一种热表面作用下油品泄漏火灾风险评估装置及方法

本发明属于消防安全，具体涉及一种热表面作用下油品泄漏火灾风险评估装置及方法，可用于测定油品在热表面作用下的着火特征参数和热危害性参数并评估其火灾风险。

背景技术：

1、欧洲标准en1127-1:2019(易爆炸环境中爆炸的预防和保护)将点火源分为13类，热表面就是其中典型的一类。油品在生产、储存、运输及使用过程中经常会发生泄漏事故，如果有高温表面存在且靠近泄漏地点，就有可能将泄漏的可燃液体引燃进而诱发火灾事故，从而造成更严重的人员伤亡和财产损失。在日常生产生活中，可能引发火灾的高温热表面有很多。最常见的情况是行驶中的车辆产生的高温热表面，如排气歧管温度可高达900℃，当发动机气缸或点火装置发生故障时，还会使排气歧管温度迅速升高；涡轮增压器外壳的温度约为600-900℃；刹车片在高速度下紧急刹车制动时，表面温度可能会达到500-600℃。此外，常见的热表面还有过热的轴承外表面、舰船上的高温甲板、蒸汽锅炉表面、蒸汽管道、铁皮烟囱表面、加热的金属零件、高温反应容器、高温干燥装置表面等。这些高温表面温度高达几百摄氏度，一旦接触到油品，极易引发火灾。

2、目前常见的热表面作用下油品泄漏的试验平台和测试系统多基于油池火试验台所开展，其主要测试参数多针对临界着火温度，并没有热危害性测试的功能，同时缺乏对泄漏火灾的风险评估。基于此，本发明设计了一种热表面作用下油品泄漏火灾风险评估装置及方法，对油品的临界着火温度、着火延迟时间和着火位置等着火特征参数进行采集，并对着火后的火焰高度、火焰面积、火焰热辐射强度、燃烧时间等热危害性参数进行量化，最后综合着火特征参数和热危害性参数,对热表面作用下油品泄漏火灾风险进行评估。

技术实现思路

1、本发明的描述中，需要理解的是，指示的方位或位置关系的属于为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置原件必须具有的特定方位、以特定的方位构造和操作，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

2、本发明的目的在于设计搭建一种热表面作用下油品泄漏火灾风险评估装置及方法，以对油品在热表面上着火和燃烧过程中的油品质量变化、着火延迟时间、燃烧时间、热辐射强度，并记录燃烧过程中的最高热辐射强度，并根据火焰燃烧图像自动分析着火位置、火焰高度、火焰面积，最后根据着火特征参数和热危害性参数，对火灾风险进行评估。

3、为了实现上述目的，本发明专利采用以下技术方案：

4、一种热表面作用下油品泄漏火灾风险评估装置，包括舱体组件、加热组件、质量测量组件、热辐射强度测量组件、滴油控制组件、图像采集组件和控制组件；所述质量测量组件设在舱体组件内部的底部位置，所述加热组件设置在质量测量组件上方区域，所述热辐射强度测量组件设置在质量测量组件右侧，所述滴油控制组件设置在质量测量组件左侧，所述图像采集组件嵌设在舱体组件正表面，所述控制组件嵌设在舱体组件左侧倾斜面上。

5、基于上述一种热表面作用下油品泄漏火灾风险评估装置的结构，所述舱体组件包括测试舱体、集烟罩、通风管道和耐高温观察窗，所述集烟罩设置在测试舱体上方，与测试舱体密封连接，所述通风管道设置在集烟罩上方，与集烟罩密封连接，所述耐高温观察窗嵌设在测试舱体正表面。

6、基于上述一种热表面作用下油品泄漏火灾风险评估装置的结构，所述加热组件包括热表面、加热板、保温套、加热盘底座、热电偶和热电偶支架，所述热表面设置在加热板上，所述加热板设置在保温套内部，所述保温套设置在加热盘底座上，所述加热盘底座放置在质量测量组件上，所述热电偶设置在热表面上，用于实时测量热表面的温度变化，所述热电偶支架设置在支架上，所述支架设置在测试舱底部中心位置。

7、基于上述一种热表面作用下油品泄漏火灾风险评估装置的结构，所述质量测量组件包括电子天平、支撑架和升降调节装置，所述电子天平设置在支撑架上，所述支撑架设置在升降调节装置上，所述升降调节装置设置在测试舱底部，所述升降调节装置设置在支架右侧，用于调节热表面的高度。

8、基于上述一种热表面作用下油品泄漏火灾风险评估装置的结构，所述热辐射强度测量组件包括辐射热流计和支架，所述辐射热流计设置在支架上，所述支架设置在测试舱底部，所述支架设置在升降调节装置右侧。

9、基于上述一种热表面作用下油品泄漏火灾风险评估装置的结构，所述滴油控制组件包括储油装置、输油管、输油泵、隔热板、流量传感器、升降调节装置、水平移动调节装置和滴油管，所述储油装置设置在测试舱底部，所述输油泵设置在测试舱底部，所述输油泵设置在储油装置右侧，所述储油装置通过输油管与输油泵连接，所述隔热板设置在支架左侧，所述流量传感器设置在升降调节装置上，所述升降调节装置设置在水平移动调节装置上，所述水平移动调节装置上设置在输油泵上方区域，所述流量传感器通过输油管与输油泵连接，所述滴油管与流量传感器连接，用于将油品滴落到热表面上。

10、基于上述一种热表面作用下油品泄漏火灾风险评估装置的结构，所述图像采集组件包括数码相机，数码相机嵌设在耐高温观察窗中间区域，用于实时采集火焰燃烧图像。

11、基于上述一种热表面作用下油品泄漏火灾风险评估装置的结构，所述控制组件包括处理器、控制面板、显示面板和数据线，所述处理器设置在测试舱体左侧倾斜面内部，所述控制面板设置在测试舱体左侧倾斜面上部，所述显示面板设置在测试舱体左侧倾斜面下部，所述数据线连接处理器与各数据采集装置，用于将采集的数据传输给处理器进行采集分析。

12、本发明还提供一种热表面作用下油品泄漏火灾风险评估方法：包括以下步骤：

13、步骤一：调节升降调节装置，更换所需的表面；

14、步骤二：将目标油品放置在储油装置中；

15、步骤三：通过控制面板，选择需要测量的油品体积、油品流速、滴油高度、热表面温度；

16、步骤四：启动控制面板上的加热板控制指令，通过热电偶实时监测热表面的温度，并实时调节加热板加热功率，使热表面的温度稳定在预期值；

17、步骤五：启动控制面板上的输油泵控制指令，以设置的油品流速进行油品泵送，通过流量传感器实时监测油品泵送的流量，当达到滴油体积时停止油品泵送，并启动水平移动调节装置，调节滴油往一侧移动远离热表面；

18、步骤六：如果发生着火，记录油品质量变化、着火延迟时间、燃烧时间、热辐射强度，并记录燃烧过程中的最高热辐射强度，利用matlab软件处理模块将实时采集到的彩色火焰照片转为灰度图，统计灰度图像的灰度级分布，设置阈值参数进行二值化处理，在二值化结果中，白色区域代表火焰，黑色区域代表火焰背景，并根据图像与实际距离的比例，自动分析并输出着火位置、火焰高度、火焰面积；

19、步骤七：重复数次步骤一至步骤六，计算该热表面温度下发生着火的概率，并计算该热表面温度下发生着火的平均火焰热辐射强度；

20、步骤八：改变热表面温度，重复步骤一至步骤七；

21、步骤九：通过分析步骤八中不同表面温度下的着火概率，计算临界着火温度，并通过数据线将油品质量变化、着火延迟时间、着火概率曲线、火焰面积和火焰辐射热等测试数据传递到显示面板上进行显示；

22、步骤十：热表面作用下油品泄漏火灾风险由该公式进行评估：r(油品泄漏火灾风险度)＝p(着火发生的可能性)*s(热表面引燃油品事故的后果严重性)*c(修正系数)，其中p可由步骤九中的着火概率表示，s可根据实际的火灾评估场景，选择步骤九中的最大火焰面积或最大火焰辐射热进行取值，修正系数可根据需要进行设置。通过r值的大小，对热表面作用下油品泄漏火灾风险进行等级划分，以便在实际油品泄漏在热表面上导致的火灾发展过程中采取有针对性的综合安全管理措施。

23、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

24、1.本发明中装置高度集成化，易搭建、试验系统简单和易开展实验，适用于不同类型油品在不同材质的表面上进行测量。该装置能够模拟油料泄漏接触高温热表面的着火和燃烧过程，对油品在升温过程中的临界着火温度、着火延迟时间和着火位置等着火特征参数进行实时采集，并对着火后的火焰高度、火焰面积、火焰热辐射强度、燃烧时间等燃烧特征参数进行实时量化。

25、2.本发明中的滴油装置设置为可升降和可水平移动，使得滴油装置与热表面之间的距离可调节，并且滴油结束后通过控制组件控制滴油装置水平移动远离待测热表面，壁面滴油装置中残留的油品对测试结果的影响；同时设置有输油泵和流量传感器，可以对油品体积和油品流速进行精确控制。