CN106422120B - 一种工业管道可燃气体爆炸抑制装置及其触发方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种工业管道可燃气体爆炸抑制装置，包括:（1）相隔一定距离，互为主、备的两套抑爆装置；（2）七个以上红外/电离探针复合火焰探测器组成的探测阵列；（3）信号检测及控制单元。爆炸抑制装置的触发方法的特点是：当被保护的工业管道内发生初始爆炸，测控单元检测到第一个火焰传感器信号时，系统进入预警状态，根据后续传感器检测到的信号与前一传感器响应之间的时间差，计算管道内爆炸火焰平均传播速度、加速度，确定主抑爆装置触发的恰当时刻，主、备抑爆装置之间的传感器仍能感知到爆炸火焰传播信号时，触发备用抑爆装置。
Description
技术领域
本发明涉及可燃气体管道爆炸抑制技术领域，尤其涉及一种工业管道内可燃气体爆炸抑制装置的触发方法。
背景技术
输运可燃气体介质的管道在特定条件下，容易形成处于爆炸浓度范围的可燃气体/空气混合物，在内因、外因的点火源作用下发生爆炸，初始爆炸如不能得到有效控制，爆炸火焰传播将不断加速，由局部爆炸蔓延为系统爆炸，带来极大的人员伤亡、财产损失。爆炸抑制技术则是感知到爆炸信号后，以主动方式触发抑爆装置或利用爆炸冲击波本身以被动方式喷洒抑爆介质，阻止、减弱直至完全熄灭火焰传播。
关于可燃气体爆炸抑制方法的技术信息，在已公开的中国专利文献中已有报道，典型的有CN 103285541 A（一种抑制瓦斯爆炸的装置及其使用方法）、CN 103883346 A（一种利用荷电细水雾抑制煤矿井下瓦斯爆炸的方法），更为典型的有CN 101940825 A（一种受限空间油气爆炸抑制方法），但上述技术均未涉及抑爆装置的触发方法。而在实际使用过程中，抑爆装置的触发判剧及时机必须与爆炸火焰传播及加速的具体特点相适应，选择恰当时刻喷射抑爆介质是能否成功将爆炸予以抑制的关键因素之一，如抑爆介质过早喷射，爆炸火焰阵面距离抑爆介质尚远，延迟喷射，则爆炸火焰阵面在喷射之前已越过喷射界面，均不能实现有效抑制爆炸火焰传播的目标。同时现有技术也缺少是否将爆炸完全成功抑爆的监测手段和补救措施。另外爆炸初始信号检测方法的灵敏度和可靠性也是需要合理解决的矛盾，如检测方法过于灵敏，则生产工艺参数的正常波动也会引起抑爆装置的误动作，如过于钝感，待检测到爆炸信号、启动抑爆装置时，则爆炸火焰阵面业已超前于抑爆介质喷射，无法实现有效抑爆。
鉴于上述已有技术，有必要加以改进。为此，本申请人作了有益的探索与实际的尝试，下面将要介绍的技术方案便是在这种背景下产生的。
发明内容
本发明的任务在于提供一种工业管道内可燃气体爆炸抑制装置的触发方法，提高抑爆装置触发的适时性、可靠性，增强爆炸抑制效果。
本发明的任务是这样来完成的，一种工业管道可燃气体爆炸抑制装置，包括：
信号检测及控制单元，通过屏蔽导线与该信号检测及控制单元连接的7个红外/电离探针复合爆炸火焰探测器所组成的探测阵列，即与该信号检测及控制单元连接的第一红外/电离探针复合火焰探测器、第二红外/电离探针复合火焰探测器、第三红外/电离探针复合火焰探测器、第四红外/电离探针复合火焰探测器，第五红外/电离探针复合火焰探测器、第六红外/电离探针复合火焰探测器和第七红外/电离探针复合火焰探测器；所述的信号检测及控制单元连接有主抑爆装置和备用抑爆装置，第一红外/电离探针复合火焰探测器、第二红外/电离探针复合火焰探测器、第三红外/电离探针复合火焰探测器、主抑爆装置、第四红外/电离探针复合火焰探测器、备用抑爆装置、第五红外/电离探针复合火焰探测器、第六红外/电离探针复合火焰探测器（和第七红外/电离探针复合火焰探测器在可燃气体管道上依次排列。
进一步的，所述的第一红外/电离探针复合火焰探测器、第二红外/电离探针复合火焰探测器、第三红外/电离探针复合火焰探测器、主抑爆装置两两之间的间隔设置为L1；主抑爆装置、第四红外/电离探针复合火焰探测器和备用抑爆装置两两之间的间隔设置为L2，L2为L1的三分之一；备用抑爆装置、第五红外/电离探针复合火焰探测器、第六红外/电离探针复合火焰探测器和第七红外/电离探针复合火焰探测器两两之间的间隔也设置为L1；
当爆炸火焰沿AB方向传播，即从可燃气体管道的左侧向右侧蔓延，则火焰阵面抵达第一红外/电离探针复合火焰探测器时，第一红外/电离探针复合火焰探测器将检测到的爆炸特征信号反馈给信号检测及控制单元，信号检测及控制单元将抑爆装置设定至预警状态，并标记为时刻T1，当信号检测及控制单元接收到来自第二红外/电离探针复合火焰探测器的信号时，标记为时刻T2，并计算火焰在第一红外/电离探针复合火焰探测器和第二红外/电离探针复合火焰探测器间的L1距离内平均传播速度V1=L1/(T2-T1)；当信号检测及控制单元接收到来自第三红外/电离探针复合火焰探测器时，标记为时刻T3，并计算火焰在第二红外/电离探针复合火焰探测器和第三红外/电离探针复合火焰探测器间的L1距离内平均传播速度V2=L1/(T3-T2)，以及在第一红外/电离探针复合火焰探测器、第二红外/电离探针复合火焰探测器和第二红外/电离探针复合火焰探测器、第三红外/电离探针复合火焰探测器间的加速度Δv=（V2-V1）/((T3+T2)/2-(T2+T1)/2)；信号检测及控制单元可根据火焰平均传播速度V1、V2及加速度Δv准确估算出火焰自T3时刻起传播至主抑爆装置所要历经的时间T，以确定主抑爆装置的触发时刻。
进一步的，若主抑爆装置未能完全将火焰熄灭，当信号检测及控制单元接收到来自第四红外/电离探针复合火焰探测器的信号时，即刻触发备用抑爆装置。
进一步的，所述的红外/电离探针复合火焰探测器成对安装，探测器置于隔爆外壳内，采用螺纹联结在被保护管道上。
进一步的，所述的红外/电离探针复合火焰探测器的灵敏度可调，响应时间小于2ms。
进一步的，所述的红外/电离探针复合火焰探测器阵列中探测器数量至少为7个。
进一步的，所述主抑爆装置和备用抑爆装置内储存超细干粉抑爆介质，装置内安装有气体发生器，抑爆装置触发后，气体发生器产生的氮气能够在10ms时间内将抑爆装置的压力由常压提升至10MPa，驱动抑爆介质喷射。
进一步的，红外/电离探针复合火焰探测器、抑爆装置在第四红外/电离探针复合火焰探测器两侧对称布置，初始爆炸发生在管道内任意方向，均能得到及时检测及有效抑制。
与现有技术相比，本发明提供的技术方案具有如下有益效果：
1、红外探测器和电离探针探测器的成对复合使用，消除工艺参数波动和环境干扰的影响而导致误动作的同时，保证了探测灵敏度。
2、根据爆炸火焰传感器检测的信号，计算火焰传播平均速度及加速度，准确预估火焰阵面到达抑爆装置处的时间，恰当时刻触发抑爆装置，使得管道内抑爆介质云幕参数优化的条件下，火焰阵面到达，提高了爆炸抑制的适时性、有效性。
3、主、备抑爆装置成套使用，当主抑爆装置为能将爆炸火焰完全熄灭时，启动备用抑爆装置，爆炸抑制的可靠性显著提升。
4、在管道上对称布置，管道内无论从那个方向发生的初始爆炸，均能有效监测、抑制。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1是本发明的可燃气体管道抑爆装置的示意图。
附图中各个附图标记的含义说明如下：
a—可燃气体管道、11—第一红外/电离探针复合火焰探测器、12—第二红外/电离探针复合火焰探测器、13—第三红外/电离探针复合火焰探测器、14—第四红外/电离探针复合火焰探测器、15—第五红外/电离探针复合火焰探测器、16—第六红外/电离探针复合火焰探测器、17—第七红外/电离探针复合火焰探测器、21—主抑爆装置、22—备用抑爆装置、3—信号检测及控制单元。
具体实施方式
为了使专利审查人员及公众能够更加清楚地理解本发明的技术实质和有益效果，申请人将在下面以实施例的方式作详细说明，但是对实施例的描述均不是对本发明方案的限制，任何一句本发明构思所作出的仅仅为形式上的等效变换都应视为本发明的技术方案范畴。
本发明的可燃气体管道抑爆装置的触发方法，具体步骤如下：
敬请参见附图1，给出了直径为300mm的可燃气体管道a，该可燃气体管道a上设置9个M36*3的螺纹孔，在这9个螺纹孔中从左到右依次安装了第一红外/电离探针复合火焰探测器11、第二红外/电离探针复合火焰探测器12、第三红外/电离探针复合火焰探测器13、主抑爆装置21、第四红外/电离探针复合火焰探测器14、备用抑爆装置22、第五红外/电离探针复合火焰探测器15、第六红外/电离探针复合火焰探测器16和第七红外/电离探针复合火焰探测器17。其中所述的第一红外/电离探针复合火焰探测器11、第二红外/电离探针复合火焰探测器12、第三红外/电离探针复合火焰探测器13、主抑爆装置21两两之间的间隔设置为L1=15m；第一抑爆装置21、第四红外/电离探针复合火焰探测器14和备用抑爆装置22两两之间的间隔设置为L2=5m；备用抑爆装置22、第五红外/电离探针复合火焰探测器15、第六红外/电离探针复合火焰探测器16和第七红外/电离探针复合火焰探测器17两两之间的间隔设置为也L1=15m。
所述的7个复合火焰传感器通过屏蔽线与信号检测及控制单元3连接，该信号检测及控制单元3与上述的主抑爆装置21和备用抑爆装置22连接；所述的主抑爆装置21、备用抑爆装置22内安装有气体发生器，并储存了超细干粉抑爆介质。
在本实施例中，红外火焰探测器优选而非限于地使用铟砷锑型红外火焰探测器，电离火焰探测器优选而非限于地使用侵入式开关型电离火焰探测器。
在本实施例中，火焰沿AB的方向传播，即从可燃气体管道的左侧向右侧蔓延，则火焰阵面抵达第一红外/电离探针复合火焰探测器11时，第一红外/电离探针复合火焰探测器11将检测到的爆炸特征信号反馈给信号检测及控制单元3，信号检测及控制单元3将抑爆装置设定至预警状态，并标记为时刻T1，当信号检测及控制单元3接收到来自第二红外/电离探针复合火焰探测器12的信号时，标记为时刻T2，并计算火焰在第一红外/电离探针复合火焰探测器11和第二红外/电离探针复合火焰探测器间12的L1距离内平均传播速度V1=L1/(T2-T1)。
当信号检测及控制单元3接收到来自第三红外/电离探针复合火焰探测器13时，标记为时刻T3，并计算火焰在第二红外/电离探针复合火焰探测器12和第三红外/电离探针复合火焰探测器13间的L1距离内平均传播速度V2=L1/(T3-T2)，以及在第一红外/电离探针复合火焰探测器11、第二红外/电离探针复合火焰探测器12和第二红外/电离探针复合火焰探测器12、第三红外/电离探针复合火焰探测器13间的加速度Δv=（V2-V1）/((T3+T2)/2-(T2+T1)/2)；信号检测及控制单元3可根据火焰平均传播速度V1、V2及加速度Δv准确估算出火焰自T3时刻起传播至主抑爆装置21所要历经的时间T。
当信号检测及控制单元3所记时刻达到T3+T，触发主抑爆装置21，主抑爆装置21内的气体发生器瞬间释放氮气，使得主抑爆装置的压力在10ms的时间内迅速提升至10MPa，驱动主抑爆装置内21储存的超细干粉抑爆介质的完全喷洒，在一定长度的管道内形成抑爆介质云幕时，火焰阵面抵达该位置，抑制爆炸火焰的场景得以优化。
如主抑爆装置21未能完全将火焰熄灭，当信号检测及控制单元3接收到来自第四红外/电离探针复合火焰探测器14的信号时，即刻触发备用抑爆装置22，备用抑爆装置22内的气体发生器瞬间释放氮气，使得备用抑爆装置22的压力在10ms的时间内迅速提升至10MPa，驱动备用抑爆装置22内储存的超细干粉抑爆介质的完全喷洒，进一步增强抑爆效果。
Claims (8)
1.一种工业管道可燃气体爆炸抑制装置，包括：信号检测及控制单元（3），通过屏蔽导线与该信号检测及控制单元（3）连接的7个红外/电离探针复合爆炸火焰探测器所组成的探测阵列，即与该信号检测及控制单元（3）连接的第一红外/电离探针复合火焰探测器（11）、第二红外/电离探针复合火焰探测器（12）、第三红外/电离探针复合火焰探测器（13）、第四红外/电离探针复合火焰探测器（14），第五红外/电离探针复合火焰探测器（15）、第六红外/电离探针复合火焰探测器（16）和第七红外/电离探针复合火焰探测器（17）；其特征在于：所述的信号检测及控制单元（3）连接有主抑爆装置（21）和备用抑爆装置（22），第一红外/电离探针复合火焰探测器（11）、第二红外/电离探针复合火焰探测器（12）、第三红外/电离探针复合火焰探测器（13）、主抑爆装置（21）、第四红外/电离探针复合火焰探测器（14）、备用抑爆装置（22）、第五红外/电离探针复合火焰探测器（15）、第六红外/电离探针复合火焰探测器（16）和第七红外/电离探针复合火焰探测器（17）在可燃气体管道（a）上依次排列。
2.一种如权利要求1所述的工业管道可燃气体爆炸抑制装置的触发方法，其特征在于：
所述的第一红外/电离探针复合火焰探测器（11）、第二红外/电离探针复合火焰探测器（12）、第三红外/电离探针复合火焰探测器（13）、主抑爆装置（21）两两之间的间隔设置为L1；主抑爆装置（21）、第四红外/电离探针复合火焰探测器（14）和备用抑爆装置（22）两两之间的间隔设置为L2，L2为L1的三分之一；备用抑爆装置（22）、第五红外/电离探针复合火焰探测器（15）、第六红外/电离探针复合火焰探测器（16）和第七红外/电离探针复合火焰探测器（17）两两之间的间隔也设置为L1；
当爆炸火焰沿AB方向传播，即从可燃气体管道（a）的左侧向右侧蔓延，则火焰阵面抵达第一红外/电离探针复合火焰探测器（11）时，第一红外/电离探针复合火焰探测器（11）将检测到的爆炸特征信号反馈给信号检测及控制单元（3），信号检测及控制单元（3）将抑爆装置设定至预警状态，并标记为时刻T1，当信号检测及控制单元（3）接收到来自第二红外/电离探针复合火焰探测器（12）的信号时，标记为时刻T2，并计算火焰在第一红外/电离探针复合火焰探测器（11）和第二红外/电离探针复合火焰探测器（12）间的L1距离内平均传播速度V1=L1/(T2-T1)；当信号检测及控制单元（3）接收到来自第三红外/电离探针复合火焰探测器（13）时，标记为时刻T3，并计算火焰在第二红外/电离探针复合火焰探测器（12）和第三红外/电离探针复合火焰探测器（13）间的L1距离内平均传播速度V2=L1/(T3-T2)，以及在第一红外/电离探针复合火焰探测器（11）、第二红外/电离探针复合火焰探测器（12）和第二红外/电离探针复合火焰探测器（12）、第三红外/电离探针复合火焰探测器（13）间的加速度Δv=（V2-V1）/((T3+T2)/2-(T2+T1)/2)；信号检测及控制单元（3）可根据火焰平均传播速度V1、V2及加速度Δv准确估算出火焰自T3时刻起传播至主抑爆装置（21）所要历经的时间T，以确定主抑爆装置（21）的触发时刻。
3.如权利要求2所述的工业管道可燃气体爆炸抑制装置的触发方法，其特征在于：若主抑爆装置（21）未能完全将火焰熄灭，当信号检测及控制单元（3）接收到来自第四红外/电离探针复合火焰探测器（14）的信号时，即刻触发备用抑爆装置（22）。
4.如权利要求2所述的工业管道可燃气体爆炸抑制装置的触发方法，其特征在于：所述的红外/电离探针复合火焰探测器成对安装，探测器置于隔爆外壳内，采用螺纹联结在被保护管道上。
5.如权利要求2所述的工业管道可燃气体爆炸抑制装置的触发方法，其特征在于：所述的红外/电离探针复合火焰探测器的灵敏度可调，响应时间小于2ms。
6.如权利要求2所述的工业管道可燃气体爆炸抑制装置的触发方法，其特征在于：所述的红外/电离探针复合火焰探测器阵列中探测器数量至少为7个。
7.如权利要求2所述的工业管道可燃气体爆炸抑制装置的触发方法，其特征在于：所述主抑爆装置（21）和备用抑爆装置（22）内储存超细干粉抑爆介质，装置内安装有气体发生器，抑爆装置触发后，气体发生器产生的氮气能够在10ms时间内将抑爆装置的压力由常压提升至10MPa，驱动抑爆介质喷射。
8.如权利要求2所述的工业管道可燃气体爆炸抑制装置的触发方法，其特征在于：红外/电离探针复合火焰探测器、抑爆装置在第四红外/电离探针复合火焰探测器（14）两侧对称布置，初始爆炸发生在管道内任意方向，均能得到及时检测及有效抑制。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| EE01 | Entry into force of recordation of patent licensing contract |
Application publication date: 20170222 Assignee: Xinchang China Metrology University Enterprise Innovation Research Institute Co.,Ltd. Assignor: China Jiliang University Contract record no.: X2021330000071 Denomination of invention: An explosion suppression device for combustible gas in industrial pipeline and its triggering method Granted publication date: 20190514 License type: Common License Record date: 20210816 |
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| EE01 | Entry into force of recordation of patent licensing contract | ||
| EC01 | Cancellation of recordation of patent licensing contract |
Assignee: Xinchang China Metrology University Enterprise Innovation Research Institute Co.,Ltd. Assignor: China Jiliang University Contract record no.: X2021330000071 Date of cancellation: 20211231 |
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| EC01 | Cancellation of recordation of patent licensing contract |