CN110346522A - 一种防爆高低温湿热试验装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种防爆高低温湿热试验装置，涉及高浓度可燃气体传感器在线气候环境试验技术领域。主要包括防爆箱体、间接加热制冷系统、换气系统和控制电路四个部分，防爆箱体为内外双层壳体，箱门上设置有观察窗和安全锁，观察窗采用了多层密封，且箱体内部安装有LED照明，其内安装有防爆型甲烷气体传感器和温度传感器，间接加热制冷系统包括蒸发器、加湿水盘以及制冷单元、加热单元、加湿单元、硅油罐；换气系统包括向防爆箱体内部供气的供气系统和设置在箱体顶部上部的排气风扇，控制电路设置于箱体背部、且采用了本质安全型电路。本发明保证了在试验过程中人员的安全，提高在线测定环境性能试验的可靠性，防止甲烷气体浓度过高而产生爆炸。
Description
技术领域
本发明涉及高浓度可燃气体传感器在线气候环境试验技术领域，具体为一种防爆高低温湿热试验装置。
背景技术
随着煤层气的广泛应用，煤层气开采对大量程、高浓度的甲烷传感器需求越来越多，环境性能试验是甲烷传感器的一个重要技术指标，如何安全、准确、规范地完成对甲烷传感器的环境性能试验对其质量起着至关重要的作用。
《AQ6204-2006瓦斯抽放用热导式高浓度甲烷传感器》、《AQ6206-2006煤矿用高低浓度甲烷传感器》、《AQ6211-2008煤矿用非色散红外甲烷传感器》标准中，产品的低温工作试验和高温工作试验均要求在模拟环境中给传感器通气，但由于通入气体均为高浓度甲烷气体，而目前国内的高低温湿热试验装置都没有防爆功能，因此该项试验均采取了恒温后在箱外通入气体测定基本误差，这样检测虽然保证了人员设备安全，但方法与标准要求偏离，无法在线测定传感器环境可靠性。
国内类似试验装备，大多采用了以下技术：加热方式仍然采取传统的箱内电加热方式，一种原理是隔断明火，箱内不再使用普通的镍铬丝加热器，改用翅片式铠装电加热器，其铠装管及翅片的材质均为不锈钢；门体两侧设有换气风扇、换气阀和风门，换气阀与换气扇安装于试验箱的箱体外侧，装有保护罩；加装自动喷射式CO2消防装置及安全操作装置显示板；箱体外侧加强防护。另一种原理是箱内配备可燃气体监控器联动补风系统，单靠降低箱内可燃气体浓度来达到防爆的目的。第一种装置的弊端是安全性仍然不能保证，尤其对于甲烷气体，虽然没有明火，但局部元件的高温仍可引起甲烷爆炸；第二种装置虽然有可能把可燃气体浓度控制在一定范围内，但当箱内浓度瞬间增高时，新鲜空气的补气速率可能来不及稀释至爆炸下限，仍然会有风险，而且补风量过大难以保证箱体内温度的恒定。因此需要改进现有的试验装备，解决上述存在的多种问题。
发明内容
本发明为了解决现有的高低温湿热试验装置没有防爆功能且换气不畅的问题，提供了一种改进了的防爆高低温湿热试验装置。
本发明是通过如下技术方案来实现的：一种防爆高低温湿热试验装置，包括防爆箱体、间接加热制冷系统、换气系统和控制电路；所述防爆箱体为内外双层壳体、其前侧为箱门，所述箱门上设置有观察窗和安全锁，所述观察窗采用了多层密封，且箱体内部安装有LED照明；所述防爆箱体的实验空间内用于放置测试样机，且所述实验空间内部安装有防爆型甲烷气体传感器和温度传感器，所述温度传感器可在实验空间内的任意移动或者粘贴于测试样机上；所述防爆箱体两侧设置了被测样品电源线及气路的进出口以保证样机在线工作条件，所述进出口采用软胶塞进行密封。所述间接加热制冷系统包括设置在防爆箱体后部内外壳体内部的蒸发器、加湿水盘以及设置在防爆箱体外部的制冷单元、加热单元、加湿单元、硅油罐；所述硅油罐通过制冷单元与加热单元来控制硅油的温度，所述硅油罐通过泵以及充满硅油的管路与蒸发器连接；所述加湿单元通过水泵和管路与加湿水盘连接。所述换气系统包括向防爆箱体内部供气的供气系统和设置在箱体顶部上部的排气风扇，所述供气系统包括空气压缩机K1，所述空气压缩机K1通过供气管路将空气送入防爆箱体内部，所述供气管路上设有调节气体流量计L1和气动阀D1。所述控制电路设置于箱体背部、且采用了本质安全型电路。
本发明所提供的一种防爆高低温湿热试验装置是用于测试待测样机的性能的，例如可燃气体报警器等，主要包括防爆箱体、间接加热制冷系统、换气系统和控制电路四个部分，防爆箱体为内外双层壳体，用以保证安全，前侧为箱门，为了保证实验过程的安全，在箱门上设置有观察窗和安全锁，观察窗还采用了多层密封，内部安装有LED照明，以免引起箱内电火花便于清晰地读数；安全锁在试验开始后，即被激活，试验过程中箱门是打不开的，防爆箱体的实验空间内用于放置测试样机，用于实验，且在实验空间内部安装有防爆型甲烷气体传感器和温度传感器，防爆型甲烷气体传感器用于检测甲烷气体浓度，温度传感器可以读取实验空间内的温度，而且其可在实验空间内的任意移动或者粘贴于测试样机上，保证了测试时的温度读取，防爆箱体两侧设置了被测样品电源线及气路的进出口以保证样机在线工作条件，进出口满足了多个作用，而且为了防止气体的溢出或者干扰，进出口采用软胶塞进行密封。间接加热制冷系统起给整个实验空间加热或者制冷的作用，提供可控精确的测试环境，主要包括在防爆箱体内部的部分和在防爆箱体外部的部分，在防爆箱体内部的部分为在防爆箱体后部内外壳体内部的蒸发器、加湿水盘，在防爆箱体外部的部分包括制冷单元、加热单元、加湿单元、硅油罐，控制设定温度时，首先是通过外部的制冷单元、加热单元控制硅油的温度，然后通过泵经由充满硅油的管路抽到实验空间中的蒸发器中进行热量的交换来达到加热效果，这样避免了实验空间中直接产生过高的温度，通过控制高温条件达到防爆的目的，而且使用间接加热实现热传递，加热丝外置于箱体外部，并通过硅油管路传递热量，硅油的温度可被独立测试；湿度的控制是把加湿单元放置在外部，被加热后的水由水泵带入加湿水盘，从而实现加湿的功能。换气系统包括向防爆箱体内部供气的供气系统和设置在箱体顶部上部的排气风扇，供气系统包括空气压缩机K1，空气压缩机K1通过供气管路将空气送入防爆箱体内部，供气管路上设有调节气体流量计L1和气动阀D1，用以调整进入防爆箱体内的气体浓度，试验时，根据箱体容积计算好需补充的气体流量，打开气动阀D1通过调节气体流量计L1流量控制空气压缩机K1产生的气体以一定的流量吹入防爆箱体空间内，从而完成对箱内空气的补充以降低箱内甲烷气体浓度。一旦防爆箱体内配置的防爆型甲烷气体传感器探测可燃气浓度达到预设浓度时开始报警并启动换气系统；同时换气系统也可为手动补气，即一直往箱内补充定量的新鲜空气。控制电路设置于箱体背部、且采用了本质安全型电路，控制电路控制整个试验过程以及调整整个装置的工作条件。本发明具体操作为：检查各个部件是否可以正常工作，检查完毕后，将待测样机放于实验空间内，关闭防爆箱体的箱门，控制电路控制启动试验装置，安全锁激活，在试验过程中，观察观察窗内的试验情况，并采集防爆型甲烷气体传感器和温度传感器上的数据；当需要调整试验条件时，比如调整试验时的温度，则通过启动间接加热制冷系统，首先是通过外部的制冷单元、加热单元控制硅油罐中硅油的温度，然后通过泵经由充满硅油的管路抽到实验空间中的蒸发器中进行热量的交换来达到加热效果；当需要调整试验时的湿度时，由于加湿单元放置在外部，因此被加热后的水由水泵带入加湿水盘，从而实现加湿的功能；在试验过程中，根据箱体容积计算好需补充的气体流量，打开气动阀D1通过调节气体流量计L1流量控制空气压缩机K1产生的气体以一定的流量吹入防爆箱体空间内，从而完成对箱内空气的补充以降低箱内甲烷气体浓度；一旦防爆箱体内配置的防爆型甲烷气体传感器探测可燃气浓度达到预设浓度时开始报警并启动换气系统；同时换气系统也可为手动补气，即一直往箱内补充定量的新鲜空气；根据实验要求采集数据，防爆型甲烷气体传感器用以监控箱内泄漏气体浓度，精确计算箱体容积，计算好需补充的气体流量，空气机产生的气体以一定的流量吹入试验箱空间内，用以稀释箱体内甲烷浓度，并通过放置在箱体内的防爆型甲烷气体传感器来监控箱内气体浓度，保证气体浓度持续低于爆炸下限，然后判断试验是否结束，当试验完成后，为防止甲烷气体泄漏到实验室，需要将箱体内的甲烷气体排放到外界，因此大量补足正压空气，可以加快残留甲烷气体的排放；在实验空间符合开箱要求后，打开箱门，取出测试样机。
优选的，为了试验过程中温度传感更稳定，所述温度传感器为Pt100铂电阻温度传感器。
优选的，为了保证防爆箱体的防爆性能，所述防爆箱体内外双层壳体均采用防爆材料。
与现有技术相比本发明具有以下有益效果：本发明所提供的一种防爆高低温湿热试验装置，箱体采用了防爆材料，保证了在实验过程中人员，仪器的安全稳定，改善了在箱外测定示值误差而产生的偏离标准要求，提高在线测定环境可靠性；采用间接加热制冷系统，保证了实验过程中气体温度的恒定性，从而提高实验要求，保证数据有效性；采用换气系统，保证实验过程中气体浓度的稳定，防止甲烷气体浓度过高而产生爆炸。
附图说明
图1为本发明的立式结构剖面图。
图2为本发明换气系统的结构图。
图中标记如下：1-防爆箱体，2-间接加热制冷系统，3-换气系统，4-控制电路，101-防爆型甲烷气体传感器，102-温度传感器，103-箱门，104-观察窗，105-进出口，106-实验空间，201-蒸发器，202-加湿水盘，203-制冷单元，204-加热单元，205-加湿单元，301-供气管路，302-排气风扇。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作进一步说明。
一种防爆高低温湿热试验装置，包括防爆箱体1、间接加热制冷系统2、换气系统3和控制电路4。所述防爆箱体1为内外双层壳体、其前侧为箱门103，所述箱门103上设置有观察窗104和安全锁，所述观察窗104采用了多层密封，且箱体内部安装有LED照明；所述防爆箱体1的实验空间106内用于放置测试样机，且所述实验空间106内部安装有防爆型甲烷气体传感器101和温度传感器102，所述温度传感器102可在实验空间106内的任意移动或者粘贴于测试样机上；所述防爆箱体1两侧设置了被测样品电源线及气路的进出口105以保证样机在线工作条件，所述进出口105采用软胶塞进行密封。所述间接加热制冷系统2包括设置在防爆箱体1后部内外壳体内部的蒸发器201、加湿水盘202以及设置在防爆箱体1外部的制冷单元203、加热单元204、加湿单元205、硅油罐206；所述硅油罐206通过制冷单元203与加热单元204来控制硅油的温度，所述硅油罐206通过泵以及充满硅油的管路与蒸发器201连接；所述加湿单元205通过水泵和管路与加湿水盘202连接。所述换气系统3包括向防爆箱体1内部供气的供气系统和设置在箱体顶部上部的排气风扇302，所述供气系统包括空气压缩机K1，所述空气压缩机K1通过供气管路301将空气送入防爆箱体1内部，所述供气管路301上设有调节气体流量计L1和气动阀D1。所述控制电路4设置于箱体背部、且采用了本质安全型电路。
本实施例采用了优选方案：所述温度传感器102为Pt100铂电阻温度传感器；所述防爆箱体1内外双层壳体均采用防爆材料；所述加热单元205包括水箱和加热装置。
本实施例具体操作为：检查各个部件是否可以正常工作，检查完毕后，将待测样机放于实验空间106内，关闭防爆箱体的箱门103，控制电路4控制启动试验装置，安全锁激活，在试验过程中，观察观察窗104内的试验情况，并采集防爆型甲烷气体传感器101和温度传感器102上的数据；当需要调整试验条件时，比如调整试验时的温度，则通过启动间接加热制冷系统，首先是通过外部的制冷单元203、加热单元204控制硅油罐206内硅油的温度，然后通过泵经由充满硅油的管路抽到实验空间106中的蒸发器201中进行热量的交换来达到加热效果；当需要调整试验时的湿度时，由于加湿单元205放置在外部，因此被加热后的水由水泵带入加湿水盘202，从而实现加湿的功能；在试验过程中，根据箱体容积计算好需补充的气体流量，打开气动阀D1通过调节气体流量计L1流量控制空气压缩机K1产生的气体以一定的流量通过供气管路301吹入防爆箱体1空间内，从而完成对箱内空气的补充以降低箱内甲烷气体浓度；一旦防爆箱体内配置的防爆型甲烷气体传感器101探测可燃气浓度达到预设浓度时开始报警并启动换气系统3；同时换气系统3也可为手动补气，即一直往箱内补充定量的新鲜空气；根据实验要求采集数据，防爆型甲烷气体传感器用以监控箱内泄漏气体浓度，精确计算箱体容积，计算好需补充的气体流量，空气机产生的气体以一定的流量吹入试验箱空间内，用以稀释箱体内甲烷浓度，并通过放置在箱体内的防爆型甲烷气体传感器来监控箱内气体浓度，保证气体浓度持续低于爆炸下限，同时判断试验是否结束，当试验完成后，为防止甲烷气体泄漏到实验室，需要将箱体内的甲烷气体排放到外界，因此大量补足正压空气，可以加快残留甲烷气体的排放；试验结束后，在实验空间符合开箱要求后，打开箱门，取出测试样机。
本实施例中，由于制冷单元203、加热单元204以及加湿单元205均为现有技术中较为成熟的技术，因此在此未曾详述。
本发明要求保护的范围不限于以上具体实施方式，而且对于本领域技术人员而言，本发明可以有多种变形和更改，凡在本发明的构思与原则之内所作的任何修改、改进和等同替换都应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种防爆高低温湿热试验装置，其特征在于：包括防爆箱体（1）、间接加热制冷系统（2）、换气系统（3）和控制电路（4）；
所述防爆箱体（1）为内外双层壳体、其前侧为箱门（103），所述箱门（103）上设置有观察窗（104）和安全锁，所述观察窗（104）采用了多层密封，且箱体内部安装有LED照明；所述防爆箱体（1）的实验空间（106）内用于放置测试样机，且所述实验空间（106）内部安装有防爆型甲烷气体传感器（101）和温度传感器（102），所述温度传感器（102）可在实验空间（106）内的任意移动或者粘贴于测试样机上；所述防爆箱体（1）两侧设置了被测样品电源线及气路的进出口（105）以保证样机在线工作条件，所述进出口（105）采用软胶塞进行密封；
所述间接加热制冷系统（2）包括设置在防爆箱体（1）后部内外壳体内部的蒸发器（201）、加湿水盘（202）以及设置在防爆箱体（1）外部的制冷单元（203）、加热单元（204）、加湿单元（205）、硅油罐（206）；所述硅油罐（206）通过制冷单元（203）与加热单元（204）来控制硅油的温度，所述硅油罐（206）通过泵以及充满硅油的管路与蒸发器（201）连接；所述加湿单元（205）通过水泵和管路与加湿水盘（202）连接；
所述换气系统（3）包括向防爆箱体（1）内部供气的供气系统和设置在箱体顶部上部的排气风扇（302），所述供气系统包括空气压缩机K1，所述空气压缩机K1通过供气管路（301）将空气送入防爆箱体（1）内部，所述供气管路（301）上设有调节气体流量计L1和气动阀D1；
所述控制电路（4）设置于箱体背部、且采用了本质安全型电路。
2.根据权利要求1所述的一种防爆高低温湿热试验装置，其特征在于：所述温度传感器（102）为Pt100铂电阻温度传感器。
3.根据权利要求1所述的一种防爆高低温湿热试验装置，其特征在于：所述防爆箱体（1）内外双层壳体均采用防爆材料。
4.根据权利要求1所述的一种防爆高低温湿热试验装置，其特征在于：所述加热单元（205）包括水箱和加热装置。
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