CN109752410A - 一种密闭空间可燃气体爆炸模拟试验装置及模拟方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于可燃气体爆炸场景模拟技术领域，具体涉及一种密闭空间可燃气体爆炸模拟试验装置及模拟方法。一种密闭空间可燃气体爆炸模拟试验装置，包括控制系统、供气系统、配气及循环搅拌系统和密闭空间，供气系统固定设置于供气系统底座上，所述的配气及循环搅拌系统固定设置于配气及循环系统底座上，所述的密闭空间固定设置于密闭空间底座上。本发明实现了爆炸过程中温度变化、压力变化、爆炸范围的实时监测，为有效评价密闭空间爆炸规模、研究爆炸规律、提高救援效率提供依据。
Description
技术领域
本发明属于可燃气体爆炸场景模拟技术领域，具体涉及一种密闭空间可燃气体爆炸模拟试验装置及模拟方法。
背景技术
受限空间是指封闭、半封闭场所：化学品生产单位的各类塔、釜、槽、罐、炉膛、锅筒、管道、容器以及地下室、窨井、坑(池)、下水道或其它封闭、半封闭场所。受限空间既可能发生物理爆炸、又可能发生化学爆炸，受限空间爆炸会造成严重的人员伤亡及财产损失，主要特点如下：①隐蔽性强，受限空间是封闭、半封闭场所，发生异常情况(如设备故障、可燃物质泄漏、可燃物质泄入等)时，不易被人们及时察觉；即使发现了，也往往难以处置；②易于可燃物质聚集，由于受限空间是相对封闭的场所，一旦发生可燃物质泄漏，可燃物质在有限的空间内聚集，不容易扩散，导致可燃物浓度迅速升高，达到爆炸极限，此时若有足够能量的点火源存在，就会发生爆炸；③破坏性大、复杂性强，研究表明，就单个容器而言，由于受到约束作用，可燃气体(蒸气)爆炸会产生较高的压强和压力增长速率，通常会产生比相同条件下容器外蒸气云爆炸更高的压强。受限空间爆炸是爆炸分类中影响最大、危害最大的一种。因此，世界各国对其进行广泛地研究。
为了量化研究受限空间爆炸特征以及混气初始条件对爆炸变化规律的影响，本发明建立了密封受限空间化学爆炸试验系统，用于模拟石油化工生产场所气体泄漏至受限空间发生的燃烧爆炸。主要由透明受限空间结构、电气火花模拟系统、高速摄像系统、高速采集系统、配气及循环搅拌系统等系统构成。可通过试验，提出受限空间防治火灾爆炸危险的安全措施，提高石油化工企业生产安全水平。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术中存在的问题提供一种密闭空间可燃气体爆炸模拟实验装置及模拟方法，实现了爆炸过程中温度变化、压力变化、爆炸范围的实时监测，为有效评价密闭空间爆炸规模、研究爆炸规律、提高救援效率提供依据。本发明提供的装置和模拟方法解决了受限密闭空间中可燃气体爆炸救援缺乏训练设施以及爆炸原因分析手段不足的问题。
本发明的技术方案是：
一种密闭空间可燃气体爆炸模拟试验装置，包括控制系统、供气系统、配气及循环搅拌系统和密闭空间，供气系统固定设置于供气系统底座上，所述的配气及循环搅拌系统固定设置于配气及循环系统底座上，所述的密闭空间固定设置于密闭空间底座上。
所述的供气系统通过供气管与配气及循环搅拌系统连接；所述的配气及循环搅拌系统顶部开有进气口和出气口，进气口处安装有进气管，供气管通过进气口伸入配气及循环搅拌系统内部，所述的出气口处设置有出气管，出气管另一端与密闭空间连接，所述的配气及循环搅拌系统内部安装有机械搅拌叶轮，所述的机械搅拌叶通过通信电缆连接控制系统；所述的密闭空间为正方体形，所述的密闭空间顶部开有若干个圆形泄爆孔、一个泄压管和一个配气管，所述的配气管与出气管连接；所述的密闭空间的四个侧面上分别开有若干个透明观察窗，所述的密闭空间每个侧面上均固定安装有可一个实时拍摄爆炸过程中密闭空间内部场景的摄像系统，所述的摄像系统位于透明观察窗下方；所述的密闭空间每个侧面均安装有一个压力传感器和一个温度传感器，所述的密闭空间的一个侧面上固定安装有点火系统。
所述的密闭空间底部装有通信电缆，所述的点火系统、压力传感器、温度传感器和摄像系统通过通信电缆与控制系统连接。
具体的，所述的供气系统由固定在钢制供气系统底座上的若干个高压气瓶组成，高压气瓶分别通过钢制供气管与配气及循环搅拌系统连接，
具体的，所述的供气管通过供气阀组与进气管连接。
具体的，所述的配气及循环搅拌系统为密闭长方体空间，所述的密闭长方体空间由六块长方形钢板焊接而成。
具体的，所述的泄压管上安装有保压阀和泄压阀。
具体的，所述的出气管通过配气阀与所述密闭空间顶部的配气管连接。
具体的，所述的高压气瓶通过供气阀门与供气管连接，所述的供气管与供气阀组连接，所述的供气阀组通过进气管与配气及循环搅拌系统连接。
使用上述所述密闭空间可燃气体爆炸模拟试验装置进行模拟实验的方法，包括如下过程：
首先，打开供气系统，通过供气阀门、供气管、供气阀组和进气管将可燃气体输送入配气及循环搅拌系统内，通过配气及循环搅拌系统内的机械搅拌叶轮搅拌将可燃气体混合均匀，通过出气管、配气阀和配气管将混合后的可燃气体输送入密闭空间内，保压阀关闭同时泄压阀开启，通过压力传感器、温度传感器、摄像系统实时监控密闭空间内的压力、温度情况及内部燃烧情况；
然后，当密闭空间内压力达到设定数值A后，关闭配气阀和泄压阀，开启点火系统，点火系统点燃密闭空间内的可燃气体，密闭空间内的可燃气体瞬间爆炸；压力传感器、温度传感器、摄像系统实时监控密闭空间内的压力、温度情况及内部燃烧场景，并将数据传输至控制系统；
最后，试验完成之后，打开泄压阀和保压阀进行泄压放气，直至密闭空间内压力恢复常压为止。
本发明的有益效果是：该密闭空间可燃气体爆炸模拟试验装置，采用供气系统和配气及循环搅拌系统，为钢制密闭空间提供所需压力、温度、组分的混合可燃气体，模拟受限密闭空间的工况，并通过数据采集系统和摄像系统实施记录爆炸过程的场景变化，可作为易燃易爆介质密闭空间爆炸规律研究装置和救援训练装置。本发明提供的实验装置实现了爆炸过程中温度变化、压力变化、爆炸范围的实时监测，为有效评价密闭空间爆炸规模、研究爆炸规律、提高救援效率提供依据。解决了受限密闭空间中可燃气体爆炸救援缺乏训练设施以及爆炸原因分析手段不足的问题。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
1控制系统、2供气系统、3配气及循环搅拌系统、4密闭空间、5供气阀门、6供气管、7供气阀组、8进气管、9出气管、10配气阀、11配气管、12供气系统底座、13配气及循环系统底座、14点火系统、15泄爆孔、16透明观察窗、17温度传感器、18压力传感器、19密闭空间底座、20泄压管、21泄压阀、22保压阀、23通信电缆、24高压气瓶、25机械搅拌叶轮、26摄像系统。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
如图1所示一种密闭空间可燃气体爆炸模拟试验装置的结构示意图，包括控制系统1、供气系统2、配气及循环搅拌系统3和密闭空间4，供气系统2固定设置于供气系统底座12上，所述的配气及循环搅拌系统3固定设置于配气及循环系统底座13上，所述的密闭空间4固定设置于密闭空间底座19上。
所述的供气系统2通过供气管6与配气及循环搅拌系统3连接；所述的供气系统2由固定在钢制供气系统底座12上的若干个高压气瓶24组成，所述的高压气瓶24通过供气阀门5与供气管6连接，所述的供气管6与供气阀组7连接，所述的供气阀组7通过进气管8与配气及循环搅拌系统3连接。
所述的配气及循环搅拌系统3为密闭长方体空间，所述的密闭长方体空间由六块长方形钢板焊接而成。所述的配气及循环搅拌系统3顶部开有进气口和出气口，进气口处安装有进气管8，供气管6通过进气口伸入配气及循环搅拌系统3内部，所述的出气口处设置有出气管9，所述的出气管9通过配气阀10与所述密闭空间4顶部的配气管11连接。所述的配气及循环搅拌系统3内部安装有机械搅拌叶轮，所述的机械搅拌叶25通过通信电缆连接控制系统1；所述的密闭空间4为正方体形，所述的密闭空间4顶部开有若干个圆形泄爆孔15、一个泄压管20和一个配气管11，所述的配气管11与出气管9连接，所述的泄压管20上安装有保压阀22和泄压阀21。所述的密闭空间4的四个侧面上分别开有若干个透明观察窗16，所述的密闭空间4每个侧面上均固定安装有可一个实时拍摄爆炸过程中密闭空间4内部场景的摄像系统26，所述的摄像系统26位于透明观察窗16下方；所述的密闭空间4每个侧面均安装有一个压力传感器18和一个温度传感器17，所述的密闭空间4的一个侧面上固定安装有点火系统14。
所述的密闭空间4底部装有通信电缆23，所述的点火系统14、压力传感器18、温度传感器17和摄像系统26通过通信电缆23与控制系统1连接。
所述的摄像系统26为高速摄像机。
使用本发明提供的密闭空间可燃气体爆炸模拟试验装置进行模拟实验的过程如下：
首先，打开供气系统2，通过供气阀门5、供气管6、供气阀组7和进气管8将可燃气体输送入配气及循环搅拌系统3内，通过配气及循环搅拌系统3内的机械搅拌叶轮25搅拌将可燃气体混合均匀，通过出气管9、配气阀10和配气管11将混合后的可燃气体输送入密闭空间4内，保压阀22关闭同时泄压阀21开启，通过压力传感器18、温度传感器17、摄像系统26实时监控密闭空间4内的压力、温度情况及内部燃烧情况；
然后，当密闭空间4内压力达到设定数值A后，关闭配气阀10和泄压阀21，开启点火系统14，点火系统14点燃密闭空间4内的可燃气体，密闭空间4内的可燃气体瞬间爆炸；压力传感器18、温度传感器17、摄像系统26实时监控密闭空间4内的压力、温度情况及内部燃烧场景，并将数据传输至控制系统1；
最后，试验完成之后，打开泄压阀21和保压阀22进行泄压放气，直至密闭空间4内压力恢复常压为止。
本发明提供的实验装置通过为密闭空间1提供所需压力、温度、组分的混合可燃气体，模拟密闭空间的工况，并通过数据采集系统和摄像系统实施记录爆炸过程的场景变化，可作为受限密闭空间可燃气体爆炸规律研究装置和救援训练装置。
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。
Claims (7)
1.一种密闭空间可燃气体爆炸模拟试验装置，包括控制系统(1)、供气系统(2)、配气及循环搅拌系统(3)和密闭空间(4)，供气系统(2)固定设置于供气系统底座(12)上，所述的配气及循环搅拌系统(3)固定设置于配气及循环系统底座(13)上，所述的密闭空间(4)固定设置于密闭空间底座(19)上，其特征在于，
所述的供气系统(2)通过供气管(6)与配气及循环搅拌系统(3)连接；
所述的配气及循环搅拌系统(3)顶部开有进气口和出气口，进气口处安装有进气管(8)，供气管(6)通过进气口伸入配气及循环搅拌系统(3)内部，所述的出气口处设置有出气管(9)，出气管(9)另一端与密闭空间(4)连接，所述的配气及循环搅拌系统(3)内部安装有机械搅拌叶轮，所述的机械搅拌叶(25)通过通信电缆连接控制系统(1)；
所述的密闭空间(4)为正方体形，所述的密闭空间(4)顶部开有若干个圆形泄爆孔(15)、一个泄压管(20)和一个配气管(11)，所述的配气管(11)与出气管(9)连接；所述的密闭空间(4)的四个侧面上分别开有若干个透明观察窗(16)，所述的密闭空间(4)每个侧面上均固定安装有可一个实时拍摄爆炸过程中密闭空间(4)内部场景的摄像系统(26)，所述的摄像系统(26)位于透明观察窗(16)下方；所述的密闭空间(4)每个侧面均安装有一个压力传感器(18)和一个温度传感器(17)，所述的密闭空间(4)的一个侧面上固定安装有点火系统(14)；
所述的密闭空间(4)底部装有通信电缆(23)，所述的点火系统(14)、压力传感器(18)、温度传感器(17)和摄像系统(26)通过通信电缆(23)与控制系统(1)连接。
2.根据权利要求1所述密闭空间可燃气体爆炸模拟试验装置，其特征在于，所述的供气系统(2)由固定在钢制供气系统底座(12)上的若干个高压气瓶(24)组成，高压气瓶分别通过钢制供气管(6)与配气及循环搅拌系统(3)连接，所述的供气管(6)通过供气阀组(7)与进气管(8)连接。
3.根据权利要求1所述密闭空间可燃气体爆炸模拟试验装置，其特征在于，所述的配气及循环搅拌系统(3)为密闭长方体空间，所述的密闭长方体空间由六块长方形钢板焊接而成。
4.根据权利要求1所述密闭空间可燃气体爆炸模拟试验装置，其特征在于，所述的泄压管(20)上从上至下依次安装有保压阀(22)和泄压阀(21)，所述的密闭空间(4)充气增压时保压阀(22)关闭同时泄压阀(21)开启。
5.根据权利要求1所述密闭空间可燃气体爆炸模拟试验装置，其特征在于，所述的出气管(9)通过配气阀(10)与所述密闭空间(4)顶部的配气管(11)连接。
6.根据权利要求2所述密闭空间可燃气体爆炸模拟试验装置，其特征在于，所述的高压气瓶(24)通过供气阀门(5)与供气管(6)连接，所述的供气管(6)与供气阀组(7)连接，所述的供气阀组(7)通过进气管(8)与配气及循环搅拌系统(3)连接。
7.使用上述任意权利要求所述密闭空间可燃气体爆炸模拟试验装置进行模拟实验的方法，其特征在于，包括如下过程：
首先，打开供气系统(2)，通过供气阀门(5)、供气管(6)、供气阀组(7)和进气管(8)将可燃气体输送入配气及循环搅拌系统(3)内，通过配气及循环搅拌系统(3)内的机械搅拌叶轮(25)搅拌将可燃气体混合均匀，通过出气管(9)、配气阀(10)和配气管(11)将混合后的可燃气体输送入密闭空间(4)内，保压阀(22)关闭同时泄压阀(21)开启，通过压力传感器(18)、温度传感器(17)、摄像系统(26)实时监控密闭空间(4)内的压力、温度情况及内部燃烧情况；
然后，当密闭空间(4)内压力达到设定数值A后，关闭配气阀(10)和泄压阀(21)，开启点火系统(14)，点火系统(14)点燃密闭空间(4)内的可燃气体，密闭空间(4)内的可燃气体瞬间爆炸；压力传感器(18)、温度传感器(17)、摄像系统(26)实时监控密闭空间(4)内的压力、温度情况及内部燃烧场景，并将数据传输至控制系统(1)；
最后，试验完成之后，打开泄压阀(21)和保压阀(22)进行泄压放气，直至密闭空间(4)内压力恢复常压为止。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20190514 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |