典型通電導(dǎo)線燃燒特性與煙顆粒形譜特征研究.pdf

1、近年來，隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，社會電氣化程度日益提高。電對人類產(chǎn)生的影響越來越大，應(yīng)用范圍日益廣闊。大量用電設(shè)備隨之出現(xiàn)，電氣線路密布。這些電氣設(shè)備在造福人類社會的同時(shí)，引發(fā)火災(zāi)的概率也相應(yīng)增大。導(dǎo)線作為連接各種用電設(shè)備不可或缺的部分，使用量非常巨大，導(dǎo)致其發(fā)生火災(zāi)的可能性更大。國內(nèi)外火災(zāi)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，導(dǎo)線起火在電氣火災(zāi)的發(fā)生中所占比例重大，在低壓線路上表現(xiàn)尤為突出，給社會帶來了巨大的財(cái)產(chǎn)損失和人員傷亡?；馂?zāi)探測是導(dǎo)線火災(zāi)防治的重要環(huán)節(jié)，

2、主要通過對導(dǎo)線火災(zāi)過程中多個(gè)特征參量進(jìn)行識別報(bào)警。因此，對通電導(dǎo)線火災(zāi)特征參量進(jìn)行研究很有必要。
　　本文旨在研究通電導(dǎo)線的燃燒特性和煙顆粒形譜特征，從通電導(dǎo)線的發(fā)熱、陰燃熱解、明火和火焰?zhèn)鞑サ倪^程出發(fā)，結(jié)合通電導(dǎo)線發(fā)熱、點(diǎn)燃和火焰?zhèn)鞑サ睦碚撃Ｐ?，對比分析?dǎo)線尺寸、外部輻射、環(huán)境壓力、通電電流等對其臨界點(diǎn)燃熱輻射、點(diǎn)燃時(shí)間、火焰形貌、煙顆粒形貌、煙顆粒粒徑分布、火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊忍卣鞯挠绊懀瑸閷?dǎo)線火災(zāi)的探測研究提供理論支撐。
　

3、　首先，根據(jù)通電導(dǎo)線發(fā)生火災(zāi)的特點(diǎn)，通過合理的假設(shè)，建立了典型通電導(dǎo)線發(fā)熱、外部輻射點(diǎn)燃和火焰?zhèn)鞑サ睦碚撃Ｐ?結(jié)合導(dǎo)線熱物性及相應(yīng)的數(shù)值計(jì)算方法，建立了典型通電導(dǎo)線點(diǎn)燃和火焰?zhèn)鞑サ臄?shù)值模型。
　　然后，研制了通電導(dǎo)線點(diǎn)燃與火焰?zhèn)鞑?shí)驗(yàn)平臺。結(jié)合低壓實(shí)驗(yàn)艙，使用該平臺研究聚乙烯(PE)導(dǎo)線尺寸、外部輻射、環(huán)境壓力和通電電流等對其點(diǎn)燃和火焰?zhèn)鞑ミ^程的影響，并與數(shù)值模型進(jìn)行對比驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，導(dǎo)線的點(diǎn)燃時(shí)間隨外部輻射熱流的增大而減小

4、，隨導(dǎo)線通電電流的減小而增大，外部輻射熱流是影響點(diǎn)燃時(shí)間的最關(guān)鍵因素;隨著外部輻射熱流的減小，臨界點(diǎn)燃輻射熱流的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與點(diǎn)燃模型數(shù)值結(jié)果相似性變差，并且隨著電流的增大可能出現(xiàn)增大的情況;導(dǎo)線火焰高度隨著導(dǎo)線通電電流的增大而增大，火焰寬度基本保持不變;火焰體積與導(dǎo)線通電電流的關(guān)系:△VF∝I2;對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，發(fā)現(xiàn)火焰?zhèn)鞑ニ俾逝c導(dǎo)線通電電流的關(guān)系:△vf∝I2，這與火焰?zhèn)鞑ツＰ偷挠?jì)算結(jié)果相吻合;火焰?zhèn)鞑ミ^程中導(dǎo)線的最高溫度主要受火焰

5、輻射熱流影響，而與導(dǎo)線通電電流關(guān)系不大。
　　從火災(zāi)探測的角度出發(fā)，研究了PVC導(dǎo)線通電電流大小及外部輻射熱流大小對導(dǎo)線點(diǎn)燃時(shí)間的影響，同時(shí)還研究了PVC導(dǎo)線通電發(fā)熱產(chǎn)生的熱解煙顆粒的形貌、濃度變化規(guī)律及粒徑分布規(guī)律。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，外部輻射熱流較小時(shí)，可能引起PVC導(dǎo)線點(diǎn)燃時(shí)間的增大;PVC導(dǎo)線明火煙顆粒呈現(xiàn)典型的分形凝聚體結(jié)構(gòu)，熱解煙顆粒為球形焦油狀物質(zhì);PVC導(dǎo)線熱解煙顆粒的粒子數(shù)濃度(SPNC)、數(shù)中值粒徑(CMD)、幾何平

6、均粒徑(GMD)和幾何標(biāo)準(zhǔn)差(GSD)隨電流的增加出現(xiàn)一個(gè)二段變化趨勢，這與PVC的二段熱降解機(jī)制密切相關(guān);PVC導(dǎo)線熱解煙顆粒粒徑分布為雙模態(tài)分布;熱解煙顆粒SPNC、CMD和GMD隨時(shí)間的變化規(guī)律也與PVC的二段熱解機(jī)制有關(guān)。
　　最后，根據(jù)通電PVC導(dǎo)線熱解煙顆粒粒子數(shù)濃度和粒徑分布的變化規(guī)律，發(fā)展了一種基于PNN網(wǎng)絡(luò)的導(dǎo)線火災(zāi)煙溫氣復(fù)合探測系統(tǒng)及方法，提出了依靠火災(zāi)預(yù)警時(shí)間進(jìn)行智能判決的機(jī)制。該方法可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)在線分析，并