阻火器阻爆性能检测装置及方法与流程

本发明涉及阻火器阻爆性能的检测技术领域，特别是一种阻火器阻爆性能检测装置及方法。

背景技术：

阻火器可用来阻止可燃易爆气体和液体蒸气火焰传播，近年来在石油化工、天然气等行业广泛使用。随着现代社会的发展，安全生产越来越受重视，改善输送、储运环节的本质安全化程度，保证阻火器阻爆性能，提高使用过程中的可靠性对安全化生产有重要意义，因此阻火器性能检测与评价尤为关键。

工业发达国家已建立较为完善的阻火器的检测技术，相对完整的理论体系和技术规范。国内相关技术研究起步较晚，虽然建立了相关技术规范，但与国际领先技术仍有一定差距。目前国内阻火器性能测试的专业型式试验机构和测试系统还有空缺，相关的性能测试方法还不完善。目前大部分测试方法将火焰通过阻火器后是否有火焰信号来判断该阻火器的阻火阻爆性能。火焰信号来自于光敏传感器或火焰传感器，很容易发生误判或是响应不及时的情况。而且，仅靠火焰信号有无来判断，缺乏定量的数据，对阻火器的阻爆性能优劣不能加以区分。

国内标准并没有对阻火器性能检测中阻燃和阻爆的检测装置进行区分，国内常见检测装置采用火花塞作为点火源，通过增加阻火器前管道的长度或在火焰引爆侧设置扰动装置，增加火焰传播速度，使之达到爆燃或者爆轰，从而检测阻火器对可燃气体爆燃与爆轰的阻隔效果。但是增加装置前管道长度会使得整套装置冗余繁重，制作成本高，占用空间多，而且在火焰引爆侧设置扰动装置，会干扰管体内流场分布，与实际管道情况不符。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种阻火器阻爆性能检测装置及方法，通过高速摄像机获得的火焰传播图像以及压力传感器获得的压力分布，定性定量地对阻火器性能进行检测。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种阻火器阻爆性能检测装置，包括点火电极、前管、视窗、阻火器、后管、真空压力表、泄压罐、支架、真空泵、压力传感器、信号调理仪、数据处理系统；其中，点火电极以螺纹连接的方式设置在法兰片中间，法兰片与前管连接；所述前管、阻火器、后管和泄压罐顺次以法兰形式连接；视窗的数量为3，分别开设于前管与点火电极相接的位置、前管与阻火器相接的位置、后管与泄压罐相接的位置；所述真空泵通过高压皮管与后管连接；所述前管和后管的外壁分别设置一个或多个压力传感器；各个压力传感器分别通过同轴电缆与信号调理仪连接，信号调理仪通过数据线与数据处理系统连接；整套装置放置在支架上。

进一步地，所述的阻火器阻爆性能检测装置，还包括高速摄像机，该高速摄像机采集后管与泄压罐相接位置处视窗的图像，用于判断该视窗内有无火焰。

优选地，所述压力传感器等间隔均匀设置于前管和后管的外壁。

进一步地，所述点火电极的点火方式为电火花点火、电阻丝点火、8#工业雷管点火、点火药点火或8#工业雷管与黑索金药柱点火。

进一步地，所述压力传感器为美国PCB公司的113B型传感器，灵敏度为5mv/psi，响应频率大于500kHz。

一种阻火器阻爆性能检测方法，包括以下步骤：

步骤1、将阻火器以法兰连接的方式接入前管和后管之间形成管道系统，且管道系统密闭；

步骤2、在所述管道系统内填充可燃气体混合物，确定点火电极的点火方式，对管道系统内的可燃气体混合物进行点火；

步骤3、高速摄像机采集后管与泄压罐相接位置处视窗的图像；各个压力传感器采集前管和后管的压力信息，并通过信号调理仪输入至数据处理系统；

步骤4、根据高速摄像机采集到的图像以及数据处理系统获取的压力信息，对阻火器进行性能分级，并判断阻火器的阻爆性能。

进一步地，步骤4所述根据高速摄像机采集到的图像以及数据处理系统获取的压力信息，对阻火器进行性能分级，并判断阻火器的阻爆性能，性能分级具体如下表：

其中，P_L1为前管各压力传感器的平均压力，P_L2为后管各压力传感器的平均压力；A表示阻燃，B表示阻爆燃，C表示阻爆轰；0表示无阻碍效果，1表示阻碍效果一般，2表示阻碍效果较好，3表示能完全阻隔。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：(1)采用不同点火方式点火，实现管道内可燃气体处于燃烧、爆燃与爆轰等不同燃爆状态，从而进行阻火器阻燃、阻爆燃与阻爆轰性能的检测；(2)根据高速摄像拍摄的图片以及管道内压力分布情况，定性定量地对阻火器阻燃、阻爆燃与阻爆轰性能进行检测。

附图说明

图1是阻火器阻爆性能检测装置图，其中(a)是传统阻火器阻爆性能检测装置结构图，(b)是本发明阻火器阻爆性能检测装置结构图。

图2是本发明阻火器阻爆性能检测装置中点火电极的结构图。

图3是本发明阻火器阻爆性能检测装置中压力传感器分布示意图。

具体实施方式

本发明阻火器阻爆性能检测装置及方法的原理为：通过使检测系统内可燃气体混合物达到燃烧、爆燃或爆轰状态，以此检测阻火器阻燃、阻爆燃或阻爆轰性能。有别与传统检测装置，本发明检测系统管道定长，管壁光滑，不设置任何扰动装置，通过改变点火能量实现管道内混合气体的燃爆状态。传统检测装置通过火焰传感器或压力传感器判断管道内是否存在火焰，只是定性判断，本发明装置通过高速摄像机获得的火焰传播图像以及压力传感器获得的压力分布，定性定量地对阻火器性能进行检测。

结合图1(a)～(b)，本发明阻火器阻爆性能检测装置，包括点火电极1、前管2、视窗3、阻火器4、后管5、真空压力表6、泄压罐7、支架8、真空泵9、压力传感器10、信号调理仪11、数据处理系统12；其中，点火电极1以螺纹连接的方式设置在法兰片中间，法兰片与前管2连接；所述前管2、阻火器4、后管5和泄压罐7顺次以法兰形式连接；视窗3的数量为3，分别开设于前管2与点火电极1相接的位置、前管2与阻火器4相接的位置、后管5与泄压罐7相接的位置；所述真空泵9通过高压皮管与后管5连接；所述前管2和后管5的外壁分别设置一个或多个压力传感器10；各个压力传感器10分别通过同轴电缆与信号调理仪11连接，信号调理仪11通过数据线与数据处理系统12连接；整套装置放置在支架8上。

进一步地，本发明阻火器阻爆性能检测装置，还包括高速摄像机13，该高速摄像机13采集后管5与泄压罐7相接位置处视窗3的图像，用于判断该视窗3内有无火焰。

进一步地，所述压力传感器10等间隔均匀设置于前管2和后管5的外壁。

进一步地，点火电极1与电影形成点火系统，结合图2，点火电极1，由聚四氟乙烯塞子和两根电极棒组成，所述点火电极1的点火方式为电火花点火、电阻丝点火、8#工业雷管点火、点火药点火或8#工业雷管与黑索金药柱点火，不同点火方式的点火能量如表1所示。

表1不同能量的点火方式

根据一系列工作表明，电火花与电阻丝点火能使大部分混合气体处于燃烧状态(火焰传播达到阻火器前，下同)，8#工业雷管与点火药点火能使大部分混合气体处于爆燃状态，8#工业雷管与黑索金药柱点火，通过增加黑索金药量，能使大部分混合气体处于爆轰状态。

进一步地，所述压力传感器10为美国PCB公司的113B型传感器，灵敏度为5mv/psi，响应频率大于500kHz。

以不同点火能量点火，使管道内可燃气体处于不同燃爆状态，并根据设置的压力传感器，获得相应点火条件下的压力分布，并根据压力分布数据，对阻火器阻燃、阻爆燃与阻爆轰性能进行检测。相应的阻火器阻爆性能检测方法，包括以下步骤：

步骤1、将阻火器4以法兰连接的方式接入前管2和后管5之间形成管道系统，且管道系统密闭；

步骤2、在所述管道系统内填充可燃气体混合物，确定点火电极1的点火方式，对管道系统内的可燃气体混合物进行点火；

步骤3、高速摄像机13采集后管5与泄压罐7相接位置处视窗3的图像；各个压力传感器10采集前管2和后管5的压力信息，并通过信号调理仪11输入至数据处理系统12；

步骤4、根据高速摄像机13采集到的图像以及数据处理系统12获取的压力信息，对阻火器4进行性能分级，并判断阻火器4的阻爆性能。性能分级具体如表2：

表2阻火器性能分级

其中，P_L1为前管2各压力传感器10的平均压力，P_L2为后管5各压力传感器10的平均压力；A表示阻燃，B表示阻爆燃，C表示阻爆轰；0表示无阻碍效果，1表示阻碍效果一般，2表示阻碍效果较好，3表示能完全阻隔。

实施例1

本实施例中，管道系统包括前管2、视窗3、阻火器4、后管5、泄压罐7。前管2、阻火器4与后管5为系统的主体结构，其中，前管长1.5m，两端设有观察视窗，后管长1.0m，末端设有视窗。管体材质为镍铬合金，管内径Φ65mm±1mm，管壁厚度不小于10mm。进气-混气系统包括气瓶和防爆的真空泵9。测试系统包括压力传感器10、信号调理仪11、数据处理系统12和高速摄像机13。其中传感器10均匀分布于阻火器4两边如图3，数据处理系统12包括计算机与成都微测科技有限公司的数据采集器。

对某阻火器4进行阻爆性能检测，通过压力传感器10获得管道内压力分布数据。通过视窗3观察管道内是否有火焰，通过高速摄像机13获取相应火焰传播图像，具体检测步骤如下：

步骤1、将阻火器4以法兰连接的方式接入前管2和后管5之间，管道系统密闭；

步骤2、在管道系统内填充可燃气体混合物，这里选择ⅡB可燃气体乙烯，以体积比为6.5％±0.1乙烯-空气混合物为检测气体；

步骤3、在前管2末端，通过点火系统点火，这里选择点火药点火，使管道内可燃气体混合物达到爆燃；

步骤4、根据测试系统采集到的高速摄像照片与压力分布情况，按照阻火器性能分级，比较P_L1与P_L2，判断阻火器4的阻爆性能优劣程度。

检测发现后管无火焰，各测点压力值分别为：51.3kPa，115.6kPa，11.7kPa，4.6kPa。P_L1＝83.4kPa，P_L2＝8.1kPa，参照表2，该阻火器阻爆燃等级为B2，通过阻火器后，管道内压力明显下降，说明该阻火器具有较好的阻爆效果。