图1整机图

一、概述:

1.1 此设备以通过燃烧产物气流中氧气浓度计算出的氧气消耗量以及燃烧产物时热释放速率为设计原理，材料的热释放速率也是材料燃烧性能中最重要的参数，该设备能准确地测量材料燃烧过程中的热释放速率，外形美观大方、测试便捷精准，对于预测火灾危害及其阻燃防治处理极为重要。

1.2 用于所有防火、阻燃固体材料进行热释放量、热释放速率、质量损失、产烟量、产烟速率测试等，在各种预设条件下对材料进行阻燃和燃烧性能测试，也可作为相关性分析的数据导入数学模型预测燃烧行为；

1.3 广泛用于质检单位、科研院校分析材料和检测材料热释放性能。

1.4适用于：能客观评价真实火灾中材料的燃烧性能，能够有效获得包括释热速率(HRR) 、总释放热( THR) 、有效燃烧热(EHC) 、点燃时间( TTI) 、烟及毒性参数和质量变化参数(MLR) 、热释放平均速率最大值（MARHE）等，适用于EN45545检测标准。

1.5 放置要求：常规实验室，380 V，总功率小于10kW。

二、符合执行的标准和法律法规

2.1设备设计、选材、制造、测试和验收符合下列国家现行的标准、规范及其它相关的标准、规范，且必须是有关机构发布的最新有效版本的标准，适用标准包括但不限于以下清单所列标准：

2.2 ISO 5660-1 《对火反应试验——热释放速率、发烟率和质量损失率——第1部分：热释放速率（锥形热量计法）》

2.3 GB 2894 《安全标志及其使用导则》

2.4GB/T 5226.1 《机械电气安全机械电气设备 第1部分：通用技术条件》本系统设备的设计制造应符合国家标准，所有零、部件和各种仪表的计量单位应全部采用国际单位（SI）标准。

2.5符合GB/T16172-2007《建筑材料热释放速率试验方法》。

三、主要技术参数：

3.1 箱体结构：测试与控制箱体由分析机柜组合而成，分析机柜与实验操作机柜采用可一体式设计。

3.1.1隔热玻璃罩：3mm耐热钢化玻璃；加载样品时可升起/移动隔热罩，试验开始后降下/放置玻璃罩以防止操作人员误触。

3.2 辐射锥：见图2

图2 辐射锥

3.2.1 辐射锥装置及其控制系统：由耐高温不锈钢锥壳体、耐高温锥形加热管盘、精准测温热电偶、采用连杆式传动与定位机构的无反射屏蔽层，带有安全切断装置的点火装置等部件组成。

3.2.2 辐射锥功率：额定功率5000W，

3.2.3 辐射热通量的测量：

3.2.3.1 辐射热通量的测量：采用K型不锈钢铠装热电偶测量其温度，通过测量辐射锥的温度设定为对应的辐射热通量。热电偶为外径≤3.0mm暴露热节点的铠装热电偶；

3.2.3.2 控制方式：采用计算机+PID+SSR控制方式，有效控制辐射锥的功率，确保辐射锥输出功率的精确度。

3.2.3.3 热电偶安装位置：3支热电偶对称放置，以非焊接方式与电热管接触；

3.2.3.4 锥形加热器的入射热流强度可根据不同的试验要求进行选择。

3.2.4锥形加热器：中心处辐照度与试样中心50mm×50mm范围内偏差小于2%；热输热量0~120kW/m2。

3.2.5温度控制部件：能在1200℃高温下长期使用；热电偶精度0.1℃。

3.2.6隔热罩：表面铺垫3mm厚隔热垫。

3.3 辐射屏蔽层：见3

图3 辐射屏蔽层

3.3.1 结构：采用厚度为6mm不锈钢材质制成；

3.3.2 控制方式：采用全自动控制，由电脑程序输出信号，快速插入和移出的方式；

3.4 试样安装装置：由不锈钢试样安装架、定位架、调节支杆、称重装置（样品称量范围 0～6200g；精度：0.01g），隔热材料及保护盒等部件组成，见图4。

3.4.1 试样安装架：为一个方形敞开盘，上端开口为：(106±1）mm×(106±1)mm,深度为（25±1）mm,安装架采用厚度为50（2.4±0.15)mm的不锈钢板。包括一个便于插入和移出的把手，和一个保证试样的中心位置在加热器下方并能与称重设备准确对中的机械装置。安装架的底部放置一层厚度为13mm的低密度（公称厚度65kg/m³）的耐热纤维垫;辐射锥下表面与试样顶部的距离调节为(25±1）mm，对于尺寸不稳定的材料，对于尺寸不稳定的材料，其与辐射锥下表面的距离为(60±1）mm。

图4 试样安装装置

3.4.3 称重设备（称重负载）：称重传感器，通过高精度承重传感器对试品材料的试验过程重量变化时进行测量，分辨率0.01g，见图5。

3.4.3.1 称重范围：0~6200g

3.4.3.2 精度：0.01g

3.4.3.3 10%~90%称重范围内响应时间小于0.1s；

3.4.3.4 30min内漂移小于0.1g

3.4.3.5 解析度：0.01g；

图5 称重设备

3.5 排烟装置及其控制系统：见图6

3.5.1 组成：由集气罩、烟管、排烟风机、节流孔板及差压式风速测定装置、热

电偶烟气测温装置组成，烟温信号给主控程序参于实验结果数据计算，排烟装置位于机柜顶端。

排风系统包括：轴流风机，304不锈钢排风管道，扩散板、集烟罩、气体取样探头、差压测量探头、温度测量传感器、（进口热电偶和进口差压传感器）排气管、孔板流量计等组成。

3.5.2 轴流风机：风速可调，在标准温度和压力条件下，能使排气系统的排风量（g/s）：0～50，精度（g/s）：小于0.1。

3.5.3 集烟罩：为一锥形体，集烟口为450mm×450mm,上为一个150mm×150mm的正方体，总高度350mm，集烟罩底部与试样表面的距离为（210±50）mm

3.5.4 孔板流量计：采用高精度数字输出，输出为0-10v电压信号通过I/0板速模块转变，直接由计算机控制其流量。

3.5.5 节流孔板：在集烟罩与进气管之内装有一内径为（57±3）mm的节流孔板，以均化气流组分；

3.5.6 气体的采集采用环形取样器，装在集烟罩（685±15）mm的风机进气管道内。环形取样器上有12个直径为（2.2±0.1）mm的小孔；以均化气流组分，小孔与气流方向相反，以避免烟尘沉积。

3.5.7 气流温度的测量；由外径为1.5mm的铠装热电漏测量。安装在孔板流量计的上游（100±5）mm处，排气管轴线位置上。

3.5.8 排烟管道：由不锈钢制作，管道直径为114mm，长度约：1500mm，上面装有风机、流量计、传感器等等。确保了设备有良好的通风系统，试验完成后，可将燃烧产物由燃烧室排出到大气中。通风性能根据试验要求进行调节，气流速度应限制在一定的范围内，保证试验结果的准确性。

图6 排烟系统

3.5.9排气系统：管道304不锈钢制造；1.5kW耐高温排风机，排风流量0-50L/s任意调节，流量精度0.1L/s；

3.6 样气采集与预处理装置：

3.6.1样气采集与预处理装置由环形取样器、包括微粒过滤器、精密过滤器、冷藏冷阱、泵、水干燥柱、CO₂过滤柱和流量控制器。

3.6.2 环形取样器环形取样器安装在排烟管道中并与管道同心，设有均化气流装置；

3.6.3 三级过滤，具有耐高温耐酸碱腐蚀及抗氧化功能，一级过滤精度不低于0.45~50um；

3.6.4 滤芯安装采用易装拆结构；二级过滤装置为带排水功能的空气保护过滤器，可靠分离气体中所含固体，过滤精度不低于0.2um-20um；三级过滤装置用于过滤冷却后样气中的水份。过滤筒易于拆装，便于更换过滤介质；

3.6.6 配备压缩制冷式冷凝器：露点温度为0~5℃；

3.6.7 配备进口德国KNF隔膜泵，流量33 L/min,真空度：700 mmHg，压力:2.5 bar；

3.6.8 样气管道配备自清洁系统，实验完成后可设定逆向吹气清洁样气管道。

3.6.9冷阱： 温度控制0-5℃，配进口隔膜取样泵；环形取样器上应有12个小孔以均化气流组份。

3.7 点火电路：采用一个10KV互感器提供能量的火花塞进行外部点火。对于尺寸不温度的材料其距离为（48±2）mm，见图7。

                             图7 电子自动点火

3.7.1高压脉冲点火器：火花间隙3mm，位于试样上方13mm。

3.8 点火计时器：视值分辨率：0.1s, 计时误差：1s/1h

3.9 热流计系统：见图8

3.9.1 采用辐射接收靶为水冷式，直径为12.5mm，表面覆有耐久的无光泽黑色涂层；热流计：量程为(0~100)KW/ m²，精度为±3%，重复性为±0.5%。带可追溯的校准报告。

3.9.2 热流计配备便携式水冷却系统，自带循环水及水冷却装置，无须外接冷却水源，于面板可显示水温及水流装况，即时监控冷却状态。

图8 热流计

3.10 标定燃烧器及其供气系统：见图9

3.10.1 配备黄铜管等作为标定燃烧器，燃烧器采用纤维填充及滤网装置来扩展可燃气体，燃烧均匀。

3.10.2 标定燃烧器供气系统为调压阀、压力表、MFC等构成，确定能提供稳定气源供燃烧。MFC量程为10L/min,准确度为±1%F.S.,线性±0.5%F.S.,响应时间≤2sec。

3.10.3 标定燃烧器通过弹夹式夹具可悬挂安装在辐射锥下方，要求操作便捷，定位精准。

3.10.4 为了标定整个测试系统的响应，采用一个有方形开孔并且断面也为方形的黄铜管作为标定燃烧器，燃烧器：在园形金属上开有面积为（500±100）mm²的孔，开孔上覆有金属丝网以使燃气扩散，管内充填陶瓷纤维以提高气流的均匀度。

图9 标定燃烧器

3.11 流量计：量程：0~20L/min,精度：1%。

3.13 热电偶：直径1.5MM非暴露热节点热电偶，美国OMEGA品牌。

3.14 气体分析系统：

3.14.1氧气(O₂)分析仪：采用德国（西门子）SIEMENS，顺磁式。

1）量程：（0-25）%，测试10%~90%；

2）信号输出：4-20mA；

3）分辨率100×10^-6

4）相对湿度：<90%（无凝结）；

5）线性度偏差：<±0.1% O₂；

6）零点漂移：≤0.5%/月；

7) 量程漂移: ≤0.5%/月

8) 内部信号处理时间小于1S；

9) 响应时间：T90<5秒

10) 重复性：<±0.02% O₂；

11) 本机显示:LCD液晶显示屏(带背光)

12) 模拟输出:4～20mA  750Ω

13) 环境温度:5℃～＋45℃；供电:220VAC±10%,50～60Hz。

14) 30min内分析仪的噪声漂移均不超过0.01%；数据采集输出的分辨率优于 0.01%⁶；

3.14.2二氧化碳（CO₂）分析仪：原产地为德国AGM Sensors非分光红外(NDIR)传感器模块：

1)测量原理:非分光红外NDIR,双波长,单束;

2）氧气量程0-25%，测试10%~90%，

3)反应时间: ≤6s;

4)精度：满量程±2% FS

5）稳定性：满量程±2% FS ( 12 个月以上)

7)固有误差<0.02%，

8)重复性<0.01%。

9)最低检测值: <满量程1%FS

10)线形误差: <满量程2%FS

11)状态/故障控制:双色 LED 显示

12)状态/故障输出: +5V HCMOS on 34-Pin 连接器

13）模拟输出:4～20mA  750Ω

14）环境温度:5℃～＋45℃

15）供电:220VAC±10%,50～60Hz   5000W

16）30min内分析仪的噪声漂移均不超过100 ×10^-6

3.14.3 一氧化碳CO分析仪：原产地为德国AGM Sensors非分光红外(NDIR)传感器模块：

1） 测量：0～1%；测试10%~90%

2）响应时间：﹤6s

3）重复性：0.1 ppm

4）零点漂移：≤2%/周

5）量程漂移: ≤2%/周

6）线性偏差: ＜±1%

3.15.4 分析仪进气流量为3.5L/min,气路配备流量计，防止过载对分析仪进行损伤；流量计量程为0.5~5L/min；配备分流装置分散排空多余气体。

3.15.5 预留标定接口，可对气分析仪各气体传感器进行标定。

3.15.6 烟密度测量系统:烟密度测量系统位于排燃管上靠近排风机端，由光源发射装置、校正机构、测温装置等组成，测量过程中由于烟的积尘，光透过率的减小不应超过5%。

3.15.6.1光源: 光源发射装置为氦氖激光器，能产生光谱波长632.8纳米，随机偏振的红色光源，用于烟雾浓度测试；光源接收端控测器线性度≥99.8%，不稳定度<0.1%；

3.15.6.2 光源通道上设计校正机构，可对光源接收100%及0%进行校正；光元件一侧安装有热电偶测量烟气温度，提供信号给主控程序参于实验结果数据计算。

3.15.6.3 透镜: 直径50mm和焦距60mm的凸透镜，使得通过排烟管道的平行光束直径为30MM。

3.15.6.4 光电接收元件：采用日本滨松单晶硅光元件，通过接收的光束强度变化来确定烟密度，光强度的测量精度不应低于±5%。

3.15.6.5 光系统探测器色度标准函数精度不低于±5%，输出线性度在5%以内；

3.15.6.6 光学烟密度计安装在排烟管道烟气分布均匀的位置，光束能垂直穿过排烟管道，光学烟密度计的安装不影响测速及取样，光学烟密度计的玻璃窗选用石英玻璃。

六、控制系统：

6.1 计算机控制界面方式：采用电脑+专业软件控制，引导式操作，操作方便安全可靠，所有的繁琐程序和运算都已集成计算机里，反应速度非常快，操作方便，人性化界面，傻瓜式操作。

6.2 软件采用仪器设备专用开发软件LabeView及数据采集控制卡；控制试验过程中可以实时查看试验数据，可实现自动数据计算、采集和处理、数据保存和输出实验报告和测定结果；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。

6.2.1 16 位数据采集卡。扫描速率 250 通道/秒，可USB接口可直接与电脑相连。

6.3 内置设备的预标定及工作标定程序，可方便进行称重设备准确性，辐射锥不同辐射照度下的锥体温度，光路的零点校正，分析仪各传感器精度进行标定；

6.4 可设置各个传感器校准模式，包括氧气分析仪、二氧化碳分析仪、一氧化碳分析仪、微压差传感器、烟密度测量系统、称重装置、质量流量控制的单点或双点校准，以获得最佳线性；

6.4.1微压差传感器：差压传感器精度±1%FS，迟滞±0.1%FS，最大线性压力69Kpa。

6.4.2质量流量控制器：控制范围:2-100%F.S，反应时间：1秒以内，精度：＜±1%F.S，重复性：±0.2%以内，耐压：1MPa。

6.5 C参数标定：两次校准的C系数偏差不超过5%，且校准之后设备运行稳定，保证了测量结果的真实可靠。

6.6 状态检查界面，可一目了然的获取仪器的各个传感器部件的工作状态；可记录各个传感器的工作数值，包括微压差传感器、烟囱温度、氧气分析仪、二氧化碳分析仪、一氧化碳分析仪；报告模板为EXCELL格式，可显示图形及数值模式。

6.7 锥形量热仪能够直接测量材料属性包括热释放速率、着火时间、燃点热量、质量损失速率、烟气释放速率、燃烧的有效热量、毒性气体释放速率、CO2、CO生成量等；试验数据的输出，可保存打印；具有强大的功能，尤其是可以多曲线对比，可以直观比较材料的燃烧特性的差别。

6.8 采集系统可收集记录氧气浓度、温度、热释放速率、孔板流量计、热电偶、热烟道气体流速、试样点燃时间和熄灭时间、总耗氧量、质量损失速率、热释放总量、二氧化碳生成量及一氧化碳生成量曲线，所有过程量的曲线和实时数据。可保存打印。

6.9 点火系统：带有安全切断装置的高压火花发生器，高压自动点火、自动定位，样品在燃烧平台上由点火器点燃，点燃速度迅速，能保证试验结果的准确性。

6.10软件数据：各种数据包括输出波形、主页报告、测试全过程基础数据、测试全过程分析数据等

主要数据：热释放速率 HRR、产烟率 SPR、热释放总量 THR、总产烟量TSP、总产烟速率 RSR、质量损失速率 MLR、比消光面积 SEA、消光系数 Ext.coff.

氧气消耗速率 O2C、热释放平均速率 ARHE、热释放平均速率最大值 MARHE、C系数 C-factor、试样点火时间 time to ignition、试验燃烧时间time to flameout、试验结束时间End of test time、有效燃烧热 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样品夹具盒：由304不锈钢材料制成，夹具盒下部带有导入定位槽，测试时可方便试样直接定位测试；夹具盒内尺寸111mm*111mm，高54mm，测试面开口94mm*94mm。

6.12样品尺寸：按照ISO 5660-1 《对火反应试验——热释放速率、发烟率和质量损失率——第1部分：热释放速率（锥形热量计法）》制备试样，试样最大尺寸为100mm*100mm*50mm。

6.13电源：电源电压，380V，50Hz；外尺寸：1900*600*2500mm（长*宽*高）；按照GB 2894 《安全标志及其使用导则》，GB/T 5226.1 《机械电气安全机械电气设备 第1部分：通用技术条件》对设备进行安装调试。

6.14设备附件

6.14.1配置氧指数仪、烟密度仪、水平垂直燃烧测试仪和锥形量热仪所需的全部气瓶（含气瓶柜）、减压阀和压力表（含计量），负责气瓶与仪器管路连接。

6.14.2对氧指数仪、烟密度仪、水平垂直燃烧测试仪、锥型量热仪进行使用培训、检修（含各流量计计量），确保机器正常运行。使用标准物质、标准气体对氧指数、烟密度、锥形量热仪进行检验，检验结果需满足检验标准。

6.14.3负责锥量和烟密度集烟罩的安装。

6.14.4配置符合安全环保部规定的空气压缩机2台（含压力表计量），能够满足烟密度、氧指数运行标准。

6.14.5 设备使用环境

工作电压：电源电压380V，50Hz；避免阳光直射，避免一侧受热，设备附近无振动源；安装环境免于化学侵蚀、爆炸。

附配置清单：ZY6243锥形量热仪

序号	名称	规格型号	品牌	数量	产地
1	氧气分析仪	量程：（0-25）%	德国西门子	1套	德国
2	质量流量控制器	量程为10L/min,准确度为±1%F.S.,线性±0.5%F.S.,响应时间≤2sec。	格里尔斯	1套	中国
3	微压差传感器	信号输出：4-20mA；或0-5V  200PA	佛山昊胜	1个	中国
4	隔膜泵	流量33 L/min,真空度：700 mmHg，压力:2.5 bar	德国KNF	1个	德国
5	烟尘过滤器	JNC QSL-15   0-0.8MPA	江苏人意	1个	中国
6	水分过滤器	干燥剂 3KG	江苏人意	1个	中国
7	二级过滤器	L=55mm，圆形，白色薄膜式，3um	江苏人意	1个	中国
8	离心风机	1.5kW耐高温排风机，排风流量0-50L/s任意调节，流量精度0.1L/s；	佛山科惠	1个	中国
9	齿轮减速同步电机	14W  AC220-240V  60KTYZ  10r/min 50HZ/60HZ	广东正科	1个	中国
10	电磁阀	2W-025-08	台湾亚德客	1个	中国
11	蠕动泵	MODLB  220V  5转/MIN	山东马力	1个	中国
12	模块	E4AD	日本三菱	1个	日本
13	压力表	0-2KG	上海亚特	2个	中国
14	固态继电器	SSR-40DA/40A	台湾阳明	1个	中国台湾
15	热电偶	直径1.5MM非暴露热节点热电偶	OMEGA	4个	美国
16	继电器	14脚  220V  MY410J	日本OMRON	7个	日本
17	调压阀	AR-2000	台湾亚德克	1个	中国台湾
18	板卡	USB1616m	广东北控测控	3块	中国
19	隔离变送器	50MV-0-5V	上海凯泰	4个	中国
20	点火器	BY-0247  220v	广东丁威	1套	中国
21	交流接触器	3210	广东士林	1个	中国
22	笔记本电脑	定制专用笔记本电脑	中诺质检仪器	1个	中国
23	铝箔纸	/	广东建达	1卷	中国
24	热流计	量程为(0~100)KW/ m2	安仪	1个	中国
25	IO继电器模块	IOMO8088开关输入8继电器输出	盈创	1个	中国
26	直流模拟里采集模块	PD3058E单端12路输入0-20mA 16位24v	盈创	1个	中国
27	直流模拟里采集模块	PD3058E单端12路输入口一250mv16位24v	盈创	1个	中国
28	交流调压模块	KSG3-80A 4-20mA控制	KZLTD	1个	中国
29	温度控制模块	ARD-4TP4G4-20MA控制	艾瑞德	1个	中国

设备型号	设备名称	设备尺寸	用电	功率	样品规格	其它需要配套准备材料
ZY6243-I-PC	锥形量热仪	外观尺寸约：长1900*宽600*高2500mm	380V，50Hz；	6KW	建筑材料：100*100mm