点火电极 、火焰检测器 、 高压 帽 ，高压电缆 、燃气电磁阀 、燃烧控制器 、 点火变 压器等 。
13.5背温热辐射测量仪装置一套
十四、售后服务
14.1免费人工服务期、质保期1年
14.2报修响应时间:2小时内回应，36小时内维修。
14.3保修期:终生
14.4软件维护和更新:终生
适用于机号N0.3至N0.16的轴流式（或之相应的离心式）工业与民用建筑、人防工程等建筑物、隧道、地铁内安装的消防排烟风机的耐高温性能试验和消防排烟风机在高温状态下空气动力学试验；如消防排烟风机（XF211)等产品试验。
二、符合标准：
2.1 符合XF 211-2009《消防排烟风机耐高温试验方法》耐高温试验和高温空气动力学试验；
2.2符合GB/T1236-2017《工业通风机用标准化风道性能试验》的“空气动力学”试验；
2.3符合JB/T8689—1998《通风机振动检测及其限值》振动检测；
2.4符合GB29415-2013《耐火电缆槽盒》“耐火性能”试验；
2.5符合JB/T10216-2013《电控配电用电缆桥架》“耐火型电缆桥架的耐火等级试验”。
三、主要性能特点：
3.1一炉可以多用，可以兼容多个标准；
3.2整个结构采用拼装方式，便于后期使用方场地搬迁；
3.3采用炉内高温摄像装置，耐高温达到2000℃，能探测炉内试验时整个试验过程，可以随时调取试验过程视频；为我公司独家技术。见图2
3.4采用进口低氮烧嘴，更环保更节能；
3.5采用炉子底部弥散式排烟系统，更能实现炉内压力平衡和稳定；
图2、采用炉内高温摄像，观察试验过程实时情况
3.6采用高精度采集卡，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。
3.7采用高精度采集卡+多路模块+PLC+计算机，实行PID全自动控制方式，稳定性、重复性、再现性优。
3.8采用WINDOWS XP操作界面、全球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完美曲线，数据可以永久保存、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。
3.9炉子设计寿命为20年以上，炉子建造采用美国GOVMARK（哥马克）技术。内层为1300℃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。
3.10具有风道热防护、压力释放保护、漏电保护、燃气泄漏检测、燃气管路安全防护、烧嘴安全防护、其他安全设施在内的多重安全保护系统，全方位的提升安全系数；
3.11炉内抽出来的高温热空气采用水冷和风冷，水利用循环水，提高了节能效果；
3.12我公司申请了专利和软件著作权；
图3-1水平炉专利号： 图3-2垂直炉专利号：
ZL2018 2 0955683.X ZL2018 2 0955726.4
图3-3炉子软件著作权 图3-3炉子软件著作权
登记号:2021SR0838290 登记号：2021SR0838290
四、炉子结构工程设计 见图4
4.1炉子结构：整个结构采用轻型装配式结构 ，拼装方式，便于后期使用方场地搬迁；
4.2炉内规格：3000mm (W)× 3000mm (H) × 4500mm (D)；
4.3试验炉基础 、轨道及车间平面布 置：包括试验炉基础 、轨道基 础 、轨道梁及轨道的设计及安 装 。见图4。使用空间为长约22m，宽10m，高5.5m。
4.4构成：三侧墙由耐火砖+高温纤维棉、试验一侧为试样框 （轨道式移动） ，顶部为轻质结构 ， 由耐热钢吊挂高温纤维棉。试验温度为1250℃，炉内温度高达1300℃，炉外温度略高于室内常温；
4.5炉内层为含锆耐高温棉，耐高温达到1750℃，炉内二层为重质耐火砖+耐火隔热纤维棉，外层为框架结构；
4.6耐高温材质：
4.6.1耐火砖：使用温度为最高耐高温1750℃，长时间耐高温1600℃，体积密度1.0g/cm3，
常温耐压强度高于3.2MPa，1400℃重烧线变化0.5%，导热系数优于0.4W/m·K；
4.6.2粘合用工业用耐火粘合剂：使用温度1400℃；
4.6.3炉内耐高温棉：采用含锆耐火高温棉，厚度50mm，长时间耐火温度1600°C，工业窑炉专用保温材料。
图4、炉子结构工程设计
4.7后封板、左侧板及右侧板到达现场后，通过高强度螺栓组装在一起，构成炉体的外框架（如图5），然后进行炉内隔热保温层的彻砖及贴棉工序。需要炉体搬迁时，先把炉内隔热保温层拆除，再把框架部分的前后，左右封板拆解，运输到新场地后进行组装；
4.8框架用材质：选型按照《工业炉设计手册》（第三版)，第11章-炉用结构件，第3节-钢材选用，炉子支柱、侧支柱、拱脚梁、受力横梁及拉杆等选用Q235-A钢、炉外墙钢板选用Q215-A钢。炉体钢结构材料：不低于Q235；炉体钢板：厚度≥3mm。水平炉主体材料采用钢结构框架，可更换；
图5-1、炉子框架拼装结构图 图5-2、框架之间采用螺丝固定
4.9炉体钢结构及管道防腐处理：采用三层涂层，均为耐高温防腐蚀涂料，外层黑灰色。
4.10炉内燃烧情况观察：见图6
4.10.1采用炉内耐高温内窥探头，耐高温达到2000℃。可将摄像镜头直接伸至窑炉内(2000℃以下)连续实时地监视炉内物料加热、退火、炉内燃烧状况以及炉内燃烧火焰形状。
4.10.2采用蓝宝石耐高温超长镜头；
4.10.3采用螺旋风幕设计,镜头不积灰；
4.10.4支持300万像素(2048×1536)@30fps,可输出实时图像
4.10.5支持H.265 / H.264 / MJPEG视频压缩算法，支持多级别视频质量配置、编码复杂度设置
4.10.6支持宽动态范围达120dB,适合逆光环境监控
图6-1、高温摄像头内窥式摄像原理图
图6-2、高温摄像头内窥式摄像现场安装图
五、燃气和空气供气系统：
5.1燃气总管控制系统：见图7
5.1.1组成：包括控制系统、送风系统、燃烧系统、保护系统和反馈系统等五部分。
图7、燃气总管控制系统
5.1.2燃气管路：见图8
5.1.2.1组成：由手动蝶阀、过滤器、燃气气液分离器、二级减压阀、燃气超压放散阀、高压开关、低压开关、电磁阀（切断阀）、稳压阀、燃气压力表、无缝钢管、燃气泄漏报警器组成。可实现过滤、调压、流量计量、高低压及其它故障状态自动切断功能以保证安全燃烧。设置燃气报警器如有泄漏自动报警，同时燃气电磁阀自动切断停止供气。
5.1.2.2燃气管路安全控制：
1）控制系统：
①通过工控机和控制模块同时对燃烧器进行控制 ，对燃烧器 可实现大 、小火的调节 ，确保实 际试验温度曲线与设定试验温度曲线相吻合 ，并可根据试验的 不同要求选用不同的试验曲线。
②燃烧控制器：对整个燃烧运行过程按设定程序进行全自动远程控制，对每一步运行动作发出指令同时根据火焰监测器信号判断火焰的燃烧状态，起到熄火安全保护的作用。
2）送风系统:由风机进行送风。通过空燃比例阀调节燃气和空气比例执行自动控制；
3）燃烧系统：通过电磁阀组起到关闭和打开燃气通路的作用。同时可通过变频器调节燃气流量，使燃气控制器中空燃比达到最佳状态。
4）保护系统：通过压力开关检测燃气和助燃空气压力， 在压力异常时中止燃烧，确保燃烧安全。高、低压开关对燃气管道工作压力进行检测，一旦低于30KPa或高于50KPa，能报警切断燃气供应，切断燃气的方式可进行自动和手动切换。图6
5）反馈系统：点火变压器通电可产生高压，传输到点火棒尖端放电产生电火花点燃辅助点火火焰，点火后产生离子电流信号，运用离子信号进行识别火焰是否开启并将离子信号反馈到燃烧控制器。图8-2
6）单向电磁阀：燃烧器气体自动开关时，采用单向电控电磁阀，确保燃气不回流泄漏。国外进口品牌，500万次通断零泄漏，带自动检漏程序；
7）燃气超压放散阀：执行自动监控管道燃气状态，压力高时自动释放、压力低时自动补偿；
8)燃气总管燃气泄漏报警功能;
图8-1、主燃气控制部分
图8-2、燃气压力监控
5.2空气管路：见图9-1
5.2.1组成：由风机、变频器、手动蝶阀、低压力开关、空气气液分离器等组成。
5.2.2空气供气采用两路供气，风机功率11kw两组。风机采用集中控制 ， 同时又与燃烧器进行连锁控制 ，实现 故障报警及自动切断燃气供应。见图9-2
5.2.3空气管路安全控制：
1）在两路供气部分采用进口低压力开关监控空气供气情况，防止风机损坏无法向燃烧器供空气而引起炉内燃气过量产生轰然。
2）如果空气压力低于正常值，低压力开关会反馈控制中心，关闭燃气。
六、燃烧器及燃烧控制系统：
6.1燃烧器：采用目前节能环保原装进口德国IBS低氮燃烧器，功率320kw天然气燃烧器24套。烧嘴符合欧洲相关标准（NE298、EN676、90/396/CEE、90/396/EEC、92/42/EEC、89/336/EEC、73/23/EEC、98/37/EEC等）；
6.2燃烧器控制部分：含燃烧器控制器、高压源、UV火焰监测器、空燃比例阀、电磁阀以及配置相应的燃气调节阀、空气调节阀以达到最佳燃烧效果。见图12
6.3火焰监测装置：带有离子点火监控器以及火焰熄灭自动报警装置,炉内压力差大于标准规定值，可控制炉内可燃气浓度达到临界值,炉内火焰监测器，自检在开机和试验过程中无明火或缺明火头。
6.4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；见图11
图11空燃比例阀和320kw燃烧器
6.5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；电子点火器为双电极点火器；连续点火大于5min，寿命10万次以上，高压可达14kv，工作电压220V±7%，电流≤0.1A；
6.6炉内用燃烧器数量满足标准时间-温度曲线要求，并保证炉内各点温度的均匀性。
6.7部分燃烧器无须正常点燃且升温曲线能满足相应标准要求时，可手动切断无须正常工作的燃烧器的燃气供应和自动点火功能，且不影响其他部件的工作和监控。单个燃烧器应有单独控制功能和系统集中控制功能，可在操作界面人工选择。
6.8单个燃烧器可远程控制和就地控制，燃烧器数量和安装位置应满足标准及升温曲线的要求。
图12、燃烧器控制电气图
七、温度测量和控制系统:
7.1温度测量：
7.1.1炉内温度测量：见图13
7.1.1.1采用符合GB/T 16839.1规定的直径为2.0MM的k型热电偶测量。其热端伸出不锈钢套管或瓷套管长度为25mm，热电偶的热端60mm的一段处于等温区内；热电偶测温范围为室温～1500℃；
7.1.1.2炉内测温度点：热电偶数量共16支（根据要求每1.5平方米温度测量点1个、总数为：12支）；
7.1.1.3热电偶安装：试验开始时，热电偶的热端与试件受火面的距离为(100 ±10) mm 。试验过程中，上述距离控制在50mm～150mm之内。
7.1.1.4炉内热电偶的位置不受燃烧器火焰的直接冲击，距离炉内侧墙、底面和顶部450mm，热电偶信号输出独立，无相互之间干扰。
7.1.1.5试验开始时后任何时刻，炉内热电偶保证14支热电偶处于正常工作状态，且炉内平均温度计算不受可能损坏的热电偶的影响。
图13、德国GUNTHER工业炉热电偶
7.1.2消防排烟风机迎火面的气流温度：采用直径为 Φ0.75mm～Φ2.30mm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不应小于 25mm，热电偶数量为8支。热电偶均匀分布在距消防排烟风机进气口 100mm 的平面上，其测量端距管壁 100mm，热电偶所测温度的平均值即为试验温度。
7.2温度控制系统：见图14
7.2.1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；7.2.2消防风机标准试验温度的曲线以及实时数据在150℃～600℃温度段可以独立设定和观察此温度段的曲线以及实时数据分辨率，试验温度数值记录的时间间隔为 3s/次；
7.2.3炉膛温度控制方式：为全自动，在计算机出现故障时能切换到手动方式进行人工控制。
7.2.4每个燃烧器控制管路上安装一套电动控制系统，自动执行炉温控制；
7.2.5试样平均温度和背火温度:采用全自 动检测和控制 ，如因单点温度或平均温度 超标，与整个燃烧系统执行自动连锁，并即时终止试验 。
7.2.6工控机可以执行多个标准温 升曲线 ，亦可用户自行编制临时曲线 。
图14、温度控制系统
八、压力测量和控制系统：
8.1炉内压力测量：
8.1.1炉内压力测量：采用USU310S耐高温的不锈钢管T形测量探头，压力传感器在炉内3m高度,距试验炉口 100mm 处进行测量与记录，记录时间间隔为1min，消防排烟风机在耐高温试验时记录实际炉压；
8.1.2测量范围量程0～100Pa;采用美国setra进口微差压力计，为T形测量探头，测量精度±0.5pa.测量点共3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；。
8.1.3炉膛内压力数据为3次/秒连续采集。记录设备准确度为1 s。炉膛压力能保证各个标准要求与排烟系统组成控制回路进行实时控制；
8.1.2试验管道压力测量：
8.1.2.1阀门前、后的静压差通过进气阀和调节阀调节控制，静压差调节范围：0-1500 Pa，测量精度优于±3 Pa。
8.1.2.2阀门前、后的压力通过压力传感器测量。压力导出口在连接管道侧面中心线上，距阀门的距离为管道长度的0.75倍。
8.2压力控制系统：
8.2.1炉内压力控制：采用排烟风机+电动变频器控制，控制方式由工控机执行全自动控制。
8.2.2在炉子底部采用弥散式排烟系统。在炉腔内底部与侧墙交叉处，用耐火砖彻有泄压通道，并在上面均匀的开有泄压孔，压力从这些均布的孔进入泄压管道，能更好地保证炉腔内各个位置压力的均匀性。见图15。（以前我们采用底部弥散式排烟，这样清理和维护造成很大的困扰，非常麻烦）。连接到排烟管道，将炉体内的烟气排出控制压力。
图15、弥散式排烟系统
8.2.3排烟气采用45kw大排气风量耐高温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压力与温度平衡的要求。
8.2.4压力释放管路：在炉膛内的部分采用耐高温的直径400mm，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。
8.2.5冷却方式：采用风冷和水冷却方式。排烟温度≤150℃；见图16
图16、风冷和水冷却系统
8.2.6炉膛压力控制及数据采集，炉膛压力能保证根据以上标准要求与排烟系统组成控制回路进行实时控制；
九、高温状态下消防排烟风机空气动力性能测量：见图17
9.1 XF211消防排烟风机试验参数：
9.1.1 最大口径：1.6m；
9.1.2 最大排风量：150000m3/h；
9.1.3 计时范围：0-360min，计时精度：<±1s；
9.1.4 消防排烟风机的前后连接管道：采用 5.0mm 厚的钢板制作，符合 GA 211-2009 第 4.3.3节 的要求；
9.1.5.5 所有风管之间用法兰盘连接,法兰中间用密封材料堵塞；
9.2高温状态下消防排烟风机空气动力性能测量：
9.2.1 消防排烟风机的流量、压力、全压效率按照GB/T 1236-2000的方法进行模拟消防排烟风机在耐高温实验室的实际工况点测量，选用的试验装置为按照GB/T 1236-2000中18.2规定的C型装置。
9.2.2 振动按照JB/T 8689-1998规定的仪器和方法进行耐高温下的振动性能测量。
9.2.3 满足GA 211-2009第4.2条规定高温状态下消防排烟风机空气动力性能测量所用的仪表准确度要求:
1）炉内压力：±3Pa；
2）时间：±10s；
3）温度：±15℃；
4）消防排烟风机的压力：±3Pa；
5）消防排烟风机的振动：±5%；
图17 风机动力学测量系统
十、试验框架
10.1试验框架：试验框架采用托架与炉体上的锁紧机构相配合，利用锁紧机构与燃烧室牢固密封，并保证密封良好。共2套；见图18
10.2助力轨道 ：至少 3.5米助力轨道 ；
10.3试验管道：提供5#、10#、16#试验管道各一套 见图19
图18、试验框架
图19-1、试验管道
图19-2、试验管道（现场图）
10.4母线槽电源负载：见图20
10.4.1满足GB/T10216-2013第5.8节标准连续性检查装置：
10.4.2在试验过程中，用作连续性检查的电流通过电缆全部导体，该电流由一台三相星形连接的变压器提供，变压器有足够容量使达最大允许泄漏电流时仍可保持要求的试验电压。在试样的另一端，每根导体或每组导体连接适当的负载形成电流（如有需要可加稳流电阻器）。在试脸电压下，通过每根导体或每组导体的电流为3A或5A。
10.4.3熔断器：为3A或熔断器，符合GB13539.5规定的DⅡ型。
10.4.4试验电压（相电压）：0--1000V连续可调。
图20-1、母线槽电源负载柜
图20-2、母线槽电源负载电路图
十一、计算机控制系统：见图21
11.1控制方式：采用自动、手动两种控制方式
11.2采用PLC程序。整个控制系统由PLC 对燃气供应、烧嘴点火、温度控制、压力调节、风机运行进行连锁控制；并对错误程序操作、窑温上下限、压力上下限、烧成曲线失控、风机变频系统等故障报警，停电时可以实行燃料自动切断，确保试验炉的安全运行；
11.3计算机操作界面：包括主控界面，炉温曲线界面，压力显示、试件温度界面，历史记录界面和参数设定界面。见图22
图21-1、总控制电路图（1）
图21-2、总控制电路图（2）
11.4 数据采集：可采集各炉内热电偶温度、各背火面热电偶温度，各测试点的单点温度和平均温度，并设有背火面单点温度和平均温度超温报警，各燃烧器工作状态，阀门启闭状态，烟气温度等参数。数据采集3次/s，试验记录（3 秒/次取平均值）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。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；见图23
11.5可实时显示各炉内热电偶温度、炉内各测量点压力、各背火面热电偶温度，各燃烧器工作状态、阀门启闭状态、烟气温度等参数。
11.6最终检测结果从信息、格式上可以满足用户甲方要求，并能够方便存取数据，以方便其他应用。
11.7数据显示与采集：温度和压力数据应由二次仪表采集和实时显示，并且能通过采集卡传输至计算机进行显示和采集。
11.8试验过程软件自动控制，预留接口，以便今后增加其它试验方法，并可以自定义升温曲线；软件具备定时将数据上传备份的功能。
11.9控制软件带扩展功能：
图23数据采集界面
11.10监控摄像系统：监控摄像系统在操作软件同一程序内实现，可自动截图、录像、储存。共两个一个监控和保存试验整个过程；一个全程监控和保存试件受火面的耐高温状况。
十二、安全报警系统：
12.1燃气探测器：为两组报警器，燃气室一个，燃烧区域一个；
12.2探测器与报警控制器分开安装，气体报警装置其组成分为两部分：探测器与报警控制器，探测器安装在燃气室和燃烧现场，报警控制器安装在设备控制室。当燃气室管道出现渗漏导致空气中有可燃气体时，探测器检测信号通过电缆立即传送到报警控制单元，控制器显示出气体浓度，当超过设定的报警浓度值时，报警控制器即发出声、光报警信号并输出联动控制信号，控制防爆轴流风机及时排出控制险情，从而积极采取措施，避免安全事故发生。
12.3探测器输出信号为4-20mA,传感器稳定，抗毒性好，寿命长，反应灵敏。安装简单方便。
12.4现场需要配备50kg推车式灭火器二个（需方自备）
12.5燃气使用安全在“燃气和空气供气系统”严谨设计。
十三、其它配备：
13.1维修保养工具：满足日常使用维护要求的工具一套 ，如扳手 、撬棍 等；
13.2提供所有合格计量证书 （有 CNAS 资质）；
13.4配备燃烧器易损配件 ，如点火电极 、火焰检测器 、 高压 帽 ，高压电缆 、燃气电磁阀 、燃烧控制器 、 点火变 压器等 。
13.5背温热辐射测量仪装置一套
十四、售后服务
14.1免费人工服务期、质保期1年
14.2报修响应时间:2小时内回应，36小时内维修。
14.3保修期:终生
14.4软件维护和更新:终生
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