一种阻隔防爆材料防爆性能测定系统及其测定方法

一种阻隔防爆材料防爆性能测定系统及其测定方法
【专利摘要】本发明公开了一种阻隔防爆材料防爆性能测定系统，包括计算机，爆炸仓(3)，气体循环管道(9)，主控制系统(1)及通过导线与其相连接的第一抽真空装置(2)、液体燃料蒸气供应装置(4)、干燥空气供应装置(5)、信息采集装置(6)和点火装置(7)；所述气体循环管道(9)与所述爆炸仓(3)的相连通；所述爆炸仓(3)内壁上等间距地安装有温度传感装置和压力传感装置；所述爆炸仓(3)始端内壁上安装有点火电极，所述点火电极与所述点火装置(7)相连接；所述主控制系统(1)与所述计算机相连接。本发明还提供了一种阻隔防爆材料防爆性能的测定方法。本发明阻隔防爆材料防爆性能测定系统可以半自动化控制，安全可靠。
【专利说明】一种阻隔防爆材料防爆性能测定系统及其测定方法

【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种防爆性能测定系统及其测定方法，特别是涉及一种阻隔防爆材料 防爆性能测定系统及其测定方法。

【背景技术】
[0002] 阻隔防爆材料是指以金属或有机高分子材料为基体，添加功能添加剂后制成的网 状或其它形状的材料，这种材料填充或安装在储运油设备、地面车辆或装甲装备、飞机或舰 艇油箱中，能够迅速传递热量、阻隔火焰传播，防止爆炸等意外事故的发生。常见的阻隔防 爆材料按形状可分为蜂窝状和球型；按材质可分为金属类（钛合金、铜合金、铝合金等）、非 金属类（聚醚、聚酯、尼龙等）和复合类（涂复等）。上世纪80年代，阻隔防爆材料在欧美 国家广泛使用，90年代初，阻隔防爆材料及其相关技术的应用从加油站、运油车等迅速推广 到汽车和飞机等领域，例如美军、俄军等均在战斗机、坦克油箱中使用阻隔防爆材料。
[0003] 上世纪60年代，欧洲开始使用金属类阻隔防爆材料，用于降低燃油储槽的火灾爆 炸隐患，80年代欧美等国家已在军事领域，特别是空军方面广泛使用阻隔防爆材料。但由于 金属类防爆材料存在装填拆卸过程繁琐、维护成本高昂、金属碎屑堵塞进油口等一系列问 题，目前金属类防爆材料主要用于民用方面。
[0004] 网状聚氨酯泡沫（聚酯型或聚醚型）是目前最常用的非金属类阻隔防爆材料。降 低了阻隔防爆材料的重量，实现了对燃油箱的部分填充设计，1990年研制成功能够长期承 受150°C的网状泡沫材料，同时具有较高的水解稳定性和导电性能。
[0005] 1968年美国空军制定了飞机燃油箱及干舱填充用的网状泡沫材料规范 MIL-B-83054,1973?1984年经过四次修订，最终形成MIL-B-83054B，即《飞机燃油箱用的 阻隔惰性材料》。1992年美军针对自身具有导静电功能的网状泡沫材料又制定了新的规范 MIL-F-87260,1998 年修订为 MIL-PRF-87260A，2006 年又进一步修订为 MIL-PRF-87260B，即 《飞机燃油箱用的自身具有导静电功能的防爆泡沫材料》。
[0006] 从上世纪80年代起，我国致力于开发了金属阻隔防爆材料，目前正在国内外油品 和危险化学品储运领域进行推广应用，并于2005年颁布实施《汽车加油（气）站、轻质燃油 和液化石油气汽车罐车用阻隔防爆储罐技术要求》(AQ3001-2005)和《阻隔防爆橇装式汽车 加油（气）装置技术要求》(AQ3002-2005)，以规范阻隔防爆技术在汽车加油（气）站、成品 油运输车槽罐、橇装式加油装置上的应用工作。目前我国已有28个省（自治区、直辖市） 开始推广应用阻隔防爆技术。
[0007] 但国内外在评价阻隔防爆材料的防爆性能时，也是一般使用小分子的可燃气体作 为爆炸媒介，例如专利CN200920033498. 6 "可燃性气体、粉尘爆炸、传播及防爆特性测试装 置"和行业标准AQ3001-2005《汽车加油（气）站、轻质燃油和液化石油气_汽车罐车用阻 隔防爆储罐技术要求》等；其中使用较多的例如丙烷气体，例如专利CN200510002879. 4 "一 种测试阻隔防爆材料的防爆性能的装置及其测试方法"和CN200520001544. 6 "一种测试阻 隔防爆材料的防爆性能的装置"等。但小分子可燃气体的爆炸特性和液体燃料饱和蒸气的 爆炸特性有很大不同，例如燃料分子中碳原子个数不同，其对最大火焰速度的影响也不同， 如图1所示。可以看出，不同的燃料对火焰正常传播速度影响很大，燃料的分子量愈大，可 燃性的范围就愈窄。
[0008] 因此使用小分子可燃气体评价阻隔防爆材料对液体燃料饱和蒸气的爆炸性能，并 不能反映真实的情况。如果认为小分子可燃气体相对于液体燃料饱和蒸气更具"爆炸性"， 从而把能够阻止小分子可燃气体爆炸，就一定能阻止液体燃料饱和蒸气爆炸，作为评价阻 隔防爆材料在液体石油燃料使用的判断标准，就会造成使用过量的阻隔防爆材料，徒劳增 加加工和使用成本。实际上应该根据阻隔防爆材料在液体燃料中使用的真实情况，例如与 油品的化学相容性，对油品饱和蒸气的防爆性能等设计专用的阻隔防爆材料。所以为了评 定阻隔防爆材料的防爆性能等重要指标，应该使用液体燃料饱和蒸气作为爆炸介质。
[0009] 国内在评价阻隔防爆材料的防爆性能时，往往使用燃爆增压值作为评定指标。例 如行业标准AQ3001-2005《汽车加油（气）站、轻质燃油和液化石油气_汽车罐车用阻隔防 爆储罐技术要求》和专利CN200510002879. 4 "一种测试阻隔防爆材料的防爆性能的装置及 其测试方法"中燃爆增压的计算公式为Λ P = (P1+P2+P3+. . . +Pn)/n-Pb，其中Pp . . Pn为燃爆 后各压力传感装置峰值压力，Pb为燃爆前压力传感装置的初始表压，定义阻隔防爆技术装 置燃爆增压小于等于〇. 14MPa为合格。本发明将提供另外新的防爆性能判断依据。


【发明内容】

[0010] 本发明的目的是提供一种可以准确测定阻隔防爆材料的防爆性能且安全可靠的 阻隔防爆材料防爆性能测定系统。
[0011] 本发明还提供了一种阻隔防爆材料防爆性能的测定方法。
[0012] 一种阻隔防爆材料防爆性能测定系统，包括计算机，爆炸仓，气体循环管道，主控 制系统及通过导线与其相连接的第一抽真空装置、液体燃料蒸气供应装置、干燥空气供应 装置、信息采集装置和点火装置；爆炸仓为两端密闭的中空管状结构；所述第一抽真空装 置、所述液体燃料蒸气供应装置和所述干燥空气供应装置都与所述爆炸仓的中空部分相连 通；气体循环管道与爆炸仓的两端相连通，气体循环管道上安装有气体循环泵和气体循环 控制阀，气体循环泵和气体循环控制阀都与主控制系统相连接；爆炸仓内壁上等间距地安 装有温度传感装置和压力传感装置，温度传感装置和压力传感装置都与信息采集装置相连 接；爆炸仓始端内壁上安装有点火电极，点火电极与点火装置相连接；主控制系统与计算 机相连接。
[0013] 本发明所述阻隔防爆材料防爆性能测定系统，其中，液体燃料蒸气供应装置包括 通过管道依次相连的液体燃料储存罐、蒸气生成罐和第二抽真空装置；液体燃料储存罐通 过送料管与蒸气生成罐相连接，蒸气生成罐外壁采用夹层恒温结构；送料管上安装有送料 控制阀；蒸气生成罐上安装有蒸气生成罐压力传感装置，蒸气生成罐压力传感装置与计算 机相连；
[0014] 液体燃料储存罐内部安装有液位自动测量装置；送料管在蒸气生成罐内部的一端 安装有雾化头；在蒸气生成罐下部设有排料口；蒸气生成罐和第二抽真空装置之间设置有 蒸气储存罐，蒸气储存罐与蒸气生成罐通过送气管相连接，送气管上设置有送气控制阀；蒸 气储存罐与第二抽真空装置之间通过管道相连接，管道上设置有抽真空控制阀；蒸气储存 罐上安装有蒸气储存罐压力传感装置，蒸气储存罐压力传感装置与计算机相连；蒸气储存 罐顶部设有蒸气输出口；蒸气储存罐外壁采用夹层恒温结构；
[0015] 液体燃料蒸气供应装置还包括空气供应装置和恒温水供应装置，蒸气储存罐内部 设有增压器，增压器通过空气输送管与空气供应装置相连通，空气输送管上设置有空气供 应控制阀；恒温水供应装置通过管道分别于蒸气生成罐外壁的夹层恒温结构和蒸气储存罐 外壁的夹层恒温结构相连通。
[0016] 本发明所述阻隔防爆材料防爆性能测定系统，其中，阻隔防爆材料防爆性能测定 系统包括加热恒温装置，加热恒温装置与主控制系统相连；爆炸仓采用夹层恒温结构，加热 恒温装置与通过恒温水循环管道与爆炸仓的夹层恒温结构相连通形成恒温水循环回路，恒 温水循环管道上安装有恒温水循环泵；
[0017] 温度传感装置和压力传感装置与信息采集装置的连接方式为有线连接或无线连 接；主控制系统与计算机的连接方式为无线连接。
[0018] 本发明所述阻隔防爆材料防爆性能的测定系统，其中，点火装置为化学点火装置 或电点火装置；爆炸仓是由至少5根长度为0. 直径为60mm-80mm,的管段密闭连接而 成，管段优选为长度〇. 5m，直径76_ ;管段内壁中部装有温度传感装置和压力传感装置；管 段侧壁采用夹层恒温结构，管段夹层恒温结构两端设有管道接口，两端的接口分别与恒温 水循环管道出口和入口相连通；管段材质为石英玻璃或不锈钢；爆炸仓末端装有泄压阀。
[0019] 一种采用本发明阻隔防爆材料防爆性能测定系统测定阻隔防爆材料防爆性能的 方法，包括以下步骤：
[0020] A、选择液体燃料并制备成液体燃料蒸气；确定爆炸仓长度；
[0021] B、用第一抽真空装置将爆炸仓抽真空；通过液体燃料蒸气供应装置向爆炸仓中输 送到液体燃料蒸气，然后通过干燥空气供应装置向爆炸仓中输送干燥空气配平至一个标准 大气压，开启气体循环泵并打开气体循环控制阀通过气体循环管道将液体燃料蒸气和干燥 空气混匀得到混合气体，混匀得到混合气体；通过点火装置和点火电极引爆混合气体，用温 度传感装置和压力传感装置将爆炸仓的内部压力和温度数据通过信息采集装置传输到计 算机上并计算得到压力平均值；
[0022] C、将爆炸仓泄压，向爆炸仓中均匀填充阻隔防爆材料，之后的步骤与步骤B中 步骤相同；将测得的压力平均值与步骤B中测得的压力平均值进行比较，压力降低比例 > 50%时，说明阻隔防爆材料的防爆性能良好；在压力平均值相同时，温度数据的平均值 越小说明阻隔防爆材料的防爆性能越好。
[0023] 本发明所述阻隔防爆材料防爆性能的测定方法，步骤A具体包括如下步骤：
[0024] 选择液体燃料蒸气并其制成液体燃料蒸气；
[0025] 确定爆炸仓总长度的步骤具体如下：
[0026] 先将根管段密闭连接组成爆炸仓，用第一抽真空装置将爆炸仓抽真空；然后液体 燃料蒸气供应装置将制备好的液体燃料蒸气输送到爆炸仓至爆炸仓内部燃料蒸气的摩尔 浓度为其爆炸上限和爆炸下限的平均值，然后用干燥空气供应装置向爆炸仓输送干燥空气 将爆炸仓配平至一个标准大气压，然后打开气体循环控制阀并开启气体循环泵使液体燃料 蒸气和干燥空气在爆炸仓和气体循环管道形成的气体循环回路中循环，充分混匀得到混合 气体，关闭气体循环控制阀和气体循环泵；通过点火装置和点火电极引爆混合气体，用温度 传感装置和压力传感装置将爆炸仓的内部温度数据和压力数据通过信息采集装置传输到 计算机上，通过计算机上的压力数据计算出所有压力采集装置采集到的压力平均值；将最 后一根管段上的压力传感装置采集到的压力数据与压力平均值进行比较，若差值大于压力 平均值的10%，则继续增加管段数量，重复上述步骤至差值小于等于压力平均值的10%， 然后再增加根管段，即得爆炸仓。
[0027] 本发明所述阻隔防爆材料防爆性能的测定方法，其中，步骤B具体包括如下步骤：
[0028] 待爆炸仓长度确定后，选择燃料液体并将其制备成液体燃料蒸气，其余步骤与步 骤A中从将爆炸仓抽真空到通过计算机上的压力数据计算出所有压力采集装置采集到的 压力平均值的步骤相同。
[0029] 本发明所述阻隔防爆材料防爆性能的测定方法，其中，步骤C具体包括如下步骤：
[0030] 将爆炸仓泄压，向爆炸仓中均匀地填充阻隔防爆材料，填充密度为25kg/m3? 35kg/m3,留空率< 8% ;其余步骤与步骤B步骤相同；然后将压力平均值与步骤B中的压力 平均值进行比较，压力降低比例> 50%时，说明阻隔防爆材料防爆性能良好；在压力平均 值相同时，计算温度数据的平均值，温度数据的平均值越小说明阻隔防爆材料的防爆性能 越好；本发明中压力降低比例计算方法为 ：
[0031 ] 压力降低比例=(空白燃料爆轰超压-装填材料燃料爆轰超压）/空白燃料爆轰 超压；
[0032] 本发明所述阻隔防爆材料防爆性能的测定方法，其中，选择液体燃料方法为：对适 用于汽油蒸气的阻隔防爆材料防爆性能的测定，选用汽油模型化合物作，汽油模型化合物 由体积比为：的正庚烷和异辛烷组成；对适用于柴油蒸气的阻隔防爆材料防爆性能的测 定，使用柴油模型化合物，柴油模型化合物为C 9_C18的链烷烃和环烷烃中的至少一种；
[0033] 将爆炸仓抽真空的真空度为5Kpa以下；
[0034] 引爆混合气体后，当爆炸仓内压强彡20MPa时，泄压阀自动打开；引爆方式为化学 点火引爆或电点火引爆，电点火引爆能量为1500J-2500J ;温度数据和压力数据是多路同 时米集。
[0035] 本发明所述液体燃料阻隔防爆材料防爆性能的评定方法，其中，制备液体燃料蒸 气具体包括如下步骤：
[0036] 开启第二抽真空装置将蒸气生成罐和蒸气储存罐抽真空至真空度为 0. 75-1. 5Kpa，然后关闭第二抽真空装置并关闭送气控制阀，开启恒温水供应装置向蒸气生 成罐和蒸气储存罐的夹层恒温结构中注入循环恒温水，恒温水的温度为真空状态下液体燃 料的闪点温度；送料管一端在液体燃料储存罐内部的液体燃料样品液面以下，打开送料控 制阀在负压条件下，液体燃料样品由液体燃料储存罐注入蒸气生成罐中；液体燃料中的轻 组分在雾化头处真空雾化，得到纯净的液体燃料蒸气；
[0037] 蒸气生成罐压力传感装置将蒸气生成罐内部压力传输到计算机上，待计算机上显 示蒸气生成罐内压力稳定后，关闭送料控制阀，打开送气控制阀；蒸气储存罐压力传感装置 将蒸气储存罐内部压力传输到计算机上，待到计算机上显示蒸气生成罐和蒸气储存罐内部 压力稳定后，断开送气控制阀；
[0038] 送料管一端在液体燃料储存罐内部的液体燃料样品液面以下是通过液位自动测 量装置和送料控制阀来控制的；在液体燃料样品中的轻组分在雾化头处蒸发，重组分落到 蒸气生成罐底部成为废液；每次制备液体燃料蒸气前都要将蒸气生成罐中的废液通过排料 口排净并用液体燃料样品润洗。
[0039] 本发明的有益效果为：
[0040] 灵活：通过管段连接的方式组成的爆炸仓可以随时增加或减少长度，调整爆炸稳 定区长度，以兼顾不同液体燃料蒸气的爆炸情况采集出最佳的爆炸数据；
[0041] 可选择两种点火方式，且可以通过调整电极放电时间或点火头当量来灵活的调整 点火条件；且自带的液体燃料蒸气发生装置使得试验原料的选择相对传统爆炸仓更加多 样，既可以使用传统的可燃气体，也可使用燃油蒸气。
[0042] 高效：整个装置采用一体化设计，采用计算机系统进行全自动控制，设置好试验参 数后，整个抽真空，按比例进气，循环，点火，数据采集及发送过程均可自动完成，可以显著 的缩短试验周期。
[0043] 精确：装置的数据采集采用高速压力传感装置，长度可调的爆炸仓保证可以采集 到最优的试验状态的数据；恒温系统可以保证试验条件的一致性；且装置采用计算机控 制，整个试验过程可自动完成，从根源上避免了人为干扰，使试验更具可重复性。
[0044] 安全：自动化的试验过程，可以有效的避免人为操作失误带来的危险，同时远距离 数据传输系统可以保证试验过程中人员与设备物理隔离，保障了人员安全。
[0045] 本发明中制备的液体燃料蒸气纯度高，为阻隔防爆材料防爆性能的准确测定提供 了基础油；测定标准与以往的标准相比对阻隔防爆材料的测定更加准确可靠。
[0046] 本发明的有益效果为：
[0047] 本发明阻隔防爆材料防爆性能测定系统信息采集装置可以把爆炸仓的压力和温 度数据传输给计算机，计算机可以通过对各装置的控制来实现阻隔防爆材料防爆性能测定 的半自动化，并且能保证测定过程的安全可靠，数据准确。
[0048] 下面结合附图对本发明一种阻隔防爆材料防爆性能测定系统及测定方法作进一 步说明。

【专利附图】

【附图说明】
[0049] 图1为本发明阻隔防爆材料防爆性能的测定方法中分子中碳原子个数对最大火 焰速度影响示意图；
[0050] 图2为本发明阻隔防爆材料防爆性能测定系统中阻隔防爆材料防爆性能测定系 统的结构示意图；
[0051] 图3为本发明阻隔防爆材料防爆性能测定系统中液体燃料蒸气供应装置的结构 示意图。

【具体实施方式】
[0052] 实施例1
[0053] 如图2所示，一种阻隔防爆材料防爆性能测定系统，包括计算机，爆炸仓3,气体循 环管道9,主控制系统1及通过导线与其相连接的第一抽真空装置2,液体燃料蒸气供应装 置4,干燥空气供应装置5,信息采集装置6和点火装置7 ;所述爆炸仓3为两端密闭的中空 管状结构；所述第一抽真空装置2、所述液体燃料蒸气供应装置4和所述干燥空气供应装置 5都与所述爆炸仓3的中空部分相连通；所述气体循环管道9与所述爆炸仓3的两端相连 通，所述气体循环管道9上安装有气体循环泵12和气体循环控制阀13,所述气体循环泵12 和所述气体循环控制阀13都与所述主控制系统1相连接；所述爆炸仓3内壁上等间距地安 装有温度传感装置和压力传感装置，所述温度传感装置和压力传感装置都与所述信息采集 装置6相连接；所述爆炸仓3始端内壁上安装有点火电极，所述点火电极与所述点火装置7 相连接；所述主控制系统1与所述计算机相连接。
[0054] 以上方案已经可以完成阻燃防爆材料防爆性能的测定，在此方案的基础上给出优 选方案：
[0055] 如图3所示，液体燃料蒸气供应装置4包括计算机和通过管道依次相连的液体燃 料储存罐401、蒸气生成罐402和第二抽真空装置415 ;液体燃料储存罐401通过送料管409 与蒸气生成罐402相连接，蒸气生成罐402外壁采用夹层恒温结构；送料管409上安装有送 料控制阀408 ;蒸气生成罐402上安装有蒸气生成罐压力传感装置404,蒸气生成罐压力传 感装置404与计算机相连；液体燃料储存罐401内部安装有液位自动测量装置；送料管409 在蒸气生成罐402内部的一端安装有雾化头405 ;在蒸气生成罐402下部设有排料口 411 ; 蒸气生成罐402和第二抽真空装置415之间设置有蒸气储存罐403,蒸气储存罐403与蒸气 生成罐402通过送气管413相连接，送气管413上设置有送气控制阀412 ;蒸气储存罐403 与第二抽真空装置415之间通过管道相连接，管道上设置有抽真空控制阀416 ;蒸气储存罐 403上安装有蒸气储存罐压力传感装置410,蒸气储存罐压力传感装置410与计算机相连； 蒸气储存罐3顶部设有蒸气输出口 414 ;液体燃料蒸气制备系统还包括空气供应装置，蒸气 储存罐403内部设有增压器406,增压器406通过空气输送管417与空气供应装置相连接， 空气输送管417上设置有空气供应控制阀407 ;本实施例中液体燃料蒸气供应装置中包括 恒温水供应装置418,蒸气生成罐402和蒸气储存罐403外壁都采用夹层恒温结构，夹层恒 温结构分别与恒温水供应装置相连接形成恒温水循环回路。
[0056] 所述主控制系统1与所述计算机的连接方式为无线连接；点火装置为化学点火装 置或电点火装置；阻隔防爆材料防爆性能测定系统包括加热恒温装置8,所述加热恒温装 置8连接有恒温水循环管道11，所述加热恒温装置8与所述主控制系统1相连；爆炸仓3 是由至少5根长度为0. 3m-lm，直径为60mm-80mm的管段密闭连接而成，所述管段内壁中部 装有所述温度传感装置和所述压力传感装置，所述温度传感装置和所述压力传感装置与所 述信息采集装置6的连接方式为有线连接或无线连接；所述管段侧壁采用夹层恒温结构， 所述管段夹层恒温结构两端设有管道接口，每个管段两端的接口分别与恒温水循环管道11 的出口和入口相连通；所述管段材质为石英玻璃或不锈钢；所述爆炸仓3末端装有泄压阀。
[0057] 实施例2
[0058] -种采用实施例1阻隔防爆材料防爆性能的测定系统测定阻隔防爆材料防爆性 能的方法，包括以下步骤：
[0059] A、选择液体燃料并制备成液体燃料蒸气；确定所述爆炸仓长度；
[0060] B、用所述第一抽真空装置2将所述爆炸仓3抽真空；通过所述液体燃料蒸气供应 装置4向所述爆炸仓3中输送到所述液体燃料蒸气，然后通过所述干燥空气供应装置5向 所述爆炸仓3中输送干燥空气配平至一个标准大气压，开启所述气体循环泵12并打开所述 气体循环控制阀13通过气体循环管道9将所述液体燃料蒸气和所述干燥空气混匀得到混 合气体，混匀得到混合气体；通过所述点火装置7和所述点火电极引爆所述混合气体，用所 述温度传感装置和所述压力传感装置将所述爆炸仓3的内部压力和温度数据通过所述信 息采集装置6传输到所述计算机上并计算得到压力平均值；
[0061] C、将所述爆炸仓3泄压，向爆炸仓3中均匀填充阻隔防爆材料，之后的步骤与步骤 B中所述步骤相同；将测得的所述压力平均值与步骤B中所述测得的压力平均值进行比较， 所述压力降低比例> 50%时，说明所述阻隔防爆材料的防爆性能良好；在所述压力平均值 相同时，所述温度数据的平均值越小说明所述阻隔防爆材料的防爆性能越好。
[0062] 实施例3
[0063] 一种采用实施例1阻隔防爆材料防爆性能的测定系统测定阻隔防爆材料防爆性 能的方法，包括以下步骤：
[0064] A、选择液体燃料：对适用于汽油蒸气的阻隔防爆材料防爆性能的测定，选用汽油 模型化合物作，所述汽油模型化合物由体积比为1:9的正庚烷和异辛烷组成；对适用于 柴油蒸气的阻隔防爆材料防爆性能的测定，使用柴油模型化合物，所述柴油模型化合物为 C9_C18的链烷烃和环烷烃中的至少一种；
[0065] 制备液体燃料蒸气：开启所述第二抽真空装置415将所述蒸气生成罐402和所述 蒸气储存罐403抽真空至真空度为0. 75-1. 5Kpa，然后关闭所述第二抽真空装置415并关闭 所述送气控制阀412,开启所述恒温水供应装置18向所述蒸气生成罐402和所述蒸气储存 罐403的夹层恒温结构中注入循环恒温水，恒温水的温度为真空状态下所述液体燃料的闪 点温度；所述送料管409 -端在所述液体燃料储存罐401内部的所述液体燃料样品液面以 下，打开所述送料控制阀408在负压条件下，所述液体燃料样品由所述液体燃料储存罐401 注入所述蒸气生成罐402中；液体燃料中的轻组分在所述雾化头405处真空雾化，得到纯净 的所述液体燃料蒸气；
[0066] 所述蒸气生成罐压力传感装置404将所述蒸气生成罐402内部压力传输到所述 计算机上，待所述计算机上显示所述蒸气生成罐402内压力稳定后，关闭所述送料控制阀 408,打开所述送气控制阀412 ;所述蒸气储存罐压力传感装置410将所述蒸气储存罐403 内部压力传输到所述计算机上，待到所述计算机上显示所述蒸气生成罐402和所述蒸气储 存罐403内部压力稳定后，断开所述送气控制阀412。
[0067] 所述送料管409 -端在液体燃料储存罐401内部的液体燃料样品液面以下是通过 所述液位自动测量装置和所述送料控制阀408来控制的；在所述液体燃料样品中的轻组分 在所述雾化头405处蒸发，重组分落到所述蒸气生成罐402底部成为废液；每次制备液体燃 料蒸气前都要将所述蒸气生成罐402中的废液通过所述排料口 411排净并用液体燃料样品 润洗；
[0068] 将所述爆炸仓3抽真空的真空度为5Kpa以下；
[0069] 引爆所述混合气体后，当爆炸仓内压强彡20MPa时，泄压阀自动打开；所述引爆方 式为化学点火引爆或电点火引爆，所述电点火引爆能量为1500J-2500J ;所述温度数据和 所述压力数据是多路同时采集；
[0070] 确定所述爆炸仓3总长度的步骤具体如下：
[0071] 先将5根所述管段密闭连接组成所述爆炸仓3,用所述第一抽真空装置2将所述 爆炸仓3抽真空；然后所述液体燃料蒸气供应装置4将所述制备好的液体燃料蒸气输送到 所述爆炸仓3至所述爆炸仓3内部所述燃料蒸气的摩尔浓度为其爆炸上限和爆炸下限的平 均值，然后用所述干燥空气供应装置5向所述爆炸仓3输送所述干燥空气将所述爆炸仓3 配平至一个标准大气压，然后打开所述气体循环控制阀13并开启所述气体循环泵12使所 述液体燃料蒸气和所述干燥空气在所述爆炸仓3和所述气体循环管道9形成的气体循环 回路中循环，充分混匀得到所述混合气体，关闭所述气体循环控制阀13和所述气体循环泵 12 ;通过所述点火装置4和所述点火电极引爆所述混合气体，用所述温度传感装置和所述 压力传感装置将所述爆炸仓3的内部温度数据和压力数据通过所述信息采集装置6传输到 所述计算机上，通过所述计算机上的压力数据计算出所有压力采集装置采集到的压力平均 值；将最后一根所述管段上的所述压力传感装置采集到的压力数据与所述压力平均值进行 比较，若差值大于所述压力平均值的10 %，则继续增加所述管段数量，重复上述步骤至所述 差值小于等于所述压力平均值的10%，然后再增加3根所述管段，即得所述爆炸仓3 ;
[0072] B、待所述爆炸仓3长度确定后，选择燃料液体并将其制备成所述液体燃料蒸气， 其余步骤与所述步骤A中从将所述爆炸仓3抽真空到通过所述计算机上的压力数据计算出 所有压力采集装置采集到的压力平均值的步骤相同；
[0073] C、将所述爆炸仓3泄压，向所述爆炸仓3中均匀地填充所述阻隔防爆材料，填充密 度为25kg/m3?35kg/m 3,留空率彡8% ;其余步骤与所述步骤B所述步骤相同；然后将所述 压力平均值与步骤B中的所述压力平均值进行比较，压力降低比例> 50%时，说明所述阻 隔防爆材料防爆性能良好；在所述压力平均值相同时，计算所述温度数据的平均值，所述温 度数据的平均值越小说明所述阻隔防爆材料的防爆性能越好。
[0074] 实施例4
[0075] 与实施例3不同之处在于：
[0076] 选择93#汽油为试验用液体燃料；将爆炸仓3抽真空至内部真空度为压强 < 667Pa，经5min，压力计压强下降不大于267Pa，真空度符合要求；将93#汽油蒸气与干燥 空气以体积比为1 :19输入到爆炸仓3中；选取聚酰胺材质的球型阻隔防爆材料（材料A) 以及聚氨酯网状阻隔防爆材料（材料B)作为试验样品；将两种分别材料密实装填于爆炸仓 3中，留空率< 5% ;采用化学点火，每次试验后排出混合气体，并用湿度低于30%的清洁空 气冲洗试验装置，若有污染应清洗。
[0077] 按上述方法与步骤重复进行，直至全部样本试验完毕，然后将试验装置复位到试 验初始状态；其余步骤与实施例3相同，本实施例获得的压力数据如表1所示。
[0078] 表1不同条件下的压力试验数据
[0079]

【权利要求】
1. 一种阻隔防爆材料防爆性能测定系统，其特征在于，包括计算机，爆炸仓（3)，气体 循环管道（9)，主控制系统（1)及通过导线与其相连接的第一抽真空装置（2)、液体燃料 蒸气供应装置（4)、干燥空气供应装置（5)、信息采集装置（6)和点火装置（7);所述爆炸 仓（3)为两端密闭的中空管状结构；所述第一抽真空装置（2)、所述液体燃料蒸气供应装 置（4)和所述干燥空气供应装置（5)都与所述爆炸仓（3)的中空部分相连通；所述气体循 环管道（9)与所述爆炸仓（3)的两端相连通，所述气体循环管道（9)上安装有气体循环泵 (12)和气体循环控制阀（13)，所述气体循环泵（12)和所述气体循环控制阀（13)都与所述 主控制系统（1)相连接；所述爆炸仓（3)内壁上等间距地安装有温度传感装置和压力传感 装置，所述温度传感装置和压力传感装置都与所述信息采集装置（6)相连接；所述爆炸仓 (3)始端内壁上安装有点火电极，所述点火电极与所述点火装置（7)相连接；所述主控制系 统（1)与所述计算机相连接。
2. 根据权利要求1所述阻隔防爆材料防爆性能测定系统，其特征在于，所述液体燃料 蒸气供应装置（4)包括通过管道依次相连的液体燃料储存罐（401)、蒸气生成罐（402)和 第二抽真空装置（415);液体燃料储存罐（401)通过送料管（409)与所述蒸气生成罐（402) 相连接，所述蒸气生成罐（402)外壁采用夹层恒温结构；所述送料管（409)上安装有送料控 制阀（408);所述蒸气生成罐（402)上安装有蒸气生成罐压力传感装置（404)，所述蒸气生 成罐压力传感装置（404)与所述计算机相连； 所述液体燃料储存罐（401)内部安装有液位自动测量装置；所述送料管（409)在所 述蒸气生成罐（402)内部的一端安装有雾化头（405);在所述蒸气生成罐（402)下部设有 排料口（411);所述蒸气生成罐（402)和所述第二抽真空装置（415)之间设置有蒸气储存 罐（403)，所述蒸气储存罐（403)与所述蒸气生成罐（402)通过送气管（413)相连接，所 述送气管（413)上设置有送气控制阀（412);所述蒸气储存罐（403)与所述第二抽真空装 置（415)之间通过管道相连接，所述管道上设置有抽真空控制阀（416);所述蒸气储存罐 (403)上安装有蒸气储存罐压力传感装置（410)，所述蒸气储存罐压力传感装置（410)与所 述计算机相连；所述蒸气储存罐（403)顶部设有蒸气输出口（414);所述蒸气储存罐（403) 外壁采用夹层恒温结构； 所述液体燃料蒸气供应装置（4)还包括空气供应装置和恒温水供应装置（418)，所述 蒸气储存罐（403)内部设有增压器（406)，所述增压器（406)通过空气输送管（417)与所述 空气供应装置相连通，所述空气输送管（417)上设置有空气供应控制阀（407);所述恒温水 供应装置（418)通过管道分别于所述蒸气生成罐（402)外壁的夹层恒温结构和所述蒸气储 存罐（403)外壁的夹层恒温结构相连通。
3. 根据权利要求2所述阻隔防爆材料防爆性能测定系统，其特征在于，所述阻隔防爆 材料防爆性能测定系统包括加热恒温装置（8)，所述加热恒温装置（8)与所述主控制系统 (1)相连；所述爆炸仓（3)采用夹层恒温结构，所述加热恒温装置（8)与通过恒温水循环管 道（11)与所述爆炸仓（3)的夹层恒温结构相连通形成恒温水循环回路，所述恒温水循环管 道（11)上安装有恒温水循环泵（10); 所述温度传感装置和所述压力传感装置与所述信息采集装置（6)的连接方式为有线 连接或无线连接；所述主控制系统（1)与所述计算机的连接方式为无线连接。
4. 根据权利要求3所述阻隔防爆材料防爆性能的测定系统，其特征在于，所述点火装 置（7)为化学点火装置或电点火装置；所述爆炸仓（3)是由至少5根长度为0. 3m-lm，内部 直径为60mm-80mm的管段密闭连接而成，所述管段内壁中部装有所述温度传感装置和所述 压力传感装置；所述管段侧壁采用夹层恒温结构，所述管段夹层恒温结构的两端设有管道 接口，所述两端的接口分别与所述恒温水循环管道（11)出口和入口相连通；所述管段材质 为石英玻璃或不锈钢；所述爆炸仓（3)末端装有泄压阀。
5. -种采用权利要求4所述阻隔防爆材料防爆性能的测定系统测定阻隔防爆材料防 爆性能的方法，其特征在于，包括以下步骤： A、 选择液体燃料并制备成液体燃料蒸气；确定所述爆炸仓长度； B、 用所述第一抽真空装置（2)将所述爆炸仓（3)抽真空；通过所述液体燃料蒸气供应 装置（4)向所述爆炸仓（3)中输送到所述液体燃料蒸气，然后通过所述干燥空气供应装置 (5)向所述爆炸仓（3)中输送干燥空气配平至一个标准大气压，开启所述气体循环泵（12) 并打开所述气体循环控制阀（13)通过气体循环管道（9)将所述液体燃料蒸气和所述干燥 空气混匀得到混合气体，混匀得到混合气体；通过所述点火装置（7)和所述点火电极引爆 所述混合气体，用所述温度传感装置和所述压力传感装置将所述爆炸仓（3)的内部压力和 温度数据通过所述信息采集装置（6)传输到所述计算机上并计算得到压力平均值； C、 将所述爆炸仓（3)泄压，向爆炸仓（3)中均匀填充阻隔防爆材料，之后的步骤与步骤 B中所述步骤相同；将测得的所述压力平均值与步骤B中所述测得的压力平均值进行比较， 压力降低比例> 50%时，说明所述阻隔防爆材料的防爆性能良好；在所述压力平均值相同 时，所述温度数据的平均值越小说明所述阻隔防爆材料的防爆性能越好。
6. 根据权利要求5所述阻隔防爆材料防爆性能的测定方法，其特征在于，所述步骤A具 体包括如下步骤： 选择液体燃料蒸气并其制成所述液体燃料蒸气； 确定所述爆炸仓（3)总长度的步骤具体如下： 先将5根所述管段密闭连接组成所述爆炸仓（3)，用所述第一抽真空装置（2)将所述 爆炸仓（3)抽真空；然后所述液体燃料蒸气供应装置（4)将所述制备好的液体燃料蒸气输 送到所述爆炸仓（3)至所述爆炸仓（3)内部所述燃料蒸气的摩尔浓度为其爆炸上限和爆炸 下限的平均值，然后用所述干燥空气供应装置（5)向所述爆炸仓（3)输送所述干燥空气将 所述爆炸仓（3)配平至一个标准大气压，然后打开所述气体循环控制阀（13)并开启所述气 体循环泵（12)使所述液体燃料蒸气和所述干燥空气在所述爆炸仓（3)和所述气体循环管 道（9)形成的气体循环回路中循环，充分混匀得到所述混合气体，关闭所述气体循环控制 阀（13)和所述气体循环泵（12);通过所述点火装置（4)和所述点火电极引爆所述混合气 体，用所述温度传感装置和所述压力传感装置将所述爆炸仓（3)的内部温度数据和压力数 据通过所述信息采集装置（6)传输到所述计算机上，通过所述计算机上的压力数据计算出 所有压力采集装置采集到的压力平均值；将最后一根所述管段上的所述压力传感装置采集 到的压力数据与所述压力平均值进行比较，若差值大于所述压力平均值的10%，则继续增 加所述管段数量，重复上述步骤至所述差值小于等于所述压力平均值的10 %，然后再增加 3根所述管段，即得所述爆炸仓（3)。
7. 根据权利要求5所述阻隔防爆材料防爆性能的测定方法，其特征在于，所述步骤B具 体包括如下步骤： 待所述爆炸仓（3)长度确定后，选择燃料液体并将其制备成所述液体燃料蒸气，其余 步骤与所述步骤A中从将所述爆炸仓（3)抽真空到通过所述计算机上的压力数据计算出所 有压力采集装置采集到的压力平均值的步骤相同。
8. 根据权利要求5所述阻隔防爆材料防爆性能的测定方法，其特征在于，所述步骤C具 体包括如下步骤： 将所述爆炸仓（3)泄压，向所述爆炸仓（3)中均匀地填充所述阻隔防爆材料，填充密度 为25kg/m3?35kg/m3,留空率彡8% ;其余步骤与所述步骤B所述步骤相同；然后将所述压 力平均值与步骤B中的所述压力平均值进行比较，所述压力降低比例> 50%时，说明所述 阻隔防爆材料防爆性能良好；在所述压力平均值相同时，计算所述温度数据的平均值，所述 温度数据的平均值越小说明所述阻隔防爆材料的防爆性能越好。
9. 根据权利要求5-7中任意一种所述阻隔防爆材料防爆性能的测定方法，其特征在 于， 所述选择液体燃料方法为：对适用于汽油蒸气的阻隔防爆材料防爆性能的测定，选用 汽油模型化合物作，所述汽油模型化合物由体积比为1:9的正庚烷和异辛烷组成；对适用 于柴油蒸气的阻隔防爆材料防爆性能的测定，使用柴油模型化合物，所述柴油模型化合物 为C 9-C18的链烷烃和环烷烃中的至少一种； 将所述爆炸仓（3)抽真空至真空度< 5Kpa ; 引爆所述混合气体后，当爆炸仓内压强> 20MPa时，泄压阀自动打开；所述引爆方式为 化学点火引爆或电点火引爆，所述电点火引爆能量为1500J-2500J ;所述温度数据和所述 压力数据是多路同时采集。
10. 根据权利要求5-7任意一种所述液体燃料阻隔防爆材料防爆性能的评定方法，其 特征在于，所述制备所述液体燃料蒸气具体包括如下步骤： 开启所述第二抽真空装置（415)将所述蒸气生成罐（402)和所述蒸气储存罐（403) 抽真空至真空度为0.75-1. 5Kpa，然后关闭所述第二抽真空装置（415)并关闭所述送气控 制阀（412)，开启所述恒温水供应装置（18)向所述蒸气生成罐（402)和所述蒸气储存罐 (403)的夹层恒温结构中注入循环恒温水，恒温水的温度为真空状态下所述液体燃料的闪 点温度；所述送料管（409) -端在所述液体燃料储存罐（401)内部的所述液体燃料样品液 面以下，打开所述送料控制阀（408)在负压条件下，所述液体燃料样品由所述液体燃料储 存罐（401)注入所述蒸气生成罐（402)中；液体燃料中的轻组分在所述雾化头（405)处真 空雾化，得到纯净的所述液体燃料蒸气； 所述蒸气生成罐压力传感装置（404)将所述蒸气生成罐（402)内部压力传输到所述计 算机上，待所述计算机上显示所述蒸气生成罐（402)内压力稳定后，关闭所述送料控制阀 (408)，打开所述送气控制阀（412);所述蒸气储存罐压力传感装置（410)将所述蒸气储存 罐（403)内部压力传输到所述计算机上，待到所述计算机上显示所述蒸气生成罐（402)和 所述蒸气储存罐（403)内部压力稳定后，断开所述送气控制阀（412); 所述送料管（409) -端在液体燃料储存罐（401)内部的液体燃料样品液面以下是通过 所述液位自动测量装置和所述送料控制阀（408)来控制的；在所述液体燃料样品中的轻组 分在所述雾化头（405)处蒸发，重组分落到所述蒸气生成罐（402)底部成为废液；每次制备 液体燃料蒸气前都要将所述蒸气生成罐（402)中的废液通过所述排料口（411)排净并用液 体燃料样品润洗。
【文档编号】G01N25/54GK104280422SQ201410558199
【公开日】2015年1月14日 申请日期:2014年10月20日 优先权日:2014年10月20日
【发明者】鲁长波, 安高军, 熊春华, 王浩喆, 周友杰, 王旭东, 雷正 申请人:中国人民解放军总后勤部油料研究所