[发明专利]城市地下综合管廊电力舱室电缆火灾蔓延的耦合实验装置及其实验方法

说明书

本发明公开了一种城市地下综合管廊电力舱室电缆火灾蔓延的耦合实验装置及其实验方法，装置包括：缩尺寸综合管廊，管廊中沿管廊轴向具有轴向风机、整流段及实验段，所述整流段将轴向风机产生的气流进行引导和整流，所述实验段内设有电缆安装架，所述电缆安装架上放置有电缆，所述电缆安装架能够实现在所述实验段内进行高度改变以及电缆与实验段内风向夹角的改变。本发明旨在实现电缆横向间隙、竖向间距、倾斜角度以及纵向风速的改变，用于研究上述因素及其耦合作用下城市地下综合管廊电力舱电缆连续及非连续火蔓延的特性及其演化规律，为城市地下综合管廊电力舱电缆安装架的设计及火灾发生前后纵向通风风速的设置提供理论依据。

技术领域

本发明涉及城市综合管廊电力舱内电缆火蔓延领域，具体是一种城市地下综合管廊电力舱室内电缆火灾蔓延的耦合实验装置及其实验方法。

背景技术

随着城市化与电气化进程的不断加快，导线(电线和电缆)广泛应用于民用、商用和工业等建筑。由于导线自身的材料具有可燃性，一旦发生短路和过载等情况，将会导致绝缘层着火，引发电气火灾。当导线被点燃后，火焰会顺着导线蔓延，产生高温且有毒的烟气，造成人员的伤亡和财产的损失。近年来，国内发生了大量的电线和电缆起火引发的火灾。

目前对于电线的研究大多数处于开放空间中，通过改变电线自身的结构尺寸、组成材料、倾斜角度、环境压力、氧浓度、电流大小、风速等因素，实现对电线火蔓延特性的研究。而对于电缆的研究，前人主要研究开放空间及其封闭空间中电缆桥架火灾的蔓延特性及温度的变化。

如今，由于城市地下综合管廊系统不仅可以解决城市交通拥堵问题，还极大方便了电力、通信、燃气、供排水等市政设施的维护和检修，而且该系统还具有一定的防震减灾作用，因此国家大力发展城市地下综合管廊的建设。由于城市地下综合管廊内部有电力舱，其属于狭长受限空间，且其内部敷设有大量的电力电缆及控制电缆等，由于狭长受限空间结构的特殊性和空间的封闭性，一旦发生电缆火灾事故，极易造成城市大面积的停电和财产损失，因此应足够重视城市地下综合管廊电力舱内电缆火灾安全。

目前城市地下综合管廊电力舱内电缆的连续及非连续火蔓延的特性及其演化规律的研究不够充分。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提出一种城市地下综合管廊电力舱室电缆火灾蔓延的耦合实验装置及其实验方法，旨在实现电缆横向间隙、竖向间距、倾斜角度以及纵向风速的改变，用于研究上述因素及其耦合作用下城市地下综合管廊电力舱电缆连续及非连续火蔓延的特性及其演化规律，为城市地下综合管廊电力舱电缆安装架的设计及火灾发生前后纵向通风风速的设置提供理论依据。

为了实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：

一种城市地下综合管廊电力舱室电缆火灾蔓延的耦合实验装置，包括：

缩尺寸综合管廊，所述管廊中沿管廊轴向具有轴向风机、整流段及实验段，所述整流段将轴向风机产生的气流进行引导和整流，所述实验段内设有电缆安装架，所述电缆安装架上放置有电缆，其特征在于，还包括：

底座，设置在整个电缆安装架最下方；

所述电缆安装架和底座之间通过高度调节机构和角度调节机构连接，使得所述电缆安装架能够实现在所述实验段内进行高度改变以及电缆与实验段内风向夹角的改变；

所述电缆安装架包括：

支架内框，所述支架内框的轴向两端分别设有竖向布置的螺杆，在支架内框同一端的两根螺杆之间沿高度方向连接有多层夹板，支架内框两端的同一层夹板之间夹设有多根平行布置的所述电缆；

通过改变夹板上、下螺母的竖向位置实现不同层电缆竖向间距的改变；

通过改变同一层两根夹板上不同电缆之间的横向间隙实现电缆横向间隙的改变；

称重单元，设置在所述缩尺寸综合管廊内且位于所述底座下方，用于监测电缆火蔓延过程中电缆质量的变化；

温度测量单元，用于检测电缆火蔓延过程中综合管廊顶棚及空间内部的温度分布及变化趋势；