CN111579590A - 一种机械刺激点火方式下的粉尘爆炸环境阈值测试装置及评估方法 - Google Patents

Abstract

一种机械刺激点火方式下的粉尘爆炸环境阈值测试装置及评估方法，属于粉尘爆炸学科研究领域。该测试装置包括长方体爆炸容器、环境湿度控制装置、保护装置、喷粉装置、配气装置、数据采集控制装置和点火装置。通过施加不同点火方式，可实现点火装置及点火能量的控制；通过环境湿度控制装置实现容器内环境的相对湿度可在0‑95%范围内调控；通过配气装置实现环境氧浓度可在0‑21%范围内调控。该评估方法可实现对一定浓度粉尘施加不同点火方式，并对粉尘爆炸的环境阈值进行定量评估，获得不同点火方式、不同点火能量、不同相对湿度及不同环境氧浓度下粉尘爆炸的浓度阈值，实现了粉尘发生爆炸环境阈值条件的多维度评价。

Description

一种机械刺激点火方式下的粉尘爆炸环境阈值测试装置及评 估方法

技术领域

本发明涉及一种机械刺激点火方式下的粉尘爆炸环境阈值测试装置及评估方法，属于粉尘爆炸学科研究领域。

背景技术

粉尘爆炸的点火源主要包括机械刺激，如受外力撞击、旋转摩擦而产生的高温火花和高温热表面以及静电火花等。在惰性氛围中进行易燃粉体制备时，当粉体所处环境阈值（相对湿度或环境氧浓度）达到一定程度时，遇到点火源极易发生粉尘爆炸，火焰会瞬间传播于整个粉尘空间，同时形成高温和爆燃超压，造成难以估量的人员伤亡和经济损失，成为制约众多涉及粉体制备、使用和处理行业发展的关键瓶颈。

目前，国内大部分研究机构在易燃易爆介质受撞击、旋转摩擦火花引燃测试装置中均采用重物落锤冲击或重物垂直旋转摩擦方式。而上述点火方式均会阻碍粉尘云的形成，不能反映粉尘云在机械刺激点火方式下的燃烧爆炸特性。同时，现有装置也无法满足点火方式、点火能量、粉尘浓度、环境氧浓度及相对湿度等参数均可定量改变的要求，进而无法测量不同点火方式下粉尘发生爆炸的环境阈值，国内专利CN201410543075.4 、CN201410477928.9、CN201910583431.8等均未满足此要求。

发明内容

本发明解决现有技术存在的问题，提供一种机械刺激点火方式下的粉尘爆炸环境阈值测试装置及评估方法，该装置可提供球-球撞击摩擦点火方式、球-板撞击摩擦点火方式、旋转摩擦点火方式及静电点火方式。

本发明的技术方案是：一种机械刺激点火方式下的粉尘爆炸环境阈值测试装置，它包括长方体爆炸容器，长方体爆炸容器的顶部设有泄爆片，前部设有观察窗上部内侧设有压力传感器，中部内侧设有湿度传感器它还包括环境湿度控制装置、保护装置、喷粉装置、配气装置、数据采集控制装置和点火装置，长方体爆炸容器的左、右侧板的下部设置用于安装点火装置的第一安装孔和第二安装孔；所述环境湿度控制装置包含超声波雾化器、气动阀门和第一气瓶，超声波雾化器的出雾管道通过气动阀门与长方体爆炸容器的上部连通，气动阀门的底部通过第一电磁阀连接第一气瓶；

所述保护装置包含第二气瓶、湿度传感器保护槽、第一气缸、第二电磁阀、湿度隔离翻板、第二气缸、第三电磁阀，第一气缸从湿度传感器下方的位置插入长方体爆炸容器的内部，第一气缸插入长方体爆炸容器的一端通过连接杆转动连接湿度传感器保护槽，另一端采用管道通过第二电磁阀连接第二气瓶，设置在湿度传感器保护槽下方的湿度隔离翻板通过连接杆转动连接第二气缸，第二气缸通过第三电磁阀连接第二气瓶；

所述喷粉装置包含蘑菇头喷嘴、缓冲罐和空气瓶，蘑菇头喷嘴设置在长方体爆炸容器的内侧底板上，空气瓶通过空气控制阀连接四通的顶部通孔，四通的底部通孔通过喷粉控制阀连接缓冲罐的一端，缓冲罐的另一端通过第四电磁阀和第一气体管道连接蘑菇头喷嘴，第一压力表设置在缓冲罐和喷粉控制阀之间的管道上；

所述配气装置包含惰性气体瓶、三通和真空泵，惰性气体瓶通过惰性气体控制阀连接四通的右侧通孔，四通的左侧通孔通过针阀连接三通的右侧通孔，三通的左侧通孔通过气体总阀和第二气体管道连接长方体爆炸容器底部的气体进口，真空泵通过真空阀连接三通的底部通孔，第二压力表设置在气体总阀和长方体爆炸容器之间的管道上；

所述数据采集控制装置包含信号调理仪、数据采集器和同步控制器，压力传感器和湿度传感器电连接信号调理仪，信号调理仪电连接数据采集器，数据采集器电连接同步控制器，同步控制器电连接第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀和第四电磁阀。

所述点火装置采用磨球撞击点火装置、旋转摩擦点火装置或静电点火装置。

所述磨球撞击点火装置包含第三气瓶、气体发射电磁阀、发射气缸、发射球和待撞磨球，第三气瓶通过气体发射电磁阀连接发射气缸的一端，发射气缸的另一端连接发射球发射滑道的一端，发射滑道的另一端通过第一安装孔连通长方体爆炸容器的内部，待撞磨球或待撞平板通过第二安装孔固定在长方体爆炸容器的内部，并位于发射滑道的延长线上；所述气体发射电磁阀电连接同步控制器。

所述旋转摩擦点火装置包含电机、联轴器、扭矩传感器、旋转圆盘和磨球，电机通过联轴器连接扭矩传感器的一端，扭矩传感器的另一端通过转轴穿过第一安装孔连接旋转圆盘，磨球通过第二安装孔固定在长方体爆炸容器的内部，磨球的球面接触旋转圆盘的盘面，旋转圆盘和磨球上设置有与数据采集器电连接的温度传感器；所述电机电连接同步控制器。

所述静电点火装置包含高压点火器、第一电极和第二电极，第一电极、第二电极的放电端分别通过第一安装孔、第二电极插入长方体爆炸容器的内部，高压点火器电连接第一电极和第二电极，数据采集器通过电流探头接触连接第一电极，电压探头套在第二电极上；所述高压点火器电连接同步控制器。

所述的一种机械刺激点火方式下的粉尘爆炸环境阈值测试装置的评估方法，包含以下步骤：

a、不同相对湿度条件下粉尘浓度阈值的测量：通过配气系统在长方体爆炸容器内充入一定浓度的惰性气体后，通过环境湿度控制装置控制长方体爆炸容器内的湿度值，施加静电点火方式，按照步幅1%的幅度增加粉尘浓度，直到连续10次实验给定浓度的粉尘均被点燃为止，改变惰性气体浓度、环境的相对湿度和按照步幅30mJ增加点火能量并按照每次只改变一个条件重复上述实验，记录不同惰性气体浓度、相对湿度值和不同点火能量条件下发生爆炸的粉尘浓度阈值；

b、不同氧浓度条件下粉尘浓度阈值的测量：通过配气系统在长方体爆炸容器内充入一定比例的空气和惰性气体后，施加静电点火方式，按照步幅1%的幅度增加粉尘浓度，直到连续10次实验给定浓度的粉尘均被点燃为止，改变充入的空气和惰性气体的比例，按照步幅30mJ增加点火能量并按照每次只改变一个条件重复上述实验，记录不同氧浓度和不同点火能量作用下粉尘发生爆炸的浓度阈值；

c、改变步骤a中的静电点火方式为旋转摩擦点火方式或磨球撞击点火方式，重读步骤b的实验，记录不同惰性气体浓度、不同相对湿度值和不同点火方式的不同点火能量作用下粉尘发生爆炸的浓度阈值；

d、改变步骤b中的静电点火方式为旋转摩擦点火方式或磨球撞击点火方式，重读步骤b的实验，记录不同氧浓度和不同点火方式的不同点火能量作用下粉尘发生爆炸的浓度阈值。

本发明的有益效果如下：这种机械刺激点火方式下的粉尘爆炸环境阈值测试装置及评估方法，该装置通过施加不同点火方式，可实现点火装置及点火能量的控制，球-球撞击点火方式能量范围0kJ-4kJ可控，球-板撞击点火方式能量范围在0kJ-0.5kJ可控，旋转摩擦点火方式可通过调节电动机转速对点火能量定量表征，静电点火能量范围在0kJ-3kJ可控。通过环境湿度控制装置实现容器内环境的相对湿度可在0%-95%范围内调控，通过配气装置实现环境氧浓度可在0%-21%范围内调控。该装置具有体积较小、结构合理、功能强大、操作简便等优势。该评估方法可实现对一定浓度粉尘施加不同点火方式，并对粉尘爆炸的环境阈值进行定量评估，获得不同点火方式、不同点火能量、不同相对湿度及不同环境氧浓度下粉尘爆炸的浓度阈值，实现了粉尘发生爆炸环境阈值条件的多维度评价。

附图说明

图1是一种机械刺激点火方式下的粉尘爆炸环境阈值测试装置的结构图。

图2是图1中长方体爆炸容器的结构图。

图3是磨球撞击点火装置的一种结构图。

图4是磨球撞击点火装置的另一种结构图。

图5是旋转摩擦点火装置的结构图。

图6是静电点火装置的结构图。

图中：1、长方体爆炸容器，1a、泄爆片，1b、压力传感器，1c、湿度传感器，1d、湿度隔离翻板，1e、第一安装孔，1f、第二安装孔，1g、观察窗，2、超声波雾化器，2a、气动阀门，2b、第一电磁阀，2c、第一气瓶，3、第二气瓶，3a、湿度传感器保护槽，3b、第一气缸，3c、第二电磁阀，3d、第二气缸，3e、第三电磁阀，4、蘑菇头喷嘴，4a、第一气体管道，5、缓冲罐，5a、第四电磁阀，5b、第一压力表，5c、喷粉控制阀，6、四通，7、空气瓶，7a、空气控制阀，8、惰性气体瓶，8a、惰性气体控制阀，8b、针阀，9、三通，9a、气体总阀，9b、第二压力表，9c、第二气体管道，10、真空泵，10a、真空阀，11、信号调理仪，12、数据采集器，13、同步控制器，a1、第四气瓶，a2、气体发射电磁阀，a3、发射气缸，a4、发射滑道，a5、待撞磨球，a6、待撞平板，b1、电机，b2、联轴器，b3、扭矩传感器，b4、旋转圆盘，b5、磨球，c1、高压点火器，c2、电流探头，c3、第一电极，c4、第二电极，c5、电压探头。

具体实施方式

下面参照附图来详细说明根据本发明的一种机械刺激点火方式下的粉尘爆炸环境阈值测试装置及评估方法。

图1、2示出了一种机械刺激点火方式下的粉尘爆炸环境阈值测试装置的结构图。

图中，这种机械刺激点火方式下的粉尘爆炸环境阈值测试装置包括长方体爆炸容器1、环境湿度控制装置、保护装置、喷粉装置、配气装置、数据采集控制装置和点火装置。长方体爆炸容器1的顶部设有泄爆片1a，前部设有观察窗1f上部内侧设有压力传感器1b，中部内侧设有湿度传感器1c，长方体爆炸容器1的左、右侧板的下部设置用于安装点火装置的第一安装孔1d和第二安装孔1e。环境湿度控制装置包含超声波雾化器2、气动阀门2a和第一气瓶2c，超声波雾化器2的出雾管道通过气动阀门2a与长方体爆炸容器1的上部连通，气动阀门2a的底部通过第一电磁阀2b连接第一气瓶2c。

保护装置包含第二气瓶3、湿度传感器保护槽3a、第一气缸3b、第二电磁阀3c、湿度隔离翻板3d、第二气缸3e、第三电磁阀3f，第一气缸3b从湿度传感器1c下方的位置插入长方体爆炸容器1的内部，第一气缸3b插入长方体爆炸容器1的一端通过连接杆转动连接湿度传感器保护槽3a，另一端采用管道通过第二电磁阀3c连接第二气瓶3，设置在湿度传感器保护槽3a下方的湿度隔离翻板3d通过连接杆转动连接第二气缸3e，第二气缸3e通过第三电磁阀3f连接第二气瓶3。

喷粉装置包含蘑菇头喷嘴4、缓冲罐5和空气瓶7，蘑菇头喷嘴4设置在长方体爆炸容器1的内侧底板上，空气瓶7通过空气控制阀7a连接四通6的顶部通孔，四通6的底部通孔通过喷粉控制阀5c连接缓冲罐5的一端，缓冲罐5的另一端通过第四电磁阀5a和第一气体管道4a连接蘑菇头喷嘴4，第一压力表5b设置在缓冲罐5和喷粉控制阀5c之间的管道上。

配气装置包含惰性气体瓶8、三通9和真空泵10，惰性气体瓶8通过惰性气体控制阀8a连接四通6的右侧通孔，四通6的左侧通孔通过针阀8b连接三通9的右侧通孔，三通9的左侧通孔通过气体总阀9a和第二气体管道9c连接长方体爆炸容器1底部的气体进口，真空泵10通过真空阀10a连接三通9的底部通孔，第二压力表9b设置在气体总阀9a和长方体爆炸容器1之间的管道上；

数据采集控制装置包含信号调理仪11、数据采集器12和同步控制器13，压力传感器1b和湿度传感器1c电连接信号调理仪11，信号调理仪11电连接数据采集器12，数据采集器12电连接同步控制器13，同步控制器13电连接第一电磁阀2b、第二电磁阀3c、第三电磁阀3f和第四电磁阀5a。

点火装置采用磨球撞击点火装置、旋转摩擦点火装置或静电点火装置。

图3是磨球撞击点火装置的一种结构图。图4是磨球撞击点火装置的另一种结构图。磨球撞击点火装置包含第三气瓶a1、气体发射电磁阀a2、发射气缸a3、发射球a4和待撞磨球a5，第三气瓶a1通过气体发射电磁阀a2连接发射气缸a3的一端，发射气缸a3的另一端连接发射球a4发射滑道的一端，发射滑道的另一端通过第一安装孔1d连通长方体爆炸容器1的内部，待撞磨球a5或待撞平板a6通过第二安装孔1e固定在长方体爆炸容器1的内部，并位于发射滑道的延长线上；所述气体发射电磁阀a2电连接同步控制器13。

图5是旋转摩擦点火装置的结构图。旋转摩擦点火装置包含电机b1、联轴器b2、扭矩传感器b3、旋转圆盘b4和磨球b5，电机b1通过联轴器b2连接扭矩传感器b3的一端，扭矩传感器b3的另一端通过转轴穿过第一安装孔1d连接旋转圆盘b4，磨球b5通过第二安装孔1e固定在长方体爆炸容器1的内部，磨球b5的球面接触旋转圆盘b4的盘面，旋转圆盘b4和磨球b5上设置有与数据采集器12电连接的温度传感器；所述电机b1电连接同步控制器13。

图6是静电点火装置的结构图。静电点火装置包含高压点火器c1、第一电极c3和第二电极c4，第一电极c3、第二电极c4的放电端分别通过第一安装孔1d、第二电极c4插入长方体爆炸容器1的内部，高压点火器c1电连接第一电极c3和第二电极c4，数据采集器12通过电流探头c2接触连接第一电极c3，电压探头c5套在第二电极c4上；所述高压点火器c1电连接同步控制器13。

上述的一种机械刺激点火方式下的粉尘爆炸环境阈值测试装置的评估方法，包含以下步骤：

a、不同相对湿度条件下粉尘浓度阈值的测量：通过配气系统在长方体爆炸容器1内充入一定浓度的惰性气体后，通过环境湿度控制装置控制长方体爆炸容器1内的湿度值，施加静电点火方式，按照步幅1%的幅度增加粉尘浓度，直到连续10次实验给定浓度的粉尘均被点燃为止，改变惰性气体浓度、环境的相对湿度和按照步幅30mJ增加点火能量并按照每次只改变一个条件重复上述实验，记录不同惰性气体浓度、相对湿度值和不同点火能量条件下发生爆炸的粉尘浓度阈值。

b、不同氧浓度条件下粉尘浓度阈值的测量：通过配气系统在长方体爆炸容器1内充入一定比例的空气和惰性气体后，施加静电点火方式，按照步幅1%的幅度增加粉尘浓度，直到连续10次实验给定浓度的粉尘均被点燃为止，改变充入的空气和惰性气体的比例，按照步幅30mJ增加点火能量并按照每次只改变一个条件重复上述实验，记录不同氧浓度和不同点火能量作用下粉尘发生爆炸的浓度阈值。

c、改变步骤a中的静电点火方式为旋转摩擦点火方式或磨球撞击点火方式，重读步骤b的实验，记录不同惰性气体浓度、不同相对湿度值和不同点火方式的不同点火能量作用下粉尘发生爆炸的浓度阈值。

d、改变步骤b中的静电点火方式为旋转摩擦点火方式或磨球撞击点火方式，重读步骤b的实验，记录不同氧浓度和不同点火方式的不同点火能量作用下粉尘发生爆炸的浓度阈值。

这种机械刺激点火方式下的粉尘爆炸环境阈值测试装置具体动作流程包含以下过程：

同步控制器13用于控制启动和关闭第一电磁阀2b、第二电磁阀3c、第三电磁阀3f、第四电磁阀5a、气体发射电磁阀a2、电机b1、高压点火器c1和数据采集器12。第二气瓶3产生的高压气流驱动第一气缸3b，控制湿度传感器保护槽向上翻转罩住湿度传感器1c的探头端，从而达到对湿度传感器1c的保护。第二气瓶3产生的高压气流驱动第二气缸3e，控制湿度隔离翻板3d绕一边翻转至水平，从而达到将粉尘与水雾隔离的作用。同步控制器13控制打开第一电磁阀2b，第一气瓶2c产生的高压气流使超声波雾化器2生成的超细水雾通过开启的球阀2a进入长方体爆炸容器1内，水雾在自身重力作用下弥散于爆炸容器中，信号调理仪11与湿度传感器1c相连实时监测容器内的相对湿度，从而实现在长方体爆炸容器1内营造湿度环境在0%-95%的范围内可调节。

长方体爆炸容器1及缓冲罐5通过配气系统中的真空泵10营造真空环境，长方体爆炸容器1及缓冲罐5通过配气系统中的惰性气体瓶 8及空气瓶7按所需比例充入惰性气体及空气，充入长方体爆炸容器1的气体量可由第二压力表9b的示数及气体总阀9a控制，充入缓冲罐5的气体量可由第一压力表5b的示数及喷粉控制阀5c控制对其加压，从而实现在长方体爆炸容器1内营造氧浓度在0%-21%的范围内可调节的环境氧浓度氛围。

将一定量的粉尘放入长方体爆炸容器1的底座上，粉尘浓度可由粉尘质量与长方体爆炸容器体积求商确定，从而实现粉尘浓度的定量控制。惰性气体和空气按所需比例充入缓冲罐5，第一压力表5b和喷粉控制阀5c控制进入缓冲罐5的气体量，第四电磁阀5a与同步控制器11电连接控制喷粉持续时间，高压气体通过蘑菇头喷嘴4喷入，将长方体爆炸容器1底座上的粉尘均匀扬起。

压力传感器1b与信号调理仪11电连接，数据采集系统12在同步控制器13触发后，通过压力传感器1b采集爆炸压力数据，从而实现长方体爆炸容器1内粉尘爆炸压力的记录。

磨球撞击点火装置中，同步控制器11触发气体发射电磁阀a2动作，发射气缸a3在第三气瓶a1给予的高压气体作用下推动发射滑道a4内的撞击磨球，通过气体压力控制撞击磨球的发射速度，当撞击磨球撞击到待撞元件上后，可将动能视为全部通过撞击摩擦消耗并等效为点火能量，实现磨球撞击摩擦点火且能量可控。待撞元件是待撞磨球a5或待撞平板a6，气体钢瓶所含高压气体压强范围为0MPa-15MPa，根据伯努利定律和动能定律，撞击磨球和待撞磨球a5撞击的点火能量可在0kJ-4kJ范围内设定。撞击磨球和待撞平板a6的点火能量可在0kJ-0.5kJ范围内设定。通过长方体爆炸容器1前端的观察窗1f，可以直接观测到磨球撞击撞击后粉尘爆炸燃烧及火焰传播行为，判断粉尘是否发生爆炸。

旋转摩擦点火装置中，同步控制器11触发电机b1，电机b1经联轴器b2及扭矩传感器b3，实现对旋转圆盘b4转速的控制，电机b1的转速可以在0-2000r/min的范围内稳定地进行设定。旋转圆盘b4的下表面和磨球b5上各设置一支与数据采集器12电连接的热电偶，记录旋转圆盘b4中心处和磨球b5一侧的温度随时间的升高值ΔT，实现旋转摩擦点火温度和能量的控制。已知给定磨球b5的质量m和比热C的条件下，旋转摩擦能量根据温度与能量Q关系可定量表征为Q=CmΔT，从而确定不同转速下对应的点火能量值。通过长方体爆炸容器1前端的观察窗1f，观测到旋转摩擦后粉尘爆炸燃烧及火焰传播行为，判断粉尘是否发生爆炸。

静电点火装置中，第一电极c3和第二电极c4对称的插入长方体爆炸容器1的左右侧壁，高压点火器c1与第一电极c3和第二电极c4电连接，数据采集器12通过电流探头c2电接触连接第一电极c3，把电压探头c5套在第二电极c4上，实现电压电流的实时采集，同步控制器11触发高压点火器c1，高压点火器c1通过改变电容实现点火能量在0-3kJ的范围内变化。通过长方体爆炸容器1前端的观察窗1f，直接观测点火电极放电后后粉尘爆炸燃烧及火焰传播行为，判断粉尘是否发生爆炸。

根据上述测试装置的具体动作流程及评估方法，对一定量粉尘施加不同点火方式，并对粉尘爆炸的环境阈值进行定量评估。从而获取不同点火单元及点火能量下粉尘爆炸的相对湿度及环境氧浓度阈值。

最后补充说明的是，本发明的一种机械刺激点火方式下的粉尘爆炸环境阈值测试装置可以用于研究依赖空气中的氧维持其氧化反应的可燃粉尘的环境阈值。并且该装置属于高压装置，可承压10Mpa。因此，在规范操作下，本装置安全可靠。

以上内容是结合优选技术方案对本发明做的进一步

详细说明，不能认定本发明的具体实施仅限于这些说明。对本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的构思的前提下，还可以做出简单的推演及替换，都应当视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种机械刺激点火方式下的粉尘爆炸环境阈值测试装置，它包括长方体爆炸容器（1），长方体爆炸容器（1）的顶部设有泄爆片（1a），前部设有观察窗（1f）上部内侧设有压力传感器（1b），中部内侧设有湿度传感器（1c），其特征在于：它还包括环境湿度控制装置、保护装置、喷粉装置、配气装置、数据采集控制装置和点火装置，长方体爆炸容器（1）的左、右侧板的下部设置用于安装点火装置的第一安装孔（1d）和第二安装孔（1e）；所述环境湿度控制装置包含超声波雾化器（2）、气动阀门（2a）和第一气瓶（2c），超声波雾化器（2）的出雾管道通过气动阀门（2a）与长方体爆炸容器（1）的上部连通，气动阀门（2a）的底部通过第一电磁阀（2b）连接第一气瓶（2c）；

所述保护装置包含第二气瓶（3）、湿度传感器保护槽（3a）、第一气缸（3b）、第二电磁阀（3c）、湿度隔离翻板（3d）、第二气缸（3e）、第三电磁阀（3f），第一气缸（3b）从湿度传感器（1c）下方的位置插入长方体爆炸容器（1）的内部，第一气缸（3b）插入长方体爆炸容器（1）的一端通过连接杆转动连接湿度传感器保护槽（3a），另一端采用管道通过第二电磁阀（3c）连接第二气瓶（3），设置在湿度传感器保护槽（3a）下方的湿度隔离翻板（3d）通过连接杆转动连接第二气缸（3e），第二气缸（3e）通过第三电磁阀（3f）连接第二气瓶（3）；

所述喷粉装置包含蘑菇头喷嘴（4）、缓冲罐（5）和空气瓶（7），蘑菇头喷嘴（4）设置在长方体爆炸容器（1）的内侧底板上，空气瓶（7）通过空气控制阀（7a）连接四通（6）的顶部通孔，四通（6）的底部通孔通过喷粉控制阀（5c）连接缓冲罐（5）的一端，缓冲罐（5）的另一端通过第四电磁阀（5a）和第一气体管道（4a）连接蘑菇头喷嘴（4），第一压力表（5b）设置在缓冲罐（5）和喷粉控制阀（5c）之间的管道上；

所述配气装置包含惰性气体瓶（8）、三通（9）和真空泵（10），惰性气体瓶（8）通过惰性气体控制阀（8a）连接四通（6）的右侧通孔，四通（6）的左侧通孔通过针阀（8b）连接三通（9）的右侧通孔，三通（9）的左侧通孔通过气体总阀（9a）和第二气体管道（9c）连接长方体爆炸容器（1）底部的气体进口，真空泵（10）通过真空阀（10a）连接三通（9）的底部通孔，第二压力表（9b）设置在气体总阀（9a）和长方体爆炸容器（1）之间的管道上；

所述数据采集控制装置包含信号调理仪（11）、数据采集器（12）和同步控制器（13），压力传感器（1b）和湿度传感器（1c）电连接信号调理仪（11），信号调理仪（11）电连接数据采集器（12），数据采集器（12）电连接同步控制器（13），同步控制器（13）电连接第一电磁阀（2b）、第二电磁阀（3c）、第三电磁阀（3f）和第四电磁阀（5a）。

2.根据权利要求1所述的一种机械刺激点火方式下的粉尘爆炸环境阈值测试装置，其特征在于：所述点火装置采用磨球撞击点火装置、旋转摩擦点火装置或静电点火装置。

3.根据权利要求2所述的一种机械刺激点火方式下的粉尘爆炸环境阈值测试装置，其特征在于：所述磨球撞击点火装置包含第三气瓶（a1）、气体发射电磁阀（a2）、发射气缸（a3）、发射球（a4）和待撞磨球（a5），第三气瓶（a1）通过气体发射电磁阀（a2）连接发射气缸（a3）的一端，发射气缸（a3）的另一端连接发射球（a4）发射滑道的一端，发射滑道的另一端通过第一安装孔（1d）连通长方体爆炸容器（1）的内部，待撞磨球（a5）或待撞平板（a6）通过第二安装孔（1e）固定在长方体爆炸容器（1）的内部，并位于发射滑道的延长线上；所述气体发射电磁阀（a2）电连接同步控制器（13）。

4.根据权利要求2所述的一种机械刺激点火方式下的粉尘爆炸环境阈值测试装置，其特征在于：所述旋转摩擦点火装置包含电机（b1）、联轴器（b2）、扭矩传感器（b3）、旋转圆盘（b4）和磨球（b5），电机（b1）通过联轴器（b2）连接扭矩传感器（b3）的一端，扭矩传感器（b3）的另一端通过转轴穿过第一安装孔（1d）连接旋转圆盘（b4），磨球（b5）通过第二安装孔（1e）固定在长方体爆炸容器（1）的内部，磨球（b5）的球面接触旋转圆盘（b4）的盘面，旋转圆盘（b4）和磨球（b5）上设置有与数据采集器（12）电连接的温度传感器；所述电机（b1）电连接同步控制器（13）。

5.根据权利要求1所述的一种机械刺激点火方式下的粉尘爆炸环境阈值测试装置，其特征在于：所述静电点火装置包含高压点火器（c1）、第一电极（c3）和第二电极（c4），第一电极（c3）、第二电极（c4）的放电端分别通过第一安装孔（1d）、第二电极（c4）插入长方体爆炸容器（1）的内部，高压点火器（c1）电连接第一电极（c3）和第二电极（c4），数据采集器（12）通过电流探头（c2）接触连接第一电极（c3），电压探头（c5）套在第二电极（c4）上；所述高压点火器（c1）电连接同步控制器（13）。

6.根据权利要求1所述的一种机械刺激点火方式下的粉尘爆炸环境阈值测试装置的评估方法，其特征在于，包含以下步骤：

a、不同相对湿度条件下粉尘浓度阈值的测量：通过配气系统在长方体爆炸容器（1）内充入一定浓度的惰性气体后，通过环境湿度控制装置控制长方体爆炸容器（1）内的湿度值，施加静电点火方式，按照步幅1%的幅度增加粉尘浓度，直到连续10次实验给定浓度的粉尘均被点燃为止，改变惰性气体浓度、环境的相对湿度和按照步幅30mJ增加点火能量并按照每次只改变一个条件重复上述实验，记录不同惰性气体浓度、相对湿度值和不同点火能量条件下发生爆炸的粉尘浓度阈值；

b、不同氧浓度条件下粉尘浓度阈值的测量：通过配气系统在长方体爆炸容器（1）内充入一定比例的空气和惰性气体后，施加静电点火方式，按照步幅1%的幅度增加粉尘浓度，直到连续10次实验给定浓度的粉尘均被点燃为止，改变充入的空气和惰性气体的比例，按照步幅30mJ增加点火能量并按照每次只改变一个条件重复上述实验，记录不同氧浓度和不同点火能量作用下粉尘发生爆炸的浓度阈值；

c、改变步骤a中的静电点火方式为旋转摩擦点火方式或磨球撞击点火方式，重读步骤b的实验，记录不同惰性气体浓度、不同相对湿度值和不同点火方式的不同点火能量作用下粉尘发生爆炸的浓度阈值；

d、改变步骤b中的静电点火方式为旋转摩擦点火方式或磨球撞击点火方式，重读步骤b的实验，记录不同氧浓度和不同点火方式的不同点火能量作用下粉尘发生爆炸的浓度阈值。

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