圖1整機圖
一、概述:
1.1 此設備以通過燃燒產物氣流中氧氣濃度計算出的氧氣消耗量以及燃燒產物時熱釋放速率為設計原理，材料的熱釋放速率也是材料燃燒性能中最重要的參數，該設備能準確地測量材料燃燒過程中的熱釋放速率，外形美觀大方、測試便捷精準，對于預測火災危害及其阻燃防治處理極為重要。
1.2 用于所有防火、阻燃固體材料進行熱釋放量、熱釋放速率、質量損失、產煙量、產煙速率測試等，在各種預設條件下對材料進行阻燃和燃燒性能測試，也可作為相關性分析的數據導入數學模型預測燃燒行為；
1.3 廣泛用于質檢單位、科研院校分析材料和檢測材料熱釋放性能。
1.4適用于：能客觀評價真實火災中材料的燃燒性能，能夠有效獲得包括釋熱速率(HRR) 、總釋放熱( THR) 、有效燃燒熱(EHC) 、點燃時間( TTI) 、煙及毒性參數和質量變化參數(MLR) 、熱釋放平均速率最大值（MARHE）等，適用于EN45545檢測標準。
1.5 放置要求：常規實驗室，380 V，總功率小于10kW。
二、符合執行的標準和法律法規
2.1設備設計、選材、制造、測試和驗收符合下列國家現行的標準、規范及其它相關的標準、規范，且必須是有關機構發布的最新有效版本的標準，適用標準包括但不限于以下清單所列標準：
2.2 ISO 5660-1 《對火反應試驗——熱釋放速率、發煙率和質量損失率——第1部分：熱釋放速率（錐形熱量計法）》
2.3 GB 2894 《安全標志及其使用導則》
2.4GB/T 5226.1 《機械電氣安全機械電氣設備 第1部分：通用技術條件》本系統設備的設計制造應符合國家標準，所有零、部件和各種儀表的計量單位應全部采用國際單位（SI）標準。
2.5符合GB/T16172-2007《建筑材料熱釋放速率試驗方法》。
三、主要技術參數：
3.1 箱體結構：測試與控制箱體由分析機柜組合而成，分析機柜與實驗操作機柜采用可一體式設計。
3.1.1隔熱玻璃罩：3mm耐熱鋼化玻璃；加載樣品時可升起/移動隔熱罩，試驗開始后降下/放置玻璃罩以防止操作人員誤觸。
3.2 輻射錐：見圖2
圖2 輻射錐
3.2.1 輻射錐裝置及其控制系統：由耐高溫不銹鋼錐殼體、耐高溫錐形加熱管盤、精準測溫熱電偶、采用連桿式傳動與定位機構的無反射屏蔽層，帶有安全切斷裝置的點火裝置等部件組成。
3.2.2 輻射錐功率：額定功率5000W，
3.2.3 輻射熱通量的測量：
3.2.3.1 輻射熱通量的測量：采用K型不銹鋼鎧裝熱電偶測量其溫度，通過測量輻射錐的溫度設定為對應的輻射熱通量。熱電偶為外徑≤3.0mm暴露熱節點的鎧裝熱電偶；
3.2.3.2 控制方式：采用計算機+PID+SSR控制方式，有效控制輻射錐的功率，確保輻射錐輸出功率的精確度。
3.2.3.3 熱電偶安裝位置：3支熱電偶對稱放置，以非焊接方式與電熱管接觸；
3.2.3.4 錐形加熱器的入射熱流強度可根據不同的試驗要求進行選擇。
3.2.4錐形加熱器：中心處輻照度與試樣中心50mm×50mm范圍內偏差小于2%；熱輸熱量0~120kW/m2。
3.2.5溫度控制部件：能在1200℃高溫下長期使用；熱電偶精度0.1℃。
3.2.6隔熱罩：表面鋪墊3mm厚隔熱墊。
3.3 輻射屏蔽層：見3
圖3 輻射屏蔽層
3.3.1 結構：采用厚度為6mm不銹鋼材質制成；
3.3.2 控制方式：采用全自動控制，由電腦程序輸出信號，快速插入和移出的方式；
3.4 試樣安裝裝置：由不銹鋼試樣安裝架、定位架、調節支桿、稱重裝置（樣品稱量范圍 0～6200g；精度：0.01g），隔熱材料及保護盒等部件組成，見圖4。
3.4.1 試樣安裝架：為一個方形敞開盤，上端開口為：(106±1）mm×(106±1)mm,深度為（25±1）mm,安裝架采用厚度為50（2.4±0.15)mm的不銹鋼板。包括一個便于插入和移出的把手，和一個保證試樣的中心位置在加熱器下方并能與稱重設備準確對中的機械裝置。安裝架的底部放置一層厚度為13mm的低密度（公稱厚度65kg/m3）的耐熱纖維墊;輻射錐下表面與試樣頂部的距離調節為(25±1）mm，對于尺寸不穩定的材料，對于尺寸不穩定的材料，其與輻射錐下表面的距離為(60±1）mm。
圖4 試樣安裝裝置
3.4.3 稱重設備（稱重負載）：稱重傳感器，通過高精度承重傳感器對試品材料的試驗過程重量變化時進行測量，分辨率0.01g，見圖5。
3.4.3.1 稱重范圍：0~6200g
3.4.3.2 精度：0.01g
3.4.3.3 10%~90%稱重范圍內響應時間小于0.1s；
3.4.3.4 30min內漂移小于0.1g
3.4.3.5 解析度：0.01g；
圖5 稱重設備
3.5 排煙裝置及其控制系統：見圖6
3.5.1 組成：由集氣罩、煙管、排煙風機、節流孔板及差壓式風速測定裝置、熱
電偶煙氣測溫裝置組成，煙溫信號給主控程序參于實驗結果數據計算，排煙裝置位于機柜頂端。
排風系統包括：軸流風機，304不銹鋼排風管道，擴散板、集煙罩、氣體取樣探頭、差壓測量探頭、溫度測量傳感器、（進口熱電偶和進口差壓傳感器）排氣管、孔板流量計等組成。
3.5.2 軸流風機：風速可調，在標準溫度和壓力條件下，能使排氣系統的排風量（g/s）：0～50，精度（g/s）：小于0.1。
3.5.3 集煙罩：為一錐形體，集煙口為450mm×450mm,上為一個150mm×150mm的正方體，總高度350mm，集煙罩底部與試樣表面的距離為（210±50）mm
3.5.4 孔板流量計：采用高精度數字輸出，輸出為0-10v電壓信號通過I/0板速模塊轉變，直接由計算機控制其流量。
3.5.5 節流孔板：在集煙罩與進氣管之內裝有一內徑為（57±3）mm的節流孔板，以均化氣流組分；
3.5.6 氣體的采集采用環形取樣器，裝在集煙罩（685±15）mm的風機進氣管道內。環形取樣器上有12個直徑為（2.2±0.1）mm的小孔；以均化氣流組分，小孔與氣流方向相反，以避免煙塵沉積。
3.5.7 氣流溫度的測量；由外徑為1.5mm的鎧裝熱電漏測量。安裝在孔板流量計的上游（100±5）mm處，排氣管軸線位置上。
3.5.8 排煙管道：由不銹鋼制作，管道直徑為114mm，長度約：1500mm，上面裝有風機、流量計、傳感器等等。確保了設備有良好的通風系統，試驗完成后，可將燃燒產物由燃燒室排出到大氣中。通風性能根據試驗要求進行調節，氣流速度應限制在一定的范圍內，保證試驗結果的準確性。
圖6 排煙系統
3.5.9排氣系統：管道304不銹鋼制造；1.5kW耐高溫排風機，排風流量0-50L/s任意調節，流量精度0.1L/s；
3.6 樣氣采集與預處理裝置：
3.6.1樣氣采集與預處理裝置由環形取樣器、包括微粒過濾器、精密過濾器、冷藏冷阱、泵、水干燥柱、CO2過濾柱和流量控制器。
3.6.2 環形取樣器環形取樣器安裝在排煙管道中并與管道同心，設有均化氣流裝置；
3.6.3 三級過濾，具有耐高溫耐酸堿腐蝕及抗氧化功能，一級過濾精度不低于0.45~50um；
3.6.4 濾芯安裝采用易裝拆結構；二級過濾裝置為帶排水功能的空氣保護過濾器，可靠分離氣體中所含固體，過濾精度不低于0.2um-20um；三級過濾裝置用于過濾冷卻后樣氣中的水份。過濾筒易于拆裝，便于更換過濾介質；
3.6.6 配備壓縮制冷式冷凝器：露點溫度為0~5℃；
3.6.7 配備進口德國KNF隔膜泵，流量33 L/min,真空度：700 mmHg，壓力:2.5 bar；
3.6.8 樣氣管道配備自清潔系統，實驗完成后可設定逆向吹氣清潔樣氣管道。
3.6.9冷阱： 溫度控制0-5℃，配進口隔膜取樣泵；環形取樣器上應有12個小孔以均化氣流組份。
3.7 點火電路：采用一個10KV互感器提供能量的火花塞進行外部點火。對于尺寸不溫度的材料其距離為（48±2）mm，見圖7。
圖7 電子自動點火
3.7.1高壓脈沖點火器：火花間隙3mm，位于試樣上方13mm。
3.8 點火計時器：視值分辨率：0.1s, 計時誤差：1s/1h
3.9 熱流計系統：見圖8
3.9.1 采用輻射接收靶為水冷式，直徑為12.5mm，表面覆有耐久的無光澤黑色涂層；熱流計：量程為(0~100)KW/ m2，精度為±3%，重復性為±0.5%。帶可追溯的校準報告。
3.9.2 熱流計配備便攜式水冷卻系統，自帶循環水及水冷卻裝置，無須外接冷卻水源，于面板可顯示水溫及水流裝況，即時監控冷卻狀態。
圖8 熱流計
3.10 標定燃燒器及其供氣系統：見圖9
3.10.1 配備黃銅管等作為標定燃燒器，燃燒器采用纖維填充及濾網裝置來擴展可燃氣體，燃燒均勻。
3.10.2 標定燃燒器供氣系統為調壓閥、壓力表、MFC等構成，確定能提供穩定氣源供燃燒。MFC量程為10L/min,準確度為±1%F.S.,線性±0.5%F.S.,響應時間≤2sec。
3.10.3 標定燃燒器通過彈夾式夾具可懸掛安裝在輻射錐下方，要求操作便捷，定位精準。
3.10.4 為了標定整個測試系統的響應，采用一個有方形開孔并且斷面也為方形的黃銅管作為標定燃燒器，燃燒器：在園形金屬上開有面積為（500±100）mm2的孔，開孔上覆有金屬絲網以使燃氣擴散，管內充填陶瓷纖維以提高氣流的均勻度。
圖9 標定燃燒器
3.11 流量計：量程：0~20L/min,精度：1%。
3.13 熱電偶：直徑1.5MM非暴露熱節點熱電偶，美國OMEGA品牌。
3.14 氣體分析系統：
3.14.1氧氣(O2)分析儀：采用德國（西門子）SIEMENS，順磁式。
1）量程：（0-25）%，測試10%~90%；
2）信號輸出：4-20mA；
3）分辨率100×10-6
4）相對濕度：<90%（無凝結）；
5）線性度偏差：<±0.1% O2；
6）零點漂移：≤0.5%/月；
7) 量程漂移: ≤0.5%/月
8) 內部信號處理時間小于1S；
9) 響應時間：T90<5秒
10) 重復性：<±0.02% O2；
11) 本機顯示:LCD液晶顯示屏(帶背光)
12) 模擬輸出:4～20mA 750Ω
13) 環境溫度:5℃～＋45℃；供電:220VAC±10%,50～60Hz。
14) 30min內分析儀的噪聲漂移均不超過0.01%；數據采集輸出的分辨率優于 0.01%6；
3.14.2二氧化碳（CO2）分析儀：原產地為德國AGM Sensors非分光紅外(NDIR)傳感器模塊：
1)測量原理:非分光紅外NDIR,雙波長,單束;
2）氧氣量程0-25%，測試10%~90%，
3)反應時間: ≤6s;
4)精度：滿量程±2% FS
5）穩定性：滿量程±2% FS ( 12 個月以上)
7)固有誤差<0.02%，
8)重復性<0.01%。
9)最低檢測值: <滿量程1%FS
10)線形誤差: <滿量程2%FS
11)狀態/故障控制:雙色 LED 顯示
12)狀態/故障輸出: +5V HCMOS on 34-Pin 連接器
13）模擬輸出:4～20mA 750Ω
14）環境溫度:5℃～＋45℃
15）供電:220VAC±10%,50～60Hz 5000W
16）30min內分析儀的噪聲漂移均不超過100 ×10-6
3.14.3 一氧化碳CO分析儀：原產地為德國AGM Sensors非分光紅外(NDIR)傳感器模塊：
1） 測量：0～1%；測試10%~90%
2）響應時間：﹤6s
3）重復性：0.1 ppm
4）零點漂移：≤2%/周
5）量程漂移: ≤2%/周
6）線性偏差: ＜±1%
3.15.4 分析儀進氣流量為3.5L/min,氣路配備流量計，防止過載對分析儀進行損傷；流量計量程為0.5~5L/min；配備分流裝置分散排空多余氣體。
3.15.5 預留標定接口，可對氣分析儀各氣體傳感器進行標定。
3.15.6 煙密度測量系統:煙密度測量系統位于排燃管上靠近排風機端，由光源發射裝置、校正機構、測溫裝置等組成，測量過程中由于煙的積塵，光透過率的減小不應超過5%。
3.15.6.1光源: 光源發射裝置為氦氖激光器，能產生光譜波長632.8納米，隨機偏振的紅色光源，用于煙霧濃度測試；光源接收端控測器線性度≥99.8%，不穩定度<0.1%；
3.15.6.2 光源通道上設計校正機構，可對光源接收100%及0%進行校正；光元件一側安裝有熱電偶測量煙氣溫度，提供信號給主控程序參于實驗結果數據計算。
3.15.6.3 透鏡: 直徑50mm和焦距60mm的凸透鏡，使得通過排煙管道的平行光束直徑為30MM。
3.15.6.4 光電接收元件：采用日本濱松單晶硅光元件，通過接收的光束強度變化來確定煙密度，光強度的測量精度不應低于±5%。
3.15.6.5 光系統探測器色度標準函數精度不低于±5%，輸出線性度在5%以內；
3.15.6.6 光學煙密度計安裝在排煙管道煙氣分布均勻的位置，光束能垂直穿過排煙管道，光學煙密度計的安裝不影響測速及取樣，光學煙密度計的玻璃窗選用石英玻璃。
六、控制系統：
6.1 計算機控制界面方式：采用電腦+專業軟件控制，引導式操作，操作方便安全可靠，所有的繁瑣程序和運算都已集成計算機里，反應速度非常快，操作方便，人性化界面，傻瓜式操作。
6.2 軟件采用儀器設備專用開發軟件LabeView及數據采集控制卡；控制試驗過程中可以實時查看試驗數據，可實現自動數據計算、采集和處理、數據保存和輸出實驗報告和測定結果；具有高智能、引導式菜單操作，簡便直觀的特點，使試驗結果更加準確。
6.2.1 16 位數據采集卡。掃描速率 250 通道/秒，可USB接口可直接與電腦相連。
6.3 內置設備的預標定及工作標定程序，可方便進行稱重設備準確性，輻射錐不同輻射照度下的錐體溫度，光路的零點校正，分析儀各傳感器精度進行標定；
6.4 可設置各個傳感器校準模式，包括氧氣分析儀、二氧化碳分析儀、一氧化碳分析儀、微壓差傳感器、煙密度測量系統、稱重裝置、質量流量控制的單點或雙點校準，以獲得最佳線性；
6.4.1微壓差傳感器：差壓傳感器精度±1%FS，遲滯±0.1%FS，最大線性壓力69Kpa。
6.4.2質量流量控制器：控制范圍:2-100%F.S，反應時間：1秒以內，精度：＜±1%F.S，重復性：±0.2%以內，耐壓：1MPa。
6.5 C參數標定：兩次校準的C系數偏差不超過5%，且校準之后設備運行穩定，保證了測量結果的真實可靠。
6.6 狀態檢查界面，可一目了然的獲取儀器的各個傳感器部件的工作狀態；可記錄各個傳感器的工作數值，包括微壓差傳感器、煙囪溫度、氧氣分析儀、二氧化碳分析儀、一氧化碳分析儀；報告模板為EXCELL格式，可顯示圖形及數值模式。
6.7 錐形量熱儀能夠直接測量材料屬性包括熱釋放速率、著火時間、燃點熱量、質量損失速率、煙氣釋放速率、燃燒的有效熱量、毒性氣體釋放速率、CO2、CO生成量等；試驗數據的輸出，可保存打印；具有強大的功能，尤其是可以多曲線對比，可以直觀比較材料的燃燒特性的差別。
6.8 采集系統可收集記錄氧氣濃度、溫度、熱釋放速率、孔板流量計、熱電偶、熱煙道氣體流速、試樣點燃時間和熄滅時間、總耗氧量、質量損失速率、熱釋放總量、二氧化碳生成量及一氧化碳生成量曲線，所有過程量的曲線和實時數據。可保存打印。
6.9 點火系統：帶有安全切斷裝置的高壓火花發生器，高壓自動點火、自動定位，樣品在燃燒平臺上由點火器點燃，點燃速度迅速，能保證試驗結果的準確性。
6.10軟件數據：各種數據包括輸出波形、主頁報告、測試全過程基礎數據、測試全過程分析數據等
主要數據：熱釋放速率 HRR、產煙率 SPR、熱釋放總量 THR、總產煙量TSP、總產煙速率 RSR、質量損失速率 MLR、比消光面積 SEA、消光系數 Ext.coff.
氧氣消耗速率 O2C、熱釋放平均速率 ARHE、熱釋放平均速率最大值 MARHE、C系數 C-factor、試樣點火時間 time to ignition、試驗燃燒時間time to flameout、試驗結束時間End of test time、有效燃燒熱 Effective heat of comb.
、一氧化碳生成量Carbon monoxide yield、二氧化碳生成量 Carbon dioxied yield
6.11樣品夾具盒：由304不銹鋼材料制成，夾具盒下部帶有導入定位槽，測試時可方便試樣直接定位測試；夾具盒內尺寸111mm*111mm，高54mm，測試面開口94mm*94mm。
6.12樣品尺寸：按照ISO 5660-1 《對火反應試驗——熱釋放速率、發煙率和質量損失率——第1部分：熱釋放速率（錐形熱量計法）》制備試樣，試樣最大尺寸為100mm*100mm*50mm。
6.13電源：電源電壓，380V，50Hz；外尺寸：1900*600*2500mm（長*寬*高）；按照GB 2894 《安全標志及其使用導則》，GB/T 5226.1 《機械電氣安全機械電氣設備 第1部分：通用技術條件》對設備進行安裝調試。
6.14設備附件
6.14.1配置氧指數儀、煙密度儀、水平垂直燃燒測試儀和錐形量熱儀所需的全部氣瓶（含氣瓶柜）、減壓閥和壓力表（含計量），負責氣瓶與儀器管路連接。
6.14.2對氧指數儀、煙密度儀、水平垂直燃燒測試儀、錐型量熱儀進行使用培訓、檢修（含各流量計計量），確保機器正常運行。使用標準物質、標準氣體對氧指數、煙密度、錐形量熱儀進行檢驗，檢驗結果需滿足檢驗標準。
6.14.3負責錐量和煙密度集煙罩的安裝。
6.14.4配置符合安全環保部規定的空氣壓縮機2臺（含壓力表計量），能夠滿足煙密度、氧指數運行標準。
6.14.5 設備使用環境
工作電壓：電源電壓380V，50Hz；避免陽光直射，避免一側受熱，設備附近無振動源；安裝環境免于化學侵蝕、爆炸。
附配置清單：ZY6243錐形量熱儀
|
序號 |
名稱 |
規格型號 |
品牌 |
數量 |
產地 |
|
1 |
氧氣分析儀 |
量程：（0-25）% |
德國西門子 |
1套 |
德國 |
|
2 |
質量流量控制器 |
量程為10L/min,準確度為±1%F.S.,線性±0.5%F.S.,響應時間≤2sec。 |
格里爾斯 |
1套 |
中國 |
|
3 |
微壓差傳感器 |
信號輸出：4-20mA；或0-5V 200PA |
佛山昊勝 |
1個 |
中國 |
|
4 |
隔膜泵 |
流量33 L/min,真空度：700 mmHg，壓力:2.5 bar |
德國KNF |
1個 |
德國 |
|
5 |
煙塵過濾器 |
JNC QSL-15 0-0.8MPA |
江蘇人意 |
1個 |
中國 |
|
6 |
水分過濾器 |
干燥劑 3KG |
江蘇人意 |
1個 |
中國 |
|
7 |
二級過濾器 |
L=55mm，圓形，白色薄膜式，3um |
江蘇人意 |
1個 |
中國 |
|
8 |
離心風機 |
1.5kW耐高溫排風機，排風流量0-50L/s任意調節，流量精度0.1L/s； |
佛山科惠 |
1個 |
中國 |
|
9 |
齒輪減速同步電機 |
14W AC220-240V 60KTYZ 10r/min 50HZ/60HZ |
廣東正科 |
1個 |
中國 |
|
10 |
電磁閥 |
2W-025-08 |
臺灣亞德客 |
1個 |
中國 |
|
11 |
蠕動泵 |
MODLB 220V 5轉/MIN |
山東馬力 |
1個 |
中國 |
|
12 |
模塊 |
E4AD |
日本三菱 |
1個 |
日本 |
|
13 |
壓力表 |
0-2KG |
上海亞特 |
2個 |
中國 |
|
14 |
固態繼電器 |
SSR-40DA/40A |
臺灣陽明 |
1個 |
中國臺灣 |
|
15 |
熱電偶 |
直徑1.5MM非暴露熱節點熱電偶 |
OMEGA |
4個 |
美國 |
|
16 |
繼電器 |
14腳 220V MY410J |
日本OMRON |
7個 |
日本 |
|
17 |
調壓閥 |
AR-2000 |
臺灣亞德克 |
1個 |
中國臺灣 |
|
18 |
板卡 |
USB1616m |
廣東北控測控 |
3塊 |
中國 |
|
19 |
隔離變送器 |
50MV-0-5V |
上海凱泰 |
4個 |
中國 |
|
20 |
點火器 |
BY-0247 220v |
廣東丁威 |
1套 |
中國 |
|
21 |
交流接觸器 |
3210 |
廣東士林 |
1個 |
中國 |
|
22 |
筆記本電腦 |
定制專用筆記本電腦 |
中諾質檢儀器 |
1個 |
中國 |
|
23 |
鋁箔紙 |
/ |
廣東建達 |
1卷 |
中國 |
|
24 |
熱流計 |
量程為(0~100)KW/ m2 |
安儀 |
1個 |
中國 |
|
25 |
IO繼電器模塊 |
IOMO8088開關輸入8繼電器輸出 |
盈創 |
1個 |
中國 |
|
26 |
直流模擬里采集模塊 |
PD3058E單端12路輸入0-20mA 16位24v |
盈創 |
1個 |
中國 |
|
27 |
直流模擬里采集模塊 |
PD3058E單端12路輸入口一250mv16位24v |
盈創 |
1個 |
中國 |
|
28 |
交流調壓模塊 |
KSG3-80A 4-20mA控制 |
KZLTD |
1個 |
中國 |
|
29 |
溫度控制模塊 |
ARD-4TP4G4-20MA控制 |
艾瑞德 |
1個 |
中國 |
|
設備型號 |
設備名稱 |
設備尺寸 |
用電 |
功率 |
樣品規格 |
其它需要配套準備材料 |
|
ZY6243-I-PC |
錐形量熱儀 |
外觀尺寸約：長1900*寬600*高2500mm |
380V，50Hz； |
|
建筑材料：100*100mm |
|
