CN1632545A - 一种测试阻隔防爆材料的防爆性能的装置及其测试方法 - Google Patents
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Abstract
一种测试阻隔防爆材料的防爆性能的测试装置，包括燃爆容器座落在支架上，燃爆容器由三段燃爆筒构成，可进行分段组装，便于阻隔防爆材料的填充和拆卸。燃爆容器连接有丙烷气瓶和空气压缩泵和试爆球。在支架的底部安装有燃气循环泵，它与燃爆容器和燃爆球串联接，比并联燃气循环泵混合的气体效率高，质量好。在燃爆容器和燃爆球上安装有高压火花塞，高压火花塞连接高压点火器以及压力表、压力传感器、温度传感器，压力传感器及温度传感器通过导线连接有自动化多路数据采集系统。本发明提供的测试方法，由于采用自动化多路数据采集系统，克服人为的缺陷，实现快速采集，数据可靠、准确高、误差小，提高了测试精度。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种测试阻隔防爆材料的防爆性能的装置及其测试方法。具体地说，本发明是测试阻隔防爆材料的燃爆峰值压力的装置及其对测试方法的描述。
技术背景
阻隔防爆技术是在易燃、易爆危化品(如石油、天然气等)的储罐内装有阻隔防爆材料，防止危化品受到明火、静电、碰撞、枪击等意外事故引发的爆炸。该技术的关键是鉴定阻隔防爆材料品质及其防爆性能应符合阻隔防爆技术AQ标准的规定范围，其防爆性能满足燃爆增压值≤0.14Mpa范围为合格产品。阻隔防爆材料是由铝合金箔材经拉制机拉制成网状或球状结构。
阻隔防爆材料的防爆性能是在燃爆容器内，用特定的可燃气体和空气混合成一定浓度和压力的燃爆气体，在初始压力和温度一定情况下，经由相同点火能量和相同点火方式点燃后，测定出燃爆容器内未安装阻隔防爆材料的初始压力和安装有阻隔防爆材料的燃爆压力，计算出有阻隔防爆材料时的燃爆峰压增值进行评定防爆性能。
目前，上述的测试设备和方法比较粗糙，直接目测记录测爆容器上的压力表和温度计变化值，误差较大；尤其不能准确地记录燃爆气体的瞬间压力峰值，操作人员距测爆容器距离较近，容易发生意外事故。
发明内容
本发明的目的在于提供一种测试阻隔防爆材料的防爆性能的装置，在燃爆容器和燃爆球之间设置有燃气循环泵，能使燃爆容器内的燃爆气体浓度均匀和初始压力一致且符合燃爆条件，满足测试要求，该燃爆容器分段组装设计，便于材料的装卸。
本发明的另一目的在于提供一种测试阻隔防爆材料的防爆性能的测试方法，采用自动化多路数据采集系统，实现快速瞬间采集，数据可靠、准确度高、误差小。
本发明的测试装置是这样的：
一种测试阻隔防爆材料的防爆性能的装置，包括支架、燃爆容器和燃爆球，其特征在于燃爆容器座落在由角钢焊接成的支架上，丙烷气瓶和空气压缩泵通过输气管连接燃爆容器，燃爆容器通过输气管连接试爆球。在支架的底部安装有燃气循环泵，通过输气管与燃爆容器和燃爆球串联接。在燃爆容器上安装有压力表、压力传感器、温度传感器及高压火花塞，压力传感器及温度传感器通过导线连接有自动化多路数据采集系统，高压火花塞连接高压点火器。
所述的燃爆容器由三段燃爆筒构成，之间由法兰连接。其内径为300毫米、壁厚为8毫米的不锈钢管制成。燃爆容器的长度为2000毫米、容积为150升。中间的燃爆筒为1000毫米，通过支撑杆由螺钉固定在支架上，左、右两个燃爆筒各为500毫米，左、右燃爆筒的下部均安装有滚轮，可沿支架轨道向左、向右移动。左燃爆筒设置有球阀和排气管，右燃爆筒的左端处设置有高压点火塞，高压点火塞与燃爆球的高压点火塞相连，高压点火塞与高压点火器相连。
在燃爆容器的侧面设置有六个观察窗，观察窗由Φ130×20毫米的耐温、耐压钢化玻璃制成。
试爆球为球形结构，内径Φ250毫米、壁厚8毫米、选用16MnR钢板制成。在试爆球上设置有压力传感器和高压点火塞及球阀，高压点火塞也与高压点火器相连。
丙烷气瓶和空气压缩泵的输气管连接有针阀，针阀安装在控制室内。
自动化多路数据采集系统包括有SC-801C单扳机、A/D转换器、100总线插槽、显示器和打印机。采集速度为1000次/秒。
温度传感器采用SI-PN结半导体温度传感器。温度测试选用TD-1三位半数字显示表。
燃爆容器上选用的压力表为YB-160型1.6MPa的精密压力表。大气压测定选用盒式气压表DYM-3型，测试误差值不大于200Pa。
本发明的一种测试阻隔防爆材料的防爆性能的装置，由于燃爆容器设计成三段燃爆筒分段组装，便于阻隔防爆材料的填装或拆卸。在燃爆容器与燃爆球之间串联经改造的罗茨鼓风机取代燃气循环泵，比并联的燃气循环泵的燃气混合效率高，质量好，且罗茨鼓风机运转时间不小于7分钟循环输气，确保燃爆容器内的燃爆气体浓度均匀，便于点火燃爆。
本发明的一种测试阻隔防爆材料的防爆性能的测试方法，描述如下：
1、首先对要进行测定的阻隔防爆材料的外观、质量进行检查，使其符合阻隔防爆技术AQ标准规定的范围。
2、测试前，对燃爆容器和燃爆球进行气密性检查。
3、由针阀调节，将丙烷气瓶的丙烷气体和由空气压缩泵增压的空气充入到燃爆球内进行混合，使燃爆气体达到测试条件，并由自动化多路数据采集系统记录此时的未燃爆气体的初始压力和温度值。
4、经高压点火器对燃爆球的高压点火塞进行放电、点火试爆，采集试爆时的燃爆压力和温度值，然后放空燃爆球的废气。
5、将阻隔防爆材料叠层装入在燃爆容器内，保证燃爆容器内的留空率为5％。
6、依据燃爆球确定的未燃爆气体初始压力和浓度为准，由针阀调节将丙烷气体和增压空气同时充入到燃爆容器和燃爆球内进行配制，开启燃气循环泵运转，运转的时间不小于7分钟，使燃爆容器和试爆球内的燃爆气体的初始压力和浓度完全一致，符合燃爆条件，关闭各个阀门，采集此时的初始压力和温度值。
7、由高压点火器对装有阻隔防爆材料的燃爆容器内的燃爆气体进行放电点火、燃爆，记录燃爆容器上的每个压力传感器的压力值，压力值由打印机打出，温度由显示器显示。
8、将上述测定的压力数据通过计算机进行编程运算，绘制出该阻隔防爆材料的燃爆压力曲线，将燃爆峰值压力与未爆的初始压力值进行比较，得到燃爆峰压增值。
本装置的测试方法中采用自动化多路的数据采集系统，能采集不同状态下的瞬间压力及温度值，提高了测试精度，数据准确、可靠，误差小。
附图说明
图1为测试阻隔防爆材料的防爆性能的装置结构示意图。
图2为网状结构的阻隔防爆材料结构示意图。
图3为球状结构的阻隔防爆材料结构示意图。
其中1丙烷气瓶，2空气压缩泵，3丙烷输气管，4废气排气管，5燃爆容器，6球阀，7压力传感器，8标准压力表，9温度传感器，10气体循环管，11高压火花塞，12试爆球，13针阀，14高压点火器，15自动化多路的数据采集系统，16温度显示器，17观察窗，18燃气循环泵，19滚轮，20支架，21网状阻隔防爆材料，22球状阻隔防爆材料。
实施例说明
结合附图1、2、3，对本发明的装置进行具体描述：
一种测试阻隔防爆材料的防爆性能的测试装置，包括支架20，燃爆容器5和燃爆球12。支架20由角钢焊接而成，通过滚轮座落在地面上，移动自如。燃爆容器5座落在支架20上，燃爆容器5内设置有要进行测试的阻隔防爆材料21或22(附图1中材料未显示出)。阻隔防爆材料是我公司研制的，由铝合金箔材经拉制机拉制成网状或球状结构。在进行测试阻隔防爆材料的防爆性能过程中，首先鉴定阻隔防爆材料的外观、品质必须符合阻隔防爆技术AQ标准的规定，如阻隔防爆材料网孔的破损率以及填充密度等。对于不符合上述规定的材料定为不合格产品，不能进行测试。
燃爆容器5通过输气管连接有丙烷气瓶1和空气压缩泵2，同时燃爆容器5通过气体循环管10连接试爆球12，试爆球12由支撑架支撑在地面上。在支架20的底部安装有燃气循环泵18，燃气循环泵18与燃爆容器5和燃爆球12通过输气管进行串联。在燃爆容器5和试爆球12上安装有压力表8、压力传感器7、温度传感器9、高压火花塞11和球阀6。压力传感器7及温度传感器9通过导线连接有自动化多路数据采集系统15，高压火花塞11连接有高压点火器14。
丙烷气瓶1和空气压缩泵2的输气管连接有调节针阀13，针阀13安装在控制室内。丙烷气瓶1是将95％左右的工业用丙烷气灌装在液化石油气钢瓶内。
按阻隔防爆技术AQ标准的规定，阻隔防爆材料在燃爆容器内的留空率为5％。
在测试中选用的丙烷气体和空气的混合气体作为燃爆气体，其浓度为丙烷气体占5％+空气占95％，燃爆气体的燃爆压力必须符合燃爆气体的燃爆条件，才能符合储罐内危化品的燃爆状态，例如经测定，上述燃爆气体的燃爆压力为814Kpa，燃爆温度1500℃左右。由此确定的燃爆气体的初始压力值才具有真实性。燃爆球12目的就是用以检验燃爆气体的燃爆压力值，从而确定出未燃爆气体的初始压力。
所述的燃爆容器5由三段燃爆筒构成，之间由法兰连接。其内径为300毫米、壁厚为8毫米的不锈钢管制成。燃爆容器的长度为2000毫米、容积为150升。中间的燃爆筒为1000毫米，通过支撑杆由螺钉固定在支架20上，左、右两个燃爆筒各为500毫米，底部安装有滚轮19，可沿支架20的轨道向左、向右移动。左燃爆筒设置有排气球阀6和排气管4，右燃爆筒的左端处设置有高压点火塞11，高压点火塞11与燃爆球12的高压点火塞相连接，高压火花塞11连接控制室内的高压点火器14。
在燃爆容器5的侧面设置有六个观察窗17，观察窗17由Φ130×20毫米的耐温、耐压钢化玻璃制成。
燃爆容器5内的燃爆气体的初始条件是通过试爆球12试爆测定的。由于理论计算与测试装置条件的不同，每次都要进行试爆。燃爆球12内的燃爆混合气体的浓度、初始压力、初始温度与燃爆容器5内的燃爆混合气体的浓度、初始压力、初始温度完全一致。
试爆球12为球形结构，内径为Φ250毫米、壁厚为8毫米的16MnR钢板制成。在试爆球12上设置有压力传感器7、高压点火塞11和球阀6。试爆球12由输气管道与燃爆容器5和燃气循环泵18串联。丙烷气瓶1和空气压缩泵2的输气管道中均连接有针阀13，针阀13安装在控制室内。
本装置使用的燃气循环泵18是对罗茨鼓风机进行改造而成的，它与燃爆容器5和燃爆球12串联成一个连通器。配气时，用不锈钢制成的球阀6控制气路；测试时，关闭球阀6进行燃爆。由丙烷气瓶1输送的可燃丙烷气体和由空气压缩泵2的增压空气输送入到燃爆容器5和燃爆球12内配成一定压力和浓度，并由燃气循环泵18不断地进行循环，燃气循环泵18的运转时间不得小于7分钟，使混合的燃爆气体浓度达到均匀一致。本装置的燃气循环泵18采用LGB0.25-2000型罗茨鼓风机改造而成，流量为0.25立方米/分钟，压力为0至2KPa。
高压点火器14是将220V的交流电变为2KV的直流脉冲，通过车用高压火花塞进行放电，其点火能量为20mJ。
温度传感器9采用SI-PN结半导体温度传感器、温度显示器16选用TD-1三位半数字显示表。
在燃爆容器5上使用的压力表8为YB-160型1.6Mpa的精密压力表。大气压测定采用盒式气压表DYM-3型，测试误差值不大于200Pa。
在测定阻隔防爆材料的燃爆增压值时，一是要测试燃爆球12的燃爆气体未燃爆的初始压力值，用以替代燃爆容器5内未安装阻隔防爆材料时的初始压力值，二是测试在燃爆容器5内安装有阻隔防爆材料的燃爆压力值，通过对燃爆峰值压力的增压值比较，评定该阻隔防爆材料的防爆性能。对于上述的测试过程可进行多次测试、最好为3次或3次以上，取平均值，精度高。本装置中所有传感器测定的初始压力和燃爆压力值以及温度值，均由自动化多路数据采集系统15完成。
自动化多路数据采集系统15包括有8路测量通道、100总线插槽、SC--801C单扳机、A/D转换器、显示器和打印机。采集速度为1000次/秒。将上述的压力及温度测定信号通过通道输送到SC--801C单扳机，经A/D转换器、温度由显示器显示，压力由打印机打印。
将上述的测定压力数据，通过下列公式由计算机进行编程运算，绘制出相应的曲线，从中得到燃爆峰值的增压值。
ΔP＝(p1+p2......+pn)/n-pb.....
其中
Δp为燃爆峰压增值 (Pa)
pb为燃爆容器内燃爆气体的初始压力值 (Pa)。
pi(i＝1、2......n)为燃爆容器内装有阻隔防爆材料的燃爆气
体，燃爆时压力传感器测得的压力值 (Pa)。
n为压力传感器的个数。
本发明的一种测试阻隔防爆材料的防爆性能的测试方法，具体描述如下：
1、首先对要进行测定的阻隔防爆材料进行外观及质量的检查，使其符合阻隔防爆技术AQ标准的要求。如网状的阻隔防爆材料网孔的破损率每平方米不允许超出5处，每处的破损面积不得大于60毫米×50毫米，阻隔防爆材料的填充密度为28-30公斤/立方米等，都要符合阻隔防爆技术AQ标准的规定。
2、测试前，对燃爆容器5和燃爆球12进行气密性检查。
3、经由针阀13调节，将丙烷气瓶1的丙烷气体和由空气压缩泵2的增压的空气充入到燃爆球12内进行混合，使燃爆气体达到测试条件，并由自动化多路数据采集系统15记录初始压力和温度值。
4、经高压点火器14对燃爆球12的高压点火塞11进行放电、点火试爆，采集试爆时的压力和温度值，然后放空燃爆球12的废气。
5、将阻隔防爆材料21叠层装入燃爆容器5内，保证燃爆容器5内的留空率为5％。
6、依据燃爆球12确定的未燃爆气体的初始压力和浓度，由针阀13调节将丙烷气体和增压空气同时充入到燃爆容器5和燃爆球12内进行配制，开启燃气循环泵18使其运转，运转的时间不小于7分钟，使燃爆容器5和试爆球12的燃爆气体的压力和浓度完全一致，符合上述燃爆气体的初始值，关闭各个阀门，采集此时的初始压力和温度值。
7、由高压点火器14对装有阻隔防爆材料的燃爆容器5内的燃爆气体进行放电点火、燃爆，记录燃爆容器5上的每个压力传感器7的燃爆压力以及温度值，由打印机打印结果，温度由显示器显示。
8、将上述测定的压力数据通过计算机进行编程运算，绘制出该阻隔防爆材料的燃爆压力曲线，将燃爆压力峰值与未燃爆气体的初始压力值进行比较，得到燃爆峰值的增压值，用以评定该阻隔防爆材料是否符合阻隔防爆技术AQ标准的规定；满足燃爆增压值≤0.14MPa为合格产品，否则为不合格产品。
本发明提供的测试阻隔防爆材料的防爆性能的方法，由于采用自动化多路数据采集系统，克服人为缺陷，实现快速采集，数据可靠、准确度高、误差小。
举例说明对一种六边形的阻隔防爆材料进行测定的状况：
1、选用阻隔防爆材料的网孔为六边形(图2所示)，其阻隔防爆材料的质量为4.560公斤。经检查，网孔的破损率为0，材料的填充密度为29.8公斤/立方米，符合阻隔防爆技术AQ标准的规定。
2、在燃爆球12内充入4.8％的丙烷气体和95.2％的增压空气进行配制。经测试，燃爆球12的初始压力值为109.5KPa，初始温度为20℃(该值的理论计算值为102-112KPa之间)。
3、将阻隔防爆材料21装入在燃爆容器5内，燃爆容器5内的留空率为5％。
4、在燃爆容器5内充入上述混合气体并进行点火燃爆，测得阻隔防爆材料的燃爆峰压增值为41.3KPa，符合阻隔防爆技术AQ标准的规定。
由此得出，本发明所提供的一种测试阻隔防爆材料的防爆性能的装置及其测试方法，完全满足阻隔防爆技术AQ标准的规定。同时，该装置也满足对球状阻隔防爆材料22的防爆性能的测定。
Claims (9)
1、一种测试阻隔防爆材料的防爆性能的装置，包括支架、燃爆容器和燃爆球，其特征在于燃爆容器座落在由角钢焊接成的支架上，丙烷气瓶和空气压缩泵通过输气管连接燃爆容器，燃爆容器通过输气管连接试爆球，在支架的底部安装有燃气循环泵，通过输气管与燃爆容器和燃爆球串联，在燃爆容器上安装有压力表、压力传感器、温度传感器及高压火花塞，压力传感器及温度传感器通过导线连接有自动化多路数据采集系统，高压火花塞连接高压点火器。
2、根据权利要求1所述的一种测试阻隔防爆材料的防爆性能的装置，其特征在于所述的燃爆容器由三段燃爆筒构成，之间由法兰连接；中间的燃爆筒通过支撑杆固定在支架上，左、右两个燃爆筒的下部安装有滚轮可沿支架轨道向左、向右移动，左燃爆筒设置有球阀和排气管，右燃爆筒的左端处设置有高压点火塞，高压点火塞与燃爆球的高压点火塞相连接。
3、根据权利要求1所述的一种测试阻隔防爆材料的防爆性能的装置，其特征在于所述的丙烷气瓶和空气压缩泵的输气管连接有针阀，针阀安装在控制室内。
4、根据权利要求1所述的一种测试阻隔防爆材料的防爆性能的装置，其特征在于所述的试爆球为球形结构，试爆球上设置有压力传感器和高压点火塞。
5、根据权利要求1所述的一种测试阻隔防爆材料的防爆性能的装置，其特征在于所述的自动化多路数据采集系统包括有SC-801C单扳机、A/D转换器、100总线插槽、显示器和打印机，采集速度为1000次/秒。
6、根据权利要求2所述的一种测试阻隔防爆材料的防爆性能的装置，其特征在于所述的燃爆容器的侧面设置有六个观察窗，观察窗由Ф130×20毫米的耐温、耐压钢化玻璃制成。
7、根据权利要求2所述的一种测试阻隔防爆材料的防爆性能的装置，其特征在于所述的燃爆容器的内径为300毫米、壁厚为8毫米的不锈钢管制成。
8、根据权利要求4所述的一种测试阻隔防爆材料的防爆性能的装置，其特征在于所述的燃爆球的内径为Ф250毫米、壁厚为8毫米、选用16MnR钢板制成。
9、一种测试阻隔防爆材料的防爆性能的测试方法，其特征在于：
(1)、首先对要进行测定的阻隔防爆材料外观、质量进行检查，使其符合阻隔防爆技术AQ标准的规定；
(2)、测试前，对燃爆容器和燃爆球进行气密性检查；
(3)、由针阀调节，将丙烷气瓶的丙烷气体和由空气压缩泵增压的空气充入到燃爆球内进行混合，使燃爆气体达到初始条件，由自动化多路数据采集系统记录初始压力和温度值；
(4)、经高压点火器对燃爆球的高压点火塞进行放电、点火试爆，采集试爆时的压力和温度值，然后放空燃爆球内的废气；
(5)、将阻隔防爆材料叠层装入在燃爆容器内，保证燃爆容器内的留空率为5％；
(6)、依据燃爆球确定的燃爆气体的初始压力和浓度为准，由针阀调节将丙烷气体和增压空气充入到燃爆容器和燃爆球内进行配制，开启燃气循环泵运转，运转的时间不小于7分钟，使燃爆容器和试爆球内的燃爆气体压力相等和浓度完全一致，符合上述燃爆气体的初始值，关闭各个阀门，采集此时未燃爆气体的压力和温度值；
(7)、由高压点火器对装有阻隔防爆材料的燃爆容器内的燃爆气体进行放电、点火燃爆，记录燃爆容器上的每个压力传感器的压力值，可由打印机出相应的结果，温度值由显示器显示；
(8)、将上述测定的压力数据通过计算机进行编程运算，绘制出该阻隔防爆材料的燃爆压力曲线，将燃爆峰值压力与未燃爆的初始压力值进行比较，得到燃爆峰压的增值。
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Denomination of invention: Device for testing explosion-proof performance of barrier explosion-proof material and testing method thereof Effective date of registration: 20180508 Granted publication date: 20081210 Pledgee: CITIC Bank Tangshan branch Pledgor: Shanghai Huapeng Explosion-Proof Technology Co., Ltd. Registration number: 2018110000006 |
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