CN109506968A - 煤矿井下束管负压抽气阻火测试装置及测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种煤矿井下束管负压抽气阻火测试装置及测试方法，包括试验管路、透气阻火控制室及气体分析室，通过进气系统向试验管路内送入可燃气及空气预混气体，通过点火装置对试验管路进行点火，通过试验管路内的压力传感器记录试验管路内的各点的压力，通过火焰传感器记录火焰传播速度，通过气体分析室内的压力传感器记录气体分析室内的压力，不断延长试验管路的长度，重复上述步骤，不断增加呼吸装置的数量，重复上述步骤。该煤矿井下束管负压抽气阻火测试装置及测试方法可以模拟不同情况下装置的阻火性能，从而确保将其应用到煤矿井下束管负压抽气时不会发生危险，避免酿成安全事故。

Description

煤矿井下束管负压抽气阻火测试装置及测试方法

技术领域：

本发明涉及煤矿防火技术领域，尤其涉及一种煤矿井下束管负压抽气阻火测试装置及测试方法。

背景技术：

由于地面束管监测系统具有抽气时间长、容易漏气、分析时间长等众多缺点，研制了煤矿井下束管监测系统，该系统的负压取气装置集成于隔爆兼本安腔内，通过井下束管约2000米之内，将采集点的气体收集到本安腔内进行检测，因此气体要进入隔爆兼本安腔内，而根据煤矿行业检验检测规定气体不允许直接进入隔爆腔。因此需要设计一种可以允许气体单方向的从腔外向腔内流动，而一旦腔内发生爆炸等，不允许火焰从腔内进入腔外的检测装置，从而避免酿成重大事故，确保安全生产的重要保证。

发明内容：

本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供一种煤矿井下束管负压抽气阻火测试装置及测试方法，可以允许气体单方向的从腔外向腔内流动，而一旦腔内发生爆炸等，不允许火焰从腔内进入腔外，成为可燃气体作业环境下，避免酿成重大事故，确保安全生产的重要保证。

本发明是通过如下技术方案实现的：

本发明提供一种煤矿井下束管负压抽气阻火测试装置，包括试验管路、透气阻火控制室及气体分析室；

所述试验管路为长度可调式试验管路，试验管路与进气系统连接，用于在不同长度下进行点火试验，试验管路一端连接有点火装置，试验管路另一端与透气阻火控制室内腔连通；

所述透气阻火控制室设置在实验管路的出口端，透气阻火控制室内设置有呼吸装置，用于控制气体通过，阻止火焰通过；

所述气体分析室设置在透气阻火控制室的出口端，气体分析室内设置有抽气泵、高速摄像仪及压力传感器，用于对燃烧后的气体进行分析。

为了保证测试精确，所述试验管路的长度调节范围为800-4000mm，以准确测量试验管路长度对阻火产生的影响。

为了测试试验管路内各点的压力，所述试验管路每隔0.5m设置有压力传感器。

为了保证试验管路的安全性，所述试验管路由镍铬合金制得，试验管路两侧设置有若干视窗。

为了测得火焰传播速度，所述试验管路的出口端设置有火焰传感器；所述气体分析室的进口端设置有火焰传感器。

为了准确测量呼吸装置对阻火产生的影响，所述透气阻火控制室内按长度方向依次设置有多组呼吸装置，所述呼吸装置采用多片不锈钢烧结粉末冶金片制得。

为了保证气体分析室的安全性，所述气体分析室为隔爆兼本安气体分析室。

本发明还提供一种煤矿井下束管负压抽气阻火测试方法，采用上述测试装置，包括如下步骤：

一、通过进气系统向试验管路内送入可燃气及空气预混气体；

二、通过点火装置对试验管路进行点火，通过试验管路内的压力传感器记录试验管路内的各点的压力，通过火焰传感器记录火焰传播速度，通过气体分析室内的压力传感器记录气体分析室内的压力；

三、不断延长试验管路的长度，重复步骤一、步骤二，记录各项数据；

四、不断增加呼吸装置的数量，重复步骤一、步骤二，记录各项数据。

本发明的有益效果是：该煤矿井下束管负压抽气阻火测试装置及测试方法可以模拟不同情况下装置的阻火性能，从而确保将其应用到煤矿井下束管负压抽气时不会发生危险，避免酿成安全事故。

附图说明：

图1为本发明煤矿井下束管负压抽气阻火测试装置的结构示意图；

图中，1.试验管路，2.伸缩端，3.连接法兰，4.火焰传感器，5.透气阻火控制室，6.呼吸装置，7.气体分析室，8.火焰传感器，9.高速摄像仪，10.压力传感器。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易被本领域人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

如图1所示，一种煤矿井下束管负压抽气阻火测试装置，包括依次连通的试验管路1、透气阻火控制室5及气体分析室7。

所述试验管路1为长度可调式试验管路，前端具有可伸缩以调节其长度的伸缩端2，前端以连接法兰3与点火装置相连，两端设有观察视窗，后管末端设有视窗，试验管路1的出口端设置有火焰传感器4。试验管路1材质为镍铬合金，管内径Φ65mm±1mm，管壁厚度不小于10mm，管体每隔0.5m设置有压力传感器。

所述试验管路1与进气-混气系统连接。进气-混气系统主要包括：抽真空系统(防爆真空泵)，进气系统(气瓶)与循环系统(防爆循环泵)。鉴于可燃气-空气预混气体的危险性较高，不提前配置预混气体，测试系统采用抽真空-进气-循环方式，使试验管路1内填充均匀分布的预混气体。

所述透气阻火控制室5设置在实验管路1的出口端，透气阻火控制室5内设置有多套呼吸装置6，用于控制气体通过，阻止火焰通过，呼吸装置6由多件透气元件组成，采用不锈钢烧结粉末冶金片，透气元件单位厚度固定，因此数量越多，阻火效果越好，但是阻火气不光用来阻火，还要用来透气，束管负压抽气泵的抽气能力固定的情况下，不能无限制的增加透气元件，因此在满足阻火效果的前提下，透气元件越少，越有利于抽气效果，所以该实验还涉及一个考察阻火器阻火效果的试验系统。各呼吸装置6通过电磁阀与继电器连接，并通过控制器控制其开闭。

所述气体分析室7设置在透气阻火控制室5的出口端，气体分析室7为隔爆兼本安气体分析室，气体分析室7内设置有抽气泵、高速摄像仪9及压力传感器10，用于对燃烧后的气体进行分析，气体分析室7的进口端设置有火焰传感器8。

上述的高速摄像仪、压力传感器及火焰传感器构成数据采集系统，并通过控制器与计算机及显示器相连。高速摄像仪用于记录管道内火焰传播情况，压力传感器可以记录燃烧波或冲击波在管道内的压力分布情况，获得所需定量数据，火焰传感器用于记录火焰的传播速度。

为保证检测过程的安全性，系统采用专门的配电柜，并对重要阀门与点火装置建立联锁。如果进气阀门或者循环泵阀门未关闭完全，则不能进行点火。同时在气瓶柜与检测系统周围设置有危险气体报警器，一旦发生可燃气体泄漏，报警器可以警报提醒。

试验时，首先调整好试验系统的各仪器设备并进行调试。连接试验管道1，管道点火侧管道保护侧保持封闭。在点火端将配置好的混合气体充入试验管道1，采用火花塞点火实验。测试出火焰传播速度和压力值，获得阻火与否的试验数据，并由数据采集系统采样记录。

呼吸装置6能否有效阻火主要取决于孔隙、透气元件厚度和爆燃火焰传播的速度。装置选取D＝60mm的呼吸装置6，在试验管道1长度分别为800mm、1600mm、2400mm、3200mm、4000mm的条件下进行实验，每组实验记录10次数据，得到呼吸装置6左侧试验管路1不同长度时的火焰传播速度分布曲线。可以看出，随着管道长度增大，火焰传播速度基本呈近似线性上升趋势。当管路长度大于2400mm时，火焰传播速度突然增大至100m/s以上。由于甲烷－空气预混气体的火焰传播速度较高，火焰通过透气元件的时间更短，火焰锋面与透气元件狭缝接触的时间进一步减少，导致火焰与狭缝通道壁产生的热损失降低，因此大部分火焰可穿透呼吸装置6。

逐渐增加呼吸装置6的数量至4个，保持其他条件不变进行阻爆实验。可以看出，随着左右火焰传播速度随长度的增加而增加。而与单倍透气元件阻火实验相比，火焰传播速度较低，通过高速摄像仪9观测可知，管路右侧气体分析室7内未发现火焰，所有实验均成功阻火。说明随着透气元件数量的增加，呼吸装置的阻火能力明显提高，可以更有效地使火焰淬熄。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种煤矿井下束管负压抽气阻火测试装置，其特征在于：包括试验管路、透气阻火控制室及气体分析室；

所述试验管路为长度可调式试验管路，试验管路与进气系统连接，用于在不同长度下进行点火试验，试验管路一端连接有点火装置，试验管路另一端与透气阻火控制室内腔连通；

所述透气阻火控制室设置在实验管路的出口端，透气阻火控制室内设置有呼吸装置，用于控制气体通过，阻止火焰通过；

所述气体分析室设置在透气阻火控制室的出口端，气体分析室内设置有抽气泵、高速摄像仪及压力传感器，用于对燃烧后的气体进行分析。

2.根据权利要求1所述的煤矿井下束管负压抽气阻火测试装置，其特征在于：所述试验管路的长度调节范围为800-4000mm。

3.根据权利要求2所述的煤矿井下束管负压抽气阻火测试装置，其特征在于：所述试验管路每隔0.5m设置有压力传感器。

4.根据权利要求3所述的煤矿井下束管负压抽气阻火测试装置，其特征在于：所述试验管路由镍铬合金制得，试验管路两侧设置有若干视窗。

5.根据权利要求1所述的煤矿井下束管负压抽气阻火测试装置，其特征在于：所述试验管路的出口端设置有火焰传感器。

6.根据权利要求5所述的煤矿井下束管负压抽气阻火测试装置，其特征在于：所述气体分析室的进口端设置有火焰传感器。

7.根据权利要求1所述的煤矿井下束管负压抽气阻火测试装置，其特征在于：所述透气阻火控制室内按长度方向依次设置有多组呼吸装置，所述呼吸装置采用多片不锈钢烧结粉末冶金片制得。

8.根据权利要求1所述的煤矿井下束管负压抽气阻火测试装置，其特征在于：所述气体分析室为隔爆兼本安气体分析室。

9.一种煤矿井下束管负压抽气阻火测试方法，采用如权利要求1-8任一项所述的煤矿井下束管负压抽气阻火测试装置，其特征在于，包括如下步骤：

一、通过进气系统向试验管路内送入可燃气及空气预混气体；

二、通过点火装置对试验管路进行点火，通过试验管路内的压力传感器记录试验管路内的各点的压力，通过火焰传感器记录火焰传播速度，通过气体分析室内的压力传感器记录气体分析室内的压力；

三、不断延长试验管路的长度，重复步骤一、步骤二，记录各项数据；

四、不断增加呼吸装置的数量，重复步骤一、步骤二，记录各项数据。