变压器油池火燃烧规律的实验研究

发布时间：2020-12-16 20:40

　　为对变压器油池火灾进行准确有效的灭火,研究不同尺寸和不同厚度下变压器油的火灾动力学特征和基本燃烧特性,具体分析变压器油的燃烧过程和变压器油燃烧速率、火焰温度以及辐射热流随油池直径以及厚度的变化规律。结果表明:整个油品的燃烧过程分为预热燃烧阶段、稳定燃烧阶段和火焰熄灭阶段。对于厚度大于10 mm的油池燃烧,稳定阶段的燃烧速率与油层厚度无关,稳定阶段的燃烧速率随着油池直径的增加而增加。同时,变压器油火灾连续火焰区温度接近750℃。对于稳定燃烧阶段下的变压器油燃烧,基于辐射通量可得出在燃烧过程中,辐射热量占总燃烧热的占比约为1/3。研究结果可丰富变压器油燃烧的基础数据,为变压器火灾的灭火提供参考。 

【文章来源】：中国安全生产科学技术. 2020年08期 北大核心

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

变压器油池火的实验装置原理

燃烧速率是油池火灾中关键参数,直接决定了火焰高度和最大热释放速率[10]。对于油池火燃烧,燃烧速率主要与火焰反馈至油品表面的热流相关[11]。火焰热量反馈过程与油盘的直径直接相关,不同油盘直径条件下,厚度为30 mm的油池火的燃烧速率变化如图2所示。由图2可知,根据变压器油的燃烧速率变化,整个燃烧过程可分为预热燃烧阶段、稳定燃烧阶段和火焰熄灭阶段。对于预热燃烧阶段,燃烧速率快速增加。该阶段火焰反馈给油品的热量,主要用于加热变压器油。对比3个尺度下的预热燃烧阶段,由于直径0.2 m的油盘燃烧规模小,火焰反馈给油品表面的热量少,因此预热时间明显大于其他2个燃烧尺度下的预热时间。对于稳定燃烧阶段,燃烧速率相对稳定,基本保持不变,且持续时间较长。对于稳定燃烧阶段,火焰反馈相对稳定,传热传质整体保持稳定。对于火焰熄灭阶段,燃烧速率迅速下降,主要是由于油品消耗殆尽。与康全胜等人开展的小尺度庚烷燃烧实验相比[12],在整个燃烧过程中,由于变压器油的沸点相对较高,并未出现沸腾燃烧的现象。

火焰温度决定了火焰表面的辐射能力,与火焰对外辐射相关。实验中,利用热电偶测量油盘上方的火焰温度,0.3,0.4,0.5 m直径,厚度50 mm工况下的火焰温度分布如图3所示。由图3可知,在油盘正上方0.15 m处最高可达750 ℃,但是随着高度的增加,出现明显的温度梯度。以直径为0.5 m的变压器油池火为例,油池上方0.45 m位置处火焰温度约为400 ℃,油盘正上方1.05 m处温度降至100 ℃。并且油池直径从0.3 m增加到0.5 m时,油面上方最高温度上升了150 ℃,由于油池直径的增加,火焰燃烧速率也相应增大,使热对流和热辐射效率升高。

【参考文献】：
期刊论文
[1]初始油温对变压器油燃烧特性影响[J]. 张博思,张佳庆,余志红,陈庆涛,范明豪.  消防科学与技术. 2019(01)
[2]变压器火灾典型案例的反思及预防[J]. 王海飞,陈聪,胡磊,王晓剑.  供用电. 2018(11)
[3]大型电力变压器火灾安全研究[J]. 赵志刚,徐征宇,王健一,关健昕,遇心如,李光范.  高电压技术. 2015(10)
[4]典型变压器油燃烧特性试验研究[J]. 范明豪,李伟,杜晓峰,祁炯,汪书苹,武海澄.  华东电力. 2013(09)
[5]小尺度庚烷池火燃烧速率实验研究[J]. 康泉胜,陆守香,陈兵.  科学通报. 2010(01)



本文编号：2920747