專利名稱：一種多功能細(xì)水霧抑制可燃?xì)怏w爆炸測試系統(tǒng)及測試方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種多功能細(xì)水霧抑制可燃?xì)怏w爆炸測試系統(tǒng)及測試方法。屬于氣體抑爆測試技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
可燃性氣體是工業(yè)生產(chǎn)過程中常見的危險化學(xué)品，其一般采用密閉容器或管道等方式進(jìn)行儲運。由于空間的限制，氣體在約束條件下與空氣或其它助燃性氣體混合點火后往往會產(chǎn)生急劇的壓力上升速率和較高的爆炸壓力，導(dǎo)致嚴(yán)重的事故后果。抑爆技術(shù)是在爆炸可能發(fā)生前或爆炸發(fā)生時對爆炸進(jìn)行抑制的有效手段。目前，已有的抑爆技術(shù)研究方向主要包括固體粉末抑爆材料、金屬多孔抑爆材料和水基抑爆材料。其中，水基抑爆材料因其容易制備、環(huán)境友好、以及效果顯著等特點，已經(jīng)成為此方向的研究熱點。抑爆技術(shù)的評 價指標(biāo)主要涵蓋抑爆過程中爆炸壓力、爆炸溫度和火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊缺ㄌ匦詤?shù)。現(xiàn)階段針對抑爆技術(shù)的效果評價并無統(tǒng)一的測試系統(tǒng)。已有的系統(tǒng)規(guī)模復(fù)雜、測試條件苛刻、造價高、且局限性強(qiáng)，并且不能完成對多種濃度水平下危險氣體吸收效果的實時測試。目前，國內(nèi)外用于氣體抑爆測試的實驗系統(tǒng)因?qū)嶒炇叶悺Ｓ捎诟鲗嶒炇业难芯勘尘?、研究方向和研究方法不同的原因，已開發(fā)的實驗系統(tǒng)功能比較單一、使用條件比較苛亥IJ，具有很大的局限性。已有的實驗系統(tǒng)主要以爆炸管道和爆炸容器為主。爆炸管道是由傳統(tǒng)瓦斯爆炸研究工作的實驗基礎(chǔ)延伸設(shè)計出來，其主體形式以單一管道為主，尺寸各異，結(jié)構(gòu)簡單。系統(tǒng)僅能用于測試抑爆材料對可燃?xì)怏w管道爆炸的抑制效果，即爆炸波在管道內(nèi)通過抑爆材料區(qū)后的相關(guān)壓力和溫度參數(shù)。爆炸容器是對容器爆炸實驗平臺的改進(jìn)，以爆炸球、爆炸罐和爆炸筒等形式的爆炸容器為主,可對抑爆材料在容器內(nèi)部空間抑制可燃?xì)怏w爆炸效果測試。綜合以上兩種測試形式，可以發(fā)現(xiàn)目前的設(shè)備普遍存在一定的缺陷。首先，兩種系統(tǒng)對相應(yīng)設(shè)備制造和操作水平要求較高；其次，兩種系統(tǒng)的設(shè)備結(jié)構(gòu)單一，無法靈活組合更換；再者，兩種系統(tǒng)在配氣進(jìn)氣、抑爆材料施放、傳感器設(shè)置上方法粗糙，適用面窄，缺乏靈活性。同時，已有系統(tǒng)的操作環(huán)節(jié)涉及過多步驟，從而整體測試過程更容易受到影響，測試結(jié)果的準(zhǔn)確度容易發(fā)生偏差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供的是一種多功能細(xì)水霧抑制可燃?xì)怏w爆炸測試系統(tǒng)及測試方法，其目的實現(xiàn)對多濃度水平可燃性混氣進(jìn)行抑爆測試，測試過程中通過傳感器對爆炸的壓力、溫度、火焰速度等參數(shù)進(jìn)行實時記錄，進(jìn)而綜合的對抑爆溶液抑爆效果進(jìn)行判定。本發(fā)明的技術(shù)解決方案一種多功能細(xì)水霧抑制可燃?xì)怏w爆炸測試系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)包括設(shè)備主體部分、數(shù)據(jù)采集部分和附件部分組成；其中數(shù)據(jù)采集部分和附件部分設(shè)置安裝于設(shè)備主體部分中的測試管道上。一種多功能細(xì)水霧抑制可燃?xì)怏w爆炸的測試操作方法，該方法包括如下步驟，一、實驗準(zhǔn)備；二、配氣預(yù)混；三、抑爆測試；四、吹掃清理。
本發(fā)明的有益效果是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)合理，功能強(qiáng)大，操作方便。抑爆測試系統(tǒng)采用分壓法配氣，能夠準(zhǔn)確調(diào)節(jié)配氣比，進(jìn)而可對不同濃度水平的可燃性混合氣體進(jìn)抑爆測試。真空-壓力表的設(shè)置既可測定配氣過程中測試管道內(nèi)真空度，又可以測定配氣后測試管道內(nèi)初始壓力。通過使用壓力、溫度、火焰等傳感器配合數(shù)據(jù)采集儀及軟件可對整個抑爆過程的實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和記錄。測試管道、封頭和爆破片夾持器均通過法蘭和螺栓連接，可靈活實現(xiàn)不同拆裝組合，進(jìn)而可根據(jù)測試需要制作不同規(guī)格的測試管道。測試管道上的傳感器安裝接口采用絲扣、絲孔、絲堵和墊片等形式密封連接，既起到良好的密封作用又可及時方便的更換、增減測試設(shè)備。測試設(shè)備整體通過測試管道底部的槽鋼和底板承受其重量，底板通過地腳螺栓固定在地面。測試管道上設(shè)有吊耳，可以通過龍門架、推車和手拉葫蘆起吊和移動。本發(fā)明測試系統(tǒng)實驗規(guī)范，整套系統(tǒng)嚴(yán)格按照《鋼制壓力容器》和《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》制造，安全性高，制造成本低， 可廣泛用于工業(yè)生產(chǎn)過程中液態(tài)氣體抑爆劑抑爆效果的測試和分析研究工作中，帶來顯著的社會和經(jīng)濟(jì)效益。


附圖I是多功能細(xì)水霧氣體爆炸抑制測試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式對照附圖，多功能細(xì)水霧抑制可燃?xì)怏w爆炸測試系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)由設(shè)備主體部分、數(shù)據(jù)采集部分和附件部分組成；其中數(shù)據(jù)采集部分和附件部分設(shè)置安裝于設(shè)備主體部分中的測試管道上。所述的設(shè)備主體部分由測試管道、封頭及其配套點火裝置、爆破片夾持器和爆破片構(gòu)成；其中測試管道的一端安裝封頭，該封頭與配套點火裝置相接，測試管道的另一端通過法蘭和螺栓與爆破片夾持器相連接，以加持爆破片。所述的測試管道內(nèi)徑為377mm、長為2000mm，測試管道的兩端設(shè)有連接法蘭用以連接封頭和爆破片夾持器，在測試管道頂部上設(shè)有3個噴頭安裝絲孔(分別位于測試管道的1/4、1/2和3/4處)，測試管道兩側(cè)面上均設(shè)置有多組傳感器安裝絲孔，以便增減、組合傳感器使用。封頭頂部設(shè)有直徑22mm的點火槍安裝絲孔。配套點火裝置由點火槍、點火器和屏蔽點火電纜組成，其中點火器為DH-20型高能點火器，通過點火槍可以形成20J高能電弧火花，以模擬工業(yè)氣體爆炸點火情況；點火器設(shè)有泄放電阻可以在點火器停止工作后將電容器上的剩余電荷泄放。所述的數(shù)據(jù)采集部分包括壓力、溫度、火焰?zhèn)鞲衅骱蛿?shù)據(jù)采集處理部分、以及傳感器連接導(dǎo)線，其中壓力傳感器為CYG1401MF型壓力變送器，測量頻率為IOOkHz用以測量爆炸過程中的爆炸壓力變化；溫度傳感器為A8F-18-40鎧裝K型熱電偶，用以測量爆炸過程中爆炸溫度的變化；火焰信號采用光電二極管類型的火焰?zhèn)鞲衅鳒y量，響應(yīng)時間為10_8s，用以測量爆炸火焰?zhèn)鞑ニ俣?；?shù)據(jù)采集及處理部分包括多通道數(shù)據(jù)采集儀和數(shù)據(jù)采集軟件，采用JV5231型多通道數(shù)據(jù)采集儀同步采集數(shù)據(jù)，最大采樣速度為20M，分辨率為12bit，精度誤差小于1.0%，采用SignalView通用信號分析軟件對數(shù)據(jù)和信號進(jìn)行分析與處理。所述的附件部分，包括設(shè)置在測試管道頂部的吹掃連接管與吹掃閥、進(jìn)氣連接管與進(jìn)氣閥、真空-壓力表與保護(hù)閥、排氣連接管與排氣閥、安全閥、以及吊耳和設(shè)置在測試管道底部的排水連接管與排水閥、靜電接地端子，以及支撐底座。一種多功能細(xì)水霧抑制可燃?xì)怏w爆炸測試系統(tǒng)的測試操作方法，包括如下步驟一、實驗準(zhǔn)備；二、配氣預(yù)混；三、抑爆測試；四、吹掃清理；所述的實驗準(zhǔn)備工藝步驟一，包括1)調(diào)整好測試管道位置，使其泄爆口朝向空曠安全方向，并將靜電接地端子接地；2)安裝好封頭與點火槍、噴頭、爆破片夾持器和爆破片；3)根據(jù)實驗需要在相應(yīng)的位置安裝好壓力傳感器、溫度傳感器和火焰?zhèn)鞲衅?，并將各傳感器與數(shù)據(jù)采集儀相連接，密封空余測試接孔；4)檢查真空-壓力表、安全閥、各接孔和其他閥門；5)連接穩(wěn)壓抑爆溶液供給設(shè)備(或供水設(shè)備)、氣動式真空泵和配氣儀。所述的配氣預(yù)混工藝步驟二，包括1)關(guān)閉進(jìn)氣閥、吹掃閥、排氣閥和排水閥，檢查設(shè)備氣密性；2)開啟氣動式真空泵并打開排氣閥，配合真空-壓力表抽取測試管道內(nèi)部氣
P·
壓值至Λ (氣壓值/7滿足一^ A其中P0為大氣壓力、η為實驗氣體濃度比);3)關(guān)閉排氣
閥和氣動式真空泵；4 )開啟配氣儀和進(jìn)氣閥，配合真空-壓力表進(jìn)氣，使測試管道內(nèi)部氣壓恢復(fù)至原始?xì)鈮褐担?)關(guān)閉進(jìn)氣閥和配氣儀、真空-壓力表保護(hù)閥門，并靜置一定時間使系統(tǒng)內(nèi)氣體混合均勻。所述的抑爆測試工藝步驟三，包括I)開啟穩(wěn)壓抑爆溶液供給設(shè)備(或供水設(shè)備)和噴頭控制閥門，按照測試要求向管道內(nèi)噴灑抑爆溶液；2)關(guān)閉噴頭控制閥門和供給設(shè)備；
3)聯(lián)通傳感器，開啟數(shù)據(jù)采集儀，對管道內(nèi)相應(yīng)參數(shù)進(jìn)行記錄；4)連接點火器和點火槍；5)實驗人員撤退安全位置，啟動點火器點火，進(jìn)行抑爆測試；6)抑爆測試后，確認(rèn)安全的條件下斷開點火裝置。所述的吹掃清理工藝步驟四，包括1)關(guān)閉數(shù)據(jù)采集儀；2)開啟吹掃閥門，對系統(tǒng)內(nèi)殘余的實驗氣體進(jìn)行吹掃清理，開啟排水閥將系統(tǒng)內(nèi)殘余的液體排凈；3)吹掃完成后，取下傳感器并清理設(shè)備。
權(quán)利要求
1.一種多功能細(xì)水霧抑制可燃?xì)怏w爆炸測試系統(tǒng)，其特征是結(jié)構(gòu)包括設(shè)備主體部分、數(shù)據(jù)采集部分和附件部分；其中數(shù)據(jù)采集部分和附件部分設(shè)置安裝于設(shè)備主體部分中的測試管道上。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種多功能細(xì)水霧抑制可燃?xì)怏w爆炸測試系統(tǒng)，其特征是所述 的設(shè)備主體部分由測試管道、封頭及其配套點火裝置、爆破片夾持器和爆破片構(gòu)成；其中測試管道的一端安裝封頭，該 封頭與配套點火裝置相接，測試管道的另一端通過法蘭和螺栓與爆破片夾持器相連接，以加持爆破片。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種多功能細(xì)水霧抑制可燃?xì)怏w爆炸測試系統(tǒng)，其特征是所述的測試管道內(nèi)徑為377mm、長為2000mm，測試管道的兩端設(shè)有連接法蘭用以連接封頭和爆破片夾持器，在測試管道頂部上設(shè)有3個噴頭安裝絲孔，分別位于測試管道的1/4、1/2和3/4處，測試管道兩側(cè)面上均設(shè)置有多組傳感器安裝絲孔，以便增減、組合傳感器使用。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種多功能細(xì)水霧抑制可燃?xì)怏w爆炸測試系統(tǒng)，其特征是封頭頂部設(shè)有直徑22mm的點火槍安裝絲孔。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種多功能細(xì)水霧抑制可燃?xì)怏w爆炸測試系統(tǒng)，其特征是配套點火裝置由點火槍、點火器和屏蔽點火電纜組成，其中點火器為DH-20高能點火器，通過點火槍能形成20J高能電弧火花，以模擬工業(yè)氣體爆炸點火情況；點火器設(shè)有泄放電阻能在點火器停止工作后將電容器上的剩余電荷泄放。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種多功能細(xì)水霧抑制可燃?xì)怏w爆炸測試系統(tǒng)，其特征是所述的數(shù)據(jù)采集部分包括壓力、溫度、火焰?zhèn)鞲衅骱蛿?shù)據(jù)采集處理部分、以及傳感器連接導(dǎo)線，其中壓力傳感器為壓力變送器，測量頻率為IOOkHz用以測量爆炸過程中的爆炸壓力變化；溫度傳感器為熱電偶，用以測量爆炸過程中爆炸溫度的變化；火焰信號采用光電二極管類型的火焰?zhèn)鞲衅鳒y量，響應(yīng)時間為10Λ，用以測量爆炸火焰?zhèn)鞑ニ俣取?br> 7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種多功能細(xì)水霧抑制可燃?xì)怏w爆炸測試系統(tǒng)，其特征是所述的附件部分，包括設(shè)置在測試管道頂部的吹掃連接管與吹掃閥、進(jìn)氣連接管與進(jìn)氣閥、真空-壓力表與保護(hù)閥、排氣連接管與排氣閥、安全閥、以及吊耳和設(shè)置在測試管道底部的排水連接管與排水閥、靜電接地端子，以及支撐底座。
8.一種多功能細(xì)水霧抑制可燃?xì)怏w爆炸測試系統(tǒng)的測試操作方法，其特征是該方法包括如下步驟一、實驗準(zhǔn)備；二、配氣預(yù)混；三、抑爆測試；四、吹掃清理；所述的實驗準(zhǔn)備工藝步驟一，包括I)調(diào)整好測試管道位置，使其泄爆口朝向空曠安全方向，并將靜電接地端子接地；2)安裝好封頭與點火槍、噴頭、爆破片夾持器和爆破片；3)根據(jù)實驗需要在相應(yīng)的位置安裝好壓力傳感器、溫度傳感器和火焰?zhèn)鞲衅鳎⒏鱾鞲衅髋c數(shù)據(jù)采集儀相連接，密封空余測試接孔；4)檢查真空-壓力表、安全閥、各接孔和其他閥門；5)連接穩(wěn)壓抑爆溶液供給設(shè)備(或供水設(shè)備)、氣動式真空泵和配氣儀； 所述的配氣預(yù)混工藝步驟二，包括1)關(guān)閉進(jìn)氣閥、吹掃閥、排氣閥和排水閥，檢查設(shè)備氣密性；2)開啟氣動式真空泵并打開排氣閥，配合真空-壓力表抽取測試管道內(nèi)部氣壓值I-F至Λ (氣壓值 滿足 其中慫為大氣壓力、η為實驗氣體濃度比);3)關(guān)閉排氣閥和氣動式真空泵；4)開啟配氣儀和進(jìn)氣閥，配合真空-壓力表進(jìn)氣，使測試管道內(nèi)部氣壓恢復(fù)至原始?xì)鈮褐担?)關(guān)閉進(jìn)氣閥和配氣儀、真空-壓力表保護(hù)閥門，并靜置一定時間使系統(tǒng)內(nèi)氣體混合均勻； 所述的抑爆測試工藝步驟三，包括I)開啟穩(wěn)壓抑爆溶液供給設(shè)備(或供水設(shè)備)和噴頭控制閥門，按照測試要求向管道內(nèi)噴灑抑爆溶液；2)關(guān)閉噴頭控制閥門和供給設(shè)備；3)聯(lián)通傳感器，開啟數(shù)據(jù)采集儀，對管道內(nèi)相應(yīng)參數(shù)進(jìn)行記錄；4)連接點火器和點火槍；5)實驗人員撤退安全位置，啟動點火器點火，進(jìn)行抑爆測試；6)抑爆測試后，確認(rèn)安全的條件下斷開點火裝置； 所述的吹掃清理工藝步驟四，包括1)關(guān)閉數(shù)據(jù)采集儀；2)開啟吹掃閥門，對系 統(tǒng)內(nèi)殘余的實驗氣體進(jìn)行吹掃清理，開啟排水閥將系統(tǒng)內(nèi)殘余的液體排凈；3)吹掃完成后，取下傳感器并清理設(shè)備。
全文摘要
本發(fā)明是一種多功能細(xì)水霧抑制可燃?xì)怏w爆炸測試系統(tǒng)及測試方法，其結(jié)構(gòu)包括設(shè)備主體部分、數(shù)據(jù)采集部分和附件部分。其中，設(shè)備主體部分包括測試管道、封頭及點火裝置、爆破片夾持器和爆破片；數(shù)據(jù)采集部分包括壓力、溫度、火焰?zhèn)鞲衅骱蛿?shù)據(jù)采集儀及配套軟件；附件部分主要為各連接管路、閥門和安全附件。其測試操作方法包括實驗準(zhǔn)備、配氣預(yù)混、抑爆測試和吹掃清理步驟；優(yōu)點安裝便利、組合靈活、操作簡單。通過分壓配氣法實現(xiàn)多濃度水平可燃性混合氣體的配制；配合多種傳感器可對抑爆過程中不同位置的各類爆炸參數(shù)進(jìn)行采集記錄。克服了現(xiàn)有設(shè)備功能單一、操作復(fù)雜、適用面窄等缺陷。可廣泛用于水基抑爆劑抑爆效果測試和分析研究工作。
文檔編號G01N25/54GK102879427SQ20121036906
公開日2013年1月16日 申請日期2012年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月27日
發(fā)明者蔣軍成, 孫智灝, 喬林, 朱順兵 申請人:南京工業(yè)大學(xué)