CN105259308B - 一种水幕洗消泄漏氨气效果的测试系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水幕洗消泄漏氨气效果的测试系统，所述测试系统置于密闭模拟氨气泄漏空间内，由氨气泄漏系统、水幕系统和氨气浓度数据采集系统组成。具有以下优点：（1）所述测试系统模拟氨气真实泄漏场景，使氨气泄漏与水幕喷射同时进行，与现实场景高度吻合，所得理论和数据更可靠，测试易完成，可推广使用；（2）本发明采用氨气专用减压阀和转子气体流量计能够保证氨气泄漏系统稳定释放氨气、系统安全有效运行；（3）本发明通过连接在计算机处理系统上的变频器控制防爆风机的工作频率，从而能够及时在模拟测试结束后清理泄漏空间或发生泄漏时对实验空间进行吹扫；（4）本发明所述水幕系统能够高效率的洗消泄漏氨气。

Description

一种水幕洗消泄漏氨气效果的测试系统

技术领域

本发明属于一种测试系统领域，涉及置于模拟密闭空间内的测试系统，尤其涉及一种水幕洗消泄漏氨气效果的测试系统。

背景技术

氨气是一种具有毒性的燃烧爆炸性气体，且是重要的工业生产原料，使用非常广泛，也因此存在氨气泄漏事故频发，事故影响恶劣等现象。国内外研究学者为降低事故危险性，阻挡泄漏氨气的扩散，对水幕洗消泄漏氨气做了大量理论和实验研究，但目前所做的泄漏氨气洗消实验多是预先泄漏定量的气体再洗消，对水幕洗消泄漏氨气效果的测试与现实不匹配，所得的理论和数据不能有效的支持水幕洗消应用。

本发明模拟氨气真实泄漏场景，使氨气泄漏与水幕喷射同时进行，与现实场景高度吻合，所得理论和数据更可靠。

发明内容

本发明的目的是：为了模拟氨气真实泄漏场景，使氨气泄漏与水幕喷射同时进行，与现实场景高度吻合，且能够获得对泄漏氨气洗消的可靠数据，本发明提供了一种水幕洗消泄漏氨气效果的测试系统。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种水幕洗消泄漏氨气效果的测试系统，其特征在于，所述测试系统置于密闭模拟氨气泄漏空间内，由氨气泄漏系统、水幕系统和氨气浓度数据采集系统组成；所述氨气泄漏系统由氨气瓶、固定于氨气瓶出口处的氨气专用减压阀，设于管路上的转子气体流量计以及在管路端口处的氨气泄漏口组成，且所述转子气体流量计静电接地；所述水幕系统由水管连接水箱和喷头构成，且在水箱和喷头之间设有水泵和压力表；所述氨气浓度数据采集系统包括氨气浓度传感器、数据采集模块和计算机数据处理系统；氨气泄漏口、喷头和氨气浓度传感器置于密闭箱体内，所述氨气浓度传感器的安装高度高于喷头，其中喷头的安装高度高于氨气泄漏口；在密闭箱体上方设有通风箱，且于通风口处装有防爆风机，所述防爆风机的工作频率通过计算机数据处理系统调控变频器实现。

所述氨气浓度传感器的安装高度高于喷头有利于氨气浓度传感器及时监控密闭箱体中氨气的处理情况。

喷头的安装高度高于氨气泄漏口有利于喷头中喷出的水与氨气泄漏口释放的氨气充分接触，从而能够提高氨气的洗消效率。

在密闭箱体上方设有通风箱，且于通风口处装有防爆风机。本发明洗消泄漏氨气效果测试系统是在密闭空间内完成，模拟泄漏空间整体架空，高于地面，底部地板及四周墙壁边缘连接处有微小的细缝，使得空间内外保持气压平衡。受限泄漏空间上部为锥形并在顶部接有通风箱，在通风口处设有防爆风机，其作用在于，在模拟测试结束后清理泄漏空间或发生泄漏时对实验空间进行吹扫。由于氨气是一种燃烧爆炸性气体，因此为了保障实验的安全性，风机选用防爆风机。

氨气瓶为测试系统提供氨气，氨气专用减压阀装于氨气瓶出口处，为系统的安全运行提供保障。此外，在氨气瓶和氨气泄漏口之间装转子气体流量计，来控制氨气持续稳定的泄漏。考虑到摩擦静电问题，泄漏流速不能大，并有静电接地设施。

本发明使用的氨气是购自南京瑞尔特种气体有限公司提供的氨气与氮气的混合气体，浓度为10％。由于氨气在空气中的爆炸下限为15.7％，考虑到安全问题，故氨气的浓度为10％，气体的钢瓶容量为40L。

本发明采用的氨气浓度传感器是购自北京瑞普韦尔仪表有限公司生产的TDT-200型有毒气体检测报警器，在此用来检测氨气的浓度。TDT型有毒气体检测报警器为工业用安全检测仪器。该仪器可以固定安装在有毒气体泄漏的危险场所，全天候监测有毒气体的泄漏状态。报警器的探头采用英国原装的电化学式传感器，当监视现场发生有毒有害气体泄漏时传感器产生与泄漏气体的浓度成正比例关系的4-20mA电信号，警报器将此电信号转变成信号输出，通过能够接收标准信号的计算机或仪器输出。本警报器电路采用“三线制”工作方式，硬件包含A/D、D/A、EOM、温度检测等大规模单片机、放大和驱动、控制电路等。在工作中随时检测传感器的输出信号，当测得浓度达到预先设置的浓度时，报警器将给出报警的显示提示，同时微处理器使继电器的常开接点闭合并发出相应的输出控制信号，操控人员即可采取安全对策或自动控制，从而起到保证安全生产的作用。同时监测环境温度和被测气体浓度，从而进行温度修正。

当被测气体浓度值超过报警器量程的5％时，报警器将给出超量程的显示提示。当一些原因引起传感器的零点负偏移值超过传感器量程的5％时，则会提示欠量程。当发现故障时，报警器将给出故障报警提示并通过4-20mA输出相应的信号(小于2mA)，以通知终端。

本发明采用的数据采集模块由信号采集模块和信号转换模块组成，购自北京昆仑海岸传感技术有限公司的型号为KL8017的信号采集模块和BP7520的信号转换模块。

KL8017是一款模拟采集模块，将模拟和通讯相结合，输入信号为直流电流。高精度的原件使KL8017具有良好的精度；在点源、通讯以及输入部分均做了完备的保护措施，使得模块在应用中更加安全、稳定、模块结构设计合理，便于现场安装和调试，其作用是传感器的采集然后传输到计算机，可满足多种检测系统的要求。

BP-7520信号转换器是专门针对工业应用而设计的高性能的隔离转换器，它能透明地将RS-232信号转成隔离的RS-485信号，双向转换，并增加了浪涌保护功能，能有效的保护计算机等设备，无需改动连接设备的任何软硬件，轻松使232设备接入RS-485网络，组建工业级的远距离监控系统。

本发明采用的数据采集软件是北京昆仑通泰有限公司研发的MCGS组态软件，MCGS软件适用于Windows系统，能够快速生成监控系统。其主要功能是监测、采集、处理现场数据。其主要优点是：操作简单化和全面的功能化，能够方便地与监测仪器联合对现场进行监控。

作为本发明的进一步改进，所述氨气浓度传感器为TDT-200型有毒气体检测报警器。

作为本发明的进一步改进，密闭箱体一面设有可开启的密封门，且在其上设有观察窗。在采用本发明所述测试系统进行测试时，需要关闭密封门，可以透过观察窗对洗消过程进行观察。

作为本发明的进一步改进，所述喷头为扇形。扇形设计有利于增大水幕与氨气的接触面，从而提高洗消效率。

本发明所述系统中各部件均可从市场购买，其中重要部件的信息如表1所示：

表1水幕洗消泄漏氨气效果的测试系统重要零部件信息

此外，实验过程中禁止一切点火源的存在，实验人员须穿全棉工作服，配备防毒面具。

有益效果

本发明提供的一种水幕洗消泄漏氨气效果的测试系统，具有以下优点：

(1)所述测试系统模拟氨气真实泄漏场景，使氨气泄漏与水幕喷射同时进行，与现实场景高度吻合，所得理论和数据更可靠，测试易完成，可推广使用；

(2)本发明采用氨气专用减压阀和转子气体流量计能够保证氨气泄漏系统稳定释放氨气、系统安全有效运行；

(3)本发明通过连接在计算机处理系统上的变频器控制防爆风机的工作频率，从而能够及时在模拟测试结束后清理泄漏空间或发生泄漏时对实验空间进行吹扫；

(4)本发明所述水幕系统能够高效率的洗消泄漏氨气。

附图说明

图1是水幕洗消泄漏氨气效果的测试系统示意图；

其中，1为氨气瓶，2为氨气专用减压阀，3为转子气体流量计，4为管路，5为氨气泄漏口，6为水箱，7为喷头，8为压力表，9为水泵，10为水管，11为氨气浓度传感器，12为数据采集模块，13为计算机数据处理系统，14为通风箱，15为防爆风机，16为变频器，17为密闭箱体，18为观察窗。

具体实施方式

以下结合附图对本发明做进一步详细说明。

实施例1

如图1所示，一种水幕洗消泄漏氨气效果的测试系统，所述测试系统置于密闭模拟氨气泄漏空间内，由氨气泄漏系统、水幕系统和氨气浓度数据采集系统组成；所述氨气泄漏系统由氨气瓶1、固定于氨气瓶1出口处的氨气专用减压阀2，设于管路4上的转子气体流量计3以及在管路4端口处的氨气泄漏口5组成；所述水幕系统由水管10连接水箱6和喷头7构成，且在水箱6和喷头7之间设有水泵9和压力表8；所述氨气浓度数据采集系统包括氨气浓度传感器11、数据采集模块12和计算机数据处理系统13。

其中，氨气泄漏口5、喷头7和氨气浓度传感器11置于密闭箱体17内，所述氨气浓度传感器11的安装高度高于喷头7，喷头7的安装高度高于氨气泄漏口5，所述喷头7为扇形。

此外，在密闭箱体17上方设有通风箱14，且于通风口处装有防爆风机15。所述防爆风机15的工作频率通过计算机数据处理系统13调控变频器16实现。

密闭箱体17一面设有可开启的密封门，且在其上设有观察窗18。

实施例2

采用上述水幕洗消泄漏氨气效果的测试系统对水幕洗消氨气的效果进行测试。

由于氨气是有毒气体，当人体接触或吸入少量氨气后，都会产生不良反应，严重时可能会使人致命。且在受限空间这一相对密闭的环境中释放，测试具有一定的危险性，尤其当需要进入空间进行仪器布置和检查时，如果氨气浓度过高，可能造成实验人员的窒息或中毒事故。因此安全问题至关重要，必须注意以下事项：

(1)确保实验中使用到的氨气专用减压阀2、管路4、转子气体流量计3等连接部件的密封性良好；

(2)气体释放的时候先打开氨气专用减压阀2，后调节转子气体流量计3，关闭的时候先关氨气专用减压阀2，操作时配备防毒面具；

(3)实验现场氨气瓶1需固定好，谨防放置不稳导致其倾覆撞击；

(4)实验时需多人同时在场，不能一人独自实验，防止发生事故，无人知晓；

(5)严格按照实验操作守则进行操作，实验后要检查并关闭所有水、电、气；

(6)按照存储说明妥善保管氨气浓度传感器11，以确保其精度；

(7)开启氨气瓶1时要缓慢调节转子气体流量计3，避免气体浓度突然蹿高，尽量保证稳定泄漏；

(8)发生泄漏时，实验人员需佩戴氨气防毒面具后，先关闭氨气专用减压阀2，然后打开防爆风机15对实验空间进行吹扫，同时迅速撤出实验现场。

参照图1，操作流程如下：

(1)检查氨气泄漏系统、水幕系统连接是否密闭；

(2)检查线路连接是否良好，计算机数据处理系统13能否记录数据；

(3)打开氨气浓度传感器11的电源，预热3分钟，观察氨气浓度传感器11与采集软件上的数据是否一致；

(4)一切检查正常后，调节氨气专用减压阀2和转子气体流量计3等仪表，使得各项参数达到预定值；

(5)配制水幕洗消溶液，使添加剂溶液完全溶解并分散均匀；

(6)开启氨气瓶1，调节氨气泄漏速率至实验设定值；

(7)接通水泵9的电源，开启水幕，进行洗消；

(8)氨气开始泄漏后实验人员需离开泄漏空间关紧侧门，氨气泄漏2min后开启水幕，氨气持续泄漏直到预先配置的添加剂溶液喷洒完时与水幕同时关闭；

(9)实验结束后，保存数据；

(10)开启防爆风机15对泄漏空间进行通风，使空间内氨气浓度恢复到大气环境；

(11)关闭气源和计算机，整理测试现场。

Claims (4)

1.一种水幕洗消泄漏氨气效果的测试系统，其特征在于，所述测试系统置于密闭模拟氨气泄漏空间内，由氨气泄漏系统、水幕系统和氨气浓度数据采集系统组成；所述氨气泄漏系统由氨气瓶(1)、固定于氨气瓶(1)出口处的氨气专用减压阀(2)，设于管路(4)上的转子气体流量计(3)以及在管路(4)端口处的氨气泄漏口(5)组成，且所述转子气体流量计(3)静电接地；所述水幕系统由水管(10)连接水箱(6)和喷头(7)构成，且在水箱(6)和喷头(7)之间设有水泵(9)和压力表(8)；所述氨气浓度数据采集系统包括氨气浓度传感器(11)、数据采集模块(12)和计算机数据处理系统(13)；氨气泄漏口(5)、喷头(7)和氨气浓度传感器(11)置于密闭箱体(17)内，所述氨气浓度传感器(11)的安装高度高于喷头(7)，其中喷头(7)的安装高度高于氨气泄漏口(5)；在密闭箱体(17)上方设有通风箱(14)，且于通风口处装有防爆风机(15)，所述防爆风机(15)的工作频率通过计算机数据处理系统(13)调控变频器(16)实现。

2.根据权利要求1所述一种水幕洗消泄漏氨气效果的测试系统，其特征在于，所述氨气浓度传感器(11)为TDT-200型有毒气体检测报警器。

3.根据权利要求1所述一种水幕洗消泄漏氨气效果的测试系统，其特征在于，密闭箱体(17)一面设有可开启的密封门，且在其上设有观察窗(18)。

4.根据权利要求1所述一种水幕洗消泄漏氨气效果的测试系统，其特征在于，所述喷头(7)为扇形。