中诺ZY6236B-PC建筑构件耐火试验水平炉 建筑构件耐火试验水平垂直综合炉

ZY6236B-PC 建筑构件耐火试验水平炉

图1-1、水平炉工程结构示意图

图1-2水平炉整体外形图（实物图）

一、适用范围：

适用于建（构）筑物室内外使用的各类钢结构防火涂料在标准受火条件下确定其耐火特性。

二、符合标准：

2.1符合GB/T9978.1-2008《建筑构件耐火试验方法 第1部分：通用要求》以及ISO834-1：1999》试验标准；

2.2符合GB/T9978.3-2008《建筑构件耐火试验方法 第3部分：试验方法和试验数据应用注释》试验标准；

2.3符合GB/T9978.5-2008《建筑构件耐火试验方法 第5部分：承重水平分隔构件的特殊要求》

试验标准；

2.4符合GB/T14907-2018《钢结构防火涂料》试验标准。

三、主要优点：

3.1一炉可以多用，可以兼容多个标准；

3.2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。

3.3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。

3.4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。

3.5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。五层结构，内层温度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。

3.6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；

3.7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；

3.8我公司申请了炉子的专利和软件著作权；见图2

图3-2垂直炉专利号： 图3-3炉子软件著作权

ZL2018 2 0955726.4 登记号：2021SR0838290

一

四、炉子结构工程设计 见图4

4.1炉子结构：炉子设计寿命为15年以上，炉子建造采用美国GOVMARK（哥马克）技术。五层结构，内层为1300°C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。五层结构，从外到里分别为：第一层为钢结构框架；第二层用红砖砌成外围；第三层为耐火高温石棉；第四层为耐火砖；第五层含锆耐火高温棉，耐火温度达到1600℃。

4.2耐高温材质：

4.2.1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；

4.2.2粘合用工业用耐火粘合剂：使用温度1400℃；

4.2.3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℃，工业窑炉专用保温材料。

4.3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；

4.4炉内尺寸： 3000mm (W)*3000mm (H)*1500mm (D)；

4.5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。

图4-1、炉体结构示意图

图4-2、炉体结构现场施工图

4.5试验炉基础 、使用空间：

4.5.1试验炉基础：要求地基坚固和平整，地面承受压强为750kg/m2；

4.5.2要求楼层高7.0米以上，试验区、控制室、燃气室、净化部分以及制样部分共计使用面积为160平方米以上（长16m，宽10米），需要安装3吨以上行吊。

4.5.3环境要求：通风良好，操作方便。周围无易燃、易爆物品。建议远离市区和居民区，钢结构厂房。

五、燃气和空气供气系统：

5.1燃气总管控制系统：见图5-1

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5-1、燃气总管控制系统

图5-2、燃气总管控制系统（现场图）

5.1.2燃气管路：见图6

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。

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。见图6-2

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；

图6-1、主燃气控制部分

图6-2、燃气压力监控

5.2空气管路：见图7-1

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7.5kw一组组；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7-2

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。

图7-1、空气供气系统

图7-2、空气两路供气

六、燃烧器及燃烧控制系统：

6.1燃烧器：采用高速燃气烧嘴320kw共16个；见图8

图8、高速燃气烧嘴

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9

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；

图9、燃烧器控制示意图

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10、燃烧器控制电气图

6.9燃气选择：

6.9.1燃气:使用使灌装液化石油气（LPG或管道天然气(LNG);

6.9.2使用灌装液化石油气作为燃料,需要气化炉气化把液化石油气由液相转化为气相。采用多瓶管道安装方式，即8瓶串联为一组，二组共十六瓶，自动化控制电路，试验时当压力低于设定值，液相切换阀会自动转换到另一组，这样可防止试验中燃气突然耗尽，使试验中断。

6.9.3燃料消耗量：（300m~550）m3/h。

图11、多瓶管道安装方式

七、温度测量和控制系统:

7.1温度测量

7.1.1炉内热电偶: 炉内采用符合GB/T 16839.1规定的丝径为2.0mm的k型镍铬-镍硅热电偶，外罩耐热不锈钢套管，中间填装耐热材料，其热端伸出套管的长度不少于25mm，共8支，温度的准确度小于±15℃。见图11

图11、工业炉耐高温热电偶

7.1.2背火面温度测量：采用直径为0.5mm热电偶，熔焊在厚0.2mm，直径为12mm的圆形铜片上，符合GB/T16839.1规定的大型镍铬-镍硅的热电偶，应覆盖长、宽均为30MM厚度为2.0mm的石棉衬垫。共计8支。

7.1.3环境温度测量：采用直径为3.0MM的铠装热电偶，符合GB/T16839.1规定的大型镍铬-

镍硅的K型热电偶。

7.2温度控制系统：见图14

7.2.1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。

7.2.2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；

7.2.3炉膛温度采集：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；

图14、温度控制系统

7.2.5炉内升温曲线；满足GB9978.1-2008标准升温曲线；见图15

图15-1、标准升温曲线图

图15-2、现场采集的标准升温曲线

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：测量范围量程0～100Pa;采用微差压力计，为T形测量探头，测量精度±0.5pa.测量点共2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；符合GB/T9978.1-2008标准。

8.1.2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；

8.1.3 T形测量探头：采用USU310S耐高温的不锈钢管，压力传感器置于不受到火焰冲击的地方且不在烟气排放的路径上，从炉内穿过炉墙到达炉外，炉内和炉外的压力保持同一水平高度。

8.1.4炉内压力传感器安装：试验炉运行时，可控制距理论平面500mm高度处的炉内压力值为零，但通过适当调整中性压力平面的高度使得在炉内试件顶部的压力值不应超过20Pa。测量压力值为阶梯压力值，顶部压力值试验开始5分钟之内为15pa±5pa，10分钟后为17pa±3pa。

8.2压力控制系统：

8.2.1炉内压力控制：采用电动变频器控制，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16。连接到排烟管道，将炉体内的烟气排出控制压力。

8.2.3排烟气采用22kw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

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；

图16-1、弥散式泄压系统（示意图）

图16-2风冷和水冷却系统

九、压力加载系统：

9.1加载系统：分为均布加载和集中加载；

9.2加载整体结构设计：整个炉子为贯穿式地基结构设计，长7.0m，宽1.5m，内含400型H钢，用钢筋混凝土制成；见图17

图17、贯穿式地基结构设计

9.3均布加载：见图18

9.3.1采用四点同步加载，每点加载能力200kN。共1000KN；

9.3.2梁试验加载自反力架：承载载荷1000kN，最大变形量不超过0.5mm。

9.3.3均布加载方式：采用伺服液压加载，总加载量为1000KN。

9.3.4满足GBT 9978.6-2008《建筑构件耐火试验方法 第6部分：梁的特殊要求》以及GB14907-2018《钢结构防火涂料》要求；

9.3.5加载点分布：四个加载点布置在距离不超过一端1/8、3/8、5/8、7/8跨度（Lsup）的位置。

图18-1、均布加载示意图

图20-2、均布加载（现场实物图）

9.4集中加载：见图19

9.4.1试验加载自反力架：承载载荷1000kN，最大变形量0.5mm。满足GB/T9978.5-2008要求；

9.4.2集中加载方式：采用伺服液压加载，总加载量为2000KN；

图19-1、集中加载（示意图）

图19-2、集中加载（现场实物图）

9.4.3加载头：采用耐高温材质，避免测量探头由于受热产生数值漂移；

9.4.4支承框架：当进行均布加载时，试件安装在一个能承载的框架内，该框架的刚性大于试验构件的刚性并能承受试验过程中施加的加载量，在框架的平面内当荷载分布结构的跨距中心承受10kN的力时，承载框架结构的任一边变形量不大于1mm。

9.4.5试验炉顶四周配有单独的钢平台（平台的承载能力0.5t/m2），并且配有1.2m高的安全护栏。

9.4.6约束部件：试件安装在特殊的支承和约束框架内，在试验中，支承末端和边界的约束采用不燃的耐火高温棉封堵，与实际应用一致。边界条件：一个边界条件提供膨胀、收缩或转动

的约束，另一个边界条件提供试件变形自由变化的空间。检测试件可选择任意一个边界条件分别确定为约束和/或自由变化。边界条件的选择应通过仔细分析其实际应用的条件加以确定。如果构件试件在实际应用中的边界条件不确定或是变化的，采用保守的方法在试件两边或两端提供支承。

9.4.8承载能力丧失的跟踪：试验前人工对试件约束部分在受到膨胀力、收缩力或扭矩作用之前的约束状态进行记录。试验过程中，通过约束传导到试件的外部力和力矩采用计算机实时跟踪和记录试验承载能力丧失的时间。为维持其约束条件，实时记录和跟踪力在发生适当改变时的时间和变形（位移）量。

9.4.9变形量（位移）测量:

9.4.9.1采用红外线测量，自动测控（联动控制）测量位移，测量点在跨度的中间；

9.4.9.2测量参数：含变形速率和变形总量；

9.4.9.3变形量记录：采集数据每分钟15次，记录次数每分钟二次；

9.4.9.5变形量测定：应符合GB/T9978.1-2008中5.5.4的有关规定。

9.4.9.6轴向压缩或膨胀值测量：±0.5mm.

9.4.9.7其它变形量精度：±2mm。

9.4.10加载条件：加载精度、加载速率均符合GB/T9978.1-2008中6.3条的有关规定。约束和边界条件符合GB/T9978.1-2008中6.4条的有关规定,加载测量精度优于：±2.5%。

十、试验框架和盖板：

10.1标准GB14907盖板一套：

10.2钢结构防火涂料隔热效率试验盖板一套

图20-1标准GB14907盖板（1） 图20-2标准GB14907盖板（2）

十一、测量仪器的准确度：

11.1测量温度：炉内 ：±10℃；

11.2环境及背火面：±2.0℃；

11.3其他温度：±5℃

11.4试验炉外表温度：为常温；

11.5炉内压力：±2 pa；

11.6时间：±1s/h；

十二、计算机控制系统：见图21

12.1控制方式：采用自动、手动两种控制方式

12.2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；

12.3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。

图21-1、总控制电路图（1）

图21-2、总控制电路图（2）

12.4 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；

12.5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。

12.6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。

12.7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。

12.8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。

12.9控制软件带扩展功能

图22 控制部分

图20数据采集界面

十三、安全报警系统：

13.1燃气探测器：置于燃气室一个；

13.2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。

13.3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。

13.4现场需要配备50kg推车式灭火器二个（需方自备）

13.5燃气使用安全在“燃气和空气供气系统”严谨设计。

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