本實(shí)用新型涉及可燃?xì)怏w爆炸抑制技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種判定受限空間內(nèi)可燃?xì)怏w爆炸抑制裝置抑爆效果的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

受限空間中發(fā)生的可燃?xì)怏w/空氣混合物爆炸為工業(yè)生產(chǎn)常見事故之一，帶來嚴(yán)重的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。爆炸抑制技術(shù)則是在爆炸發(fā)生的初期，通過抑爆裝置瞬間向受限空間噴射抑爆介質(zhì)，阻止爆炸火焰?zhèn)鞑ィ瑢?duì)防止事故蔓延具有重要意義。抑制裝置的爆炸抑制過程體現(xiàn)為抑爆介質(zhì)與爆炸火焰相互作用的動(dòng)態(tài)過程，抑爆裝置的觸發(fā)時(shí)間、噴射壓力、流場參數(shù)以及抑爆劑的種類、充裝量等參數(shù)均是影響爆炸抑制效果的控制因素，在實(shí)際應(yīng)用過程中，必須采取恰當(dāng)?shù)臋z測裝置和方法，對(duì)其進(jìn)行定量化研究，為爆炸抑制裝置的正確安裝使用提供技術(shù)支持。

關(guān)于檢測可燃?xì)怏w爆炸抑制效果的技術(shù)信息，在已公開的中國專利文獻(xiàn)中已有涉及，如實(shí)用新型專利CN 101576521 B(可燃性氣體、粉塵爆炸、傳播及抑爆特性測試裝置)，但該技術(shù)方案僅能考究不同抑爆介質(zhì)的爆炸抑制效能，無法開展抑爆裝置的爆炸抑制效果測試。又如實(shí)用新型專利CN 102879416 B(氣云燃燒、爆炸模擬與惰化、抑制實(shí)驗(yàn)裝置及實(shí)驗(yàn)方法)，該專利提供的技術(shù)方案主要針對(duì)水、干粉等傳統(tǒng)消防滅火系統(tǒng)，無法滿足近年來日益發(fā)展起來的快速響應(yīng)、封裝緊湊抑爆裝置性能檢測。

更為重要的是，爆炸抑制為多參數(shù)耦合的瞬態(tài)過程，現(xiàn)有技術(shù)盡管采取了不同參數(shù)的檢測手段，但僅停留在多參數(shù)羅列，未能將抑爆過程若干參數(shù)開展融合分析，缺少對(duì)爆炸抑制效果的綜合評(píng)判手段。

為此，本申請(qǐng)人作了有益的探索與實(shí)際的嘗試，下面將要介紹的技術(shù)方案便是在這種背景下產(chǎn)生的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于提供一種判定受限空間內(nèi)可燃?xì)怏w爆炸抑制裝置抑爆效果的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，便于對(duì)爆炸抑制效果的影響因素進(jìn)行分析，為爆炸抑制裝置的正確安裝使用提供技術(shù)支持。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案是：判定受限空間內(nèi)可燃?xì)怏w爆炸抑制裝置抑爆效果的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，包括可燃?xì)怏w爆炸實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)及爆炸抑制效果檢測系統(tǒng)：

可燃?xì)怏w爆炸實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)包括：爆炸容器筒體，以及設(shè)置在該爆炸容器筒體兩端的活動(dòng)端蓋與固定端蓋，在上述活動(dòng)端蓋上設(shè)置了通過法蘭與該活動(dòng)端蓋相連接的第一觀察窗口，該第一觀察窗口內(nèi)嵌有機(jī)玻璃鏡面；在上述爆炸容器筒體的底端中心部位設(shè)置了預(yù)抽真空連接管口和可燃?xì)怏w進(jìn)氣管口，該預(yù)抽真空連接管口和可燃?xì)怏w進(jìn)氣管口通過輸氣管分別與真空泵和可燃?xì)怏w配氣裝置相連，上述預(yù)抽真空連接管口與真空泵以及設(shè)置在爆炸容器筒體上的真空表構(gòu)成了本實(shí)用新型裝置的預(yù)抽真空系統(tǒng)；在上述爆炸容器筒體上還設(shè)置了點(diǎn)火裝置，該點(diǎn)火裝置通過導(dǎo)線與數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)相連。

爆炸抑制效果檢測系統(tǒng)包括：設(shè)置在上述爆炸容器筒體頂部的第一壓力傳感器與設(shè)置在上述爆炸容器筒體頂部的抑爆裝置，并在該抑爆裝置的頂端設(shè)置了第二壓力傳感器，上述的第一壓力傳感器、抑爆裝置與第二壓力傳感器通過屏蔽導(dǎo)線與數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)相連接構(gòu)成了壓力檢測系統(tǒng)，該壓力檢測系統(tǒng)與設(shè)置在上述第一觀察窗口的高速攝像裝置共同構(gòu)成了本實(shí)用新型裝置的爆炸抑制效果檢測系統(tǒng)。

爆炸抑制效果檢測方法的步驟包括：首先，在抑爆裝置中放入一定質(zhì)量的抑爆粉劑，并裝配該抑爆裝置中的觸發(fā)器件，將裝配后的抑爆裝置安裝在爆炸容器筒體的頂部接口；緊固活動(dòng)端蓋并檢驗(yàn)爆炸容器筒體的整體密封性；將爆炸容器筒體抽至設(shè)定的真空度后將預(yù)混合的爆炸性混合氣體充入該爆炸容器筒體內(nèi)部。其次，通過數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)，預(yù)先設(shè)定點(diǎn)火裝置的點(diǎn)火時(shí)刻T1以及抑爆裝置的觸發(fā)時(shí)刻T2，使抑爆裝置在爆炸容器筒體內(nèi)的爆炸性混合氣體點(diǎn)燃后觸發(fā)。下一步，啟動(dòng)數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)進(jìn)行爆炸抑制實(shí)驗(yàn)，高速攝像裝置第一壓力傳感器和第二壓力傳感器同步采集信號(hào)；將上述設(shè)定條件、采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比、融合，分析受限空間內(nèi)可燃?xì)怏w爆炸抑制效果。最后，清掃實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，為下一次實(shí)驗(yàn)做準(zhǔn)備。

所述的固定端蓋通過焊接的緊固方式與上述的爆炸容器筒體相連接，并在該固定端蓋上設(shè)了與所述的活動(dòng)端蓋相對(duì)應(yīng)的第二觀察窗口。

通過改變抑爆裝置噴射特性、觸發(fā)延時(shí)時(shí)間以及抑爆粉劑的種類、充裝質(zhì)量等參數(shù)，分析抑爆效果的影響因素。

與現(xiàn)有的技術(shù)方案相比，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于：

(1)將抑爆裝置噴射參數(shù)、抑爆介質(zhì)噴射流場、爆炸壓力衰減特性、爆炸火焰動(dòng)態(tài)變化過程等多參數(shù)融合，利于對(duì)爆炸抑制的全過程開展量化分析；

(2)通過改變抑爆裝置噴射特性、觸發(fā)延時(shí)時(shí)間以及抑爆粉劑的種類、充裝質(zhì)量等參數(shù)，分析抑爆效果的影響因素，為爆炸抑制裝置的正確安裝使用提供技術(shù)支持。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型用于判定受限空間內(nèi)可燃?xì)怏w爆炸抑制裝置抑爆效果的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)示意圖。

圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例中爆炸容器筒體內(nèi)的可燃?xì)怏w混合物爆炸在未進(jìn)行抑制和進(jìn)行抑制情形下的爆炸壓力-時(shí)間變化歷程。

圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例中未噴射抑爆介質(zhì)時(shí)爆炸容器筒體內(nèi)壓力-時(shí)間變化歷程以及相應(yīng)時(shí)刻爆炸火焰?zhèn)鞑ミM(jìn)程。

圖4為抑爆裝置觸發(fā)后裝置內(nèi)噴射壓力變化曲線。

圖5是本實(shí)用新型實(shí)施例中噴射抑爆介質(zhì)時(shí)爆炸容器筒體內(nèi)壓力-時(shí)間變化歷程以及相應(yīng)時(shí)刻爆炸火焰?zhèn)鞑ミM(jìn)程。

附圖標(biāo)記說明：

1、爆炸容器筒體；2-1、活動(dòng)端蓋；2-2、固定端蓋；3-1、第一觀察窗口；3-2、第二觀察窗口；4、有機(jī)玻璃鏡面；5、高速攝像裝置；6-1、預(yù)抽真空連接管口；6-2、可燃?xì)怏w進(jìn)氣管口；7、可燃?xì)怏w配氣裝置；8、真空泵；9、數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)；10、抑爆裝置；11-1、第一壓力傳感器；11-2第二壓力傳感器；12、真空表；13、點(diǎn)火裝置。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體的實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。以下實(shí)施例從控制抑爆裝置觸發(fā)與否進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)，對(duì)抑爆效果進(jìn)行檢測。

參照?qǐng)D1，本實(shí)用新型由可燃?xì)怏w爆炸實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)及爆炸抑制效果檢測系統(tǒng)構(gòu)成，可燃?xì)怏w爆炸實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)包括：容積為5m³的爆炸容器筒體1，以及設(shè)置在該爆炸容器筒體1兩端相適應(yīng)的活動(dòng)端蓋2-1與固定端蓋2-2，在上述活動(dòng)端蓋2-1上設(shè)置了通過法蘭與該活動(dòng)端蓋2-1 相連接的第一觀察窗口3-1(法蘭連接為本技術(shù)領(lǐng)域的常用技術(shù)，在此不再具體闡述)，該第一觀察窗口3-1內(nèi)嵌有機(jī)玻璃鏡面4；在上述爆炸容器筒體1的底端中心部位并排設(shè)置了公稱直徑DN32的預(yù)抽真空連接管口6-1和可燃?xì)怏w進(jìn)氣管口6-2，該抽真空連接管口6-1和可燃?xì)怏w進(jìn)氣管口6-2通過相匹配的輸氣管分別與真空泵8和可燃?xì)怏w配氣裝置7相連，上述預(yù)抽真空連接管口6-1與真空泵8以及設(shè)置在爆炸容器筒體1上的真空表12構(gòu)成了本實(shí)用新型裝置的預(yù)抽真空系統(tǒng)；在上述爆炸容器筒體1上還設(shè)置了由點(diǎn)火線圈構(gòu)成的點(diǎn)火裝置13，該點(diǎn)火裝置13通過導(dǎo)線與數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)9相連。

爆炸抑制效果檢測系統(tǒng)包括：設(shè)置在上述爆炸容器筒體1頂部的第一壓力傳感器11-1與設(shè)置在上述爆炸容器筒體1頂部的凈容積為5L的抑爆裝置10，并在該抑爆裝置10的頂端設(shè)置了第二壓力傳感器11-2，上述的第一壓力傳感器11-1、抑爆裝置10與第二壓力傳感器11-2 通過屏蔽導(dǎo)線與數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)9相連接構(gòu)成了壓力檢測系統(tǒng)，該壓力檢測系統(tǒng)與設(shè)置在上述第一觀察窗口3-1的高速攝像裝置5共同構(gòu)成了本實(shí)用新型裝置的爆炸抑制效果檢測系統(tǒng)。

爆炸抑制效果檢測方法的步驟包括：

首先，在凈容積為5L的抑爆裝置10中放入2kg中位粒徑約為10um的超細(xì)ABC抑爆粉劑并裝配該抑爆裝置10中的觸發(fā)器件，經(jīng)預(yù)抽真空系統(tǒng)將爆炸容器筒體1抽至真空后，通過可燃?xì)怏w配氣裝置7將體積濃度為10％的甲烷—空氣混合氣體充入該爆炸容器筒體1內(nèi)部(所述可燃?xì)怏w配氣裝置7以及爆炸性混合氣體的具體配置方式可參見本專利申請(qǐng)人已有的授權(quán)實(shí)用新型專利CN104569315B)。

其次，在數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)9中設(shè)定點(diǎn)火裝置13的點(diǎn)火時(shí)間為數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)9 啟動(dòng)后3秒，設(shè)定抑爆裝置10觸發(fā)延時(shí)時(shí)間為100毫秒，使得抑爆裝置10在點(diǎn)火線圈釋放高壓火點(diǎn)燃爆炸容器筒體1內(nèi)的爆炸性混合氣體后的100毫秒觸發(fā)；同時(shí)打開高速攝像裝置 5。

下一步，啟動(dòng)數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)9進(jìn)行爆炸抑制實(shí)驗(yàn)，高速攝像裝置5、第一壓力11-1 傳感器和第二壓力傳感器11-2同步采集信號(hào)。將上述設(shè)定條件、采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比、融合，分析受限空間內(nèi)可燃?xì)怏w爆炸抑制效果。最后，清掃實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，為下一次實(shí)驗(yàn)做準(zhǔn)備。

圖2、圖3、圖4、圖5為實(shí)施例的典型實(shí)驗(yàn)結(jié)果。圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例中爆炸實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)內(nèi)可燃?xì)怏w混合物爆炸在未進(jìn)行抑制和進(jìn)行抑制情形下的爆炸壓力-時(shí)間變化歷程。在未施加爆炸抑制介質(zhì)條件下，可燃?xì)怏w最大爆炸壓力達(dá)0.8MPa；抑爆裝置充裝2kg超細(xì)ABC 抑爆介質(zhì)、觸發(fā)時(shí)間為100ms時(shí)，可使最大爆炸壓力抑制到0.2MPa幅度，抑爆裝置的爆炸抑制效果得到量化上的體現(xiàn)。圖3、圖5分別為本實(shí)用新型實(shí)施例中未噴射抑爆介質(zhì)與噴射 2kg超細(xì)ABC抑爆介質(zhì)、觸發(fā)時(shí)間為100ms時(shí)，爆炸容器筒體內(nèi)壓力-時(shí)間變化歷程以及相應(yīng)時(shí)刻爆炸火焰?zhèn)鞑ミM(jìn)程。圖4則為抑爆裝置觸發(fā)后裝置內(nèi)噴射壓力變化曲線，該圖體現(xiàn)了抑爆裝置的噴射特性，改變觸發(fā)器件的裝配參數(shù)，其噴射特性將發(fā)生相應(yīng)的變化。

由圖5可準(zhǔn)確定量判定出，抑爆裝置噴射后的不同時(shí)刻，抑爆介質(zhì)的運(yùn)動(dòng)過程、抑爆介質(zhì)與爆炸火焰的相互作用進(jìn)程，以及在相應(yīng)時(shí)刻爆炸壓力的衰減程度與趨勢。通過改變抑爆裝置噴射特性、觸發(fā)延時(shí)時(shí)間以及抑爆粉劑的種類、充裝質(zhì)量等參數(shù)，可得到一系列如圖5 所示的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，將上述系列實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，可從中找出抑爆效果的影響因素，為爆炸抑制裝置的正確安裝使用提供技術(shù)支持。

綜上所述，本實(shí)用新型實(shí)施例提供的判定受限空間內(nèi)可燃?xì)怏w爆炸抑制裝置抑爆效果的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)具有如下有益效果：

(1)將抑爆裝置噴射參數(shù)、抑爆介質(zhì)噴射流場、爆炸壓力衰減特性、爆炸火焰動(dòng)態(tài)變化過程等多參數(shù)融合，利于對(duì)爆炸抑制的全過程開展量化分析；

(2)通過改變抑爆裝置噴射特性、觸發(fā)延時(shí)時(shí)間以及抑爆粉劑的種類、充裝質(zhì)量等參數(shù)，分析抑爆效果的影響因素，為爆炸抑制裝置的正確安裝使用提供技術(shù)支持。

以上是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本實(shí)用新型技術(shù)原理的前提下，還可以進(jìn)行若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。