CN108362855A - 一种粉尘防控爆实验装置 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种粉尘防控爆实验装置，所述装置包括爆炸罐主体、压力传感器、高压放电模块、火焰探测器、第一喷嘴、第一压力表、储水罐、第一阀、第1组螺栓、固定挡板、泄爆材料、压缩空气瓶、第二压力表、储粉罐、第二阀、第二喷嘴、控制系统、计算机、罐体与导管连接法兰、隔爆阀、泄爆导管、第三阀、真空泵、压缩氮气瓶、第四阀、气孔、盲法兰、第五阀、第三压力表、点火杆、点火电极和第2组螺栓。上述装置可实现泄爆、隔爆、抑爆、惰化等粉尘爆炸预防控制核心技术的原理展现，同时也可实现多种技术的组合工作原理展现，且尺度小、安全性高、成本低、功能全面，能够更好地服务于粉尘爆炸领域的安全教育培训，具有广泛的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及粉尘爆炸研究技术领域，尤其涉及一种粉尘防控爆实验装置。
背景技术
以泄爆、隔爆、抑爆、惰化等为主的粉尘爆炸预防控制技术，不仅是涉爆粉尘企业事故防治的必要手段，更是大专院校安全工程专业本科生专业课程和安全生产领域各类职业教育培训的核心内容之一。
现阶段，我国在粉尘爆炸方面的安全教育培训存在明显弊端。一方面，对粉尘爆炸基础知识的传授较为普遍，对相关预防控制技术及应用层面的教育不够全面和深入；另 一方面，现有粉尘爆炸领域的教育培训主要借助课堂讲授等传统教学方式进行，难以形 象地展现泄爆、隔爆、抑爆、惰化等技术措施的工作原理，影响了教学效果。然而，受 限于场地、时间、安全、成本等多方面制约，借助大尺度试验装置开展针对性的粉尘爆 炸预防控制实验教学难以实现。
发明内容
本发明的目的是提供一种粉尘防控爆实验装置，该装置尺度小、安全性高、成本低、功能全面，能够更好地服务于粉尘爆炸领域的安全教育培训。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种粉尘防控爆实验装置，所述装置包括爆炸罐主体、压力传感器、高压放电模块、火焰探测器、第一喷嘴、第一压力表、储水罐、第一阀、第1组螺栓、固定挡板、泄 爆材料、压缩空气瓶、第二压力表、储粉罐、第二阀、第二喷嘴、控制系统、计算机、 罐体与导管连接法兰、隔爆阀、泄爆导管、第三阀、真空泵、压缩氮气瓶、第四阀、气 孔、盲法兰、第五阀、第三压力表、点火杆、点火电极和第2组螺栓，其中：
所述爆炸罐主体为发生粉尘爆炸的罐体，通过所述控制系统的外壳固定于所述底座 上；
所述压力传感器安装于所述爆炸罐主体上，用于测试所述爆炸罐主体内部发生粉尘 爆炸时的爆炸压力；
所述高压放电模块固定于所述爆炸罐主体的顶部，用于为粉尘爆炸实验提供点火源；
所述火焰探测器安装于所述爆炸罐主体上，用于监测所述爆炸罐主体内部发生粉尘 爆炸时的火焰；
所述第一喷嘴安装于所述爆炸罐主体内，用于向所述爆炸罐主体内喷洒所述储水罐 中存储的水；
所述第一压力表与所述储水罐连接，用于监测所述储水罐内的压力；
所述第一阀安装于所述储水罐和所述第一喷嘴之间，用于控制所述储水罐通过所述 第一喷嘴向所述爆炸罐主体喷水；
所述泄爆材料通过所述第1组螺栓紧固在所述固定挡板和所述爆炸罐主体之间；
所述压缩空气瓶与所述储水罐和储粉罐相连，用于储存作为喷水动力和扬尘动力的 压缩空气；
所述第二压力表安装于所述储粉罐上，用于监测所述储粉罐内的压力；
所述储粉罐依次连接有第二阀和第二喷嘴，所述第二喷嘴安装于所述爆炸罐主体的 底部，利用所述第二阀控制所述储粉罐通过所述第二喷嘴向所述爆炸罐主体的内部喷粉 形成粉尘云；
所述控制系统用于控制点火起爆、压力传感器和火焰探测器监测、第一阀的开启和 喷水、第二阀的开启和喷粉、爆炸数据采集以及隔爆阀的开启操作；
所述计算机与所述控制系统相连，用于实现数据的分析、显示和储存；
所述爆炸罐主体通过所述罐体与导管连接法兰和泄爆导管相连接；
所述隔爆阀通过所述控制系统开启，用于阻隔所述爆炸罐主体内的爆炸灾害向泄爆 导管的右侧方向传播；
所述爆炸罐主体的外侧还连接有真空泵和压缩氮气瓶，其中：
通过开启第三阀对所述爆炸罐主体抽真空；
通过控制第四阀使所述压缩氮气瓶在点火起爆前为所述爆炸罐主体填充氮气；
在爆炸罐主体和真空泵之间还设置有第五阀和第三压力表，其中：
所述第五阀用于通过隔离作用，保护所述第三压力表和相连接的部分输气管道不受 所述爆炸罐主体内部粉尘爆炸产生的冲击；
所述第三压力表用于监控爆炸罐主体内的压力；
在爆炸罐主体的外侧还设置有气孔和盲法兰，其中：
所述气孔用于所述爆炸罐主体1抽真空和配气时使用；
所述盲法兰用于在开展泄爆、抑爆、惰化实验而不开展隔爆实验时，密封所述爆炸罐主体并连接所述泄爆导管的右侧泄爆口；
且所述盲法兰或所述罐体与导管连接法兰通过所述第2组螺栓固定于爆炸罐主体上；
所述点火杆安装于所述爆炸罐主体的内部，与所述高压放电模块相连接，在所述点 火杆的末端安装有点火电极。
所述爆炸罐主体的材质为钢，承压不低于2MPa，形状为长方体，且长、宽、高分别为0.16m、0.16m、0.24m。
所述固定挡板具体为中间部位中空的固定挡板，在进行泄爆效果实验时用于固定所 述泄爆材料的边界；
或是完全封闭的固定挡板，在进行非泄爆效果实验时用于完全阻挡泄爆口。
所述泄爆材料为具有一定静开启压力的面型材料，其静开启压力为3KPa至6KPa。
所述泄爆导管为透明石英玻璃管，内直径为0.04m，总长为0.5m。
所述点火电极为铜材质，朝内侧一端为尖头，两根点火电极的尖头相对，尖头之间的间隙为6mm。
所述装置还包括支架和底座，其中：
所述支架一端固定所述泄爆导管，另一端连接于底座；
所述底座位于水平面，用于放置和固定实验装置所有部件。
由上述本发明提供的技术方案可以看出，上述装置尺度小、安全性高、成本低，能够更好地服务于粉尘爆炸领域的安全教育培训，具有广泛的应用前景。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的 附图作简单地介绍，显而易见地，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 其他附图。
图1为本发明实施例提供的粉尘防控爆实验装置整体结构示意图；
图2为本发明实施例所提供固定挡板的结构示意图；
图3为本发明实施例所提供无防控爆实验A的实施方法流程示意图；
图4为本发明实施例所提供泄爆原理实验B实施办法流程示意图；
图5为本发明实施例所提供隔爆效果实验C实施办法流程示意图；
图6为本发明实施例所提供水雾抑爆效果实验D实施办法流程示意图；
图7为本发明实施例所提供惰性气体惰化实验E实施方法流程示意图；
图8为本发明实施例所提供惰性粉体惰化实验F实施方法流程示意图；
图9为本发明实施例所提供多种防控爆措施组合实验G的实施方法流程示意图。
具体实施方式
下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地 描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
下面将结合附图对本发明实施例作进一步地详细描述，如图1所示为本发明实施例提 供的粉尘防控爆实验装置整体结构示意图，所述装置主要包括有爆炸罐主体1、压力传感 器2、高压放电模块3、火焰探测器4、第一喷嘴5、第一压力表6、储水罐7、第一阀8、第 1组螺栓9、固定挡板10、泄爆材料11、压缩空气瓶12、第二压力表13、储粉罐14、第二 阀15、第二喷嘴16、控制系统17、计算机18、罐体与导管连接法兰19、隔爆阀20、支架 21、底座22、泄爆导管23、第三阀24、真空泵25、压缩氮气瓶26、第四阀27、气孔28、 盲法兰29、第五阀30、第三压力表31、点火杆32、点火电极33和第2组螺栓34，上述各部 件的连接关系具体为：
所述爆炸罐主体1为发生粉尘爆炸的罐体，通过所述控制系统17的外壳固定于所述底 座22上；
所述压力传感器2安装于所述爆炸罐主体1上，用于测试所述爆炸罐主体1内部发生粉 尘爆炸时的爆炸压力；具体实现中，其压力最大量程不低于2MPa；
所述高压放电模块3固定于所述爆炸罐主体1的顶部，用于为粉尘爆炸实验提供点火 源；具体实现中，其电量范围为0.5J到2J；
所述火焰探测器4安装于所述爆炸罐主体1上，用于监测所述爆炸罐主体1内部发生粉 尘爆炸时的火焰；具体实现中，在开展抑爆实验时，一旦监测到火焰出现，火焰探测器4 将给所述控制系统17发出信号，控制系统17随即开启所述第一阀8，使所述储水罐7中的水通过所述第一喷嘴5向所述爆炸罐主体1内喷洒，进而熄灭火焰，实现抑爆作用；在开 展隔爆实验时，一旦监测到火焰出现，火焰探测器4将给所述控制系统17发出信号，控制 系统17随即开启所述隔爆阀20，阻隔所述爆炸罐主体1内爆炸灾害向泄爆导管23右侧方向 传播，实现隔爆作用；
所述第一喷嘴5安装于所述爆炸罐主体1内，用于向所述爆炸罐主体1内喷洒所述储水 罐7中存储的水；
所述第一压力表6与所述储水罐7连接，用于监测所述储水罐7内的压力；
所述第一阀8安装于所述储水罐7和所述第一喷嘴5之间，用于控制所述储水罐7通过 所述第一喷嘴5向所述爆炸罐主体1喷水；
泄爆材料11通过所述第1组螺栓9紧固在所述固定挡板10和所述爆炸罐主体1之间；具 体实现中，所述泄爆材料11可以为具有一定静开启压力的面型材料，其静开启压力为 3KPa至6KPa；
所述压缩空气瓶12与所述储水罐7和储粉罐14相连，用于储存作为喷水动力和扬尘动 力的压缩空气；
所述第二压力表13安装于所述储粉罐14上，用于监测所述储粉罐14内的压力；
所述储粉罐14依次连接有第二阀15和第二喷嘴16，所述第二喷嘴16安装于所述爆炸 罐主体1的底部，利用所述第二阀15控制所述储粉罐14通过所述第二喷嘴16向所述爆炸罐 主体1的内部喷粉形成粉尘云；这里，第二阀15为由所述控制系统17进行控制的气动阀，点火起爆前，控制系统17开启该气动阀，进而实现向所述爆炸罐主体1内喷粉形成粉尘 云；
所述控制系统17用于控制点火起爆、压力传感器和火焰探测器监测、第一阀8的开启 和喷水、第二阀15的开启和喷粉、爆炸数据采集以及隔爆阀20的开启操作；
所述计算机18与所述控制系统17相连，用于实现数据的分析、显示和储存；
所述爆炸罐主体1通过所述罐体与导管连接法兰19和泄爆导管23相连接；这里，该泄 爆导管23可以为透明石英玻璃管，内直径为0.04m，总长为0.5m；
所述隔爆阀20通过所述控制系统17开启，用于阻隔所述爆炸罐主体1内的爆炸灾害向 泄爆导管23的右侧方向传播；
所述爆炸罐主体1的外侧还连接有真空泵25和压缩氮气瓶26，其中：
通过开启第三阀24对所述爆炸罐主体1抽真空；
通过控制第四阀27使所述压缩氮气瓶26在点火起爆前为所述爆炸罐主体1填充氮气， 进而实现气体惰化；
在爆炸罐主体1和真空泵25之间还设置有第五阀30和第三压力表31，其中：
所述第五阀30用于通过隔离作用，保护所述第三压力表31和相连接的部分输气管道 不受所述爆炸罐主体1内部粉尘爆炸产生的冲击；
所述第三压力表31用于监控爆炸罐主体1内的压力；
在爆炸罐主体1的外侧还设置有气孔28和盲法兰29，其中：
所述气孔28用于所述爆炸罐主体1抽真空和配气时使用；抽真空时，气孔28起出气作 用，配气时，气孔28起进气作用；
所述盲法兰29用于在开展泄爆、抑爆、惰化实验而不开展隔爆实验时，密封所述爆炸罐主体1并连接所述泄爆导管23的右侧泄爆口；
且所述盲法兰29或所述罐体与导管连接法兰19通过所述第2组螺栓34固定于爆炸罐主 体1上；
所述点火杆32安装于所述爆炸罐主体1的内部，与所述高压放电模块3相连接，在所 述点火杆32的末端安装有点火电极33。具体实现中，该点火电极33可以为铜材质，朝内侧一端为尖头，两根点火电极的尖头相对，尖头之间的间隙为6mm。
另外，图1中的支架21一端固定泄爆导管23，另一端连接于底座22；底座22位于水平 面，用于放置和固定实验装置所有部件。
具体实现中，上述爆炸罐主体1的材质可以为钢，承压不低于2MPa，形状为长方体，且长、宽、高可以分别设置成0.16m、0.16m、0.24m。
另外，如图2所示为本发明实施例所提供固定挡板的结构示意图，该固定挡板10具体 可以为中间部位中空的固定挡板，在进行泄爆效果实验时用于固定所述泄爆材料11的边 界；或是完全封闭的固定挡板，在进行非泄爆效果实验时用于完全阻挡泄爆口。
基于上述实施例所提供的实验装置可分别开展无防控爆实验A、泄爆原理实验B、隔 爆原理实验C、水雾抑爆原理实验D、惰性气体惰化实验E、惰性粉体惰化实验F，以及上述各种防控爆措施的任意组合实验G，下面对每种实验的实施步骤说明如下：
如图3所示为本发明实施例所提供无防控爆实验A的实施方法流程示意图，该方法包 括：
步骤1、将盲法兰安装在爆炸罐主体右侧的导管泄爆口位置，使该泄爆口封闭；将完 全封闭的固定挡板安装在爆炸罐主体左侧的泄爆口，使该泄爆口封闭；如此即构造出一个无泄爆口的全密闭爆炸罐；
步骤2、选择特定质量m的某可燃性粉尘样品作为实验材料，将其装填至储粉罐中，并通过压缩空气使储粉罐内达到特定的正压；
步骤3、通过控制系统，开启第二阀，借助压缩空气将粉尘样品从储粉罐送入爆炸罐 主体，在瞬间形成粉尘云；
步骤4、通过控制系统，在不启用火焰探测器和水雾系统(第一喷嘴、第一压力表、储水罐构成)、隔爆阀等连锁功能的前提下，使高压放电模块在粉尘云状态时瞬间放 电，电量通过点火杆传播到点火电极进而形成电火花，点燃粉尘云；
步骤5、借助爆炸罐主体上安装的压力传感器，测试得到爆炸罐主体内部的最大爆炸 压力P0；该压力值即可描述无防爆措施条件下的爆炸效果及原理。
如图4所示为本发明实施例所提供泄爆原理实验B实施办法流程示意图，该方法包括：
步骤1、将盲法兰安装在爆炸罐主体右侧的导管泄爆口位置，使该泄爆口封闭；将完 全封闭的固定挡板安装在爆炸罐主体左侧的泄爆口，使该泄爆口封闭；如此即构造出一个无泄爆口的全密闭爆炸罐；
步骤2、选择特定质量m的某可燃性粉尘样品作为实验材料，将其装填至储粉罐中，并通过压缩空气使储粉罐内达到特定的正压；
步骤3、通过控制系统，开启第二阀，借助压缩空气将粉尘样品从储粉罐送入爆炸罐 主体，在瞬间形成粉尘云；
步骤4、通过控制系统，在不启用火焰探测器和水雾系统、隔爆阀等连锁功能的前提 下，使高压放电模块在粉尘云状态时瞬间放电，电量通过点火杆传播到点火电极进而形成电火花，点燃粉尘云；
步骤5、借助爆炸罐主体上安装的压力传感器，测试得到爆炸罐主体内部的最大爆炸 压力P0；
步骤6、用中空的固定挡板替换掉安装于爆炸罐主体左侧的全密闭固定挡板，借助中 空固定挡板将泄爆材料固定在爆炸罐主体左侧泄爆口位置，形成具有一定静开启压力的 泄爆口，同时确保泄爆口外侧直线距离3m范围内无人员或物品；
步骤7、选择相同质量m的同类可燃性粉尘样品作为实验材料，将其装填至储粉罐中，并通过压缩空气使储粉罐内达到特定的正压；
步骤8、通过控制系统，开启第二阀，借助压缩空气将粉尘样品从储粉罐送入爆炸罐 主体，在瞬间形成粉尘云；
步骤9、通过控制系统，在不启用火焰探测器和水雾系统、隔爆阀等连锁功能的前提 下，使高压放电模块在粉尘云状态时瞬间放电，电量通过点火杆传播到点火电极进而形成电火花，点燃粉尘云，粉尘云爆炸产生的压力使爆炸罐主体左侧泄爆材料发生破坏泄压；
步骤10、借助爆炸罐主体上安装的压力传感器，测试得到爆炸罐主体内部的最大泄 爆压力P1；
步骤11、P0-P1得到的压力差即可描述泄爆效果及工作原理。
如图5所示为本发明实施例所提供隔爆效果实验C实施办法流程示意图，该方法包括：
步骤1、将完全封闭的固定挡板安装在爆炸罐主体左侧的泄爆口，使该泄爆口封闭； 去除吧爆炸罐主体右侧的盲法兰，采用连接法兰将泄爆导管与爆炸罐主体相连接，构成 一个带泄爆导管的爆炸罐，同时确保泄爆导管末端外侧直线距离2m范围内无人员和物品；
步骤2、选择相同质量m的同类可燃性粉尘样品作为实验材料，将其装填至储粉罐中，并通过压缩空气使储粉罐内达到特定的正压；
步骤3、通过控制系统，开启第二阀，借助压缩空气将粉尘样品从储粉罐送入爆炸罐 主体，在瞬间形成粉尘云；
步骤4、通过控制系统，在不启用火焰探测器和水雾系统、隔爆阀连锁功能的前提下，使高压放电模块在粉尘云状态时瞬间放电，电量通过点火杆传播到点火电极进而形 成电火花，点燃粉尘云，通过肉眼可观察到粉尘云爆炸产生的火焰沿泄爆导管传播至导 管口部；
步骤5、重复步骤1-步骤3,形成粉尘云；
步骤6、通过控制系统，在启用火焰探测器和隔爆阀连锁功能的前提下，使高压放电 模块在粉尘云状态时瞬间放电，电量通过点火杆传播到点火电极进而形成电火花，点燃粉尘云；
步骤7、火焰探测器在粉尘云起爆瞬间监测到火焰，同时通过控制系统启动隔爆阀， 通过肉眼可观察到粉尘云爆炸产生的火焰沿泄爆导管传播，并被泄爆导管中间部位的隔 爆阀阻挡，无法传播至导管口部；
步骤8、比较未启动隔爆阀和启动隔爆阀两次实验现象，可描述隔爆效果及工作原理。
如图6所示为本发明实施例所提供水雾抑爆效果实验D实施办法流程示意图，该方法 包括：
步骤1、将盲法兰安装在爆炸罐主体右侧的导管泄爆口位置，使该泄爆口封闭；将完 全封闭的固定挡板安装在爆炸罐主体左侧的泄爆口，使该泄爆口封闭；如此即构造出一个无泄爆口的全密闭爆炸罐；
步骤2、选择特定质量m的某可燃性粉尘样品作为实验材料，将其装填至储粉罐中，并通过压缩空气使储粉罐内达到特定的正压；
步骤3、通过控制系统，开启第二阀，借助压缩空气将粉尘样品从储粉罐送入爆炸罐 主体，在瞬间形成粉尘云；
步骤4、通过控制系统，在不启用火焰探测器和水雾系统、隔爆阀连锁功能的前提下，使高压放电模块在粉尘云状态时瞬间放电，电量通过点火杆传播到点火电极进而形 成电火花，点燃粉尘云；
步骤5、借助爆炸罐主体上安装的压力传感器，测试得到爆炸罐主体内部的最大爆炸 压力P0；
步骤6、选择相同质量m的同类可燃性粉尘样品作为实验材料，将其装填至储粉罐中，并通过压缩空气使储粉罐内达到特定的正压；
步骤7、通过控制系统，开启第二阀，借助压缩空气将粉尘样品从储粉罐送入爆炸罐 主体，在瞬间形成粉尘云；
步骤8、通过控制系统，在启用火焰探测器和水雾系统连锁功能的前提下，使高压放 电模块在粉尘云状态时瞬间放电，电量通过点火杆传播到点火电极进而形成电火花，点燃粉尘云；
步骤9、火焰探测器监测到初始火焰时，随即启动水雾系统，对火焰进行喷淋；
步骤10、借助爆炸罐主体上安装的压力传感器，测试得到水雾喷淋条件下爆炸罐主 体内部的最大爆炸压力P2；
步骤11、P0-P2得到的压力差即可描述水雾抑爆效果及工作原理。
如图7所示为本发明实施例所提供惰性气体惰化实验E实施方法流程示意图，该方法 包括：
步骤1、将盲法兰安装在爆炸罐主体右侧的导管泄爆口位置，使该泄爆口封闭；将完 全封闭的固定挡板安装在爆炸罐主体左侧的泄爆口，使该泄爆口封闭；如此即构造出一个无泄爆口的全密闭爆炸罐；
步骤2、选择特定质量m的某可燃性粉尘样品作为实验材料，将其装填至储粉罐中，并通过压缩空气使储粉罐内达到特定的正压；
步骤3、通过控制系统，开启第二阀，借助压缩空气将粉尘样品从储粉罐送入爆炸罐 主体，在瞬间形成粉尘云；
步骤4、通过控制系统，在不启用火焰探测器和水雾系统、隔爆阀连锁功能的前提下，使高压放电模块在粉尘云状态时瞬间放电，电量通过点火杆传播到点火电极进而形 成电火花，点燃粉尘云；
步骤5、借助爆炸罐主体上安装的压力传感器，测试得到爆炸罐主体内部的最大爆炸 压力P0；
步骤6、选择相同质量m的同类可燃性粉尘样品作为实验材料，将其装填至储粉罐中，并通过压缩空气使储粉罐内达到特定的正压；
步骤7、使用真空泵，对爆炸罐进行抽气，使爆炸罐内部达到一定程度的负压；然后，将压缩氮气充入爆炸罐内，使爆炸罐内压力达到初始压力；
步骤8、通过控制系统，开启第二阀，借助压缩空气将粉尘样品从储粉罐送入爆炸罐 主体，在瞬间形成粉尘云；
步骤9、通过控制系统，在不启用火焰探测器和水雾系统、隔爆阀等连锁功能的前提 下，使高压放电模块在粉尘云状态时瞬间放电，电量通过点火杆传播到点火电极进而形成电火花，点燃粉尘云；
步骤10、借助爆炸罐主体上安装的压力传感器，测试得到惰性气体填充条件下爆炸 罐主体内部的最大爆炸压力P3；
步骤11、P0-P3得到的压力差即可描述惰性气体惰化效果及工作原理。
如图8所示为本发明实施例所提供惰性粉体惰化实验F实施方法流程示意图，该方法 包括：
步骤1、将盲法兰安装在爆炸罐主体右侧的导管泄爆口位置，使该泄爆口封闭；将完 全封闭的固定挡板安装在爆炸罐主体左侧的泄爆口，使该泄爆口封闭；如此即构造出一个无泄爆口的全密闭爆炸罐；
步骤2、选择特定质量m的某可燃性粉尘样品作为实验材料，将其装填至储粉罐中，并通过压缩空气使储粉罐内达到特定的正压；
步骤3、通过控制系统，开启第二阀，借助压缩空气将粉尘样品从储粉罐送入爆炸罐 主体，在瞬间形成粉尘云；
步骤4、通过控制系统，在不启用火焰探测器和水雾系统、隔爆阀连锁功能的前提下，使高压放电模块在粉尘云状态时瞬间放电，电量通过点火杆传播到点火电极进而形 成电火花，点燃粉尘云；
步骤5、借助爆炸罐主体上安装的压力传感器，测试得到爆炸罐主体内部的最大爆炸 压力P0；
步骤6、将相同质量m的同类可燃性粉尘样品与特定质量的碳酸钙粉体样品均匀混合 后作为实验材料，将其装填至储粉罐中，并通过压缩空气使储粉罐内达到特定的正压；
步骤7、通过控制系统，开启第二阀，借助压缩空气将粉尘样品从储粉罐送入爆炸罐 主体，在瞬间形成粉尘云；
步骤8、通过控制系统，在不启用火焰探测器和水雾系统、隔爆阀等连锁功能的前提 下，使高压放电模块在粉尘云状态时瞬间放电，电量通过点火杆传播到点火电极进而形成电火花，点燃粉尘云；
步骤9、借助爆炸罐主体上安装的压力传感器，测试得到惰性粉体混合条件下爆炸罐 主体内部的最大爆炸压力P4；
步骤10、P0-P4得到的压力差即可描述惰性粉体惰化效果及工作原理。
如图9所示为本发明实施例所提供多种防控爆措施组合实验G(以泄爆、水雾抑爆组 合实验为例)实施方法流程示意图，该方法包括：
步骤1、将盲法兰安装在爆炸罐主体右侧的导管泄爆口位置，使该泄爆口封闭；将完 全封闭的固定挡板安装在爆炸罐主体左侧的泄爆口，使该泄爆口封闭；如此即构造出一个无泄爆口的全密闭爆炸罐；
步骤2、选择特定质量m的某可燃性粉尘样品作为实验材料，将其装填至储粉罐中，并通过压缩空气使储粉罐内达到特定的正压；
步骤3、通过控制系统，开启第二阀，借助压缩空气将粉尘样品从储粉罐送入爆炸罐 主体，在瞬间形成粉尘云；
步骤4、通过控制系统，在不启用火焰探测器和水雾系统、隔爆阀等连锁功能的前提 下，使高压放电模块在粉尘云状态时瞬间放电，电量通过点火杆传播到点火电极进而形成电火花，点燃粉尘云；
步骤5、借助爆炸罐主体上安装的压力传感器，测试得到爆炸罐主体内部的最大爆炸 压力P0；
步骤6、用中空的固定挡板替换掉安装于爆炸罐主体左侧的全密闭固定挡板，借助中 空固定挡板将泄爆材料固定在爆炸罐主体左侧泄爆口位置，形成具有一定静开启压力的 泄爆口，同时确保泄爆口外侧直线距离3m范围内无人员或物品；
步骤7、选择相同质量m的同类可燃性粉尘样品作为实验材料，将其装填至储粉罐中，并通过压缩空气使储粉罐内达到特定的正压；
步骤8、通过控制系统，开启第二阀，借助压缩空气将粉尘样品从储粉罐送入爆炸罐 主体，在瞬间形成粉尘云；
步骤9、通过控制系统，在启用火焰探测器和水雾系统的前提下，使高压放电模块在 粉尘云状态时瞬间放电，电量通过点火杆传播到点火电极进而形成电火花，点燃粉尘云；
步骤10、粉尘云爆炸产生的压力使爆炸罐主体左侧泄爆材料发生破坏泄压，同时，火焰探测器监测到初始火焰时随即启动水雾系统，对火焰进行喷淋；
步骤11、借助爆炸罐主体上安装的压力传感器，测试得到爆炸罐主体内部的最大泄 爆压力P5；
步骤12、P0-P5得到的压力差即可描述泄爆、抑爆组合控制效果及工作原理。
值得注意的是，本发明实施例中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知 的现有技术。
综上所述，本发明实施例所提供的实验装置可实现泄爆、隔爆、抑爆、惰化等粉尘爆炸预防控制核心技术的原理展现，同时也可实现多种技术的组合工作原理展现，且尺 度小、安全性高、成本低，有效补充了现有粉尘爆炸安全教育培训领域的不足。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替 换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的 保护范围为准。
Claims (7)
1.一种粉尘防控爆实验装置，其特征在于，所述装置包括爆炸罐主体、压力传感器、高压放电模块、火焰探测器、第一喷嘴、第一压力表、储水罐、第一阀、第1组螺栓、固定挡板、泄爆材料、压缩空气瓶、第二压力表、储粉罐、第二阀、第二喷嘴、控制系统、计算机、罐体与导管连接法兰、隔爆阀、泄爆导管、第三阀、真空泵、压缩氮气瓶、第四阀、气孔、盲法兰、第五阀、第三压力表、点火杆、点火电极和第2组螺栓，其中：
所述爆炸罐主体为发生粉尘爆炸的罐体，通过所述控制系统的外壳固定于所述底座上；
所述压力传感器安装于所述爆炸罐主体上，用于测试所述爆炸罐主体内部发生粉尘爆炸时的爆炸压力；
所述高压放电模块固定于所述爆炸罐主体的顶部，用于为粉尘爆炸实验提供点火源；
所述火焰探测器安装于所述爆炸罐主体上，用于监测所述爆炸罐主体内部发生粉尘爆炸时的火焰；
所述第一喷嘴安装于所述爆炸罐主体内，用于向所述爆炸罐主体内喷洒所述储水罐中存储的水；
所述第一压力表与所述储水罐连接，用于监测所述储水罐内的压力；
所述第一阀安装于所述储水罐和所述第一喷嘴之间，用于控制所述储水罐通过所述第一喷嘴向所述爆炸罐主体喷水；
所述泄爆材料通过所述第1组螺栓紧固在所述固定挡板和所述爆炸罐主体之间；
所述压缩空气瓶与所述储水罐和储粉罐相连，用于储存作为喷水动力和扬尘动力的压缩空气；
所述第二压力表安装于所述储粉罐上，用于监测所述储粉罐内的压力；
所述储粉罐依次连接有第二阀和第二喷嘴，所述第二喷嘴安装于所述爆炸罐主体的底部，利用所述第二阀控制所述储粉罐通过所述第二喷嘴向所述爆炸罐主体的内部喷粉形成粉尘云；
所述控制系统用于控制点火起爆、压力传感器和火焰探测器监测、第一阀的开启和喷水、第二阀的开启和喷粉、爆炸数据采集以及隔爆阀的开启操作；
所述计算机与所述控制系统相连，用于实现数据的分析、显示和储存；
所述爆炸罐主体通过所述罐体与导管连接法兰和泄爆导管相连接；
所述隔爆阀通过所述控制系统开启，用于阻隔所述爆炸罐主体内的爆炸灾害向泄爆导管的右侧方向传播；
所述爆炸罐主体的外侧还连接有真空泵和压缩氮气瓶，其中：
通过开启第三阀对所述爆炸罐主体抽真空；
通过控制第四阀使所述压缩氮气瓶在点火起爆前为所述爆炸罐主体填充氮气；
在爆炸罐主体和真空泵之间还设置有第五阀和第三压力表，其中：
所述第五阀用于通过隔离作用，保护所述第三压力表和相连接的部分输气管道不受所述爆炸罐主体内部粉尘爆炸产生的冲击；
所述第三压力表用于监控爆炸罐主体内的压力；
在爆炸罐主体的外侧还设置有气孔和盲法兰，其中：
所述气孔用于所述爆炸罐主体1抽真空和配气时使用；
所述盲法兰用于在开展泄爆、抑爆、惰化实验而不开展隔爆实验时，密封所述爆炸罐主体并连接所述泄爆导管的右侧泄爆口；
且所述盲法兰或所述罐体与导管连接法兰通过所述第2组螺栓固定于爆炸罐主体上；
所述点火杆安装于所述爆炸罐主体的内部，与所述高压放电模块相连接，在所述点火杆的末端安装有点火电极。
2.根据权利要求1所述粉尘防控爆实验装置，其特征在于，
所述爆炸罐主体的材质为钢，承压不低于2MPa，形状为长方体，且长、宽、高分别为0.16m、0.16m、0.24m。
3.根据权利要求1所述粉尘防控爆实验装置，其特征在于，
所述固定挡板具体为中间部位中空的固定挡板，在进行泄爆效果实验时用于固定所述泄爆材料的边界；
或是完全封闭的固定挡板，在进行非泄爆效果实验时用于完全阻挡泄爆口。
4.根据权利要求1所述粉尘防控爆实验装置，其特征在于，
所述泄爆材料为具有一定静开启压力的面型材料，其静开启压力为3KPa至6KPa。
5.根据权利要求1所述粉尘防控爆实验装置，其特征在于，
所述泄爆导管为透明石英玻璃管，内直径为0.04m，总长为0.5m。
6.根据权利要求1所述粉尘防控爆实验装置，其特征在于，
所述点火电极为铜材质，朝内侧一端为尖头，两根点火电极的尖头相对，尖头之间的间隙为6mm。
7.根据权利要求1所述粉尘防控爆实验装置，其特征在于，所述装置还包括支架和底座，其中：
所述支架一端固定所述泄爆导管，另一端连接于底座；
所述底座位于水平面，用于放置和固定实验装置所有部件。
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