CN209803040U - 污水管网可燃气体爆炸传播过程测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种污水管网可燃气体爆炸传播过程测试装置，包括竖直管道系统和水平管道系统，竖直管道的一侧安装点火杆，另一侧安装一对压力/温度传感器，竖直管道顶部安装泄爆片/盲板；水平管道与竖直管道共同构成一个密闭受限空间，在每段水平管道顶部中心位置分别安装一对压力/温度传感器；竖直管道材质为透明防爆玻璃，水平管道安装圆形透明视窗，对应透明防爆玻璃和圆形透明视窗部位的外部设有高速摄像机；水平管道连接有压力表、注水口/放水口、真空泵和可燃气体气瓶。能够模拟真实场景开展污水管网气体爆炸实验，包括竖直井泄爆实验和竖直井非泄爆实验，并能实现爆炸压力、温度和火焰的过程监测。

Description

污水管网可燃气体爆炸传播过程测试装置

技术领域

本实用新型涉及一种城市污水管网可燃气体爆炸测试技术，尤其涉及一种污水管网可燃气体爆炸传播过程测试装置。

背景技术

气体爆炸研究在安全工程领域中尤为重要，其中针对城市公共基础设施开展气体爆炸风险评估、安全防护等研究逐渐受到重视。目前受限空间内可燃气体爆炸是研究的热点，城市污水管网作为典型的受限空间，然而目前对其内可燃气体爆炸灾害变化演化过程、灾害防治技术等研究相对不足，而且近年来时常发生城市污水管网可燃气体爆炸事故，对公众人身安全造成较大影响。

现有技术中，研究者开展了不同尺度、无蓄水条件下管道内可燃气体爆炸过程的研究。

然而，城市污水管网是一个由竖直井和水平井组成的复杂管道系统，而且管道内存在蓄水，当爆炸压力达到一定程度时竖直井井盖将在冲击压力作用下飞出，此时井盖相当于一个泄爆面。井盖(泄爆面)的存在、蓄水状况、不同尺度的竖直井和水平井等条件与以往研究中的管道存在根本区别，而且针对城市污水管网内可燃气体爆炸尚未有较符合真实场景的测试装置和方法，制约了城市污水管网内可燃气体爆炸传播过程、致灾机理和安全防护等方面研究工作的开展。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种污水管网可燃气体爆炸传播过程测试装置。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

本实用新型的污水管网可燃气体爆炸传播过程测试装置，包括竖直管道系统和水平管道系统，所述竖直管道系统包括竖直管道，所述竖直管道的一侧安装点火杆，另一侧安装一对压力/温度传感器，开展泄爆实验时，所述竖直管道顶部安装泄爆片，开展非泄爆实验时，所述竖直管道顶部安装盲板；

所述水平管道系统包括多段水平管道，多段水平管道与竖直管道共同构成一个密闭受限空间，在每段水平管道顶部中心位置分别安装一对压力/温度传感器；

所述竖直管道材质为透明防爆玻璃，所述水平管道为钢质材料，并在每段水平管道正前方中心位置分别安装圆形透明视窗，对应透明防爆玻璃和圆形透明视窗部位的外部设有高速摄像机；

在第一段水平管道的顶部左侧安装有压力表，底部左侧安装有注水口/放水口，在最后一段水平管道顶部通过阀门一和阀门二分别与真空泵和可燃气体气瓶连接。

由上述本实用新型提供的技术方案可以看出，本实用新型实施例提供的污水管网可燃气体爆炸传播过程测试装置，能够模拟真实场景开展污水管网气体爆炸实验，包括竖直井泄爆实验和竖直井非泄爆实验，并能实现爆炸压力、温度和火焰的过程监测。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的污水管网可燃气体爆炸传播过程测试装置结构示意图。

图中：

1-竖直管道；2-盲板/泄爆片；3-点火杆；4-压力/温度传感器一；5-高速摄像机；6-第一段水平管道；7-第二段水平管道；8-第三段水平管道；9-第四段水平管道；10-第五段水平管道；11-第六段水平管道；12-压力/温度传感器二；13-压力/温度传感器三；14-压力/温度传感器四；15-压力/温度传感器五；16-压力/温度传感器六；17-压力/温度传感器七；18、19、20、21、22、23-圆形透明视窗；24-压力表；25-注水口/放水口；26-阀门一；27-真空泵；28-阀门二；29-可燃气体气瓶；30-阀门三；31-水箱；32-点火系统；33-计算机；34、35-压力温度采集系统；36-火焰采集系统。

具体实施方式

下面将对本实用新型实施例作进一步地详细描述。本实用新型实施例中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

本实用新型的污水管网可燃气体爆炸传播过程测试装置，其较佳的具体实施方式是：

包括竖直管道系统和水平管道系统，所述竖直管道系统包括竖直管道，所述竖直管道的一侧安装点火杆，另一侧安装一对压力/温度传感器，开展泄爆实验时，所述竖直管道顶部安装泄爆片，开展非泄爆实验时，所述竖直管道顶部安装盲板；

所述水平管道系统包括多段水平管道，多段水平管道与竖直管道共同构成一个密闭受限空间，在每段水平管道顶部中心位置分别安装一对压力/温度传感器；

所述竖直管道材质为透明防爆玻璃，所述水平管道为钢质材料，并在每段水平管道正前方中心位置分别安装圆形透明视窗，对应透明防爆玻璃和圆形透明视窗部位的外部设有高速摄像机；

在第一段水平管道的顶部左侧安装有压力表，底部左侧安装有注水口/放水口，在最后一段水平管道顶部通过阀门一和阀门二分别与真空泵和可燃气体气瓶连接。

所述注水口/放水口通过阀门三与水箱连接。

所述点火杆与点火系统连接，所述压力/温度传感器与压力温度采集系统连接，所述高速摄像机与火焰采集系统连接。

所述压力温度采集系统、火焰采集系统和点火系统分别与计算机连接。

上述的污水管网可燃气体爆炸传播过程测试装置进行污水管网可燃气体爆炸传播过程测试的方法，其特征在于，开展竖直管道泄爆/非泄爆实验，一次完整的测试步骤如下：

A、测试装置安装与调试：安装并连接竖直管道系统、水平管道系统、供水系统、配气系统、点火控制系统、数据采集系统，其中泄爆实验时在竖直管道1顶部安装泄爆片，非泄爆实验时在竖直管道顶部安装盲板，对各部分进行调试，确保管道密封良好并保证各系统能够正常运行；

B、管道内注水：开启阀门三，将水箱内的水通过注水口/放水口注入到管道内，通过观察竖直管道处透明防爆玻璃确定注水量，当达到预定注水量时关闭阀门三停止注水；

C、管道内抽真空：开启阀门一，启动真空泵，对管道系统进行抽真空，通过压力表观察管道内压力变化，当达到设定压力时停止真空泵并关闭阀门一，抽真空结束；

D、管道内配气：开启阀门二，基于分压法将可燃气体气瓶内的气体充入管道内，通过压力表观察管道内压力变化，当达到预定压力时关闭阀门二，将管道静置一段时间，保证可燃气体与管道内空气充分混合，并均匀分布在管道内；

E、点火：通过计算机控制点火系统，设置一定的点火能量、点火延迟时间，使点火杆高压放电产生电火花，点燃管道内的可燃气体；

F、数据采集：点火后，通过计算机、压力温度采集系统、七对压力/温度传感器采集各段管道内的爆炸压力和温度数据，通过高速摄像机、计算机、火焰采集系统采集爆炸火焰传播到圆形透明视窗和竖直管道处透明防爆玻璃时的数据，并将采集的数据保存到计算机；

G、关闭电源和测试系统；

H、管道放水：开启阀门三，将爆炸后管道内残留蓄水排空；

I、数据分析：对计算机记录的爆炸压力、温度、火焰数据进行整理和分析。

本实用新型的污水管网可燃气体爆炸传播过程测试装置，能够模拟真实场景开展污水管网气体爆炸实验，包括竖直井泄爆实验和竖直井非泄爆实验，并能实现爆炸压力、温度和火焰的过程监测。

具体实施例：

污水管网可燃气体爆炸传播过程测试装置示意图如图1所示。该测试装置由竖直管道系统、水平管道系统、供水系统、配气系统、点火控制系统、数据采集系统六部分构成。

其中竖直管道系统由竖直管道1和盲板/泄爆片2构成，开展泄爆实验时，竖直管道1顶部安装泄爆片，开展非泄爆实验时，竖直管道1顶部安装盲板，在泄爆实验中，当管道内压力达到预定开启压力时，泄爆片破裂发生泄爆。在竖直管道1左侧安装点火杆3，用于点燃管道内可燃气体，在竖直管道1右侧安装一对压力/温度传感器一4，用于测定管道内爆炸压力和温度。竖直管道材质为透明防爆玻璃，不仅可用于观察管道内蓄水含量，而且可用于高速摄像机5拍摄爆炸火焰。管道截面为圆形，其直径为0.15m。

水平管道系统包括六段水平管道(6、7、8、9、10、11)，与竖直管道1共同构成一个密闭受限空间，四段水平管道(6、7、10、11)长度均为0.5m，两段水平管道(8、9)长度均为1m，管道截面为圆形，其直径为0.15m，在每段水平管道顶部中心位置分别安装六对压力/温度传感器(12、13、14、15、16、17)，用于测定水平管道内的爆炸压力和温度。水平管道为钢质材料，并在每段管道正前方中心位置分别安装六个圆形透明视窗(18、19、20、21、22、23)，其直径均为2.5cm，用于高速摄像机5拍摄爆炸火焰。在第一段水平管道6的顶部左侧安装有压力表24，用于抽真空和配气时观察管道内的压力变化，在第一段水平管道6底部左侧安装有注水口/放水口25，用于管道内注入/放空蓄水，在第六段水平管道11顶部安装有阀门一26，用于控制真空泵27抽真空、阀门二28用于控制可燃气体气瓶29进气。

供水系统由阀门三30、水箱31和注水口/放水口25构成，通过阀门三30控制水平管道内的蓄水量。

配气系统由压力表24、阀门一26、真空泵27、阀门二28、可燃气体气瓶29构成，配气时借助真空泵27抽真空，通过阀门一26控制管道内初始压力，基于分压法由阀门二28控制可燃气体气瓶29的进气量，使压力表24数值达到预定压力值。

点火控制系统由点火杆3、点火系统32、计算机33构成，通过点火杆3高压放电击穿空气产生火花点燃管道内的可燃气体。

数据采集系统由七对压力/温度传感器(4、12、13、14、15、16、17)，高速摄像机5，计算机33，压力温度采集系统(34、35)，火焰采集系统36构成。其中通过七对压力/温度传感器(4、12、13、14、15、16、17)，计算机33，压力温度采集系统(34、35)采集管道内的爆炸压力和温度数据；通过高速摄像机5、计算机33、火焰采集系统36采集爆炸火焰传播到六个圆形透明视窗(18、19、20、21、22、23)和竖直管道1处透明防爆玻璃时的数据。

测试方法及步骤：

借助污水管网可燃气体爆炸传播过程测试装置，可开展竖直管道泄爆/非泄爆实验，一次完整的测试步骤如下：

1、测试装置安装与调试。安装并连接竖直管道系统、水平管道系统、供水系统、配气系统、点火控制系统、数据采集系统，其中泄爆实验时在竖直管道1顶部安装泄爆片，非泄爆实验时在竖直管道1顶部安装盲板，对各部分进行调试，确保管道密封良好并保证各系统能够正常运行。

2、管道内注水。开启阀门三30，将水箱31内的水通过注水口/放水口25注入到管道内，通过观察竖直管道1处透明防爆玻璃确定注水量，当达到预定注水量时关闭阀门三30停止注水。

3、管道内抽真空。开启阀门一26，启动真空泵27，对管道系统进行抽真空，通过压力表24观察管道内压力变化，当达到设定压力时停止真空泵27并关闭阀门一26，抽真空结束。

4、管道内配气。开启阀门二28，基于分压法将可燃气体气瓶29内的气体充入管道内，通过压力表24观察管道内压力变化，当达到预定压力时关闭阀门二28，将管道静置一段时间，保证可燃气体与管道内空气充分混合，并均匀分布在管道内。

5、点火。通过计算机33控制点火系统32，设置一定的点火能量、点火延迟时间，使点火杆3高压放电产生电火花，点燃管道内的可燃气体。

6、数据采集。点火后，通过计算机33，压力温度采集系统(34、35)，七对压力/温度传感器(4、12、13、14、15、16、17)采集各段管道内的爆炸压力和温度数据，通过高速摄像机5、计算机33、火焰采集系统36采集爆炸火焰传播到六个圆形透明视窗(18、19、20、21、22、23)和竖直管道1处透明防爆玻璃时的数据，并将采集的数据保存到计算机33。

7、关闭电源和测试系统。

8、管道放水。开启阀门三30，将爆炸后管道内残留蓄水排空。

9、数据分析。对计算机33记录的爆炸压力、温度、火焰数据进行整理和分析。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种污水管网可燃气体爆炸传播过程测试装置，其特征在于，包括竖直管道系统和水平管道系统，所述竖直管道系统包括竖直管道，所述竖直管道的一侧安装点火杆，另一侧安装一对压力/温度传感器，开展泄爆实验时，所述竖直管道顶部安装泄爆片，开展非泄爆实验时，所述竖直管道顶部安装盲板；

所述水平管道系统包括多段水平管道，多段水平管道与竖直管道共同构成一个密闭受限空间，在每段水平管道顶部中心位置分别安装一对压力/温度传感器；

所述竖直管道材质为透明防爆玻璃，所述水平管道为钢质材料，并在每段水平管道正前方中心位置分别安装圆形透明视窗，对应透明防爆玻璃和圆形透明视窗部位的外部设有高速摄像机；

在第一段水平管道的顶部左侧安装有压力表，底部左侧安装有注水口/放水口，在最后一段水平管道顶部通过阀门一和阀门二分别与真空泵和可燃气体气瓶连接。

2.根据权利要求1所述的污水管网可燃气体爆炸传播过程测试装置，其特征在于，所述注水口/放水口通过阀门三与水箱连接。

3.根据权利要求2所述的污水管网可燃气体爆炸传播过程测试装置，其特征在于，所述点火杆与点火系统连接，所述压力/温度传感器与压力温度采集系统连接，所述高速摄像机与火焰采集系统连接。

4.根据权利要求3所述的污水管网可燃气体爆炸传播过程测试装置，其特征在于，所述压力温度采集系统、火焰采集系统和点火系统分别与计算机连接。