CN108241000B - 一种管路防火能力测试装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种管路防火能力测试装置，包括：燃烧器，用于对该管路进行燃烧，该燃烧器的火焰范围形成着火区域；传感器，用于感测该着火区域内和/或该着火区域外的该管路和/或非该管路的至少一物理参数，并输出感测结果；数采***，存储有由该管路的材料性能储备系数与该物理参数的关系所确定的预警值，根据该传感器的该感测结果计算该管路的该物理参数，并将该管路的该物理参数与该预警值进行比较，若该管路的该物理参数达到或超过该预警值，该数采***发出报警信号。本发明还提供了一种与上述装置相应的管路防火能力测试方法。

Description

一种管路防火能力测试装置及方法

技术领域

本发明主要涉及管路防火能力测试，尤其涉及一种高准确性、高安全性的管路防火能力测试装置及方法。

背景技术

防火能力等级是指零部件曝露在热场或其他特定环境中，承受1000～1200℃的火焰温度约5min或15min，而保持原有功能的能力。

在航空发动机领域，用于传输燃油、滑油等易燃液体的发动机外部管路，位于发动机可能着火的区域。因此，保证发动机外部管路的防火是发动机安全设计的重要环节，验证发动机外部管路的防火能力是一项重要指标。现有的航空工业标准HB7044-94《软管、硬管组件的防火试验》中规定的管路防火试验方法，仅对燃烧器的设备和试验环境进行了规定，未对试验的检测项目和测试方式进行明确规定，且仅能通过目视观察试验过程中是否有破裂或渗漏/泄漏来判断试验结果，如有破裂或渗漏/泄漏则试验不通过。这样的试验验证方法主观性强，缺少数据支撑，必须在管路发生破裂或产生渗漏/泄漏后才能观测到试验结果。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种具备数据支撑，可随时监控试验状态，可在试验管路未发生破裂或渗漏/泄漏前就可对试验结果进行判断的管路防火能力测试装置及方法。

为解决上述技术问题，本发明的一方面提供了一种管路防火能力测试装置，包括：

燃烧器，用于对该管路进行燃烧，该燃烧器的火焰范围形成着火区域；

传感器，用于感测该着火区域内和/或该着火区域外的该管路和/或非该管路的至少一物理参数，并输出感测结果；

数采***，存储有由该管路的材料性能储备系数与该物理参数的关系所确定的预警值，根据该传感器的该感测结果计算该管路的该物理参数，并将该管路的该物理参数与该预警值进行比较，若该管路的该物理参数达到或超过该预警值，该数采***发出报警信号。

在本发明的一实施例中，该传感器包括一个或多个温度测试传感器，该物理参数包括温度。

在本发明的一实施例中，该一个或多个温度测试传感器设置于该着火区域外的该管路表面，用以感测该着火区域外的该管路的温度。

在本发明的一实施例中，该一个或多个温度测试传感器设置于该着火区域内非该管路表面的位置，用以感测该位置的火焰温度。

在本发明的一实施例中，该一个或多个温度测试传感器与该管路处于该火焰中的同一高度。

在本发明的一实施例中，根据公式

计算该着火区域内该管路各处的温度；其中，dx为沿该管路轴向的一微元段长度，T为该管路在dx微元段处的温度，P_out为该管路在该dx微元段的外径周长，P_in为该管路在该dx微元段的内径周长，h_out为该管路在该dx微元段与空气间的对流换热系数，h_in为该管路在该dx微元段与该管路内工作介质的对流换热系数，T_air为该管路在该dx微元段处的环境空气温度，T_medium为该管路内工作介质的温度，A_c为该管路在该dx微元段的环形横截面积，λ为该管路在该dx微元段的导热系数；其中，该环境空气温度T_air由该火焰温度确定。

在本发明的一实施例中，该传感器包括一个或多个应变测试传感器，该物理参数包括应变量。

在本发明的一实施例中，该一个或多个应变测试传感器设置于该着火区域外的该管路表面，用以感测该着火区域外的该管路的应变量。

在本发明的一实施例中，该一个或多个应变测试传感器设置于该着火区域内的该管路表面和该着火区域内的非该管路表面的位置。

在本发明的一实施例中，设置于该着火区域内的非该管路表面位置的该应变测试传感器和设置于该着火区域内的该管路表面的该应变测试传感器处于该火焰中的同一高度。

在本发明的一实施例中，设置于该着火区域内的该管路表面的该应变测试传感器感测到的应变量为σ₁，设置于该着火区域内的非该管路表面的位置的该应变测试传感器感测到的应变量为σ₂，则该着火区域内的该管路的应变量为σ＝σ₁－σ₂。

在本发明的一实施例中，该管路上还设置有进口压力传感器、出口压力传感器、进口流量传感器和支路流量传感器，该数采***还根据该进口压力传感器、该出口压力传感器、该进口流量传感器和该支路流量传感器所感测的参数的变化，判断该管路中是否有工作介质泄漏。

本发明的另一方面提供了一种管路防火能力测试方法，包括如下步骤：

S1：对管路进行燃烧；其中燃烧火焰的范围形成着火区域；

S2：感测该着火区域内和/或该着火区域外的该管路和/或非该管路的至少一物理参数，并输出感测结果；

S3：根据该感测结果计算该管路的该物理参数，并将该管路的该物理参数与一预警值进行比较，若该管路的该物理参数达到或超过该预警值，则发出报警信号；其中，该预警值由该管路的材料性能储备系数与该物理参数的关系确定。

在本发明的一实施例中，该物理参数包括温度。

在本发明的一实施例中，在步骤S2中至少感测该着火区域外的该管路的温度。

在本发明的一实施例中，在步骤S2中至少感测该着火区域内非该管路表面的位置处的火焰温度。

在本发明的一实施例中，该火焰温度是该管路所在高度的该火焰的温度。

在本发明的一实施例中，根据公式

计算该着火区域内该管路各处的温度；其中，dx为沿该管路轴向的一微元段长度，T为该管路在dx微元段处的温度，P_out为该管路在该dx微元段的外径周长，P_in为该管路在该dx微元段的内径周长，h_out为该管路在该dx微元段与空气间的对流换热系数，h_in为该管路在该dx微元段与该管路内工作介质的对流换热系数，T_air为该管路在该dx微元段处的环境空气温度，T_medium为该管路内工作介质的温度，A_c为该管路在该dx微元段的环形横截面积，λ为该管路在该dx微元段的导热系数；其中，该环境空气温度T_air由该火焰温度确定。

在本发明的一实施例中，该物理参数包括应变量。

在本发明的一实施例中，在步骤S2中至少感测该着火区域外的该管路的应变量。

在本发明的一实施例中，在步骤S2中至少感测该着火区域内的该管路的应变量。

在本发明的一实施例中，还包括：S4：感测该管路的进口压力、出口压力、进口流量和支路流量，并根据该管路的进口压力、出口压力、进口流量和支路流量的变化，判断该管路中是否有工作介质泄漏。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明的管路防火能力测试装置可通过数采***随时监控管路的温度、应变量等物理参数，数采***嵌入有材料性能参数、计算管路物理参数和计算材料性能储备系数θ的方法，可通过管路的温度、应变量等物理参数计算得到管路的状态，随时监控试验过程。

本发明的管路防火能力测试装置的数采***存储有预警值，在对管路进行试验的感测的过程中，可将管路限定在安全可控的范围内，可提前对试验结果进行判定，在管路发生破坏前中止试验，提高了试验安全性，还可有效节约经济成本。

本发明还可以在根据多个传感器判断管路是否发生泄漏的结果的基础上，结合目视检测，提高了实验结果的准确性。

附图说明

图1是本发明一实施例的管路防火能力测试装置的结构示意图。

图2是本发明一实施例的数采***的工作示意图。

图3是本发明一实施例的某规格某型材料性能储备系数θ与材料的温度关系示意图。

图4是本发明一实施例的温度测试传感器的布置示意图。

图5是本发明一实施例的管路温度测试和计算流程图。

图6是本发明一实施例的管路热分析微元模型。

图7是本发明一实施例的应变测试传感器的布置示意图。

图8是本发明一实施例的管路应变测试和计算流程图。

图9是本发明一实施例的管路防火能力测试方法的流程图。

具体实施方式

为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其它不同于在此描述的其它方式来实施，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

图1是本发明一实施例的管路防火能力测试装置的结构示意图。参考图1，管路防火能力测试装置100包括试验台110、传感器(传感器121～128中的一个或多个)、数采***130，用于对管路200的防火能力进行测试。管路200可以是单根管路，也可以是具有多个分支的管路。在一非限制性的实施例中，管路200是一具有两个分支的管路，其具有三通接头，管路从三通接头处分叉为两个分支管路。

试验台110具有燃烧器111、安装试验台架112。燃烧器111用于对管路200进行燃烧，燃烧器111的火焰范围形成着火区域。安装试验台架112用于固定管路200，固定后，管路200位于燃烧器111的上方。管路200可以通过多种方式固定在安装试验台架112上，例如使用多处钢丝吊挂到安装试验台架112，或者使用多处支架固定到安装试验台架112，或者使用支架固定和钢丝吊挂相结合等方式固定到安装试验台架112。试验台110还可以具有激振器113，激振器113与管路200固定连接，用于在试验过程中，将振动信号传递到管路200上。可以理解的，在本发明的管路防火能力测试装置100中，试验台110中的燃烧器111是必须的部件，而安装试验台架112和激振器113均是可选的部件。

传感器用于感测着火区域内和/或着火区域外的管路和/或非该管路的至少一物理参数。传感器可选自图1所示中的传感器121～128中的一个或多个，其中传感器121、122的感测结果用于计算管路200的一个或多个物理参数，传感器123～128的感测结果用于确定管路200中的工作介质的一个或多个物理参数。可以理解的，本发明的管路防火能力测试装置还可以具有图1所示中的传感器121～128以外的其他传感器。

温度测试传感器121用以感测着火区域内和/或着火区域外的管路和/或非该管路的温度，并将感测结果输出给数采***130。图1中所示的温度测试传感器121所在的位置仅是示意性的，本发明并不以此为限。

应变测试传感器122用以感测着火区域内和/或着火区域外的管路和/或非该管路的应变量，并将感测结果输出给数采***130。图1中所示的应变测试传感器122所在的位置仅是示意性的，本发明并不以此为限。

进口流量传感器123，设置于管路200的进口端，用于感测管路200进口端处的工作介质的流量参数，并将感测结果输出给数采***130。

进口压力传感器124，设置于管路200的进口端，用于感测管路200进口端处的工作介质的压力参数，并将感测结果输出给数采***130。

进口温度传感器125，设置于管路200的进口端，用于感测管路200进口端处的工作介质的温度参数，并将感测结果输出给数采***130。

当管路200为具有多个分支的管路时，可在一个或多个支路中设置支路流量传感器126，用以感测支路中的工作介质的流量参数，并将感测结果输出给数采***130。

出口压力传感器127，设置于管路200的出口端，用于感测管路200出口端处的工作介质的压力参数，并将感测结果输出给数采***130。

出口温度传感器128，设置于管路200的出口端，用于感测管路200出口端处的工作介质的温度参数，并将感测结果输出给数采***130。

数采***130可以接收传感器121～128中的至少一个输出的感测结果，并根据接收到的感测结果随时确定管路200的状态，并可通过试验台110对试验过程进行控制。在试验过程中，还可以通过数采***130实时的查看管路200的温度、应变量等物理参数。

图2是本发明一实施例的数采***的工作示意图。参考图1和图2，数采***130存储有由管路200的材料性能储备系数θ与管路200的一物理参数的关系所确定的预警值，用于根据传感器的感测结果计算管路200的该物理参数，并将管路200的该物理参数与预警值进行比较，若管路200的该物理参数达到或超过预警值，数采***130发出报警信号。报警信号可以发送给试验台110，试验台110根据报警信号可以中止试验。可以理解的，报警信号还可以是声音信号、灯光信号等，以提醒试验人员。如此，本发明的管路防火能力测试装置100在对管路200进行试验和感测的过程中，可将管路200限定在安全可控的范围内，可提前对试验结果进行判定，在管路200发生破坏前中止试验，提高了试验的安全性。

数采***130还可以存储有试验件管路200的材料性能参数，例如不同温度下的材料极限强度σ_b、材料屈服强度σ_0.2等。数采***130还可以嵌入有根据传感器的感测结果计算管路200的物理参数的计算方法、计算材料性能储备系数θ的方法。如此，本发明的管路防火能力测试装置100可以通过管路200的物理参数，计算得到管路200的状态，随时监控试验过程。

材料性能储备系数θ是构件材料强度与构件指定部位应力的比值，是构件综合承载能力的体现。材料性能储备系数θ可分为极限强度储备系数θ_b和屈服强度储备系数θ_0.2，计算公式分别如下：

其中，材料极限强度σ_b是指材料受拉时不发生断裂的最大允许应力；材料屈服强度σ_0.2是指材料达到0.2％塑性应变时对应的应力；构件指定部位应力数值是指标准环境温度下，构件指定位置的动应力最大值。在本发明图1所示的实施例中，构件指定部位应力数值可通过以下方法得到：1)将管路200连接到试验台110；2)建立管路200的有限元模型；3)在标准温度下，利用有限元分析软件“NASTRAN”计算管路200的固有频率，同时计算在激振器113的作用下，管路200位于火区内的指定位置的动应力最大数值“σ_a”。

本发明的材料性能储备系数θ可以根据防火能力测试的要求选取极限强度储备系数θ_b或屈服强度储备系数θ_0.2，如要求管路200在防火能力测试过程中不能发生塑性变形，则必须使用屈服强度储备系数θ_0.2。

本发明的管路防火能力测试装置还可以包括工作介质提供设备(图中未示出)，其连接管路200的进口和出口，以实现工作介质从进口流入管路200，从出口流出管路200，实现工作介质循环运转。

在本发明的一实施例中，数采***130存储有由管路200的材料性能储备系数θ与管路200的温度的关系所确定的预警值，用于根据温度测试传感器121的感测结果计算管路200的温度，并将管路200的温度与预警值进行比较，若管路200的温度达到或超过预警值，数采***130发出报警信号。

其中，预警值可通过如下方式确定：在试验开始前，建立管路200的有限元模型，进行强度分析，获得不同温度下，构件指定部位应力数值；查阅材料性能手册，得出材料在不同温度条件下的材料极限强度σ_b和/或材料屈服强度σ_0.2；利用(式1)和/或(式2)计算得出不同温度下的材料性能储备系数θ，并绘制曲线图，如图3所示；根据经验和/或其他规定，在曲线上确定一个预警点A，预警点A所对应的温度值T_A即为温度预警值。

图4是本发明一实施例的温度测试传感器的布置示意图。参考图4，温度测试传感器121可以具有多个传感器121a～121g。传感器121a设置于着火区域内非管路200表面的位置，用以感测该位置的火焰温度。虽然图4所示的实施例中，仅设置有一个传感器121a用于感测火焰温度，但是可以理解的，本领域技术人员可以根据实际试验的需求，设置多个用于感测火焰温度的传感器。优选的，用于感测火焰温度的传感器121a与管路200处于火焰中的同一高度。传感器121b～121g设置于着火区域外的管路200的表面，用以直接感测着火区域外的管路200的温度，随着感测点距离着火区域的靠近，温度感测结果应成递增趋势。同样可以理解的，设置于着火区域外的管路200的表面上的温度测试传感器可以只有一个，而非如图4所示的多个。当管路200为具有多个分支的管路时，每个分支上设置不少于1处。温度测试传感器121b～121g可通过粘贴或焊接的方式连接到管路200的表面。为保证温度感测的准确性，温度测试传感器121a～121g可采用如图4所示的位置进行设置。但是可以理解的，图4中所示的温度测试传感器121a～121g所在的位置仅是本发明的一种优选设置方式，本发明并不以此为限。

图5是本发明一实施例的管路温度测试和计算流程图。参考图2、图4、图5，数采***130接收设置于着火区域内非管路200表面位置的传感器121a的感测结果，用以计算着火区域内管路200的温度。数采***130还可以接收设置于着火区域外的管路200表面的传感器121b～121g的感测结果。如此，数采***130即可得到着火区域内外管路200的温度值。

图6是本发明一实施例的管路热分析微元模型。参考图5、图6，利用传热学的原理对管路200中工作介质和管路200的温度场的计算方法如下：

选择微元段为管路200的任意一个微元段，管内壁面半径为Rin，管外径为Rout，壁厚为Rout-Rin，管内充满密实的工作介质，且为“轴向单向流动”。其中，工作介质优选为油。

1)以微元段导管作为分析对象

常物性、稳态、三维且有内热源问题的温度场控制方程式(泊松方程)为

其中，T为管路200在该微元段处的温度，Φ为该微元段的热流量，即单位时间内通过给定面积的热量，λ为管路200在该微元段的导热系数，x为沿管路200轴向的坐标，y、z为管路200径向的两个坐标。

因管路200内部流动为轴向单向流动，有

(式3)可简化为

在导管200和工作介质达到热平衡状态时，微元段导管微分方程如下：

其中，P_out为管路200在dx微元段的外径周长，P_in为管路200在dx微元段的内径周长，h_out为管路200在dx微元段与空气间的对流换热系数，h_in为管路200在dx微元段与管路200内工作介质的对流换热系数，T_air为管路200在dx微元段处的环境空气温度，由火焰温度确定，T_medium为管路200内工作介质的温度，A_c为管路200在dx微元段的环形横截面积。

2)以微元段工作介质作为分析对象

根据

c_medium·m_medium·ΔT＝Q (式7)

ρ_medium·A_medium·dx＝m_medium (式8)

P_in·dx＝A_c (式9)

得出

简化后微元段工作介质微分方程如下：

其中，c_medium为工作介质的比热容，ΔT为温差，ρ_medium为工作介质的密度，A_medium为管路200内工作介质的横截面积，v为工作介质的流速。

根据试验工况实际情况给定的边界条件，通过上述(式6)和(式12)即可计算出在着火区域内管路200和管路200内工作介质各处的温度值。可以理解的，可以通过传感器等手段测得工作介质的温度T_medium，例如通过进口温度传感器125、出口温度传感器128的感测结果获得工作介质的温度T_medium，而后仅需要(式6)即可计算出在着火区域内管路200各处的温度值。

数采***130可以将着火区域内管路200的温度值和/或着火区域外管路200的温度值与预警值T_A进行比较，若着火区域内管路200的温度值和/或着火区域外管路200的温度值达到或超过预警值T_A，则数采***130发出报警信号。

由于着火区域内管路200的温度值、着火区域外管路200的温度值可以单独与预警值T_A进行比较，因此，可以理解的，本发明的管路防火能力测试装置可以仅有设置于着火区域内非管路200表面的位置，用以感测该位置的火焰温度的传感器121a，或设置于着火区域外的管路200的表面，用以直接感测着火区域外的管路200温度的传感器121b～121g。

在本发明的一实施例中，数采***130存储有由管路200的材料性能储备系数θ与管路200的应变量的关系所确定的预警值，用于根据应变测试传感器122的感测结果计算管路200的应变量，并将管路200的应变量与预警值进行比较，若管路200的应变量达到或超过预警值，数采***130发出报警信号。

其中，预警值可通过如下方式确定：在试验开始前，建立管路200的有限元模型，进行强度分析，获得不同应变量下，构件指定部位应力数值；查阅材料性能手册，得出材料在不同应变量下的材料极限强度σ_b和/或材料屈服强度σ_0.2；利用(式1)和/或(式2)计算得出不同应变量下的材料性能储备系数θ，并绘制曲线图；根据经验和/或其他规定，在曲线上确定一个预警点，预警点所对应的应变量即为应变预警值。

图7是本发明一实施例的应变测试传感器的布置示意图。参考图7，应变测试传感器122可以具有多个传感器122a～122g。应变测试传感器122a设置于着火区域内的非管路200表面的位置，应变测试传感器122b、122c设置于着火区域内的管路200表面。应变测试传感器122a～122c用于计算着火区域内的管路200的应变量。优选的，设置于着火区域内的非管路200表面位置的应变测试传感器122a和设置于着火区域内的管路200表面的应变测试传感器122b、122c处于火焰中的同一高度。虽然图7所示的实施例中，在着火区域内的管路200表面设置有122b、122c两个传感器，但是可以理解的，可以根据实际试验的需要，在着火区域内的管路200表面设置一个或多于两个的应变测试传感器。应变测试传感器122d～122g设置于着火区域外的管路200的表面，用以直接感测着火区域外的管路200的应变量，随着感测点距离着火区域的靠近，应变感测结果应成递增趋势。同样可以理解的，设置于着火区域外的管路200的表面上的应变测试传感器可以只有一个，而非如图7所示的多个。当管路200为具有多个分支的管路时，每个分支上设置不少于1处。优选的，着火区域内的应变测试传感器122a～122c为高温应变测试传感器，着火区域外的应变测试传感器122d～122g为中温应变测试传感器。应变测试传感器122b～122g可通过粘贴或焊接的方式连接到管路200的表面。优选的，应变测试传感器122为两个互成90度的应变测试片组成。为保证应变感测的准确性，应变测试传感器122a～122g可采用如图7所示的位置进行设置。但是可以理解的，图7中所示的温度测试传感器122a～122g所在的位置仅是本发明的一种优选设置方式，本发明并不以此为限。

图8是本发明一实施例的管路应变测试和计算流程图。参考图2、图7、图8，数采***130接收设置于着火区域内的非管路200表面位置的应变测试传感器122a和设置于着火区域内的管路200表面的应变测试传感器122b、122c的感测结果，并根据这些感测结果计算着火区域内管路200的应变量。数采***130还可以接收设置于着火区域外的管路200表面的应变测试传感器122d～122g的感测结果。如此，数采***130即可得到着火区域内外管路200的应变量。

设置于着火区域内的管路200表面的应变测试传感器感测到的应变量为σ₁，设置于着火区域内的非管路200表面的位置的应变测试传感器感测到的应变量为σ₂，剔除着火区域对管路200应变量感测的影响，着火区域内的管路200的应变量为σ＝σ₁－σ₂。

数采***130可以将着火区域内管路200的应变量和/或着火区域外管路200的应变量与应变预警值进行比较，若着火区域内管路200的应变量和/或着火区域外管路200的应变量达到或超过应变预警值，则数采***130发出报警信号。

虽然在上述实施例中，管路防火能力测试装置100是分别独立的根据管路200的温度、管路200的应变量来判断是否发出报警信号。但是，可以理解的，管路防火能力测试装置100可以综合的根据管路200的温度、管路200的应变量来判断是否发出报警信号，例如，当温度和应变量均超过预警值时才发出报警信号，或者温度和应变量其中之一超过预警值就发出报警信号。

在本发明的一实施例中，数采***130还可以根据进口压力传感器124、出口压力传感器127、进口流量传感器123和支路流量传感器126所感测的参数的变化，判断管路200中是否有工作介质泄漏。

图9是本发明一实施例的管路防火能力测试方法的流程图。参考图9，管路防火能力测试方法，包括如下步骤：

S1：对管路进行燃烧；其中燃烧火焰的范围形成着火区域；

S2：感测着火区域内和/或着火区域外的管路和/或非管路的至少一物理参数，并输出感测结果；

S3：根据感测结果计算管路的物理参数，并将管路的物理参数与一预警值进行比较，若管路的物理参数达到或超过该预警值，则发出报警信号；其中，预警值由管路的材料性能储备系数与物理参数的关系确定。

在一实施例中，该物理参数为温度。其中，在步骤S2中可以包括感测着火区域外的管路的温度。在步骤S2中还可以包括感测着火区域内非管路表面的位置处的火焰温度。优选的，火焰温度是管路所在高度的火焰的温度。

在步骤S3中，可以根据公式

计算该着火区域内该管路各处的温度。

在另一实施例中，该物理参数为应变量。其中，在步骤S2中可以包括感测着火区域外的管路的应变量。在步骤S2中还可以包括感测着火区域内的管路的应变量。

虽然以上的两个实施例的物理参数分别为温度和应变量，但是可以理解的，本发明的管路防火能力测试方法的物理参数还可以同时包括温度和应变量。

在一实施例中，管路防火能力测试方法还包括感测管路的进口压力、出口压力、进口流量和支路流量，并根据管路的进口压力、出口压力、进口流量和支路流量的变化，判断管路中是否有工作介质泄漏。

虽然本发明已参照当前的具体实施例来描述，但是本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，在没有脱离本发明精神的情况下还可作出各种等效的变化或替换，因此，只要在本发明的实质精神范围内对上述实施例的变化、变型都将落在本申请的权利要求书的范围内。

Claims (8)

1.一种管路防火能力测试装置，包括：

燃烧器，用于对该管路进行燃烧，该燃烧器的火焰范围形成着火区域；

设于该着火区域内和该着火区域外的多个温度测试传感器和多个应变测试传感器，分别用于感测该着火区域内和该着火区域外的该管路和/或非该管路的温度和应变量，并输出感测结果；

数采***，存储有由该管路的材料性能储备系数与该温度或应变量的关系所确定的预警值，根据该传感器的该感测结果计算该管路的该温度或应变量，并将该管路的该温度或应变量与该预警值进行比较，若该管路的该温度或应变量达到或超过该预警值，该数采***发出报警信号，该材料性能储备系数用于表征该管路的防火能力；

其中，一个或多个温度测试传感器设置于该着火区域外的该管路表面，用以感测该着火区域外的该管路的温度，且一个或多个温度测试传感器设置于该着火区域内非该管路表面的位置，用以感测该位置的火焰温度；

一个或多个应变测试传感器中设置于该着火区域外的该管路表面，用以感测该着火区域外的该管路的应变量，且一个或多个应变测试传感器设置于该着火区域内的该管路表面和该着火区域内的非该管路表面的位置；

根据公式

计算该着火区域内该管路各处的温度；

其中，dx为沿该管路轴向的一微元段长度，T为该管路在dx微元段处的温度，P_out为该管路在该dx微元段的外径周长，P_in为该管路在该dx微元段的内径周长，h_out为该管路在该dx微元段与空气间的对流换热系数，h_in为该管路在该dx微元段与该管路内工作介质的对流换热系数，T_air为该管路在该dx微元段处的环境空气温度，T_medium为该管路内工作介质的温度，A_c为该管路在该dx微元段的环形横截面积，λ为该管路在该dx微元段的导热系数；

其中，该环境空气温度T_air由该火焰温度确定。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：设置于该着火区域内非该管路表面位置的温度测试传感器与该管路处于该火焰中的同一高度。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：设置于该着火区域内的非该管路表面位置的应变测试传感器和设置于该着火区域内的该管路表面的应变测试传感器处于该火焰中的同一高度。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：若设置于该着火区域内的该管路表面的应变测试传感器感测到的应变量为

设置于该着火区域内的非该管路表面的位置的应变测试传感器感测到的应变量为

则该着火区域内的该管路的应变量为

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：该管路上还设置有进口压力传感器、出口压力传感器、进口流量传感器和支路流量传感器，该数采***还根据该进口压力传感器、该出口压力传感器、该进口流量传感器和该支路流量传感器所感测的参数的变化，判断该管路中是否有工作介质泄漏。

6.一种管路防火能力测试方法，包括如下步骤：

S1：对管路进行燃烧；其中燃烧火焰的范围形成着火区域；

S2：分别感测该着火区域内和该着火区域外的该管路和/或非该管路的温度和应变量，并输出感测结果；

S3：根据该感测结果计算该管路的该温度和应变量，并将该管路的该温度和应变量与一预警值进行比较，若该管路的该温度和应变量达到或超过该预警值，则发出报警信号；其中，该预警值由该管路的材料性能储备系数与该温度和应变量的关系确定，该材料性能储备系数用于表征该管路的防火能力；

其中，在步骤S2中至少感测该着火区域外的该管路的温度，且至少感测该着火区域内非该管路表面的位置处的火焰温度；

在步骤S2中至少感测该着火区域外的该管路的应变量，且至少感测该着火区域内的该管路的应变量；

根据公式

计算该着火区域内该管路各处的温度；

其中，dx为沿该管路轴向的一微元段长度，T为该管路在dx微元段处的温度，P_out为该管路在该dx微元段的外径周长，P_in为该管路在该dx微元段的内径周长，h_out为该管路在该dx微元段与空气间的对流换热系数，h_in为该管路在该dx微元段与该管路内工作介质的对流换热系数，T_air为该管路在该dx微元段处的环境空气温度，T_medium为该管路内工作介质的温度，A_c为该管路在该dx微元段的环形横截面积，λ为该管路在该dx微元段的导热系数；

其中，该环境空气温度T_air由该火焰温度确定。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：该火焰温度是该管路所在高度的该火焰的温度。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：还包括：

S4：感测该管路的进口压力、出口压力、进口流量和支路流量，并根据该管路的进口压力、出口压力、进口流量和支路流量的变化，判断该管路中是否有工作介质泄漏。

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