CN102879427A - 一种多功能细水雾抑制可燃气体爆炸测试系统及测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种多功能细水雾抑制可燃气体爆炸测试系统及测试方法，其结构包括设备主体部分、数据采集部分和附件部分。其中，设备主体部分包括测试管道、封头及点火装置、爆破片夹持器和爆破片；数据采集部分包括压力、温度、火焰传感器和数据采集仪及配套软件；附件部分主要为各连接管路、阀门和安全附件。其测试操作方法包括实验准备、配气预混、抑爆测试和吹扫清理步骤；优点：安装便利、组合灵活、操作简单。通过分压配气法实现多浓度水平可燃性混合气体的配制；配合多种传感器可对抑爆过程中不同位置的各类爆炸参数进行采集记录。克服了现有设备功能单一、操作复杂、适用面窄等缺陷。可广泛用于水基抑爆剂抑爆效果测试和分析研究工作。

Description

一种多功能细水雾抑制可燃气体爆炸测试系统及测试方法

技术领域

本发明涉及一种多功能细水雾抑制可燃气体爆炸测试系统及测试方法。属于气体抑爆测试技术领域。

背景技术

可燃性气体是工业生产过程中常见的危险化学品，其一般采用密闭容器或管道等方式进行储运。由于空间的限制，气体在约束条件下与空气或其它助燃性气体混合点火后往往会产生急剧的压力上升速率和较高的爆炸压力，导致严重的事故后果。抑爆技术是在爆炸可能发生前或爆炸发生时对爆炸进行抑制的有效手段。目前，已有的抑爆技术研究方向主要包括固体粉末抑爆材料、金属多孔抑爆材料和水基抑爆材料。其中，水基抑爆材料因其容易制备、环境友好、以及效果显著等特点，已经成为此方向的研究热点。抑爆技术的评价指标主要涵盖抑爆过程中爆炸压力、爆炸温度和火焰传播速度等爆炸特性参数。现阶段针对抑爆技术的效果评价并无统一的测试系统。已有的系统规模复杂、测试条件苛刻、造价高、且局限性强，并且不能完成对多种浓度水平下危险气体吸收效果的实时测试。

目前，国内外用于气体抑爆测试的实验系统因实验室而异。由于各实验室的研究背景、研究方向和研究方法不同的原因，已开发的实验系统功能比较单一、使用条件比较苛刻，具有很大的局限性。已有的实验系统主要以爆炸管道和爆炸容器为主。爆炸管道是由传统瓦斯爆炸研究工作的实验基础延伸设计出来，其主体形式以单一管道为主，尺寸各异，结构简单。系统仅能用于测试抑爆材料对可燃气体管道爆炸的抑制效果，即爆炸波在管道内通过抑爆材料区后的相关压力和温度参数。爆炸容器是对容器爆炸实验平台的改进，以爆炸球、爆炸罐和爆炸筒等形式的爆炸容器为主，可对抑爆材料在容器内部空间抑制可燃气体爆炸效果测试。综合以上两种测试形式，可以发现目前的设备普遍存在一定的缺陷。首先，两种系统对相应设备制造和操作水平要求较高；其次，两种系统的设备结构单一，无法灵活组合更换；再者，两种系统在配气进气、抑爆材料施放、传感器设置上方法粗糙，适用面窄，缺乏灵活性。同时，已有系统的操作环节涉及过多步骤，从而整体测试过程更容易受到影响，测试结果的准确度容易发生偏差。

发明内容

本发明提供的是一种多功能细水雾抑制可燃气体爆炸测试系统及测试方法，其目的实现对多浓度水平可燃性混气进行抑爆测试，测试过程中通过传感器对爆炸的压力、温度、火焰速度等参数进行实时记录，进而综合的对抑爆溶液抑爆效果进行判定。

本发明的技术解决方案：一种多功能细水雾抑制可燃气体爆炸测试系统，其结构包括设备主体部分、数据采集部分和附件部分组成；其中数据采集部分和附件部分设置安装于设备主体部分中的测试管道上。

一种多功能细水雾抑制可燃气体爆炸的测试操作方法，该方法包括如下步骤，一、实验准备；二、配气预混；三、抑爆测试；四、吹扫清理。

本发明的有益效果是：系统结构合理，功能强大，操作方便。抑爆测试系统采用分压法配气，能够准确调节配气比，进而可对不同浓度水平的可燃性混合气体进抑爆测试。真空-压力表的设置既可测定配气过程中测试管道内真空度，又可以测定配气后测试管道内初始压力。通过使用压力、温度、火焰等传感器配合数据采集仪及软件可对整个抑爆过程的实验数据进行采集和记录。测试管道、封头和爆破片夹持器均通过法兰和螺栓连接，可灵活实现不同拆装组合，进而可根据测试需要制作不同规格的测试管道。测试管道上的传感器安装接口采用丝扣、丝孔、丝堵和垫片等形式密封连接，既起到良好的密封作用又可及时方便的更换、增减测试设备。测试设备整体通过测试管道底部的槽钢和底板承受其重量，底板通过地脚螺栓固定在地面。测试管道上设有吊耳，可以通过龙门架、推车和手拉葫芦起吊和移动。本发明测试系统实验规范，整套系统严格按照《钢制压力容器》和《压力容器安全技术监察规程》制造，安全性高，制造成本低，可广泛用于工业生产过程中液态气体抑爆剂抑爆效果的测试和分析研究工作中，带来显著的社会和经济效益。

附图说明

附图1是多功能细水雾气体爆炸抑制测试系统结构示意图。

具体实施方式

对照附图，多功能细水雾抑制可燃气体爆炸测试系统，其结构由设备主体部分、数据采集部分和附件部分组成；其中数据采集部分和附件部分设置安装于设备主体部分中的测试管道上。

所述的设备主体部分由测试管道、封头及其配套点火装置、爆破片夹持器和爆破片构成；其中测试管道的一端安装封头，该封头与配套点火装置相接，测试管道的另一端通过法兰和螺栓与爆破片夹持器相连接，以加持爆破片。

所述的测试管道内径为377mm、长为2000mm，测试管道的两端设有连接法兰用以连接封头和爆破片夹持器，在测试管道顶部上设有3个喷头安装丝孔（分别位于测试管道的1/4、1/2和3/4处），测试管道两侧面上均设置有多组传感器安装丝孔，以便增减、组合传感器使用。

封头顶部设有直径22mm的点火枪安装丝孔。

配套点火装置由点火枪、点火器和屏蔽点火电缆组成，其中点火器为DH-20型高能点火器，通过点火枪可以形成20J高能电弧火花，以模拟工业气体爆炸点火情况；点火器设有泄放电阻可以在点火器停止工作后将电容器上的剩余电荷泄放。

所述的数据采集部分包括压力、温度、火焰传感器和数据采集处理部分、以及传感器连接导线，其中压力传感器为CYG1401MF型压力变送器，测量频率为100kHz用以测量爆炸过程中的爆炸压力变化；温度传感器为A8F-18-40铠装K型热电偶，用以测量爆炸过程中爆炸温度的变化；火焰信号采用光电二极管类型的火焰传感器测量，响应时间为10^-8s，用以测量爆炸火焰传播速度；数据采集及处理部分包括多通道数据采集仪和数据采集软件，采用JV5231型多通道数据采集仪同步采集数据，最大采样速度为20M，分辨率为12bit，精度误差小于1.0％，采用SignalView通用信号分析软件对数据和信号进行分析与处理。

所述的附件部分，包括设置在测试管道顶部的吹扫连接管与吹扫阀、进气连接管与进气阀、真空-压力表与保护阀、排气连接管与排气阀、安全阀、以及吊耳和设置在测试管道底部的排水连接管与排水阀、静电接地端子，以及支撑底座。

一种多功能细水雾抑制可燃气体爆炸测试系统的测试操作方法，包括如下步骤：一、实验准备；二、配气预混；三、抑爆测试；四、吹扫清理；所述的实验准备工艺步骤一，包括：1）调整好测试管道位置，使其泄爆口朝向空旷安全方向，并将静电接地端子接地；2）安装好封头与点火枪、喷头、爆破片夹持器和爆破片；3）根据实验需要在相应的位置安装好压力传感器、温度传感器和火焰传感器，并将各传感器与数据采集仪相连接，密封空余测试接孔；4）检查真空-压力表、安全阀、各接孔和其他阀门；5）连接稳压抑爆溶液供给设备（或供水设备）、气动式真空泵和配气仪。

所述的配气预混工艺步骤二，包括：1）关闭进气阀、吹扫阀、排气阀和排水阀，检查设备气密性；2）开启气动式真空泵并打开排气阀，配合真空-压力表抽取测试管道内部气压值至P，（气压值P满足                                                

，其中P ₀为大气压力、n为实验气体浓度比）；3）关闭排气阀和气动式真空泵；4）开启配气仪和进气阀，配合真空-压力表进气，使测试管道内部气压恢复至原始气压值；5）关闭进气阀和配气仪、真空-压力表保护阀门，并静置一定时间使系统内气体混合均匀。

所述的抑爆测试工艺步骤三，包括1）开启稳压抑爆溶液供给设备（或供水设备）和喷头控制阀门，按照测试要求向管道内喷洒抑爆溶液；2）关闭喷头控制阀门和供给设备；3）联通传感器，开启数据采集仪，对管道内相应参数进行记录；4）连接点火器和点火枪；5）实验人员撤退安全位置，启动点火器点火，进行抑爆测试；6）抑爆测试后，确认安全的条件下断开点火装置。

所述的吹扫清理工艺步骤四，包括：1）关闭数据采集仪；2）开启吹扫阀门，对系统内残余的实验气体进行吹扫清理，开启排水阀将系统内残余的液体排净；3）吹扫完成后，取下传感器并清理设备。

Claims (8)

1.一种多功能细水雾抑制可燃气体爆炸测试系统，其特征是结构包括设备主体部分、数据采集部分和附件部分；其中数据采集部分和附件部分设置安装于设备主体部分中的测试管道上。

2.根据权利要求1所述的一种多功能细水雾抑制可燃气体爆炸测试系统，其特征是所述的设备主体部分由测试管道、封头及其配套点火装置、爆破片夹持器和爆破片构成；其中测试管道的一端安装封头，该封头与配套点火装置相接，测试管道的另一端通过法兰和螺栓与爆破片夹持器相连接，以加持爆破片。

3.根据权利要求1所述的一种多功能细水雾抑制可燃气体爆炸测试系统，其特征是所述的测试管道内径为377mm、长为2000mm，测试管道的两端设有连接法兰用以连接封头和爆破片夹持器，在测试管道顶部上设有3个喷头安装丝孔，分别位于测试管道的1/4、1/2和3/4处，测试管道两侧面上均设置有多组传感器安装丝孔，以便增减、组合传感器使用。

4.根据权利要求1所述的一种多功能细水雾抑制可燃气体爆炸测试系统，其特征是封头顶部设有直径22mm的点火枪安装丝孔。

5.根据权利要求1所述的一种多功能细水雾抑制可燃气体爆炸测试系统，其特征是配套点火装置由点火枪、点火器和屏蔽点火电缆组成，其中点火器为DH-20高能点火器，通过点火枪能形成20J高能电弧火花，以模拟工业气体爆炸点火情况；点火器设有泄放电阻能在点火器停止工作后将电容器上的剩余电荷泄放。

6.根据权利要求1所述的一种多功能细水雾抑制可燃气体爆炸测试系统，其特征是所述的数据采集部分包括压力、温度、火焰传感器和数据采集处理部分、以及传感器连接导线，其中压力传感器为压力变送器，测量频率为100kHz用以测量爆炸过程中的爆炸压力变化；温度传感器为热电偶，用以测量爆炸过程中爆炸温度的变化；火焰信号采用光电二极管类型的火焰传感器测量，响应时间为10^-8s，用以测量爆炸火焰传播速度。

7.根据权利要求1所述的一种多功能细水雾抑制可燃气体爆炸测试系统，其特征是所述的附件部分，包括设置在测试管道顶部的吹扫连接管与吹扫阀、进气连接管与进气阀、真空-压力表与保护阀、排气连接管与排气阀、安全阀、以及吊耳和设置在测试管道底部的排水连接管与排水阀、静电接地端子，以及支撑底座。

8.一种多功能细水雾抑制可燃气体爆炸测试系统的测试操作方法，其特征是该方法包括如下步骤：一、实验准备；二、配气预混；三、抑爆测试；四、吹扫清理；所述的实验准备工艺步骤一，包括：1）调整好测试管道位置，使其泄爆口朝向空旷安全方向，并将静电接地端子接地；2）安装好封头与点火枪、喷头、爆破片夹持器和爆破片；3）根据实验需要在相应的位置安装好压力传感器、温度传感器和火焰传感器，并将各传感器与数据采集仪相连接，密封空余测试接孔；4）检查真空-压力表、安全阀、各接孔和其他阀门；5）连接稳压抑爆溶液供给设备（或供水设备）、气动式真空泵和配气仪；

所述的配气预混工艺步骤二，包括：1）关闭进气阀、吹扫阀、排气阀和排水阀，检查设备气密性；2）开启气动式真空泵并打开排气阀，配合真空-压力表抽取测试管道内部气压值至P，（气压值P满足                                                

，其中P ₀为大气压力、n为实验气体浓度比）；3）关闭排气阀和气动式真空泵；4）开启配气仪和进气阀，配合真空-压力表进气，使测试管道内部气压恢复至原始气压值；5）关闭进气阀和配气仪、真空-压力表保护阀门，并静置一定时间使系统内气体混合均匀；

所述的抑爆测试工艺步骤三，包括1）开启稳压抑爆溶液供给设备（或供水设备）和喷头控制阀门，按照测试要求向管道内喷洒抑爆溶液；2）关闭喷头控制阀门和供给设备；3）联通传感器，开启数据采集仪，对管道内相应参数进行记录；4）连接点火器和点火枪；5）实验人员撤退安全位置，启动点火器点火，进行抑爆测试；6）抑爆测试后，确认安全的条件下断开点火装置；

所述的吹扫清理工艺步骤四，包括：1）关闭数据采集仪；2）开启吹扫阀门，对系统内残余的实验气体进行吹扫清理，开启排水阀将系统内残余的液体排净；3）吹扫完成后，取下传感器并清理设备。

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