專利名稱：直接起爆形成爆轟的臨界能量測試方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于可燃?xì)怏w事故預(yù)防技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及對可燃?xì)怏w的測試方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)過程中不可避免地涉及大量的易燃易爆氣體，一旦可燃物質(zhì)與空氣混合并達(dá)到一定濃度范圍，在一定點火能量作用下即可發(fā)生燃燒、爆炸，甚至破壞力更強的爆轟，在很大的范圍內(nèi)造成財產(chǎn)損失和人員傷亡。通過對直接形成爆轟臨界能量的測量，可以提高對可燃混合氣體爆轟危害的風(fēng)險評估能力，從而有效的避免或者減小爆轟對人員和財產(chǎn)的危害。1993年，張景林發(fā)明設(shè)計了可燃?xì)怏w爆炸特性測試裝置，該裝置能測試可燃?xì)怏w的爆炸極限和最小點火能量。2011年，蔣軍成發(fā)明了一種非標(biāo)狀態(tài)下可燃?xì)怏w爆炸極限測試系統(tǒng)，用于測量可燃?xì)怏w在高溫高壓或常溫高壓下的非標(biāo)準(zhǔn)條件下的爆炸極限。雖然現(xiàn)有的技術(shù)對可燃?xì)怏w的爆炸特性及爆炸極限的測量比較成熟，但目前還沒有用于直接起爆臨界能量的測試系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種直接起爆形成爆轟的臨界能量測試方法，利用高壓電火花點火，基于高電壓點火有效能量的計算方法，適用于不同初始壓力(特別是高壓下)的可燃?xì)怏w直接形成爆轟臨界能量測試的裝置。本發(fā)明的技術(shù)方案是一種直接起爆形成爆轟的臨界能量測試方法，它使用一種直接起爆形成爆轟的臨界能量測試系統(tǒng)，所述直接起爆形成爆轟的臨界能量測試系統(tǒng)包括起爆裝置，示波器和點火電路；其中，所述起爆裝置為球形容器，其頂部設(shè)有點火棒，底部設(shè)有加熱帶，其一側(cè)連接控制面板，所述控制面板上設(shè)有與所述起爆裝置相通的進(jìn)氣管路，并可通過所述控制面板上的電子壓力表監(jiān)測進(jìn)氣量；在所述起爆裝置的另一側(cè)設(shè)有壓力傳感器；所述示波器連接所述壓力傳感器的輸出；所述點火電路包括高壓電源，與所述高壓電源并聯(lián)的電容，所述高壓電源通過一個觸發(fā)開關(guān)連接到所述點火棒；該直接起爆形成爆轟的臨界能量測試方法，它包括以下步驟A.用真空泵把所述起爆裝置內(nèi)抽為真空，壓力至少小于80Pa ;B.從所述進(jìn)氣管路緩慢加入待測混合氣體，通過所述電子壓力表控制氣體量，使之達(dá)到初始壓力；C.加入混合氣體之后，加熱帶接通電源并工作30分鐘，使所述起爆裝置中的混合氣體混合均勻；D.接通所述觸發(fā)開關(guān)使所述點火棒點火；E.通過所述示波器中顯示的所述壓力傳感器信號，判斷是否為爆轟或者爆燃，如為爆轟，則爆炸波的到達(dá)時間小于100微秒，如為爆燃，則爆炸波到達(dá)時間大于3毫秒；F.計算電火花的放電能量；G.如果得到爆轟，下次試驗則降低所述高壓電源輸出電壓或減小所述電容容量;如果得到爆燃，下次實驗則升高所述高壓電源的輸出電壓或增大所述電容的容量；混合氣 體直接起爆的臨界能量介于引起爆轟的點火能量和引起爆燃點火能量之間；H.在臨界能量附近重復(fù)進(jìn)行試驗，至少得到三次引起爆轟的點火能量和三次引起 爆燃的點火能量，借此縮小爆轟與爆燃點火能量的間距，最終將其之間最小能量間距確定 為該待測混合氣體在初始壓力下的直接起爆臨界能量。本發(fā)明的起爆裝置適用于IkPa 20atm初始壓力的測量，測試壓力范圍廣，并且 適用于所有的氣態(tài)燃料與氧氣或空氣的混合氣體直接起爆臨界能量的測量；通過測量各種 可燃混合氣體直接形成爆轟的臨界能量，可以判斷各種物質(zhì)的爆轟敏感性，因而對于控制 危險源，避免或減小爆轟對生命安全和財產(chǎn)損失的危害。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，成本較小，操作 容易，測量的結(jié)果準(zhǔn)確。


附圖I為本發(fā)明中直接起爆形成爆轟的臨界能量測試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；附圖2為本發(fā)明中點火電路示意圖；附圖3為本發(fā)明中爆轟波壓力軌跡圖；附圖4為本發(fā)明中爆燃波壓力軌跡圖。其中I-起爆裝置2-點火棒3-加熱帶4-控制面板5-PCB壓力傳感器6_高壓電 源7-電容。
具體實施例方式參見附圖1，2，一種直接起爆形成爆轟的臨界能量測試方法，它使用一種直接起爆 形成爆轟的臨界能量測試系統(tǒng)，所述直接起爆形成爆轟的臨界能量測試系統(tǒng)包括起爆裝 置1，示波器和點火電路；所述起爆裝置I為內(nèi)徑為200mm，壁厚為50mm，最大承受壓力IOOMPa的球形容器， 其頂部設(shè)有點火棒2，所述點火棒2的點火頭的截面為半徑3. 5mm的圓形，其正極位于該圓 形的圓心位置，負(fù)極與正極之間包裹一層絕緣陶瓷；其底部設(shè)有加熱帶3，其一側(cè)連接控制 面板4，所述控制面板4 一端設(shè)有與所述起爆裝置I相通的進(jìn)氣管路，另一端設(shè)有真空泵； 在所述控制面板4上設(shè)有控制待測混合氣體的控制閥，并可通過所述控制面板4上的電子 壓力表監(jiān)測進(jìn)氣量；在所述起爆裝置I的另一側(cè)設(shè)有型號為PCB113B24壓力傳感器5 ;所述 示波器連接所述壓力傳感器5的輸出；所述點火電路包括高壓電源6，與所述高壓電源6 并聯(lián)的電容7，所述高壓電源6通過一個觸發(fā)開關(guān)連接到所述點火棒2 ；該直接起爆形成爆轟的臨界能量測試方法，它包括以下步驟A.用真空泵把所述起爆裝置I內(nèi)抽為真空,壓力至少小于80Pa ；B.從所述進(jìn)氣管路緩慢加入待測混合氣體，通過所述電子壓力表控制氣體量，使 之達(dá)到初始壓力；C.加入混合氣體之后，加熱帶接通電源并工作30分鐘，使所述起爆裝置I中的混 合氣體混合均勻；D.接通所述觸發(fā)開關(guān)使所述點火棒2點火；E.通過所述示波器中顯示的所述壓力傳感器5信號，判斷是否為爆轟或者爆燃，如為爆轟，則爆炸波的到達(dá)時間小于100微秒，如為爆燃，則爆炸波到達(dá)時間大于3毫秒；F.計算電火花的放電能量；計算方法請參見申請?zhí)枮?201210057774.9)的中國專利申請；G.如果得到爆轟，下次試驗則降低所述高壓電源6輸出電壓或減小所述電容7容量；如果得到爆燃，下次實驗則升高所述高壓電源6的輸出電壓或增大所述電容7的容量; 混合氣體直接起爆的臨界能量介于引起爆轟的點火能量和引起爆燃點火能量之間；H.在臨界能量附近重復(fù)進(jìn)行試驗，至少得到三次引起爆轟的點火能量和三次引起爆燃的點火能量，借此縮小爆轟與爆燃點火能量的間距，最終將其之間最小能量間距確定為該待測混合氣體在初始壓力下的直接起爆臨界能量。參見下表，當(dāng)初始壓力P。= IOOkPa,電容C = O. 4yf,向起爆裝置I中充入 C2H2-2. 502-70%Ar混合氣體時，利用本測試方法得到的成功直接起爆和不成功起爆實驗結(jié)果；可知，在該條件下的直接起爆臨界能量為O. 80J-0. 89J之間。
權(quán)利要求
1.一種直接起爆形成爆轟的臨界能量測試方法，其特征是，它使用一種直接起爆形成爆轟的臨界能量測試系統(tǒng)，所述直接起爆形成爆轟的臨界能量測試系統(tǒng)包括起爆裝置(I)，示波器和點火電路；其中，所述起爆裝置(I)為球形容器，其頂部設(shè)有點火棒(2)，底部設(shè)有加熱帶(3)，其一側(cè)連接控制面板(4)，所述控制面板(4)上設(shè)有與所述起爆裝置(I) 相通的進(jìn)氣管路，并可通過所述控制面板(4)上的電子壓力表監(jiān)測進(jìn)氣量；在所述起爆裝置(I)的另一側(cè)設(shè)有壓力傳感器(5);所述示波器連接所述壓力傳感器(5)的輸出；所述點火電路包括高壓電源出)，與所述高壓電源(6)并聯(lián)的電容(7)，所述高壓電源(6)通過一個觸發(fā)開關(guān)連接到所述點火棒(2);該直接起爆形成爆轟的臨界能量測試方法，它包括以下步驟A.用真空泵把所述起爆裝置(I)內(nèi)抽為真空，壓力至少小于SOPa;B.從所述進(jìn)氣管路緩慢加入待測混合氣體，通過所述電子壓力表控制氣體量，使之達(dá)到初始壓力；C.加入混合氣體之后，加熱帶接通電源并工作30分鐘，使所述起爆裝置(I)中的混合氣體混合均勻；D.接通所述觸發(fā)開關(guān)使所述點火棒(2)點火；E.通過所述示波器中顯示的所述壓力傳感器(5)信號，判斷是否為爆轟或者爆燃，如為爆轟，則爆炸波的到達(dá)時間小于100微秒，如為爆燃，則爆炸波到達(dá)時間大于3毫秒；F.計算電火花的放電能量；G.如果得到爆轟，下次試驗則降低所述高壓電源(6)輸出電壓或減小所述電容(7)容量；如果得到爆燃，下次實驗則升高所述高壓電源(6)的輸出電壓或增大所述電容(7)的容量；混合氣體直接起爆的臨界能量介于引起爆轟的點火能量和引起爆燃點火能量之間；H.在臨界能量附近重復(fù)進(jìn)行試驗，至少得到三次引起爆轟的點火能量和三次引起爆燃的點火能量，借此縮小爆轟與爆燃點火能量的間距，最終將其之間最小能量間距確定為該待測混合氣體在初始壓力下的直接起爆臨界能量。
2.如權(quán)利要求I所述的一種直接起爆形成爆轟的臨界能量測試方法，其特征是，所述起爆裝置(I)的內(nèi)徑為200mm，壁厚為50mm，最大承受壓力lOOMPa。
3.如權(quán)利要求I所述的一種直接起爆形成爆轟的臨界能量測試方法，其特征是，所述壓力傳感器(5)的型號為PCB113B24。
4.如權(quán)利要求I所述的一種直接起爆形成爆轟的臨界能量測試方法，其特征是，所述點火棒(2)的點火頭的截面為半徑3. 5mm的圓形,其正極位于該圓形的圓心位置,負(fù)極與正極之間包裹一層絕緣陶瓷。
全文摘要
本發(fā)明屬于可燃?xì)怏w事故預(yù)防技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及對可燃?xì)怏w的測試方法。其技術(shù)方案是一種直接起爆形成爆轟的臨界能量測試系統(tǒng)，它包括起爆裝置(1)，示波器和點火電路；示波器與起爆裝置的壓力傳感器(5)的輸出相連，點火電路通過一個觸發(fā)開關(guān)連接到起爆裝置(1)；本發(fā)明的起爆裝置適用于1kPa～20atm初始壓力的測量，測試壓力范圍廣，并且適用于所有的氣態(tài)燃料與氧氣或空氣的混合氣體直接起爆臨界能量的測量；通過測量各種可燃混合氣體直接形成爆轟的臨界能量，可以判斷各種物質(zhì)的爆轟敏感性，因而對于控制危險源，避免或減小爆轟對生命安全和財產(chǎn)損失的危害。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，成本較小，操作容易，測量的結(jié)果準(zhǔn)確。
文檔編號G01N25/54GK102608161SQ20121005865
公開日2012年7月25日 申請日期2012年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月7日
發(fā)明者張博, 白春華 申請人:北京理工大學(xué)