判定受限空间内可燃气体爆炸抑制装置抑爆效果的实验系统的制作方法

本实用新型涉及可燃气体爆炸抑制技术领域，尤其涉及一种判定受限空间内可燃气体爆炸抑制装置抑爆效果的实验系统。

背景技术：

受限空间中发生的可燃气体/空气混合物爆炸为工业生产常见事故之一，带来严重的人员伤亡和财产损失。爆炸抑制技术则是在爆炸发生的初期，通过抑爆装置瞬间向受限空间喷射抑爆介质，阻止爆炸火焰传播，对防止事故蔓延具有重要意义。抑制装置的爆炸抑制过程体现为抑爆介质与爆炸火焰相互作用的动态过程，抑爆装置的触发时间、喷射压力、流场参数以及抑爆剂的种类、充装量等参数均是影响爆炸抑制效果的控制因素，在实际应用过程中，必须采取恰当的检测装置和方法，对其进行定量化研究，为爆炸抑制装置的正确安装使用提供技术支持。

关于检测可燃气体爆炸抑制效果的技术信息，在已公开的中国专利文献中已有涉及，如实用新型专利CN 101576521 B(可燃性气体、粉尘爆炸、传播及抑爆特性测试装置)，但该技术方案仅能考究不同抑爆介质的爆炸抑制效能，无法开展抑爆装置的爆炸抑制效果测试。又如实用新型专利CN 102879416 B(气云燃烧、爆炸模拟与惰化、抑制实验装置及实验方法)，该专利提供的技术方案主要针对水、干粉等传统消防灭火系统，无法满足近年来日益发展起来的快速响应、封装紧凑抑爆装置性能检测。

更为重要的是，爆炸抑制为多参数耦合的瞬态过程，现有技术尽管采取了不同参数的检测手段，但仅停留在多参数罗列，未能将抑爆过程若干参数开展融合分析，缺少对爆炸抑制效果的综合评判手段。

为此，本申请人作了有益的探索与实际的尝试，下面将要介绍的技术方案便是在这种背景下产生的。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种判定受限空间内可燃气体爆炸抑制装置抑爆效果的实验系统，便于对爆炸抑制效果的影响因素进行分析，为爆炸抑制装置的正确安装使用提供技术支持。

为实现上述目的，本实用新型提供的技术方案是：判定受限空间内可燃气体爆炸抑制装置抑爆效果的实验系统，包括可燃气体爆炸实验系统及爆炸抑制效果检测系统：

可燃气体爆炸实验系统包括：爆炸容器筒体，以及设置在该爆炸容器筒体两端的活动端盖与固定端盖，在上述活动端盖上设置了通过法兰与该活动端盖相连接的第一观察窗口，该第一观察窗口内嵌有机玻璃镜面；在上述爆炸容器筒体的底端中心部位设置了预抽真空连接管口和可燃气体进气管口，该预抽真空连接管口和可燃气体进气管口通过输气管分别与真空泵和可燃气体配气装置相连，上述预抽真空连接管口与真空泵以及设置在爆炸容器筒体上的真空表构成了本实用新型装置的预抽真空系统；在上述爆炸容器筒体上还设置了点火装置，该点火装置通过导线与数据采集与控制系统相连。

爆炸抑制效果检测系统包括：设置在上述爆炸容器筒体顶部的第一压力传感器与设置在上述爆炸容器筒体顶部的抑爆装置，并在该抑爆装置的顶端设置了第二压力传感器，上述的第一压力传感器、抑爆装置与第二压力传感器通过屏蔽导线与数据采集与控制系统相连接构成了压力检测系统，该压力检测系统与设置在上述第一观察窗口的高速摄像装置共同构成了本实用新型装置的爆炸抑制效果检测系统。

爆炸抑制效果检测方法的步骤包括：首先，在抑爆装置中放入一定质量的抑爆粉剂，并装配该抑爆装置中的触发器件，将装配后的抑爆装置安装在爆炸容器筒体的顶部接口；紧固活动端盖并检验爆炸容器筒体的整体密封性；将爆炸容器筒体抽至设定的真空度后将预混合的爆炸性混合气体充入该爆炸容器筒体内部。其次，通过数据采集与控制系统，预先设定点火装置的点火时刻T1以及抑爆装置的触发时刻T2，使抑爆装置在爆炸容器筒体内的爆炸性混合气体点燃后触发。下一步，启动数据采集与控制系统进行爆炸抑制实验，高速摄像装置第一压力传感器和第二压力传感器同步采集信号；将上述设定条件、采集的数据进行对比、融合，分析受限空间内可燃气体爆炸抑制效果。最后，清扫实验系统，为下一次实验做准备。

所述的固定端盖通过焊接的紧固方式与上述的爆炸容器筒体相连接，并在该固定端盖上设了与所述的活动端盖相对应的第二观察窗口。

通过改变抑爆装置喷射特性、触发延时时间以及抑爆粉剂的种类、充装质量等参数，分析抑爆效果的影响因素。

与现有的技术方案相比，本实用新型的优点在于：

(1)将抑爆装置喷射参数、抑爆介质喷射流场、爆炸压力衰减特性、爆炸火焰动态变化过程等多参数融合，利于对爆炸抑制的全过程开展量化分析；

(2)通过改变抑爆装置喷射特性、触发延时时间以及抑爆粉剂的种类、充装质量等参数，分析抑爆效果的影响因素，为爆炸抑制装置的正确安装使用提供技术支持。

附图说明

图1是本实用新型用于判定受限空间内可燃气体爆炸抑制装置抑爆效果的实验系统示意图。

图2是本实用新型实施例中爆炸容器筒体内的可燃气体混合物爆炸在未进行抑制和进行抑制情形下的爆炸压力-时间变化历程。

图3是本实用新型实施例中未喷射抑爆介质时爆炸容器筒体内压力-时间变化历程以及相应时刻爆炸火焰传播进程。

图4为抑爆装置触发后装置内喷射压力变化曲线。

图5是本实用新型实施例中喷射抑爆介质时爆炸容器筒体内压力-时间变化历程以及相应时刻爆炸火焰传播进程。

附图标记说明：

1、爆炸容器筒体；2-1、活动端盖；2-2、固定端盖；3-1、第一观察窗口；3-2、第二观察窗口；4、有机玻璃镜面；5、高速摄像装置；6-1、预抽真空连接管口；6-2、可燃气体进气管口；7、可燃气体配气装置；8、真空泵；9、数据采集与控制系统；10、抑爆装置；11-1、第一压力传感器；11-2第二压力传感器；12、真空表；13、点火装置。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本实用新型作进一步说明。以下实施例从控制抑爆装置触发与否进行对比实验，对抑爆效果进行检测。

参照图1，本实用新型由可燃气体爆炸实验系统及爆炸抑制效果检测系统构成，可燃气体爆炸实验系统包括：容积为5m³的爆炸容器筒体1，以及设置在该爆炸容器筒体1两端相适应的活动端盖2-1与固定端盖2-2，在上述活动端盖2-1上设置了通过法兰与该活动端盖2-1 相连接的第一观察窗口3-1(法兰连接为本技术领域的常用技术，在此不再具体阐述)，该第一观察窗口3-1内嵌有机玻璃镜面4；在上述爆炸容器筒体1的底端中心部位并排设置了公称直径DN32的预抽真空连接管口6-1和可燃气体进气管口6-2，该抽真空连接管口6-1和可燃气体进气管口6-2通过相匹配的输气管分别与真空泵8和可燃气体配气装置7相连，上述预抽真空连接管口6-1与真空泵8以及设置在爆炸容器筒体1上的真空表12构成了本实用新型装置的预抽真空系统；在上述爆炸容器筒体1上还设置了由点火线圈构成的点火装置13，该点火装置13通过导线与数据采集与控制系统9相连。

爆炸抑制效果检测系统包括：设置在上述爆炸容器筒体1顶部的第一压力传感器11-1与设置在上述爆炸容器筒体1顶部的净容积为5L的抑爆装置10，并在该抑爆装置10的顶端设置了第二压力传感器11-2，上述的第一压力传感器11-1、抑爆装置10与第二压力传感器11-2 通过屏蔽导线与数据采集与控制系统9相连接构成了压力检测系统，该压力检测系统与设置在上述第一观察窗口3-1的高速摄像装置5共同构成了本实用新型装置的爆炸抑制效果检测系统。

爆炸抑制效果检测方法的步骤包括：

首先，在净容积为5L的抑爆装置10中放入2kg中位粒径约为10um的超细ABC抑爆粉剂并装配该抑爆装置10中的触发器件，经预抽真空系统将爆炸容器筒体1抽至真空后，通过可燃气体配气装置7将体积浓度为10％的甲烷—空气混合气体充入该爆炸容器筒体1内部(所述可燃气体配气装置7以及爆炸性混合气体的具体配置方式可参见本专利申请人已有的授权实用新型专利CN104569315B)。

其次，在数据采集与控制系统9中设定点火装置13的点火时间为数据采集与控制系统9 启动后3秒，设定抑爆装置10触发延时时间为100毫秒，使得抑爆装置10在点火线圈释放高压火点燃爆炸容器筒体1内的爆炸性混合气体后的100毫秒触发；同时打开高速摄像装置 5。

下一步，启动数据采集与控制系统9进行爆炸抑制实验，高速摄像装置5、第一压力11-1 传感器和第二压力传感器11-2同步采集信号。将上述设定条件、采集的数据进行对比、融合，分析受限空间内可燃气体爆炸抑制效果。最后，清扫实验系统，为下一次实验做准备。

图2、图3、图4、图5为实施例的典型实验结果。图2是本实用新型实施例中爆炸实验系统内可燃气体混合物爆炸在未进行抑制和进行抑制情形下的爆炸压力-时间变化历程。在未施加爆炸抑制介质条件下，可燃气体最大爆炸压力达0.8MPa；抑爆装置充装2kg超细ABC 抑爆介质、触发时间为100ms时，可使最大爆炸压力抑制到0.2MPa幅度，抑爆装置的爆炸抑制效果得到量化上的体现。图3、图5分别为本实用新型实施例中未喷射抑爆介质与喷射 2kg超细ABC抑爆介质、触发时间为100ms时，爆炸容器筒体内压力-时间变化历程以及相应时刻爆炸火焰传播进程。图4则为抑爆装置触发后装置内喷射压力变化曲线，该图体现了抑爆装置的喷射特性，改变触发器件的装配参数，其喷射特性将发生相应的变化。

由图5可准确定量判定出，抑爆装置喷射后的不同时刻，抑爆介质的运动过程、抑爆介质与爆炸火焰的相互作用进程，以及在相应时刻爆炸压力的衰减程度与趋势。通过改变抑爆装置喷射特性、触发延时时间以及抑爆粉剂的种类、充装质量等参数，可得到一系列如图5 所示的实验结果，将上述系列实验结果进行对比分析，可从中找出抑爆效果的影响因素，为爆炸抑制装置的正确安装使用提供技术支持。

综上所述，本实用新型实施例提供的判定受限空间内可燃气体爆炸抑制装置抑爆效果的实验系统具有如下有益效果：

(1)将抑爆装置喷射参数、抑爆介质喷射流场、爆炸压力衰减特性、爆炸火焰动态变化过程等多参数融合，利于对爆炸抑制的全过程开展量化分析；

(2)通过改变抑爆装置喷射特性、触发延时时间以及抑爆粉剂的种类、充装质量等参数，分析抑爆效果的影响因素，为爆炸抑制装置的正确安装使用提供技术支持。

以上是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以进行若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。