CN105920761A - 一种工贸行业可燃性粉尘作业场所灭火抑爆装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种工贸行业可燃性粉尘作业场所灭火抑爆装置，包括火星探测器，探测并输出所探测到的管道内的火星信号；线式温度传感器，探测并输出所探测到的管道内的温度信号；控制器，接收火星信号和温度信号，根据内置控制程序设置火星信号或温度信号的报警阈值判断是否发出报警信号；驱动电路，根据控制器发出的报警信号，驱动终端设备进行动作；终端设备，包括高压水泵、智能反馈喷淋模块以及设置于管道上的隔爆阀。本发明可对粉尘管道内部火星、温度等情况进行监控，防止失火导致爆炸，通过控制器内部控制程序的逻辑判断约束探测数据的阈值来避免火警误报，提高探测火星或爆炸数据的可靠性。

Description

一种工贸行业可燃性粉尘作业场所灭火抑爆装置

技术领域

本发明粉尘灭火抑爆技术领域，尤其涉及一种粉尘灭火抑爆装置。

背景技术

在木材加工、纺织、食品和饲料、皮革、橡胶及化工行业中,使用的机械通常配有气动输送和排放系统,在这种场合下输送管道和粉尘管道中是粉末和空气的混合体。如果工作过程中产生的火星等点火源通过输送管道进入过滤器、料仓或除尘器等,会被传送来的粉尘或原材料盖住,在不为人们注意的情况下开始阴燃,随后便有可能发展成大范围的火灾或者粉尘爆炸。据资料统计,引起除尘系统中粉尘爆炸的点火源大部分是通过粉尘管道运输进入除尘系统中的,因此在粉尘管道上探测火星、高温颗粒、余烬等点火源，并在其进入除尘器之前消除其潜在危险性,是生产实际中提出的迫切需要解决的实际课题之一。而且现有技术中，当火灾传感线被压扁、折断后，系统通常不能正常工作。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种工贸行业可燃性粉尘作业场所灭火抑爆装置，旨在解决现有技术中，系统通常会由于火灾传感线被压扁、折断而不能正常工作，不能及时、准确控制粉尘管道爆炸蔓延的技术问题，可对粉尘管道内部火星、温度等情况进行监控，防止失火导致爆炸，通过控制器内部控制程序的逻辑判断约束探测数据的阈值来避免火警误报，提高探测火星或爆炸数据的可靠性。

一种工贸行业可燃性粉尘作业场所灭火抑爆装置，包括

火星探测器，探测并输出所探测到的管道内的火星信号；

线式温度传感器，探测并输出所探测到的管道内的温度信号；

信号调理电路，将火星探测器、线式温度传感器探测到的信号转换成能够识别的标准信号；

控制器，接收经转换成标准信号的火星信号和温度信号，根据内置控制程序设置火星信号或温度信号的报警阈值判断是否发出报警信号；

驱动电路，根据控制器发出的报警信号，驱动终端设备进行动作；

终端设备，包括高压水泵及喷淋模块，以及设置于管道上的隔爆阀；高压水泵通过水管连接喷淋模块；

控制器发出报警信号后，驱动电路驱动与控制器相连的隔爆阀关闭，同时高压水泵启动，高压水泵抽取水池中添加有灭火剂的水，并通过喷淋模块对管道喷洒。

进一步的，线式温度传感器为WXS-2型线式温度传感器。

进一步的，线式温度传感器与信号调理电路连接，信号调理电路连接有相互并联的阻抗检测电路和容抗检测电路，阻抗检测电路和容抗检测电路的输出端均连接于控制器，控制器通过总线接口连接终端设备。

进一步的，信号调理电路包括依次连接的放大电路、模数转换电路和光电隔离电路，可进一步准确的检测温度信号。

进一步的，火星探测器为红外光电探测器。

进一步的，灭火剂为水系灭火剂。

本发明采用的技术方案如下：

综上所述，由于采用了上述技术方案，相比于现有技术，本发明的有益效果是：

本发明主要是采用火星探测器与线式温度传感器结合的方式，同时进行火星和温度的探测，将检测到的火星信号和温度信号分别与预设的阈值进行比较、判断，当火星探测器或线式温度传感器探测到的数值信号达到或超过预设的数值范围(阈值)，控制器才判断温度过热或爆炸已发生并输出爆炸信号通过约束探测数据的方式来避免火星探测器或线式温度传感器对温度过热或爆炸的逻辑判断上出错，提高控制器准确输出火警信号的可靠性；线式温度传感器是根据功能陶瓷材料的电阻和电容随温度变化而单调变化的原理而制成的器件，应用时线式温度传感器布控在需要监控的区域，当布控区域温度升高使得传感器的电阻和电容变化量达到设定值时，输出信号到控制器，进而发出报警信号；这种双参数(即电阻和电容)线式温度传感器可靠性高，具有很高的抗毁性，当火灾传感线被压扁、折断后系统仍能正常工作，进而及时、准确地对粉尘管道内的温度过热报警，控制粉尘管道爆炸蔓延。

附图说明

图1是本发明的主要原理图；

图2是放大电路的示意图；

图3是WXS-2型线式温度传感器阻容变化示意图。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

下面结合图1、图2和图3对本发明作详细说明。

本发明公开的是一种工贸行业可燃性粉尘作业场所灭火抑爆装置，包括

火星探测器，选用的是红外光电探测器，探测并输出所探测到的管道内的火星信号，检测是否有微小的火花产生；

线式温度传感器，采用WXS-2型线式温度传感器，探测并输出所探测到的管道内的温度信号；

压力传感器，探测探测并输出所探测到的管道内的压力信号；

信号调理电路，将火星探测器、线式温度传感器、压力传感器探测到的信号转换成能够识别的标准信号；

控制器，使用微处理器，连接有控制高压水泵工作的开关电路，接收经转换成标准信号的火星信号和温度信号，根据内置控制程序设置火星信号或温度信号的报警阈值判断是否发出报警信号；

驱动电路，根据控制器发出的报警信号，驱动终端设备进行动作；

终端设备，包括高压水泵及喷淋模块，以及设置于管道上的隔爆阀；高压水泵通过水管连接喷淋模块；

控制器发出报警信号后，驱动电路驱动与控制器相连的隔爆阀关闭，同时高压水泵启动，高压水泵抽取水池中添加有水系灭火剂的水，并通过喷淋模块对管道喷洒。

线式温度传感器、火星探测器均与信号调理电路连接，信号调理电路连接有相互并联的阻抗检测电路和容抗检测电路，阻抗检测电路和容抗检测电路的输出端均连接于控制器，控制器为微处理器。

信号调理电路包括依次连接的放大电路、模数转换电路和光电隔离电路。

放大电路包括MC1590型放大器IC、第一电阻R1至第十电阻R10、第一电容C1至第七电容C7、第一三极管VT1、第二三极管VT2、二极管D、电位器RP、可调电阻RL和电源，第三电容C3的第一端为信号放大电路的信号输入端，第四电容C4的第一端为信号放大电路的信号输出端，第三电容的第二端与MC1590型放大器的第一引脚端连接，MC1590型放大器的第二引脚端分别与电位器RP的第一端和电位器RP的滑动端连接，电位器RP的第二端分别与第二三极管VT2的发射极和第六电阻R6的第一端连接，第六电阻R6的第二端接地，第二三极管VT2的集电极与电源的第一正极输出端连接，第二三极管VT2的基极分别与第七电阻R7的第一端、第八电阻R8的第一端和第七电容C7的第一端连接，第七电阻R7的第二端和第七电容C7的第二端分别接地，第八电阻R8的第二端与二极管D的负极连接，二极管D的正极分别与第九电阻R9的第一端和第一三极管VT1的集电极连接，第九电阻R9的第二端接地，第一三极管VT1的发射极与第四电阻R4的第一端连接，第四电阻R4的第二端与电源的第二正极输出端连接，第一三极管VT1的基极分别与第五电阻R5的第一端、第十电阻R10的第一端和第五电容C5的第一端连接，第五电阻R5的第二端与电源的第三正极输出端连接，第十电阻R10的第二端与可调电阻RL的第一端连接，可调电阻RL的第二端接地，第五电容C5的第二端分别与MC1590型放大器IC的第五引脚端和第二电阻R2的第一端连接，MC1590型放大器IC的第七引脚端分别与电源的第四正极输出端、第一电容C1的第一端、第二电容C2的第一端、第一电阻R1的第一端和第二电阻R2的第一端连接，第一电容C1的第二端与第二电容C2的第二端连接后接地，MC1590型放大器IC的第六引脚端分别与第一电阻R1的第二端和第四电容C4的第二端连接，MC1590型放大器IC的第三引脚端与第六电容C6的第一端连接，第六电容C6的第二端接地，MC1590型放大器IC的第四引脚端与第三电阻R3的第一端连接，第三电阻R3的第二端与MC1590型放大器IC的第八引脚端连接后接地。

(1).通过对粉尘管道内部火星等情况进行监控，防止失火导致爆炸。

由于管道内部出现火星是引起爆炸的原因，通过设计的火星探测器来分别探测粉尘管道内的火星信号，若火星出现或导致火灾、爆炸，出现火灾、爆炸信号时，高速智能火星探测器器才精准判断，启动后继灭火剂喷撒及关闭隔爆阀，以此将损失降到最低。

另外，温度过热也是导致火灾的原因之一，装置创新性的通过将线式温度传感器这一军用技术用于粉尘管道温度探测，及时发现温度过热等信息，以避免超温导致火灾。

(2).通过控制器内部逻辑判断中约束探测数据的阈值来避免火警误报，提高探测火星或爆炸数据的可靠性。

通过高精度的红外光电探测器探测粉尘管道内的引起爆炸的火星信号，以及通过线式温度传感器探测温度变化，在两种探测器任意一种在满足实验中预设的数值范围时，控制器才判断温度过热或爆炸已发生并输出爆炸信号，通过约束探测数据的方式来避免高速智能火星探测器或线式温度传感器对温度过热或爆炸的逻辑判断上出错，提高控制器准确输出火警信号的可靠性。

(3).在探测到火星或爆炸信号后，适时启动快速高压水泵喷撒灭火剂，控制爆炸蔓延，从而将爆炸损失控制在产生初期。

对粉尘爆炸信号的抑制要求是快速和准确，主要难点在于如何精确快速判断引起爆炸的火星信号，并且有效隔离因其它外在复杂情况下对高速智能的火星探测器判断所产生的干扰，确保只有在真正发生了火星或爆炸时粉尘抑爆装置才会输出火警信号。

通常粉尘爆炸的特点主要包括:a)粉尘爆炸的发生频率高,破坏性较强。随着生产机械化程度的提高,粉尘产品的増多,加工深度的增大,特别是粉尘生产、干燥、运输、储存等工艺的连续化和生产过程中收尘系统的出现,使得粉尘爆炸事故发生在世界各国的频率都在大大增加；b)爆炸会产生有毒气体。粉尘爆炸时一般会产生两种有毒气体:一种是一氧化碳,另一种是爆炸产物(如塑料)自身分解的有毒气体；c)易造成"二次爆炸"。粉尘爆炸时冲击波扬起沉积的或堆积的粉尘形成粉尘云,粉尘云被初始爆炸点燃形成二次爆炸。第二次爆炸的范围比初始爆炸广,具有更大的破坏力。

严格控制点火源是消除点火源是预防粉尘爆炸的最实用、最有效的措施。在常见的点火源中，电火星、静电、摩擦火星、明火、高温物体表面、焊接切割火星等是引起粉尘爆炸的主要原因。

使用红外光电探测器探测火星信号，使用线式温度传感器探测温度过热信号：

火星探测的应用场合一般有两种，一种是在黑暗的管道中进行，另一种就是在有可见光的户外场合进行，根据两种不同应用场合的特点可以选择不同的感光元件进行火星探测器的设计。本发明专利使用的是粉尘管道中的火星探测，在考察和研究各种国外火星传感器的基础上选择了400～1100nm的可见一近红外波段作为火星探测波段，选择了基于PIN硅光电二极管的传感器设计思路，并在此基础上进行了火星探测传感器的设计及后续传感器信号的处理。

粉尘管道内火星探测的基本原理就是:在当管道内有火星通过传感器检测区域时，在特定的时间限制内检测火星个数和持续时间，如果达到报警阈值就发出声光报警，并启动后续的喷水装置进行喷水灭火，以防止火星进入除尘器引发粉尘爆炸。火星探测可以在早期消除引发火灾或粉尘爆炸的隐患。

线式温度传感器是根据功能陶瓷材料的电阻和电容随温度变化而单调变化的原理而制成的器件，其阻容(RC)变化示意图如图3。应用时线式温度传感器布控在需要监控的区域，当布控区域温度升高使得传感器的电阻和电容变化量达到一定的设定值时，输出信号到控制系统，进而报警。

水系灭火剂是一种由增稠剂、稳定剂、阻燃剂、发泡剂等多种成份组成的灭火剂。在燃烧物表面流散的同时析出液体冷却其表面，并在燃烧物表面上形成一层水膜与泡沫层共同封闭燃烧物表面，隔绝空气，形成隔热屏障，吸收热量后的液体汽化并稀释燃烧物表面上空气的含氧量，对燃烧物体产生窒息作用，阻止了燃烧的继续；同时，该灭火剂与燃烧物质发生化学反应，形成聚合物质，该聚合物质能有效地抑制或降低燃烧自由基的产生，破坏燃烧链，阻止燃烧。由于该水系灭火剂具有物理与化学灭火的双重作用，即冷却与覆盖，同时也具有破坏燃烧链的作用。因此，该水系灭火剂与传统灭火剂相比，其灭火效率有着不可比拟的明显优势，并具有广谱灭火作用，即可以扑灭A、B、C、E类火灾。该灭火剂还有消烟和隔热等性能。

发明的效果:

(1).通过在粉尘抑爆装置的探测部分同时探测并判断火星信号及温度过热信号，来避免正常情况对探测器的判断产生的干扰，以这种多参数结合判断的方式保证了粉尘抑爆装置准确输出爆炸火警信号并进行灭火剂喷撒的可靠性。

(2).在设置好火星探测信号输出阈值后，通过对火星探测器输出的数据和设定阈值进行判断，以及同时通过温度传感器探测温度过热信号，两者都分别满足规定的必要条件后粉尘抑爆装置才可能会开启喷撒灭火剂或关闭隔爆阀，避免了粉尘抑爆装置控制部分的误判而输出假火警。

(3).高压水泵在爆炸信号输出后能适时启动，以保证及时扑灭粉尘管道的失火或爆炸，避免引起爆炸扩大，造成较大损失。

(4)红外光电探测器采用一体化紧驟型设计，具有体积小、安装快捷方便的特点，极其便于现场使用。

(5)本专利针对应用场合，可以设计成防护管道大小不一的系列产品，其原理都是一样的。

线式温度传感器安装在粉尘管道内部。整个装置的工作状态指示灯具有实时运行状态指示、两路路火警指示、传感器故障的指示功能。

在粉尘管道由于火星或其它原因导致发生爆炸或爆燃的初始阶段，高速智能火星探测器检测管道火星导致的的实时爆炸数据，线式温度传感器采样粉尘管道内的温度信号经过放大、模数转换、光电隔离以及微处理器判断后，若两种探测信号之一达到火警条件则对外输出火警信号并开启高压水泵进行实时灭火抑爆。

Claims (6)

1.一种工贸行业可燃性粉尘作业场所灭火抑爆装置，其特征在于，包括

火星探测器，探测并输出所探测到的管道内的火星信号；

线式温度传感器，探测并输出所探测到的管道内的温度信号；

信号调理电路，将火星探测器、线式温度传感器探测到的信号转换成能够识别的标准信号；

控制器，接收经转换成标准信号的火星信号和温度信号，根据内置控制程序设置火星信号或温度信号的报警阈值判断是否发出报警信号；

驱动电路，根据控制器发出的报警信号，驱动终端设备进行动作；

终端设备，包括高压水泵及喷淋模块，以及设置于管道上的隔爆阀；高压水泵通过水管连接喷淋模块；

控制器发出报警信号后，驱动电路驱动与控制器相连的隔爆阀关闭，同时高压水泵启动，高压水泵抽取水池中添加有灭火剂的水，并通过喷淋模块对管道喷洒。

2.如权利要求1所述的一种工贸行业可燃性粉尘作业场所灭火抑爆装置，其特征在于，线式温度传感器为WXS-2型线式温度传感器。

3.如权利要求1或2所述的一种工贸行业可燃性粉尘作业场所灭火抑爆装置，其特征在于，线式温度传感器与信号调理电路连接，信号调理电路连接有相互并联的阻抗检测电路和容抗检测电路，阻抗检测电路和容抗检测电路的输出端均连接于控制器。

4.如权利要求3所述的一种工贸行业可燃性粉尘作业场所灭火抑爆装置，其特征在于，信号调理电路包括依次连接的放大电路、模数转换电路和光电隔离电路。

5.如权利要求1所述的一种工贸行业可燃性粉尘作业场所灭火抑爆装置，其特征在于，火星探测器为红外光电探测器。

6.如权利要求1所述的一种工贸行业可燃性粉尘作业场所灭火抑爆装置，其特征在于，灭火剂为水系灭火剂。