CN109991029A - 矿用电气设备隔爆性能测试系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种矿用电气设备隔爆性能测试系统，包括：测试腔、配气单元、测试腔检测单元以及点火单元；所述测试腔，用于容纳被测试矿用电气设备；所述配气单元，与测试腔连通，用于容纳至少两种测试气体，并在测试时将测试气体混合后输入到测试腔内；所述测试腔检测单元，与测试腔连通，用于在测试腔内爆炸前检测被测试气体浓度以及在爆炸过程中检测测试腔的爆炸压力；所述点火单元，设置于测试腔，用于在测试腔内的气体达到设定阈值时对测试腔内的气体进行点火；能真实客观的对矿用电气设备的隔爆性能进行评估和模拟验证，并可为研究恒定体积腔体内的可燃性气体爆炸传播规律、验证由矿用电气设备引发的可燃性气体爆炸事故提供技术支撑。

Description

矿用电气设备隔爆性能测试系统

技术领域

本发明涉及煤矿安全技术领域，尤其涉及矿用电气设备隔爆性能测试系统

背景技术

煤矿井下含有大量的瓦斯气体，某些特定位置还会分布高浓度煤尘，当瓦斯浓度处于爆炸范围或者煤尘与空气混合浓度达到爆炸范围后遇到明火极易发生爆炸，随着我国煤炭工业的转型升级，煤矿井下的电气自动化水平逐年提升，越来越多的电气设备在煤矿井下投入使用，其使用过程中产生的电火花或者电弧是主要的引爆源，故矿用电气设备的隔爆性能的好坏直接关系到煤矿的安全生产。因此，对矿用电气设备的隔爆性能进行安全准入分析是保障煤矿安全生产的前提，但现有隔爆测试系统及方法存在配气步骤复杂、配气精度低，以及实验过程自动化程度低等问题。

因此，亟需一种配气步骤简单、配气精度高，以及实验过程自动化程度高的隔爆性能测试系统。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供的一种隔爆性能系统，解决了目前矿用电气设备隔爆性能检测中配气效率低，精度差的问题，并准确测定矿用电气设备内部点火引爆可燃性气体后的爆炸压力。

本发明提供的一种矿用电气设备隔爆性能的测试系统，其特征在于：包括：测试腔、配气单元、测试腔检测单元以及点火单元；

所述测试腔，用于容纳被测试矿用电气设备；

所述配气单元，与测试腔连通，用于容纳至少两种测试气体，并在测试时将测试气体混合后输入到测试腔内；

所述测试腔检测单元，与测试腔连通，用于在测试腔内爆炸前检测被测试气体浓度以及在爆炸过程中检测测试腔的爆炸压力；

所述点火单元，设置于测试腔，用于在测试腔内的气体达到设定阈值时对测试腔内的气体进行点火。

进一步，所述配气单元包括高压空气瓶、高压甲烷气瓶、高压可燃性气瓶、第一混气罐和第二混气罐；所述高压甲烷气瓶和高压可燃性气瓶与第一混气罐的输入口连通，所述第一混气罐的输出口和高压空气瓶的输出口与第二混气罐的输入口连通，所述第二混气罐和配气检测单元与测试腔连通。

进一步，所述高压空气瓶、高压甲烷气瓶和高压可燃性气瓶设置有用于检测气体压力的压力检测器。

进一步，所述配气检测单元包括第二气体浓度传感器组和配气检测罐；所述配气检测罐与第二混气罐连通，所述第二气体浓度传感器组设置于配气检测罐。

进一步，还包括真空泵，所述真空泵分别与配气检测罐、测试腔以及矿用电气设备连通。

进一步，所述测试腔检测单元包括第一爆炸压力传感器、第二爆炸压力传感器和第一气体浓度传感器组；所述第一气体浓度传感器组为两组且分别设置于矿用电气设备与测试腔，所述第一爆炸压力传感器设置于矿用电气设备，所述第二爆炸压力传感器设置于测试腔。

进一步，所述点火单元为电火花塞组件；所述电火花塞组件设置于矿用电气设备。

本发明的有益效果：本发明的技术重复性、可控性高，能真实客观的对矿用电气设备的隔爆性能进行评估和模拟验证，并可为研究恒定体积腔体内的可燃性气体爆炸传播规律、验证由矿用电气设备引发的可燃性气体爆炸事故提供数据、技术支撑，从而确保矿用电气设备在矿井下的使用安全。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：

图1为本发明的系统的结构示意图。

其中：1-高压空气瓶；2-高压甲烷气瓶；3-高压可燃性气瓶；4-第一气体浓度传感器组；5-第二气体浓度传感器组；6-第一混气罐；7-第二混气罐；8-配气检测罐；9-真空泵；10-第一手动阀门；11-第二气动阀门；12-第三手动阀门；13-温度控制装置；14-第一气动阀门；15-第一气体压力控制器；16-第四手动阀门；17-第五手动阀门；18-第六手动阀门；19-第三气动阀门；20-第二气体流量控制装置；21-第三气体流量控制装置；22-第四气体流量控制装置；23-第二气体压力控制器；24-矿用电气设备；25-测试腔；26-第一四通管；27-第二四通管；28-第一爆炸压力传感器；29-电火花塞；30-电火花启动装置；31-防爆风扇；32-粉尘浓度控制器；33-压力控制器组；34-第二爆炸压力传感器；35-第五气体流量控制装置。

具体实施方式

以下结合说明书附图对本发明做出进一步的说明，如图所示：

本发明提供的一种矿用电气设备隔爆性能的测试系统，包括：测试腔25、配气单元、测试腔检测单元以及点火单元；

所述测试腔25，用于容纳被测试矿用电气设备24；

所述配气单元，与测试腔25连通，用于容纳至少两种测试气体，并在测试时将测试气体混合后输入到测试腔25内；

所述测试腔检测单元，与测试腔25连通，用于在测试腔25内爆炸前检测被测试气体浓度以及在爆炸过程中检测测试腔25的爆炸压力；

所述点火单元，设置于测试腔25，用于在测试腔25内的气体达到设定阈值时对测试腔25内的气体进行点火。

通过上述结构，技术重复性、可控性高，能真实客观的对矿用电气设备24的隔爆性能进行评估和模拟验证，并可为研究恒定体积腔体内的可燃性气体爆炸传播规律、验证由矿用电气设备24引发的可燃性气体爆炸事故提供技术支撑。

本实施例中，所述配气单元包括高压空气瓶1、高压甲烷气瓶2、高压可燃性气瓶3、第一混气罐6和第二混气罐7；所述高压甲烷气瓶2和高压可燃性气瓶3与第一混气罐6的输入口连通，所述第一混气罐6的输出口和高压空气瓶1的输出口与第二混气罐7的输入口连通，所述第二混气罐7和配气检测单元与测试腔25连通；其中，为了对高压空气瓶1、高压可燃性气瓶3以及高压甲烷气瓶2进行压力检测，在高压空气瓶1、高压可燃性气瓶3以及高压甲烷气瓶2上均设置有压力控制器，压力控制器采用现有技术，在此不加以赘述，所述高压可燃性气瓶3内部填充有除甲烷外的可燃性气体，比如一氧化碳、氢气等，为了对注入到第一混气罐6的气体流量进行检测控制，在高压甲烷气瓶2与第一混气罐6之间的管路上设置有第三气体流量控制装置21，在高压可燃性气瓶3与第一混气罐6之间的管路上设置有第二气体流量控制装置20，而且，在高压空气瓶1与第二混气罐7之间的管路上设置有第四流量控制装置22，其中，流量控制装置采用现有的设备，在此不加以赘述；第二混气罐7通过主管路分两组且分别连通测试腔25和矿用电气设备24，为二者供气，主管路上设置有温度控制装置13和第一气动阀门14，温度控制装置13用于调节气体温度，使其达到实验要求，由主管路分出的两组管路上均设置有压力控制器和手动阀门；通过上述结构，有第一混气罐6对两种可燃性气体进行混合，然后第二混气罐7将第一混气罐6中的混合性可燃气体与空气充分混合，从而确保注入到测试腔25和矿用电气设备24中的气体能够满足爆炸要求，确保最终测试结果的准确性。为了进一步保证测试结果的准确性，还设置有真空泵9，所述真空泵9分别与配气检测罐8、测试腔25以及矿用电气设备24连通，在真空泵9与配气检测罐8连通的管路上设置有第一手动控制阀门10，在真空泵9与测试腔25和矿用电气设备24的管路上设置有第六手动控制阀门18，通过真空泵9，在向配气检测罐8、测试腔25以及矿用电气设备24内注入混合气前进行抽真空处理，从而保证混合气体浓度的准确性，进而保证测试结果的准确性。

本实施例中，所述配气检测单元包括第二气体浓度传感器组5和配气检测罐8；所述配气检测罐8与第二混气罐7连通，所述第二气体浓度传感器组5设置于配气检测罐8且第二气体浓度传感器组5用于检测第二混气罐7内的气体浓度；其中，第二气体浓度传感器组5是由多个气体传感器组成，该传感器采用现有设备，在此不加以赘述，第二混气罐7和配气检测罐8之间连通的管路上设置有第二气动阀门11和第三手动阀门12，从而有效地控制第二混气罐7和配气检测罐8之间气体传输管道的开启与关闭。

本实施例中，所述测试腔检测单元包括第一爆炸压力传感器28、第二爆炸压力传感器34和第一气体浓度传感器组4；所述第一气体浓度传感器组4分两组并分别设置于矿用电气设备24与测试腔25，第一气体浓度传感器组4与矿用电气设备24通过第一四通管26连通，从而实现检测，这是由于第一气体浓度传感器组中的一组具有三个气体浓度传感器，从而能够准确检测气体的浓度，第一气体浓度传感器组4另一组通过第二四通管27与测试腔25连通，同理地，该传感器组也具有三个气体浓度传感器。所述第一爆炸压力传感器28设置于矿用电气设备24，所述第二爆炸压力传感器34设置于测试腔25；其中，第一气体浓度传感器组4用来检测测试腔25与矿用电气设备24内部的可燃性混合气体浓度，为了保证测试腔25和矿用电气设备24内的混合气体浓度的准确性，矿用电气设备24和测试腔25还设置有溢流管道，该溢流管道与第二混气罐7连通，在溢流管道上设置有第三气动阀门19以及第五气体流量控制装置35，当矿用电气设备24和测试腔25内的可燃性混合气体浓度超过阀值时，打开第三气动阀门19，使测试腔25和矿用电气设备24内的多余混合气体回流入第二混气罐7以使测试腔25和矿用电气设备24的混合气体浓度准确控制在设定的阈值。为了保证测试腔25内的混合气体均匀分布，开启防爆风扇31对测试腔25内的气体进行搅拌。其中，第一爆炸压力传感器28、第二爆炸压力传感器34分别用来检测矿用电气设备24与测试腔25爆炸时的压力值，从而用来保证试验气体浓度的准确性。

本实施例中，所述点火单元包括电火花塞29、电火花启动装置30；所述电火花塞29和电火花启动装置30设置于矿用电气设备24，为了保证矿用电气设备24内的可燃性混合气体能被点燃，电火花启动装置30将高压电流引入到电火花塞29产生火花，点燃矿用电气设备24内的可燃性混合气体，保证点火操作能够正常进行。

当然，由于整个系统中是气体的流动，为了保证气体流动的方向性，在各管路上均设置有相应的阀门；

以下对本发明的具体方法进行进一步阐述，如下：

S1.将被测试矿用电气设备24放置于测试腔25内；

S2.对测试腔25内部进行抽真空处理；

S3.向测试腔25注入可燃性混合气体，并使测试腔25内的可燃性混合气体浓度达到设定阈值；

S4.引燃测试腔25内的可燃性混合气体，并测试测试腔25内的爆炸参数。

本实施例中，步骤S3中，在向测试腔25注入可燃性混合气体之前进行气体配气，包括：将高压空气及至少一种可燃性气体通过气体流量控制装置输送到第二混气罐7；其中，打开高压空气瓶1与高压甲烷气瓶2，并调节压力控制器组33、第三气体流量控制装置21、第四气体流量控制装置22，使高压空气经由管路，通过第四气体流量控制装置22进入至第二混气罐7内；使高压甲烷经由管路，通过第三气体流量控制装置21进入至第一混气罐6内；若需要二种以上的可燃性气体，则开启高压可燃性气瓶3，使高压可燃性气体经由第一混气罐6进入至第二混气罐7内，与高压空气相混合，从而确保可燃性混合气体的配置满足试验要求。

本实施例中，步骤S3中，在向测试腔25注入可燃性混合气体之前进行气体的浓度检测，包括：使用真空泵9将配气检测罐8抽真空处理，开启第二气体浓度传感器组5检测气体浓度值，直到浓度值达到试验要求；其中，保持第六手动阀门18、第三手动阀门12处于关闭状态，打开第一手动阀门10，并开启真空泵9对配气检测罐8进行脱气，脱气时间为15分钟；而后观测第二气体浓度传感器组5的读数是否为零，若不为零，则对第二气体浓度传感器组5进行校准；关闭第一手动阀门10，打开第三手动阀门12、第二气动阀门11，使第二混气罐7内的部分试验用可燃性混合气体进入到配气检测罐8内，而后关闭第二气动阀门11，开启第二气体浓度传感器组5，对试验用可燃性混合气体的浓度数值进行检测；若可燃性混合气体浓度数值不满足试验要求，则首先关闭第三手动阀门12、第二气动阀门11，打开第一手动阀门10，开启真空泵9对配气检测罐8进行脱气处理；并重新对可燃性混合气体进行配置与浓度检测，直至可燃性混合气体浓度数值满足试验要求。

本实施例中，步骤S3中，向测试腔25注入可燃性混合气体，并使测试腔25内的可燃性混合气体浓度达到设定阈值；其中，打开温度控制装置13，当可燃性混合气体温度达到实验要求后，打开第一气动阀门14，启动第一气体压力控制器15和第二气体压力控制器23，打开第四手动阀门16和第五手动阀门17，使第二混气罐7中的试验用可燃性混合气体进入到测试腔25和矿用电气设备24中，然后关闭第四手动阀门16、第五手动阀门17、第三气动阀门19，而后开启第一气体浓度传感器组4对测试腔25与矿用电气设备24内部的可燃性混合气体浓度进行检测，若浓度数值满足试验要求，则表明测试腔25、矿用电气设备24密封良好。若浓度低于试验要求数值，则表明测试腔25、矿用电气设备24密封不严，此时需要打开第六手动阀门18，并开启真空泵9对测试腔25、矿用电气设备24进行脱气，待第一气体浓度传感器组4示数为零时，则打开测试腔25，对矿用电气设备24、测试腔25的连接管路进行检查，使其密封性满足试验要求，然后对可燃性混合气体进行再次输送，直到可燃性混合气体浓度检测数值满足试验要求。若浓度高于试验要求数值，则表明测试腔25、矿用电气设备24中的可燃性混合气体过多，此时需要打开第三气动阀门19，并开启第五气体流量控制装置35及第四气体流量控制装置22对测试腔25、矿用电气设备24进行放气，待第一气体浓度传感器组4示数为试验阀值时，关闭第三气动阀门19、第五气体流量控制装置35及第四气体流量控制装置22。最终确保可燃性混合气体浓度检测数值满足试验要求。

本实施例中，步骤S4中，测试测试腔25内的爆炸参数，包括：检测测试腔25内的可燃性混合气体浓度及矿用电气设备24内部点火后的爆炸压力与测试腔25内的爆炸压力。其中，开启粉尘浓度控制器32，对测试腔25内的粉尘浓度进行调节，开启电火花启动装置30，使设置于矿用电气设备24上的电火花塞29产生电火花，并同时开启第一爆炸压力传感器28、第二爆炸压力传感器34，考核测试腔25内的可燃性混合气体是否并引爆，分别记录矿用电气设备24内部点火后的爆炸压力与测试腔25内的爆炸压力。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种矿用电气设备隔爆性能的测试系统，其特征在于：包括：测试腔、配气单元、测试腔检测单元以及点火单元；

所述测试腔，用于容纳被测试矿用电气设备；

所述配气单元，与测试腔连通，用于容纳至少两种测试气体，并在测试时将测试气体混合后输入到测试腔内；

所述测试腔检测单元，与测试腔连通，用于在测试腔内爆炸前检测被测试气体浓度以及在爆炸过程中检测测试腔的爆炸压力；

所述点火单元，设置于测试腔，用于在测试腔内的气体达到设定阈值时对测试腔内的气体进行点火。

2.根据权利要求1所述的矿用电气设备隔爆性能的测试系统，其特征在于：所述配气单元包括高压空气瓶、高压甲烷气瓶、高压可燃性气瓶、第一混气罐和第二混气罐；所述高压甲烷气瓶和高压可燃性气瓶与第一混气罐的输入口连通，所述第一混气罐的输出口和高压空气瓶的输出口与第二混气罐的输入口连通，所述第二混气罐和配气检测单元与测试腔连通。

3.根据权利要求2所述的矿用电气设备隔爆性能的测试系统，其特征在于：所述高压空气瓶、高压甲烷气瓶和高压可燃性气瓶设置有用于检测气体压力的压力检测器。

4.根据权利要求2所述的矿用电气设备隔爆性能的测试系统，其特征在于：所述配气检测单元包括第二气体浓度传感器组和配气检测罐；所述配气检测罐与第二混气罐连通，所述第二气体浓度传感器组设置于配气检测罐。

5.根据权利要求4所述的矿用电气设备隔爆性能的测试系统，其特征在于：还包括真空泵，所述真空泵分别与配气检测罐、测试腔以及矿用电气设备连通。

6.根据权利要求1所述的矿用电气设备隔爆性能的测试系统，其特征在于：所述测试腔检测单元包括第一爆炸压力传感器、第二爆炸压力传感器和第一气体浓度传感器组；所述第一气体浓度传感器组为两组且分别设置于矿用电气设备与测试腔，所述第一爆炸压力传感器设置于矿用电气设备，所述第二爆炸压力传感器设置于测试腔。

7.根据权利要求1所述的矿用电气设备隔爆性能的测试系统，其特征在于：所述点火单元为电火花塞组件；所述电火花塞组件设置于矿用电气设备。