專利名稱：一種多功能細水霧抑制可燃氣體爆炸測試系統及測試方法
技術領域：
本發明涉及一種多功能細水霧抑制可燃氣體爆炸測試系統及測試方法。屬于氣體抑爆測試技術領域。
背景技術：
可燃性氣體是工業生產過程中常見的危險化學品，其一般采用密閉容器或管道等方式進行儲運。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生急劇的壓力上升速率和較高的爆炸壓力，導致嚴重的事故后果。抑爆技術是在爆炸可能發生前或爆炸發生時對爆炸進行抑制的有效手段。目前，已有的抑爆技術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、環境友好、以及效果顯著等特點，已經成為此方向的研究熱點。抑爆技術的評 價指標主要涵蓋抑爆過程中爆炸壓力、爆炸溫度和火焰傳播速度等爆炸特性參數。現階段針對抑爆技術的效果評價并無統一的測試系統。已有的系統規模復雜、測試條件苛刻、造價高、且局限性強，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，國內外用于氣體抑爆測試的實驗系統因實驗室而異。由于各實驗室的研究背景、研究方向和研究方法不同的原因，已開發的實驗系統功能比較單一、使用條件比較苛亥IJ，具有很大的局限性。已有的實驗系統主要以爆炸管道和爆炸容器為主。爆炸管道是由傳統瓦斯爆炸研究工作的實驗基礎延伸設計出來，其主體形式以單一管道為主，尺寸各異，結構簡單。系統僅能用于測試抑爆材料對可燃氣體管道爆炸的抑制效果，即爆炸波在管道內通過抑爆材料區后的相關壓力和溫度參數。爆炸容器是對容器爆炸實驗平臺的改進，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部空間抑制可燃氣體爆炸效果測試。綜合以上兩種測試形式，可以發現目前的設備普遍存在一定的缺陷。首先，兩種系統對相應設備制造和操作水平要求較高；其次，兩種系統的設備結構單一，無法靈活組合更換；再者，兩種系統在配氣進氣、抑爆材料施放、傳感器設置上方法粗糙，適用面窄，缺乏靈活性。同時，已有系統的操作環節涉及過多步驟，從而整體測試過程更容易受到影響，測試結果的準確度容易發生偏差。

發明內容
本發明提供的是一種多功能細水霧抑制可燃氣體爆炸測試系統及測試方法，其目的實現對多濃度水平可燃性混氣進行抑爆測試，測試過程中通過傳感器對爆炸的壓力、溫度、火焰速度等參數進行實時記錄，進而綜合的對抑爆溶液抑爆效果進行判定。本發明的技術解決方案一種多功能細水霧抑制可燃氣體爆炸測試系統，其結構包括設備主體部分、數據采集部分和附件部分組成；其中數據采集部分和附件部分設置安裝于設備主體部分中的測試管道上。一種多功能細水霧抑制可燃氣體爆炸的測試操作方法，該方法包括如下步驟，一、實驗準備；二、配氣預混；三、抑爆測試；四、吹掃清理。
本發明的有益效果是系統結構合理，功能強大，操作方便。抑爆測試系統采用分壓法配氣，能夠準確調節配氣比，進而可對不同濃度水平的可燃性混合氣體進抑爆測試。真空-壓力表的設置既可測定配氣過程中測試管道內真空度，又可以測定配氣后測試管道內初始壓力。通過使用壓力、溫度、火焰等傳感器配合數據采集儀及軟件可對整個抑爆過程的實驗數據進行采集和記錄。測試管道、封頭和爆破片夾持器均通過法蘭和螺栓連接，可靈活實現不同拆裝組合，進而可根據測試需要制作不同規格的測試管道。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、增減測試設備。測試設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。測試管道上設有吊耳，可以通過龍門架、推車和手拉葫蘆起吊和移動。本發明測試系統實驗規范，整套系統嚴格按照《鋼制壓力容器》和《壓力容器安全技術監察規程》制造，安全性高，制造成本低， 可廣泛用于工業生產過程中液態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濟效益。


附圖I是多功能細水霧氣體爆炸抑制測試系統結構示意圖。
具體實施例方式對照附圖，多功能細水霧抑制可燃氣體爆炸測試系統，其結構由設備主體部分、數據采集部分和附件部分組成；其中數據采集部分和附件部分設置安裝于設備主體部分中的測試管道上。所述的設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。所述的測試管道內徑為377mm、長為2000mm，測試管道的兩端設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)，測試管道兩側面上均設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，以模擬工業氣體爆炸點火情況；點火器設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。所述的數據采集部分包括壓力、溫度、火焰傳感器和數據采集處理部分、以及傳感器連接導線，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傳感器測量，響應時間為10_8s，用以測量爆炸火焰傳播速度；數據采集及處理部分包括多通道數據采集儀和數據采集軟件，采用JV5231型多通道數據采集儀同步采集數據，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據和信號進行分析與處理。所述的附件部分，包括設置在測試管道頂部的吹掃連接管與吹掃閥、進氣連接管與進氣閥、真空-壓力表與保護閥、排氣連接管與排氣閥、安全閥、以及吊耳和設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。一種多功能細水霧抑制可燃氣體爆炸測試系統的測試操作方法，包括如下步驟一、實驗準備；二、配氣預混；三、抑爆測試；四、吹掃清理；所述的實驗準備工藝步驟一，包括1)調整好測試管道位置，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)根據實驗需要在相應的位置安裝好壓力傳感器、溫度傳感器和火焰傳感器，并將各傳感器與數據采集儀相連接，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)連接穩壓抑爆溶液供給設備(或供水設備)、氣動式真空泵和配氣儀。所述的配氣預混工藝步驟二，包括1)關閉進氣閥、吹掃閥、排氣閥和排水閥，檢查設備氣密性；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部氣
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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)關閉排氣
閥和氣動式真空泵；4 )開啟配氣儀和進氣閥，配合真空-壓力表進氣，使測試管道內部氣壓恢復至原始氣壓值；5)關閉進氣閥和配氣儀、真空-壓力表保護閥門，并靜置一定時間使系統內氣體混合均勻。所述的抑爆測試工藝步驟三，包括I)開啟穩壓抑爆溶液供給設備(或供水設備)和噴頭控制閥門，按照測試要求向管道內噴灑抑爆溶液；2)關閉噴頭控制閥門和供給設備；
3)聯通傳感器，開啟數據采集儀，對管道內相應參數進行記錄；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，進行抑爆測試；6)抑爆測試后，確認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)關閉數據采集儀；2)開啟吹掃閥門，對系統內殘余的實驗氣體進行吹掃清理，開啟排水閥將系統內殘余的液體排凈；3)吹掃完成后，取下傳感器并清理設備。
權利要求
1.一種多功能細水霧抑制可燃氣體爆炸測試系統，其特征是結構包括設備主體部分、數據采集部分和附件部分；其中數據采集部分和附件部分設置安裝于設備主體部分中的測試管道上。
2.根據權利要求I所述的一種多功能細水霧抑制可燃氣體爆炸測試系統，其特征是所述 的設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.根據權利要求I所述的一種多功能細水霧抑制可燃氣體爆炸測試系統，其特征是所述的測試管道內徑為377mm、長為2000mm，測試管道的兩端設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，測試管道兩側面上均設置有多組傳感器安裝絲孔，以便增減、組合傳感器使用。
4.根據權利要求I所述的一種多功能細水霧抑制可燃氣體爆炸測試系統，其特征是封頭頂部設有直徑22mm的點火槍安裝絲孔。
5.根據權利要求I所述的一種多功能細水霧抑制可燃氣體爆炸測試系統，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，以模擬工業氣體爆炸點火情況；點火器設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.根據權利要求I所述的一種多功能細水霧抑制可燃氣體爆炸測試系統，其特征是所述的數據采集部分包括壓力、溫度、火焰傳感器和數據采集處理部分、以及傳感器連接導線，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傳感器測量，響應時間為10Λ，用以測量爆炸火焰傳播速度。
7.根據權利要求I所述的一種多功能細水霧抑制可燃氣體爆炸測試系統，其特征是所述的附件部分，包括設置在測試管道頂部的吹掃連接管與吹掃閥、進氣連接管與進氣閥、真空-壓力表與保護閥、排氣連接管與排氣閥、安全閥、以及吊耳和設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。
8.一種多功能細水霧抑制可燃氣體爆炸測試系統的測試操作方法，其特征是該方法包括如下步驟一、實驗準備；二、配氣預混；三、抑爆測試；四、吹掃清理；所述的實驗準備工藝步驟一，包括I)調整好測試管道位置，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)根據實驗需要在相應的位置安裝好壓力傳感器、溫度傳感器和火焰傳感器，并將各傳感器與數據采集儀相連接，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)連接穩壓抑爆溶液供給設備(或供水設備)、氣動式真空泵和配氣儀； 所述的配氣預混工藝步驟二，包括1)關閉進氣閥、吹掃閥、排氣閥和排水閥，檢查設備氣密性；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)關閉排氣閥和氣動式真空泵；4)開啟配氣儀和進氣閥，配合真空-壓力表進氣，使測試管道內部氣壓恢復至原始氣壓值；5)關閉進氣閥和配氣儀、真空-壓力表保護閥門，并靜置一定時間使系統內氣體混合均勻； 所述的抑爆測試工藝步驟三，包括I)開啟穩壓抑爆溶液供給設備(或供水設備)和噴頭控制閥門，按照測試要求向管道內噴灑抑爆溶液；2)關閉噴頭控制閥門和供給設備；3)聯通傳感器，開啟數據采集儀，對管道內相應參數進行記錄；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，進行抑爆測試；6)抑爆測試后，確認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)關閉數據采集儀；2)開啟吹掃閥門，對系 統內殘余的實驗氣體進行吹掃清理，開啟排水閥將系統內殘余的液體排凈；3)吹掃完成后，取下傳感器并清理設備。
全文摘要
本發明是一種多功能細水霧抑制可燃氣體爆炸測試系統及測試方法，其結構包括設備主體部分、數據采集部分和附件部分。其中，設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；數據采集部分包括壓力、溫度、火焰傳感器和數據采集儀及配套軟件；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備、配氣預混、抑爆測試和吹掃清理步驟；優點安裝便利、組合靈活、操作簡單。通過分壓配氣法實現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進行采集記錄。克服了現有設備功能單一、操作復雜、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 優先權日2012年9月27日
發明者蔣軍成, 孫智灝, 喬林, 朱順兵 申請人:南京工業大學