一种短距离管道爆轰发生装置的制作方法

本发明属于安全科学与工程实验设备技术领域，涉及一种短距离管道爆轰发生装置。

背景技术：

在石油化工生产过程中安全问题是重中之重，现在的石油化工领域使用的储罐都配备了呼吸阀，同时多个罐体采用气体联通系统连接到油气回收或火炬中，形成多设备相连通的情况。GB31571-2015《石油化工工业污染物排放标准》及GB31570-2015《石油炼制企业工业污染物排放标准》的颁布实施，对石化企业有机物的排放提出了更高的要求。一旦某一个储罐或设施发生燃爆事故，火焰将通过连通管影响其他装置或设施，甚至在连通管内形成爆燃转爆轰的过程，导致事故范围的扩大，从而提升整个装置的风险等级。石化企业在管道和储罐呼吸阀等部位均设置了阻爆燃或阻爆轰型阻火器，防止火焰传播形成重大事故，为了保证其有效阻火，阻火器安装运行后还需要进行定期的维护和测试。但是目前阻火器测试装置较为狭长，且在全国范围内分布稀少，企业如果定期进行阻火器的送检测试，成本较高。如果阻火器测试装置能小型化便携化，石化企业可自主搭建测试装置，对阻火器进行后期测试，降低维护成本。阻火器测试装置关键是让内部燃气达到爆轰，爆轰的发生需要一定长度的管道进行火焰加速，这限制了装置的小型化便携化。中国专利申请201120399242.4提供的可燃气体和蒸汽在高温高压下爆炸性测试装置是为球形容器，结构简单，只能测定可燃气体的爆炸极限，并不能产生阻火器测试需要的爆轰条件。中国专利申请201110370604.1提供的狭长受限空间的火灾实验模拟装置虽然构建了一种截面为方形的长方体装置来研究火灾轰燃，但装置耐压差，缺乏动态压力测量，无相应配气及泄压系统，并不适用于爆轰的发生。此外国内并无专门针对管道爆轰发生的相关专利。

技术实现要素：

为克服上述技术问题，本发明提供一种短距管道爆轰发生装置，能在较短的距离让让管道内燃气燃爆达到爆轰状态，进而利用小型化的装置开展阻火器定期检测。

为解决上述技术问题，本申请提供一种短距离管道爆轰发生装置，可实现较短的距离内管道燃气燃爆达到爆轰状态，其包括圆形不锈钢管道和波浪形加速管，所述波浪形加速管位于圆形不锈钢管道中间可拆卸组装，该波浪形设置可以快速提高燃爆湍流强度、增强火焰加速，使燃爆达到准爆轰或爆轰状态。

其中，在波浪形弯管后方连接段的圆形不锈钢管中设置爆轰稳压装置，所述爆轰稳压装置采用圆柱体扰流棒通过横向、纵向的交错分布，可实现不稳定爆轰到爆轰的加速或稳定爆轰的稳定功能。

其中，在圆形不锈钢管的前端开设接口，通过管道与鼓风机相连接，鼓风机可以起到管路吹扫的作用，在鼓风机和圆形不锈钢管之间的连接管道上设置吹扫阀门。

其中，在圆形不锈钢管的前端开设接口，通过管道与预混气瓶相连接，预混气瓶可以对管路进行配气作业配气，在预混气瓶与圆形不锈钢管道之间的连接管道上设置配气阀门。

其中，在圆形不锈钢管的前端开设接口，通过管道与高能点火器相连接，高能点火器可以起到点火控制的作用。

其中，在圆形不锈钢管道前端侧面上方开设接口，通过管道与真空阀、真空泵相连接，实现配气前管道的真空作业需求。

其中，在圆形不锈钢管道的后端侧面上方开设排气阀门，实现管道燃爆超压尾气泄放。

其中，在波浪加速管前方连接段的圆形不锈钢管道的上方以及爆轰稳压装置的后方的圆形不锈钢管道上方均设置有动态压力传感器和火焰离子传感器，前段不锈钢管道上方的动态压力传感器、火焰离子传感器以及对应的后端不锈钢管道上方的动态压力传感器、火焰离子传感器通过高速动态数据采集装置与PLC总成系统相连接。

本发明还提供了采用上述短距离管道爆轰发生装置进行爆轰测试的方法，其包括：

第一步，连接各部件，组成爆轰发生装置，确定波浪形加速管的数量和爆轰稳压装置的长度，根据上述连接关系将各个部件连接起来，检查各管道接口、阀门、传感器接口等位置的密封性和完整性，查看是否存在破损，调试并校正好高能点火器及各传感器名准确度；

第二步，抽真空，根据需要调整高能点火器的点火能量，关闭吹扫阀门、配气阀门、排气阀门，打开真空泵、真空阀门，对测试装置进行抽真空作业，当达到绝对真空后关闭真空泵、真空阀门；

第三步，配气，打开配气阀门，将预混气冲入测试装置，同时观测压力表，当各处均达到常压后，立即关闭配气阀门和预混气瓶；

第四步，点火燃爆，启动高能点火器进行点火作业，使管道内预混气燃爆，动态压力传感器、火焰离子传感器实时采集管道内超压、火焰变化，并通过数据采集装置反馈到PLC总成；

第五步，尾气排放，燃爆结束后，打开排气阀门、吹扫阀门，启动鼓风机，对装置内的燃爆尾气进行吹扫排放，一段时间后关闭吹扫阀门、排气阀门，停止鼓风机。

其中，所述测试方法进一步还包括如下步骤，第六步，分析数据，调整试验，分析实验测试数据，判断爆轰发生状态，如达到爆轰状态，则可以进一步减少波浪形加速管的数量及爆轰稳压装置长度，缩短管道装置长度，之后进行重复实验，排除偶然性；如未达到爆轰，可以增加波浪形加速管数量以及爆轰稳压装置长度，并进行重复性实验；

第七步，整合数据，获得工况条件，整合各气体爆轰发展数据，确定不同气体的爆轰发生装置工况条件。

有益的技术效果

与现有技术相比，本发明提供的短距离管道爆轰发生装置，可以让管道内燃气在较短的距离内达到爆轰状态，方便厂家自主进行阻火器的测试。

附图说明

图1短距离管道爆轰发生装置的结构示意图；

图2爆轰稳定装置结构示意图。

具体实施方式

本发明提供一种短距管道爆轰发生装置，能在较短的距离让让管道内燃气燃爆达到爆轰状态，进而利用小型化的装置开展阻火器定期检测。

为解决上述技术问题，本申请提供一种短距离管道爆轰发生装置，可实现较短的距离内管道燃气燃爆达到爆轰状态，其包括圆形不锈钢管道和波浪形加速管，所述波浪形加速管位于圆形不锈钢管道中间可拆卸组装，该波浪形设置可以快速提高燃爆湍流强度、增强火焰加速，使燃爆达到准爆轰或爆轰状态。

在波浪形弯管后设置横杆加速装置，通过对燃气燃爆进行湍流扰动，确保达到爆轰状态。

在波浪形弯管后方连接段的圆形不锈钢管中设置爆轰稳压装置，所述爆轰稳压装置采用圆柱体扰流棒通过横向、纵向的交错分布，可实现不稳定爆轰到爆轰的加速或稳定爆轰的稳定功能。

在圆形不锈钢管的前端开设接口，通过管道与鼓风机相连接，鼓风机可以起到管路吹扫的作用，在鼓风机和圆形不锈钢管之间的连接管道上设置吹扫阀门。

在圆形不锈钢管的前端开设接口，通过管道与鼓风机、预混气瓶相连接，配气预混气瓶可以对管路进行配气作业，在预混气瓶与圆形不锈钢管道之间的连接管道上设置配气阀门。

在圆形不锈钢管的前端开设接口，通过管道与高能点火器相连接，高能点火器可以起到点火控制的作用。

在圆形不锈钢管道前端侧面上方开设接口，通过管道与真空阀、真空泵相连接，实现配气前管道的真空作业需求。

在圆形不锈钢管道的后端侧面上方开设排气阀门，实现管道燃爆超压尾气泄放。

在圆形不锈钢管道的前端和后端都连接有压力表，可以监测配气过程中压力的变化情况。

在圆形不锈钢管道的尾端安装可拆卸的法兰进行密封。

在圆形不锈钢管道尾端还可以连接同口径阻火器进行阻火器性能测试。

在波浪加速管前方连接段的圆形不锈钢管道的上方以及爆轰稳压装置的后方的圆形不锈钢管道上方均设置有动态压力传感器和火焰离子传感器，前段不锈钢管道上方的动态压力传感器、火焰离子传感器以及对应的后端不锈钢管道上方的动态压力传感器、火焰离子传感器通过高速动态数据采集装置与PLC总成系统相连接，PLC总成系统中可实时显示圆形不锈钢管道内火焰速度以及管道内超压变化规律，在线监测管道内燃气超压、火焰速度实时状况，通过火焰和超压情况判断管道爆轰状态。

所述预混气体采用丙烷和空气的混合气。

所述点火装置采用高能脉冲点火器。

所述高速动态压力传感器、火焰离子传感器采用微妙级响应传感器。

本发明还提供了采用上述短距离管道爆轰发生装置进行爆轰测试的方法，其包括：

第一步，连接各部件，组成爆轰发生装置，确定波浪形加速管的数量和爆轰稳压装置的长度，根据上述连接关系将各个部件连接起来，检查各管道接口、阀门、传感器接口等位置的密封性和完整性，查看是否存在破损，调试并校正好高能点火器及各传感器名准确度；

第二步，抽真空，根据需要调整高能点火器的点火能量，关闭吹扫阀门、配气阀门、排气阀门，打开真空泵、真空阀门，对测试装置进行抽真空作业，当达到绝对真空后关闭真空泵、真空阀门；

第三步，配气，打开配气阀门，将预混气冲入测试装置，同时观测压力表，当各处均达到常压后，立即关闭配气阀门和预混气瓶；

第四步，点火燃爆，启动高能点火器进行点火作业，使管道内预混气燃爆，动态压力传感器、火焰离子传感器实时采集管道内超压、火焰变化，并通过数据采集装置反馈到PLC总成；

第五步，尾气排放，燃爆结束后，打开排气阀门、吹扫阀门，启动鼓风机，对装置内的燃爆尾气进行吹扫排放，一段时间后关闭吹扫阀门、排气阀门，停止鼓风机；

第六步，分析数据，调整试验，分析实验测试数据，判断爆轰发生状态，如达到爆轰状态，则可以进一步减少波浪形加速管的数量及爆轰稳压装置长度，缩短管道装置长度，之后进行重复实验，排除偶然性；如未达到爆轰，可以增加波浪形加速管数量以及爆轰稳压装置长度，并进行重复性实验；

第七步，整合数据，获得工况条件，整合各气体爆轰发展数据，确定不同气体的爆轰发生装置工况条件。

以下采用实施例和附图来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。

如图1所示，本发明提供的短距离管道爆轰发生装置包括由一节圆形不锈钢管道14与波浪形加速管15组成的狭长管道，波浪形加速管为可拆卸式，可根据燃气类型进行增减，加速管15采用波浪形可以快速提高燃爆湍流强度，增强火焰加速，使燃爆达到准爆轰或爆轰状态；在管道14前端开设接口与鼓风机1、吹扫阀门2，预混气瓶3、配气阀门4，高能点火器5相连，可以起到管路吹扫、管道配气及点火控制作用；在管道14前端上方开设接口与真空泵6、真空阀门7相连，可实现配气前管道的真空作业需求；在管道14后端上方开设排气阀门8，可以实现管道超压尾气泄放；在管道14前端和后端连接压力表9，可监测配气过程压力变化情况；在加速管15后方的管道14中增设了爆轰稳定装置，如图2所示，采用圆柱体扰流棒通过横向、纵向的交错分布，可实现不稳定爆轰到爆轰的加速或稳定爆轰的稳定功能；在波浪加速管15的前端管道14上方以及爆轰稳定装置后方的管道14上方均设置动态压力传感器10、火焰离子传感器11，火焰传感器成对设置，传感器通过高速动态数据采集装置12与PLC总成系统13相连，在PLC系统13中可实时显示管道内火焰速度及管道内超压变化规律，通过火焰和超压情况判断管道爆轰状态。

本实施例中预混气采用丙烷-空气混合气，点火装置采用高能脉冲点火器，高速动态压力传感器、火焰粒子传感器采用微妙级响应传感器。

实验主要针对管道内燃气爆轰的发生状态进行测试。第一步，确定波浪形加速管15数量及爆轰稳压装置16长度，根据示意图及试验需要连接各仪器设备，检查各管道接口、阀门、传感器接口等位置的密封性和完整性，查看是否存在破损。第二步，根据需要调整高能点火器5的点火能量，关闭吹扫阀门2、配气阀门4、排气阀门8，打开真空泵6、真空阀门7，对测试装置进行抽真空作业，当达到绝对真空后关闭真空泵6、真空阀门8；第三步，打开配气阀门4，将预混气冲入测试装置，同时观测压力表9，当各处均达到常压后，立即关闭配气阀门4；第四步，启动高能点火器5进行点火作业，使管道内预混气燃爆，动态压力传感器10、火焰离子传感器11实时采集管道内超压、火焰变化，并通过数据采集装置12反馈到PLC总成13；第五步，燃爆结束后，打开排气阀门9、吹扫阀门2，启动鼓风机1，对装置内的燃爆尾气进行吹扫排放，一段时间后关闭吹扫阀门2、排气阀门9，停止鼓风机1；第六步，分析实验测试数据，判断爆轰发生状态，如达到爆轰状态，则可以进一步减少波浪形加速管的数量及爆轰稳压装置长度，缩短管道装置长度，之后进行重复实验，排除偶然性；如未达到爆轰，可以增加波浪形加速管数量以及爆轰稳压装置长度，并进行重复性实验；第七步，整合各气体爆轰发展数据，确定不同气体的爆轰发生装置工况条件。

所有上述的首要实施这一知识产权，并没有设定限制其他形式的实施这种新产品和/或新方法。本领域技术人员将利用这一重要信息，上述内容修改，以实现类似的执行情况。但是，所有修改或改造基于本发明新产品属于保留的权利。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。