本發(fā)明屬于安全科學(xué)與工程實(shí)驗(yàn)設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種短距離管道爆轟發(fā)生裝置。

背景技術(shù)：

在石油化工生產(chǎn)過(guò)程中安全問(wèn)題是重中之重，現(xiàn)在的石油化工領(lǐng)域使用的儲(chǔ)罐都配備了呼吸閥，同時(shí)多個(gè)罐體采用氣體聯(lián)通系統(tǒng)連接到油氣回收或火炬中，形成多設(shè)備相連通的情況。GB31571-2015《石油化工工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》及GB31570-2015《石油煉制企業(yè)工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》的頒布實(shí)施，對(duì)石化企業(yè)有機(jī)物的排放提出了更高的要求。一旦某一個(gè)儲(chǔ)罐或設(shè)施發(fā)生燃爆事故，火焰將通過(guò)連通管影響其他裝置或設(shè)施，甚至在連通管內(nèi)形成爆燃轉(zhuǎn)爆轟的過(guò)程，導(dǎo)致事故范圍的擴(kuò)大，從而提升整個(gè)裝置的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。石化企業(yè)在管道和儲(chǔ)罐呼吸閥等部位均設(shè)置了阻爆燃或阻爆轟型阻火器，防止火焰?zhèn)鞑バ纬芍卮笫鹿?，為了保證其有效阻火，阻火器安裝運(yùn)行后還需要進(jìn)行定期的維護(hù)和測(cè)試。但是目前阻火器測(cè)試裝置較為狹長(zhǎng)，且在全國(guó)范圍內(nèi)分布稀少，企業(yè)如果定期進(jìn)行阻火器的送檢測(cè)試，成本較高。如果阻火器測(cè)試裝置能小型化便攜化，石化企業(yè)可自主搭建測(cè)試裝置，對(duì)阻火器進(jìn)行后期測(cè)試，降低維護(hù)成本。阻火器測(cè)試裝置關(guān)鍵是讓內(nèi)部燃?xì)膺_(dá)到爆轟，爆轟的發(fā)生需要一定長(zhǎng)度的管道進(jìn)行火焰加速，這限制了裝置的小型化便攜化。中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)201120399242.4提供的可燃?xì)怏w和蒸汽在高溫高壓下爆炸性測(cè)試裝置是為球形容器，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，只能測(cè)定可燃?xì)怏w的爆炸極限，并不能產(chǎn)生阻火器測(cè)試需要的爆轟條件。中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)201110370604.1提供的狹長(zhǎng)受限空間的火災(zāi)實(shí)驗(yàn)?zāi)M裝置雖然構(gòu)建了一種截面為方形的長(zhǎng)方體裝置來(lái)研究火災(zāi)轟燃，但裝置耐壓差，缺乏動(dòng)態(tài)壓力測(cè)量，無(wú)相應(yīng)配氣及泄壓系統(tǒng)，并不適用于爆轟的發(fā)生。此外國(guó)內(nèi)并無(wú)專(zhuān)門(mén)針對(duì)管道爆轟發(fā)生的相關(guān)專(zhuān)利。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為克服上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種短距管道爆轟發(fā)生裝置，能在較短的距離讓讓管道內(nèi)燃?xì)馊急_(dá)到爆轟狀態(tài)，進(jìn)而利用小型化的裝置開(kāi)展阻火器定期檢測(cè)。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N短距離管道爆轟發(fā)生裝置，可實(shí)現(xiàn)較短的距離內(nèi)管道燃?xì)馊急_(dá)到爆轟狀態(tài)，其包括圓形不銹鋼管道和波浪形加速管，所述波浪形加速管位于圓形不銹鋼管道中間可拆卸組裝，該波浪形設(shè)置可以快速提高燃爆湍流強(qiáng)度、增強(qiáng)火焰加速，使燃爆達(dá)到準(zhǔn)爆轟或爆轟狀態(tài)。

其中，在波浪形彎管后方連接段的圓形不銹鋼管中設(shè)置爆轟穩(wěn)壓裝置，所述爆轟穩(wěn)壓裝置采用圓柱體擾流棒通過(guò)橫向、縱向的交錯(cuò)分布，可實(shí)現(xiàn)不穩(wěn)定爆轟到爆轟的加速或穩(wěn)定爆轟的穩(wěn)定功能。

其中，在圓形不銹鋼管的前端開(kāi)設(shè)接口，通過(guò)管道與鼓風(fēng)機(jī)相連接，鼓風(fēng)機(jī)可以起到管路吹掃的作用，在鼓風(fēng)機(jī)和圓形不銹鋼管之間的連接管道上設(shè)置吹掃閥門(mén)。

其中，在圓形不銹鋼管的前端開(kāi)設(shè)接口，通過(guò)管道與預(yù)混氣瓶相連接，預(yù)混氣瓶可以對(duì)管路進(jìn)行配氣作業(yè)配氣，在預(yù)混氣瓶與圓形不銹鋼管道之間的連接管道上設(shè)置配氣閥門(mén)。

其中，在圓形不銹鋼管的前端開(kāi)設(shè)接口，通過(guò)管道與高能點(diǎn)火器相連接，高能點(diǎn)火器可以起到點(diǎn)火控制的作用。

其中，在圓形不銹鋼管道前端側(cè)面上方開(kāi)設(shè)接口，通過(guò)管道與真空閥、真空泵相連接，實(shí)現(xiàn)配氣前管道的真空作業(yè)需求。

其中，在圓形不銹鋼管道的后端側(cè)面上方開(kāi)設(shè)排氣閥門(mén)，實(shí)現(xiàn)管道燃爆超壓尾氣泄放。

其中，在波浪加速管前方連接段的圓形不銹鋼管道的上方以及爆轟穩(wěn)壓裝置的后方的圓形不銹鋼管道上方均設(shè)置有動(dòng)態(tài)壓力傳感器和火焰離子傳感器，前段不銹鋼管道上方的動(dòng)態(tài)壓力傳感器、火焰離子傳感器以及對(duì)應(yīng)的后端不銹鋼管道上方的動(dòng)態(tài)壓力傳感器、火焰離子傳感器通過(guò)高速動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)采集裝置與PLC總成系統(tǒng)相連接。

本發(fā)明還提供了采用上述短距離管道爆轟發(fā)生裝置進(jìn)行爆轟測(cè)試的方法，其包括：

第一步，連接各部件，組成爆轟發(fā)生裝置，確定波浪形加速管的數(shù)量和爆轟穩(wěn)壓裝置的長(zhǎng)度，根據(jù)上述連接關(guān)系將各個(gè)部件連接起來(lái)，檢查各管道接口、閥門(mén)、傳感器接口等位置的密封性和完整性，查看是否存在破損，調(diào)試并校正好高能點(diǎn)火器及各傳感器名準(zhǔn)確度；

第二步，抽真空，根據(jù)需要調(diào)整高能點(diǎn)火器的點(diǎn)火能量，關(guān)閉吹掃閥門(mén)、配氣閥門(mén)、排氣閥門(mén)，打開(kāi)真空泵、真空閥門(mén)，對(duì)測(cè)試裝置進(jìn)行抽真空作業(yè)，當(dāng)達(dá)到絕對(duì)真空后關(guān)閉真空泵、真空閥門(mén)；

第三步，配氣，打開(kāi)配氣閥門(mén)，將預(yù)混氣沖入測(cè)試裝置，同時(shí)觀測(cè)壓力表，當(dāng)各處均達(dá)到常壓后，立即關(guān)閉配氣閥門(mén)和預(yù)混氣瓶；

第四步，點(diǎn)火燃爆，啟動(dòng)高能點(diǎn)火器進(jìn)行點(diǎn)火作業(yè)，使管道內(nèi)預(yù)混氣燃爆，動(dòng)態(tài)壓力傳感器、火焰離子傳感器實(shí)時(shí)采集管道內(nèi)超壓、火焰變化，并通過(guò)數(shù)據(jù)采集裝置反饋到PLC總成；

第五步，尾氣排放，燃爆結(jié)束后，打開(kāi)排氣閥門(mén)、吹掃閥門(mén)，啟動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)，對(duì)裝置內(nèi)的燃爆尾氣進(jìn)行吹掃排放，一段時(shí)間后關(guān)閉吹掃閥門(mén)、排氣閥門(mén)，停止鼓風(fēng)機(jī)。

其中，所述測(cè)試方法進(jìn)一步還包括如下步驟，第六步，分析數(shù)據(jù)，調(diào)整試驗(yàn)，分析實(shí)驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù)，判斷爆轟發(fā)生狀態(tài)，如達(dá)到爆轟狀態(tài)，則可以進(jìn)一步減少波浪形加速管的數(shù)量及爆轟穩(wěn)壓裝置長(zhǎng)度，縮短管道裝置長(zhǎng)度，之后進(jìn)行重復(fù)實(shí)驗(yàn)，排除偶然性；如未達(dá)到爆轟，可以增加波浪形加速管數(shù)量以及爆轟穩(wěn)壓裝置長(zhǎng)度，并進(jìn)行重復(fù)性實(shí)驗(yàn)；

第七步，整合數(shù)據(jù)，獲得工況條件，整合各氣體爆轟發(fā)展數(shù)據(jù)，確定不同氣體的爆轟發(fā)生裝置工況條件。

有益的技術(shù)效果

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的短距離管道爆轟發(fā)生裝置，可以讓管道內(nèi)燃?xì)庠谳^短的距離內(nèi)達(dá)到爆轟狀態(tài)，方便廠家自主進(jìn)行阻火器的測(cè)試。

附圖說(shuō)明

圖1短距離管道爆轟發(fā)生裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2爆轟穩(wěn)定裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明提供一種短距管道爆轟發(fā)生裝置，能在較短的距離讓讓管道內(nèi)燃?xì)馊急_(dá)到爆轟狀態(tài)，進(jìn)而利用小型化的裝置開(kāi)展阻火器定期檢測(cè)。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N短距離管道爆轟發(fā)生裝置，可實(shí)現(xiàn)較短的距離內(nèi)管道燃?xì)馊急_(dá)到爆轟狀態(tài)，其包括圓形不銹鋼管道和波浪形加速管，所述波浪形加速管位于圓形不銹鋼管道中間可拆卸組裝，該波浪形設(shè)置可以快速提高燃爆湍流強(qiáng)度、增強(qiáng)火焰加速，使燃爆達(dá)到準(zhǔn)爆轟或爆轟狀態(tài)。

在波浪形彎管后設(shè)置橫桿加速裝置，通過(guò)對(duì)燃?xì)馊急M(jìn)行湍流擾動(dòng)，確保達(dá)到爆轟狀態(tài)。

在波浪形彎管后方連接段的圓形不銹鋼管中設(shè)置爆轟穩(wěn)壓裝置，所述爆轟穩(wěn)壓裝置采用圓柱體擾流棒通過(guò)橫向、縱向的交錯(cuò)分布，可實(shí)現(xiàn)不穩(wěn)定爆轟到爆轟的加速或穩(wěn)定爆轟的穩(wěn)定功能。

在圓形不銹鋼管的前端開(kāi)設(shè)接口，通過(guò)管道與鼓風(fēng)機(jī)相連接，鼓風(fēng)機(jī)可以起到管路吹掃的作用，在鼓風(fēng)機(jī)和圓形不銹鋼管之間的連接管道上設(shè)置吹掃閥門(mén)。

在圓形不銹鋼管的前端開(kāi)設(shè)接口，通過(guò)管道與鼓風(fēng)機(jī)、預(yù)混氣瓶相連接，配氣預(yù)混氣瓶可以對(duì)管路進(jìn)行配氣作業(yè)，在預(yù)混氣瓶與圓形不銹鋼管道之間的連接管道上設(shè)置配氣閥門(mén)。

在圓形不銹鋼管的前端開(kāi)設(shè)接口，通過(guò)管道與高能點(diǎn)火器相連接，高能點(diǎn)火器可以起到點(diǎn)火控制的作用。

在圓形不銹鋼管道前端側(cè)面上方開(kāi)設(shè)接口，通過(guò)管道與真空閥、真空泵相連接，實(shí)現(xiàn)配氣前管道的真空作業(yè)需求。

在圓形不銹鋼管道的后端側(cè)面上方開(kāi)設(shè)排氣閥門(mén)，實(shí)現(xiàn)管道燃爆超壓尾氣泄放。

在圓形不銹鋼管道的前端和后端都連接有壓力表，可以監(jiān)測(cè)配氣過(guò)程中壓力的變化情況。

在圓形不銹鋼管道的尾端安裝可拆卸的法蘭進(jìn)行密封。

在圓形不銹鋼管道尾端還可以連接同口徑阻火器進(jìn)行阻火器性能測(cè)試。

在波浪加速管前方連接段的圓形不銹鋼管道的上方以及爆轟穩(wěn)壓裝置的后方的圓形不銹鋼管道上方均設(shè)置有動(dòng)態(tài)壓力傳感器和火焰離子傳感器，前段不銹鋼管道上方的動(dòng)態(tài)壓力傳感器、火焰離子傳感器以及對(duì)應(yīng)的后端不銹鋼管道上方的動(dòng)態(tài)壓力傳感器、火焰離子傳感器通過(guò)高速動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)采集裝置與PLC總成系統(tǒng)相連接，PLC總成系統(tǒng)中可實(shí)時(shí)顯示圓形不銹鋼管道內(nèi)火焰速度以及管道內(nèi)超壓變化規(guī)律，在線監(jiān)測(cè)管道內(nèi)燃?xì)獬瑝骸⒒鹧嫠俣葘?shí)時(shí)狀況，通過(guò)火焰和超壓情況判斷管道爆轟狀態(tài)。

所述預(yù)混氣體采用丙烷和空氣的混合氣。

所述點(diǎn)火裝置采用高能脈沖點(diǎn)火器。

所述高速動(dòng)態(tài)壓力傳感器、火焰離子傳感器采用微妙級(jí)響應(yīng)傳感器。

本發(fā)明還提供了采用上述短距離管道爆轟發(fā)生裝置進(jìn)行爆轟測(cè)試的方法，其包括：

第一步，連接各部件，組成爆轟發(fā)生裝置，確定波浪形加速管的數(shù)量和爆轟穩(wěn)壓裝置的長(zhǎng)度，根據(jù)上述連接關(guān)系將各個(gè)部件連接起來(lái)，檢查各管道接口、閥門(mén)、傳感器接口等位置的密封性和完整性，查看是否存在破損，調(diào)試并校正好高能點(diǎn)火器及各傳感器名準(zhǔn)確度；

第二步，抽真空，根據(jù)需要調(diào)整高能點(diǎn)火器的點(diǎn)火能量，關(guān)閉吹掃閥門(mén)、配氣閥門(mén)、排氣閥門(mén)，打開(kāi)真空泵、真空閥門(mén)，對(duì)測(cè)試裝置進(jìn)行抽真空作業(yè)，當(dāng)達(dá)到絕對(duì)真空后關(guān)閉真空泵、真空閥門(mén)；

第三步，配氣，打開(kāi)配氣閥門(mén)，將預(yù)混氣沖入測(cè)試裝置，同時(shí)觀測(cè)壓力表，當(dāng)各處均達(dá)到常壓后，立即關(guān)閉配氣閥門(mén)和預(yù)混氣瓶；

第四步，點(diǎn)火燃爆，啟動(dòng)高能點(diǎn)火器進(jìn)行點(diǎn)火作業(yè)，使管道內(nèi)預(yù)混氣燃爆，動(dòng)態(tài)壓力傳感器、火焰離子傳感器實(shí)時(shí)采集管道內(nèi)超壓、火焰變化，并通過(guò)數(shù)據(jù)采集裝置反饋到PLC總成；

第五步，尾氣排放，燃爆結(jié)束后，打開(kāi)排氣閥門(mén)、吹掃閥門(mén)，啟動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)，對(duì)裝置內(nèi)的燃爆尾氣進(jìn)行吹掃排放，一段時(shí)間后關(guān)閉吹掃閥門(mén)、排氣閥門(mén)，停止鼓風(fēng)機(jī)；

第六步，分析數(shù)據(jù)，調(diào)整試驗(yàn)，分析實(shí)驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù)，判斷爆轟發(fā)生狀態(tài)，如達(dá)到爆轟狀態(tài)，則可以進(jìn)一步減少波浪形加速管的數(shù)量及爆轟穩(wěn)壓裝置長(zhǎng)度，縮短管道裝置長(zhǎng)度，之后進(jìn)行重復(fù)實(shí)驗(yàn)，排除偶然性；如未達(dá)到爆轟，可以增加波浪形加速管數(shù)量以及爆轟穩(wěn)壓裝置長(zhǎng)度，并進(jìn)行重復(fù)性實(shí)驗(yàn)；

第七步，整合數(shù)據(jù)，獲得工況條件，整合各氣體爆轟發(fā)展數(shù)據(jù)，確定不同氣體的爆轟發(fā)生裝置工況條件。

以下采用實(shí)施例和附圖來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式，借此對(duì)本發(fā)明如何應(yīng)用技術(shù)手段來(lái)解決技術(shù)問(wèn)題，并達(dá)成技術(shù)效果的實(shí)現(xiàn)過(guò)程能充分理解并據(jù)以實(shí)施。

如圖1所示，本發(fā)明提供的短距離管道爆轟發(fā)生裝置包括由一節(jié)圓形不銹鋼管道14與波浪形加速管15組成的狹長(zhǎng)管道，波浪形加速管為可拆卸式，可根據(jù)燃?xì)忸?lèi)型進(jìn)行增減，加速管15采用波浪形可以快速提高燃爆湍流強(qiáng)度，增強(qiáng)火焰加速，使燃爆達(dá)到準(zhǔn)爆轟或爆轟狀態(tài)；在管道14前端開(kāi)設(shè)接口與鼓風(fēng)機(jī)1、吹掃閥門(mén)2，預(yù)混氣瓶3、配氣閥門(mén)4，高能點(diǎn)火器5相連，可以起到管路吹掃、管道配氣及點(diǎn)火控制作用；在管道14前端上方開(kāi)設(shè)接口與真空泵6、真空閥門(mén)7相連，可實(shí)現(xiàn)配氣前管道的真空作業(yè)需求；在管道14后端上方開(kāi)設(shè)排氣閥門(mén)8，可以實(shí)現(xiàn)管道超壓尾氣泄放；在管道14前端和后端連接壓力表9，可監(jiān)測(cè)配氣過(guò)程壓力變化情況；在加速管15后方的管道14中增設(shè)了爆轟穩(wěn)定裝置，如圖2所示，采用圓柱體擾流棒通過(guò)橫向、縱向的交錯(cuò)分布，可實(shí)現(xiàn)不穩(wěn)定爆轟到爆轟的加速或穩(wěn)定爆轟的穩(wěn)定功能；在波浪加速管15的前端管道14上方以及爆轟穩(wěn)定裝置后方的管道14上方均設(shè)置動(dòng)態(tài)壓力傳感器10、火焰離子傳感器11，火焰?zhèn)鞲衅鞒蓪?duì)設(shè)置，傳感器通過(guò)高速動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)采集裝置12與PLC總成系統(tǒng)13相連，在PLC系統(tǒng)13中可實(shí)時(shí)顯示管道內(nèi)火焰速度及管道內(nèi)超壓變化規(guī)律，通過(guò)火焰和超壓情況判斷管道爆轟狀態(tài)。

本實(shí)施例中預(yù)混氣采用丙烷-空氣混合氣，點(diǎn)火裝置采用高能脈沖點(diǎn)火器，高速動(dòng)態(tài)壓力傳感器、火焰粒子傳感器采用微妙級(jí)響應(yīng)傳感器。

實(shí)驗(yàn)主要針對(duì)管道內(nèi)燃?xì)獗Z的發(fā)生狀態(tài)進(jìn)行測(cè)試。第一步，確定波浪形加速管15數(shù)量及爆轟穩(wěn)壓裝置16長(zhǎng)度，根據(jù)示意圖及試驗(yàn)需要連接各儀器設(shè)備，檢查各管道接口、閥門(mén)、傳感器接口等位置的密封性和完整性，查看是否存在破損。第二步，根據(jù)需要調(diào)整高能點(diǎn)火器5的點(diǎn)火能量，關(guān)閉吹掃閥門(mén)2、配氣閥門(mén)4、排氣閥門(mén)8，打開(kāi)真空泵6、真空閥門(mén)7，對(duì)測(cè)試裝置進(jìn)行抽真空作業(yè)，當(dāng)達(dá)到絕對(duì)真空后關(guān)閉真空泵6、真空閥門(mén)8；第三步，打開(kāi)配氣閥門(mén)4，將預(yù)混氣沖入測(cè)試裝置，同時(shí)觀測(cè)壓力表9，當(dāng)各處均達(dá)到常壓后，立即關(guān)閉配氣閥門(mén)4；第四步，啟動(dòng)高能點(diǎn)火器5進(jìn)行點(diǎn)火作業(yè)，使管道內(nèi)預(yù)混氣燃爆，動(dòng)態(tài)壓力傳感器10、火焰離子傳感器11實(shí)時(shí)采集管道內(nèi)超壓、火焰變化，并通過(guò)數(shù)據(jù)采集裝置12反饋到PLC總成13；第五步，燃爆結(jié)束后，打開(kāi)排氣閥門(mén)9、吹掃閥門(mén)2，啟動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)1，對(duì)裝置內(nèi)的燃爆尾氣進(jìn)行吹掃排放，一段時(shí)間后關(guān)閉吹掃閥門(mén)2、排氣閥門(mén)9，停止鼓風(fēng)機(jī)1；第六步，分析實(shí)驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù)，判斷爆轟發(fā)生狀態(tài)，如達(dá)到爆轟狀態(tài)，則可以進(jìn)一步減少波浪形加速管的數(shù)量及爆轟穩(wěn)壓裝置長(zhǎng)度，縮短管道裝置長(zhǎng)度，之后進(jìn)行重復(fù)實(shí)驗(yàn)，排除偶然性；如未達(dá)到爆轟，可以增加波浪形加速管數(shù)量以及爆轟穩(wěn)壓裝置長(zhǎng)度，并進(jìn)行重復(fù)性實(shí)驗(yàn)；第七步，整合各氣體爆轟發(fā)展數(shù)據(jù)，確定不同氣體的爆轟發(fā)生裝置工況條件。

所有上述的首要實(shí)施這一知識(shí)產(chǎn)權(quán)，并沒(méi)有設(shè)定限制其他形式的實(shí)施這種新產(chǎn)品和/或新方法。本領(lǐng)域技術(shù)人員將利用這一重要信息，上述內(nèi)容修改，以實(shí)現(xiàn)類(lèi)似的執(zhí)行情況。但是，所有修改或改造基于本發(fā)明新產(chǎn)品屬于保留的權(quán)利。

以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非是對(duì)本發(fā)明作其它形式的限制，任何熟悉本專(zhuān)業(yè)的技術(shù)人員可能利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容加以變更或改型為等同變化的等效實(shí)施例。但是凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與改型，仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍。