專利名稱：氣云燃燒、爆炸模擬與惰化、抑制實驗裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
氣云燃燒、爆炸模擬與惰化、抑制實驗裝置技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實用新型涉及火災(zāi)安全技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種氣云燃燒、爆炸模擬與惰化、抑 制實驗裝置。
背景技術(shù)：
[0002]可燃預(yù)混氣、粉塵、液霧蒸汽火災(zāi)、爆炸事故是石油化工等工業(yè)火災(zāi)、爆炸事故 中常見的災(zāi)害事故類型，有關(guān)氣云、粉塵、液霧火災(zāi)/爆炸特征、演化規(guī)律及其滅火、防爆、 抑爆技術(shù)是工業(yè)火災(zāi)爆炸防治技術(shù)研究的熱點(diǎn)。目前人們對可燃?xì)庠?、粉塵燃燒、爆炸特性 研究通常采用火焰?zhèn)鞑ス?、激波管、爆炸容器或模擬巷道等實驗裝置。目前我國粉塵云爆炸 性能及爆炸極限測試分析國家標(biāo)準(zhǔn)主要有GB/T16425，GB/T16426和GB/T12474，其實驗測 試主要采用20L球形爆炸容器、I立方柱型爆炸容器以及管式燃燒器。對于氣云燃燒以及爆 炸火焰抑制，人們通常采用火焰?zhèn)鞑ス芑蚰M巷道等實驗裝置，通過觀測火焰?zhèn)鞑ミ^程以 及爆炸火焰溫度、壓力等特征參數(shù)進(jìn)行研究。而目前尚沒有對于可燃?xì)庠?、粉塵以及油霧蒸 汽的惰化、燃燒或爆炸火焰抑制的綜合性實驗方法及裝置。發(fā)明內(nèi)容[0003]本實用新型的目的是針對可燃?xì)庠?、粉塵以及油霧蒸汽等不同樣品，研發(fā)一種可 燃?xì)庠?、粉塵以及油霧蒸汽燃燒、爆炸模擬以及進(jìn)行惰化、爆炸火焰抑制實驗的裝置。采用 本實用新型可滿足不同氧濃度、不同點(diǎn)火方式與點(diǎn)火能量條件，不同形式可燃?xì)庠迫紵?、?炸特征參數(shù)測試，燃燒、爆炸惰化與抑制效果評價等實驗研究與惰化抑制系統(tǒng)檢測等需求， 因此，本裝置是一種多功能綜合性實驗平臺裝置。[0004]本實用新型為實現(xiàn)上述目的采取的技術(shù)方案是一種氣云燃燒、爆炸模擬與惰化、 抑制實驗裝置，其特征在于包括實驗與測試系統(tǒng)、進(jìn)樣系統(tǒng)、燃燒爆炸抑制系統(tǒng)及測試控 制系統(tǒng)四部分，實驗與測試系統(tǒng)包括爆炸實驗容器罐、火焰及爆炸壓力徑向傳播檢測裝置、 點(diǎn)火裝置、生成氣體采樣分析儀、由高速攝影儀和紋影儀構(gòu)成的高速紋影系統(tǒng)及數(shù)據(jù)采集 系統(tǒng)，測試控制系統(tǒng)包括無線同步控制系統(tǒng)及計算機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，所述的爆炸實驗容器 罐為圓柱體，圓柱體的上下兩端面為球形，在圓柱體的兩側(cè)安裝有旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，在兩球形端面 上分別安裝有上人孔法蘭和下人孔法蘭，并分別通過上人孔法蘭和下人孔法蘭安裝有頂部 人孔蓋和底部人孔蓋，頂部人孔蓋中心位置安裝有法蘭座，法蘭座上安裝有用于連接燃燒 爆炸抑制系統(tǒng)的公用接口，在底部人孔蓋的中心位置安裝有用于連接進(jìn)樣系統(tǒng)的進(jìn)樣法 蘭，同時在底部人孔蓋上還安裝有用于連接進(jìn)樣系統(tǒng)的氣體進(jìn)樣口，在爆炸實驗容器罐的 前后兩側(cè)表面中心位置分別通過固定法蘭對稱安裝有用于高速攝影以及穿透式紋影觀測 的觀察窗，沿爆炸實驗容器罐罐體豎直軸向設(shè)置有傳感器固定法蘭，溫度傳感器組和壓力 傳感器組固定在傳感器固定法蘭上并與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)相連，所述的點(diǎn)火裝置通過固定法蘭 徑向安裝在爆炸實驗容器罐的中心位置，所述的火焰及爆炸壓力徑向傳播檢測裝置通過固 定法蘭安裝在爆炸實驗容器罐的中心位置，且徑向朝向點(diǎn)火裝置的點(diǎn)火源位置，并與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)連接，所述的由高速攝影儀和紋影儀構(gòu)成的高速紋影系統(tǒng)固定在相對于所述的觀 察窗的位置，所述的生成氣體采樣分析儀通過減壓閥連接在爆炸實驗容器罐的采樣孔上， 并與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)連接，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)通過無線同步控制系統(tǒng)與計算機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)連 接。[0005]本實用新型產(chǎn)生的有益效果是實現(xiàn)了測試系統(tǒng)、進(jìn)樣系統(tǒng)及抑制系統(tǒng)分別由無 線同步控制系統(tǒng)進(jìn)行集中控制；無線同步控制系統(tǒng)通過計算機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)可實現(xiàn)的主要 功能包括罐體的升降旋轉(zhuǎn)、多路同步數(shù)據(jù)采集、同步及延遲點(diǎn)火、精密比例配氣與進(jìn)樣、同 步及延遲抑制系統(tǒng)噴放；控制系統(tǒng)采用無線和有線兩種數(shù)據(jù)傳輸方式，可實現(xiàn)罐體與控制 系統(tǒng)的人機(jī)分離，同時保障數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩煽?。在罐體中心位置對稱安裝有旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，用 于實現(xiàn)罐體180度旋轉(zhuǎn)，以便在罐體垂直或水平狀態(tài)開展不同的燃燒或爆炸及其惰化抑制 實驗，同時也方便罐體安裝、清洗與維護(hù)。


[0006]圖1是本實驗裝置功能設(shè)計示意圖。[0007]圖2是實驗裝置結(jié)構(gòu)正面示意圖。[0008]圖3是爆炸實驗容器罐結(jié)構(gòu)俯視示意圖。[0009]圖4是燃燒爆炸抑制系統(tǒng)構(gòu)成連接示意圖。[0010]圖5是進(jìn)樣系統(tǒng)構(gòu)成連接示意圖。[0011]圖6是旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖。[0012]圖7是火焰及爆炸壓力徑向傳播檢測裝置結(jié)構(gòu)示意圖。[0013]圖8是可伸縮電極點(diǎn)火裝置結(jié)構(gòu)示意圖。[0014]圖9是脈沖點(diǎn)火單元工作原理圖。[0015]圖10是化學(xué)點(diǎn)火單元裝置結(jié)構(gòu)示意圖。[0016]圖11化學(xué)點(diǎn)火/熱熔絲點(diǎn)火控制電路圖。[0017]圖12是無線同步控制系統(tǒng)工作原理圖。[0018]圖13是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)工作原理圖。[0019]圖14是本實驗裝置實驗流程圖。[0020]具體實施方式
[0021]
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進(jìn)一步說明。[0022]參照圖1、圖2和圖3，氣云燃燒、爆炸模擬與惰化、抑制實驗裝置包括實驗與測試系統(tǒng)、進(jìn)樣系統(tǒng)、燃燒爆炸抑制系統(tǒng)及控制系統(tǒng)四部分，實驗與測試系統(tǒng)包括爆炸實驗容器 罐1、火焰及爆炸壓力徑向傳播檢測裝置2、點(diǎn)火裝置3、生成氣體采樣分析儀4、由高速攝影 儀和紋影儀構(gòu)成的高速紋影系統(tǒng)7以及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)8，控制系統(tǒng)包括無線同步控制系統(tǒng)9及計算機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)10，爆炸實驗容器罐I為圓柱體，圓柱體的上下兩端面為球形，在 圓柱體的兩側(cè)安裝有旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)Z，在兩球形端面上分別安裝有上人孔法蘭1-1和下人孔法 蘭1-2，并分別通過上人孔法蘭1-1和下人孔法蘭1-2安裝有頂部人孔蓋1-3和底部人孔 蓋1-4 (可進(jìn)行更換)，頂部人孔蓋1-3中心位置安裝有法蘭座1-5，法蘭座1-5上安裝有用 于連接燃燒爆炸抑制系統(tǒng)的公用接口 1-6，在底部人孔蓋1-4的中心位置安裝有用于連接 進(jìn)樣系統(tǒng)的進(jìn)樣法蘭1-7，同時在底部人孔蓋1-4上還安裝有用于連接進(jìn)樣系統(tǒng)的氣體進(jìn)樣口 1-8，通過該氣體進(jìn)樣口可實現(xiàn)對爆炸實驗容器罐I抽真空以及在罐體內(nèi)精密比例配 氣，在爆炸實驗容器罐I的前后兩側(cè)表面中心位置分別通過固定法蘭對稱安裝有用于高速 攝影以及穿透式紋影觀測的大口徑耐壓石英玻璃觀察窗1-9，沿爆炸實驗容器罐I罐體豎 直軸向設(shè)置有五個傳感器固定法蘭1-10，溫度傳感器組8-1 (五個溫度傳感器)和壓力傳感 器組8-2 (五個壓力傳感器)分別固定在傳感器固定法蘭1-10上并與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)8相連， 點(diǎn)火裝置3通過固定法蘭徑向安裝在爆炸實驗容器罐I的中心位置，火焰及爆炸壓力徑向 傳播檢測裝置2通過固定法蘭安裝在爆炸實驗容器罐I的中心位置，且徑向朝向點(diǎn)火裝置 3的點(diǎn)火源位置，并與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)8連接，由高速攝影儀和紋影儀構(gòu)成的高速紋影系統(tǒng)7 固定在相對于所述的觀察窗1-9的位置，生成氣體采樣分析儀4通過減壓閥連接在爆炸實 驗容器罐I的采樣孔上，并與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)8連接，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)8通過無線同步控制系統(tǒng) 9與計算機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)10連接。在罐體內(nèi)壁面的不同位置設(shè)置有傳感器安裝法蘭，可用 于溫度、壓力等多種不同類型傳感器的安裝與實驗測試。[0023]參照圖7，火焰及爆炸壓力徑向傳播檢測裝置2包括溫度傳感器或火焰?zhèn)鞲衅?-1、壓力傳感器2-2、傳感器可伸縮套桿2-3，其中溫度傳感器或火焰?zhèn)鞲衅?-1以及壓力 傳感器2-2分別安裝在可伸縮套桿2-3的同一位置的上下兩個面上，每個傳感器數(shù)據(jù)傳輸 導(dǎo)線由可伸縮套桿2-3內(nèi)部通過爆炸實驗容器罐I上的固定法蘭與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)8相連。[0024]參照圖8，點(diǎn)火裝置3是可伸縮電極點(diǎn)火裝置，包括點(diǎn)火電極3-1、伸縮套3-2、電極 桿3-3、絕緣層3-4、點(diǎn)火電極帽3-5、壓緊帽3-6及點(diǎn)火線3_7，其中點(diǎn)火電極3_1通過電極 緊固螺絲3-8與電極桿3-3相連安裝在伸縮套3-2內(nèi)，絕緣層3-4包覆在電極桿3_3上，并 利用壓緊帽3-6固定在爆炸實驗容器罐I的罐體法蘭上，點(diǎn)火線3-7通過點(diǎn)火電極帽3-5 固定在電極桿3-3上并引出。當(dāng)實驗物料需要采用化學(xué)點(diǎn)火時，需將電極桿3-3上與點(diǎn)火 電極3-1相連的點(diǎn)火線3-7更換為化學(xué)點(diǎn)火單元；當(dāng)實驗物料需要采用恒定溫度點(diǎn)火時，需 將點(diǎn)火線3-7更換為熱熔絲點(diǎn)火單元即可。[0025]參照圖9，與可伸縮電極點(diǎn)火裝置相連的脈沖點(diǎn)火單元是由光電耦合器、直流穩(wěn) 壓電源、脈沖發(fā)生器、IGBT驅(qū)動模塊、反激式高壓脈沖模塊組成，其工作時點(diǎn)火信號經(jīng)光電 耦合器啟動脈沖發(fā)生器工作，脈沖發(fā)生器輸出的脈沖輸入到IGBT驅(qū)動模塊，在反激式脈沖 模塊的初級繞組中產(chǎn)生穩(wěn)定的脈沖電流，同時在反激式脈沖模塊的次級繞組中形成高壓脈 沖，高壓脈沖經(jīng)可伸縮點(diǎn)火電極的放電針放電，實現(xiàn)脈沖點(diǎn)火，如需調(diào)整脈沖點(diǎn)火的能量 時，只需調(diào)整脈沖點(diǎn)火直流穩(wěn)壓電源的輸入電壓即可。[0026]參照圖10，化學(xué)點(diǎn)火單元由控制電路3-7-1、基板3-7-2、熱熔絲3-7-3、磷涂層3-7-4、火藥3-7-5、保護(hù)層3-7-6組成，其工作時由點(diǎn)火信號驅(qū)動控制電路3_7_1迅速使熱 熔絲3-7-3熔斷，高溫?zé)崛劢z熔斷產(chǎn)生的能量立即引燃磷涂層3-7-4，其燃燒產(chǎn)生能量迅速 引燃火藥3-7-5，火藥產(chǎn)生的能量使保護(hù)層3-7-6瞬間爆裂，形成擴(kuò)散形化學(xué)點(diǎn)火。[0027]熱熔絲點(diǎn)火單元由兩個引出電極和熱熔絲組成，熱熔絲由不同熔點(diǎn)的金屬細(xì)絲構(gòu) 成，點(diǎn)火信號經(jīng)控制電路3-7-1使電流通過熱熔絲，通過熱熔絲的電流使熱熔絲的溫度快 速升高，當(dāng)熱熔絲溫度達(dá)到構(gòu)成熱熔絲材料的熔點(diǎn)時熱熔絲斷裂，即可形成不同溫度的熱 熔絲點(diǎn)火。[0028]參照圖11，化學(xué)點(diǎn)火/熱熔絲點(diǎn)火控制電路包括IGBT驅(qū)動模塊I ;開關(guān)電源E ;化 學(xué)點(diǎn)火單元/熱熔絲點(diǎn)火單元接線端T、控制信號公共電源接線端V、點(diǎn)火信號輸入端S和信號輸入公共負(fù)端N。點(diǎn)火信號輸入到IGBT驅(qū)動板，經(jīng)光電隔離變換成IGBT驅(qū)動信號，控 制IGBT高速導(dǎo)通，點(diǎn)火電流瞬間流過熱熔絲，當(dāng)熱熔絲溫度達(dá)到熔點(diǎn)溫度時熱熔線熔斷， 熱熔絲熔斷溫度同時也可引燃化學(xué)點(diǎn)火單元的磷涂層3-7-4。[0029]參照圖5，進(jìn)樣系統(tǒng)包括空壓機(jī)5-1、高壓儲氣瓶5-2、截止閥5_3、高壓電磁閥5_4、 樣品高壓儲罐5-5、第一氣動閥5-6、精密配氣流量計5-7、真空泵雙向保護(hù)電磁控制閥5-8、 真空泵5-9和擴(kuò)散器5-10，其中擴(kuò)散器5-10通過進(jìn)樣法蘭1-7置于爆炸實驗容器罐I內(nèi)底 部，擴(kuò)散器5-10通過第一氣動閥5-6與樣品高壓儲罐5-5連接，樣品高壓儲罐5-5通過高 壓電磁閥5-4和截止閥5-3與高壓儲氣瓶5-2連接，高壓儲氣瓶5-2與空壓機(jī)5_1連接，真 空泵5-9通過真空泵雙向保護(hù)電磁控制閥5-8與所述的氣體進(jìn)樣口 1-8連接，精密配氣流 量計5-7安裝在管路上。[0030]通過該進(jìn)樣系統(tǒng)可分別或同時實現(xiàn)氣體、粉塵、液體單獨(dú)或混合快速進(jìn)樣，并在罐 內(nèi)噴放形成氣云。樣品高壓儲罐內(nèi)存放有粉體/液體樣品及高壓氣體,通過無線同步控制 系統(tǒng)9打開第一氣動閥，高壓氣體夾帶粉體或液體樣品通過管路高速噴入爆炸實驗容器 罐，高速流動的樣品撞擊高速擴(kuò)散器經(jīng)不同角度反射面的作用，實現(xiàn)樣品高速均勻擴(kuò)散。[0031]參照圖4，燃燒爆炸抑制系統(tǒng)包括儲液罐6-1、水霧控制電磁閥6-2、水壓泵6_3、第 二氣動閥6-4、干粉控制電磁閥6-5、干粉抑制劑儲罐6-6、壓縮氣體控制電磁閥6-7、高壓儲 氣罐6-8、氣體控制電磁閥6-9、氣體滅火劑高壓儲氣瓶6-10及抑制劑噴頭/粉末擴(kuò)散器 6-11，其中噴頭/粉末擴(kuò)散器6-11通過所述的公用接口 1-6置于爆炸實驗容器罐I內(nèi)，第 二氣動閥6-4與噴頭/粉末擴(kuò)散器6-11連接，第二氣動閥6-4通過水霧控制電磁閥6-2與 水壓泵6-3連接，水壓泵6-3與儲液罐6-1連接，第二氣動閥6-4通過干粉控制電磁閥6_5 與干粉抑制劑儲罐6-6連接，干粉抑制劑儲罐6-6通過壓縮氣體控制電磁閥6-7與高壓儲 氣罐6-8連接，第二氣動閥6-4又通過氣體控制電磁閥6-9與氣體滅火劑高壓儲氣瓶6-10 連接。[0032]第二高速氣動閥通過四通連接器和控制電磁閥與不同抑制裝置相連接，可實現(xiàn)水 霧抑制裝置、干粉抑制裝置以及氣體抑制裝置不同抑制劑的分別噴放和同時噴放；其中水 霧抑制裝置主要由儲液罐、水壓泵、水霧噴放電磁控制閥以及水霧噴頭組成，干粉抑制裝置 主要由干粉抑制劑儲罐、高壓儲氣罐、干粉控制電磁閥以及干粉噴管等部件組成，氣體抑制 裝置主要由氣體滅火劑高壓儲氣瓶、氣體控制電磁閥以及氣體抑制劑噴頭組成。通過控制 第二高速氣動閥的開關(guān)及干粉控制電磁閥、水霧控制電磁閥、氣體控制電磁閥的開關(guān)，即可 實現(xiàn)不同抑制劑單一或混合方式的滅火及惰化抑制實驗。[0033]參照圖6，旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)Z包括旋轉(zhuǎn)軸Z-1、旋轉(zhuǎn)軸固定套Z-2、軸承套Z_3、連軸器Z_4、 雙極蝸輪蝸桿減速機(jī)Z-5、四級減速電機(jī)Z-6及舉升機(jī)托板Z-7，其中旋轉(zhuǎn)軸固定套Z-2軸 心相對焊接在所述的爆炸實驗容器罐I兩側(cè)，兩側(cè)旋轉(zhuǎn)軸Z-1分別通過軸承套Z-3安裝在 舉升機(jī)托板Z-7上，一側(cè)旋轉(zhuǎn)軸Z-1通過連軸器Z-4與雙極蝸輪蝸桿減速機(jī)Z-5輸出軸連 接，四級減速電機(jī)Z-6的輸出軸與雙極蝸輪蝸桿減速機(jī)Z-5的輸入軸相連。[0034]旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)Z用于實現(xiàn)爆炸實驗容器罐體180度旋轉(zhuǎn)，以便在罐體垂直或水平狀態(tài) 開展不同的燃燒或爆炸抑制實驗，同時也方便罐體安裝、清洗與維護(hù)；整個罐體通過兩側(cè)的 旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)安裝在可同步升降的絲杠或液壓舉抬裝置J上，可實現(xiàn)同步舉升和下降；在罐體 進(jìn)樣法蘭1-7端面上安裝有定位鎖死裝置1-11，一側(cè)旋轉(zhuǎn)軸Z-1安裝有蝸輪蝸桿旋轉(zhuǎn)自鎖裝置Z-8。[0035]爆炸實驗容器罐I上設(shè)有采樣孔，生成氣體采樣分析儀4通過采樣孔上的減壓閥 收集實驗生成氣體。爆炸實驗容器罐I上還安裝有泄壓安全閥。[0036]參見圖12，無線同步控制系統(tǒng)9包括接收天線、射頻放大及調(diào)制/解調(diào)模塊、FSK 鍵控編碼/解碼模塊、中央處理器、通用COM接口和開關(guān)電源。數(shù)據(jù)接收通過天線接收的載 波信號經(jīng)過射頻放大及調(diào)制/解調(diào)模塊電路放大處理后輸入FSK鍵控編碼/解碼模塊進(jìn)行 解碼，經(jīng)中央處理器處理后轉(zhuǎn)變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)的TTL電平信號，通過通用COM接口傳輸給主控系 統(tǒng)；數(shù)據(jù)發(fā)送由主控系統(tǒng)將需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)通過通用COM接口傳輸?shù)街醒胩幚砥鳎瑪?shù)據(jù)處 理后傳輸?shù)紽SK鍵控編碼/解碼模塊進(jìn)行編碼，經(jīng)射頻放大及調(diào)制/解調(diào)模塊進(jìn)行信號調(diào) 制后，由天線發(fā)射。計算機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)10包括主控系統(tǒng)，無線控制單元，計算機(jī)監(jiān)控模塊 及相關(guān)軟件。無線控制單元包括天線、射頻放大及調(diào)制/調(diào)解模塊、FSK鍵控編碼/解碼模 塊、中央處理器、通用COM接口和開關(guān)電源。[0037]參照圖13，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)8包括罐體內(nèi)的多路溫度、壓力傳感器、采樣電路、高速 同步A/D轉(zhuǎn)換電路、中央處理器和數(shù)據(jù)存儲器，通過各自單元的傳感器電壓、電流信號的同 步轉(zhuǎn)換并與中央處理器以及主控系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。[0038]參照圖14，本實驗裝置具體的實驗流程是首先進(jìn)行實驗裝置各系統(tǒng)實驗前準(zhǔn) 備，將點(diǎn)火裝置、抑制系統(tǒng)、實驗與測試系統(tǒng)以及控制系統(tǒng)設(shè)置于工作狀態(tài)，確定爆炸實驗 容器罐I處于實驗所需的水平或豎直狀態(tài)；實驗樣品準(zhǔn)備(可燃粉塵或燃油)，將可燃粉塵 或可燃油料樣品加入樣品高壓儲罐5-5內(nèi)，關(guān)閉截止閥5-3，利用空壓機(jī)5-1為高壓儲氣瓶 5-2提供一定壓力的壓縮氣體，并打開截止閥5-3以及高壓電磁閥5-4為樣品高壓儲罐5-5 提供壓縮氣體。實驗進(jìn)樣時，首先打開真空泵雙向保護(hù)電磁控制閥5-8，利用真空泵5-9通 過氣體進(jìn)樣口 1-8對爆炸實驗容器罐I抽真空。當(dāng)壓力傳感器2-2檢測到達(dá)到需求的真空 度要求后，停止抽真空，關(guān)閉真空泵雙向保護(hù)電磁控制閥5-8和真空泵5-9。根據(jù)實驗需要 將樣品高壓儲罐5-5中的實驗樣品的可燃?xì)怏w和氧氣通過精密配氣流量計5-7和氣體進(jìn)樣 口 1-8分別按配比濃度體積比充入爆炸實驗容器罐I內(nèi)，利用高速氣流在爆炸實驗容器罐 I內(nèi)進(jìn)行充分混合；或是開啟進(jìn)樣系統(tǒng)的第一高速氣動閥5-6，將樣品高壓儲罐5-5中的可 燃粉塵或可燃油料樣品利用壓縮空氣和擴(kuò)散器5-10高速噴放到爆炸實驗容器罐I內(nèi)，進(jìn)行 可燃液體霧化或可燃粉塵均勻擴(kuò)散，進(jìn)而形成可燃?xì)庠啤0039]當(dāng)進(jìn)行氣云燃燒或爆炸實驗時，根據(jù)氣云可燃物料的種類選擇相應(yīng)的點(diǎn)火方式和 點(diǎn)火能量，利用脈沖點(diǎn)火、化學(xué)點(diǎn)火或熱熔絲點(diǎn)火方式對可燃?xì)庠七M(jìn)行點(diǎn)火，利用罐內(nèi)壁面 的溫度傳感器組8-1、壓力傳感器組8-2可測試縱向燃燒或爆炸火焰波陣面的溫度及爆炸 實驗容器罐內(nèi)壓力變化，利用火焰及爆炸壓力徑向傳播檢測裝置2可對軸向燃燒或爆炸火 焰波陣面的溫度、壓力進(jìn)行測試，利用高速紋影系統(tǒng)7通過大口徑觀察窗觀測點(diǎn)火以及火 焰?zhèn)鞑ミ^程；同時根據(jù)實驗需要設(shè)定的延時時間，無線同步控制系統(tǒng)控制點(diǎn)火裝置3進(jìn)行 氣云/油霧燃燒、爆炸模擬。[0040]當(dāng)進(jìn)行爆炸火焰抑制實驗時，根據(jù)需要利用無線同步控制系統(tǒng)同時或延遲啟動點(diǎn) 火裝置以及抑制系統(tǒng)，利用高速紋影系統(tǒng)7通過大口徑觀察窗觀測燃燒或爆炸抑制實驗過 程現(xiàn)象，利用測試系統(tǒng)測試記錄相關(guān)特征參數(shù)；根據(jù)實驗需要，可分別或同時啟動氣體抑制 裝置(氣體控制電磁閥6-9和氣體滅火劑高壓儲氣瓶6-10)、干粉抑制裝置(干粉控制電磁閥6-5、干粉抑制劑儲罐6-6、壓縮氣體控制電磁閥6-7和高壓儲氣罐6-8)及水霧抑制裝置 (儲液罐6-1、水霧控制電磁閥6-2和水壓泵6-3)，并通過第二氣動閥6-4將干粉抑制劑儲 罐6-6中的抑制劑通過抑制劑噴頭/粉末擴(kuò)散器6-11在爆炸實驗容器罐I內(nèi)快速噴放。[0041]當(dāng)進(jìn)行可燃?xì)庠贫杌瘜嶒灂r，根據(jù)需要利用無線同步控制系統(tǒng)啟動相應(yīng)的抑制系 統(tǒng)裝置，打開第二氣動閥6-4向已經(jīng)均勻分布可燃?xì)庠频谋▽嶒炄萜鞴轎內(nèi)噴放一定濃 度的抑制劑，同時啟動對應(yīng)能量的點(diǎn)火裝置3，對爆炸實驗容器罐I內(nèi)的均勻分布可燃?xì)庠?進(jìn)行強(qiáng)制點(diǎn)火，利用高速紋影系統(tǒng)7通過大口徑觀察窗觀測點(diǎn)火是否出現(xiàn)燃燒或爆炸等實 驗現(xiàn)象；同時利用實驗與測試系統(tǒng)測試記錄相關(guān)特征參數(shù)，評價該濃度的抑制劑惰化抑制 效果。
權(quán)利要求1.一種氣云燃燒、爆炸模擬與惰化、抑制實驗裝置，其特征在于包括實驗與測試系統(tǒng)、進(jìn)樣系統(tǒng)、燃燒爆炸抑制系統(tǒng)及控制系統(tǒng)四部分，實驗與測試系統(tǒng)包括爆炸實驗容器罐 (I)、火焰及爆炸壓力徑向傳播檢測裝置(2)、點(diǎn)火裝置(3)、生成氣體采樣分析儀(4)、由高速攝影儀和紋影儀構(gòu)成的高速紋影系統(tǒng)(7)及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(8)，測試控制系統(tǒng)包括無線同步控制系統(tǒng)(9)及計算機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)(10)，所述的爆炸實驗容器罐(I)為圓柱體，圓柱體的上下兩端面為球形，在圓柱體的兩側(cè)安裝有旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)(Z)，在兩球形端面上分別安裝有上人孔法蘭(1-1)和下人孔法蘭(1-2)，并分別通過上人孔法蘭(1-1)和下人孔法蘭 (1-2)安裝有頂部人孔蓋(1-3)和底部人孔蓋(1-4)，頂部人孔蓋(1-3)中心位置安裝有法蘭座(1-5)，法蘭座(1-5)上安裝有用于連接燃燒爆炸抑制系統(tǒng)的公用接口( 1-6)，在底部人孔蓋(1-4)的中心位置安裝有用于連接進(jìn)樣系統(tǒng)的進(jìn)樣法蘭(1-7)，同時在底部人孔蓋 (1-4)上還安裝有用于連接進(jìn)樣系統(tǒng)的氣體進(jìn)樣口( 1-8)，在爆炸實驗容器罐(I)的前后兩側(cè)表面中心位置分別通過固定法蘭對稱安裝有用于高速攝影以及穿透式紋影觀測的觀察窗(1-9)，沿爆炸實驗容器罐(I)罐體豎直軸向設(shè)置有傳感器固定法蘭(1-10)，溫度傳感器組(8-1)和壓力傳感器組(8-2)固定在傳感器固定法蘭(1-10)上并與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(8)相連，所述的點(diǎn)火裝置(3)通過固定法蘭徑向安裝在爆炸實驗容器罐(I)的中心位置，所述的火焰及爆炸壓力徑向傳播檢測裝置(2)通過固定法蘭安裝在爆炸實驗容器罐(I)的中心位置，且徑向朝向點(diǎn)火裝置(3)的點(diǎn)火源位置，并與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(8)連接，所述的由高速攝影儀和紋影儀構(gòu)成的高速紋影系統(tǒng)(7)固定在相對于所述的觀察窗(1-9)的位置，所述的生成氣體采樣分析儀(4)通過減壓閥連接在爆炸實驗容器罐(I)的采樣孔上，并與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(8)連接，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(8)通過無線同步控制系統(tǒng)(9)與計算機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)(10) 連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣云燃燒、爆炸模擬與惰化、抑制實驗裝置，其特征在于所述的火焰及爆炸壓力徑向傳播檢測裝置(2)包括溫度傳感器或火焰?zhèn)鞲衅?2-1)、壓力傳感器(2-2)、傳感器可伸縮套桿(2-3)，其中溫度傳感器或火焰?zhèn)鞲衅?2-1)以及壓力傳感器(2-2)分別安裝在可伸縮套桿(2-3)的同一位置的上下兩個面上，每個傳感器數(shù)據(jù)傳輸導(dǎo)線由可伸縮套桿(2-3)內(nèi)部通過爆炸實驗容器罐(I)上的固定法蘭與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(8) 相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣云燃燒、爆炸模擬與惰化、抑制實驗裝置，其特征在于 所述的點(diǎn)火裝置(3)是可伸縮電極點(diǎn)火裝置，包括點(diǎn)火電極(3-1)、伸縮套(3-2)、電極桿 (3-3)、絕緣層(3-4)、點(diǎn)火電極帽(3-5)、壓緊帽(3-6)及點(diǎn)火線(3-7)，其中點(diǎn)火電極(3-1) 與電極桿(3-3)相連安裝在伸縮套(3-2)內(nèi)，絕緣層(3-4)包覆在電極桿(3-3)上，并利用壓緊帽(3-6)固定在爆炸實驗容器罐(I)的罐體法蘭上，點(diǎn)火線(3-7)通過點(diǎn)火電極帽(3-5) 固定在電極桿(3-3)上并引出。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣云燃燒、爆炸模擬與惰化、抑制實驗裝置，其特征在于所述的進(jìn)樣系統(tǒng)包括空壓機(jī)(5-1)、高壓儲氣瓶(5-2)、截止閥(5-3)、高壓電磁閥(5-4)、樣品高壓儲罐(5-5)、第一氣動閥(5-6)、精密配氣流量計(5-7)、真空泵雙向保護(hù)電磁控制閥 (5-8)、真空泵(5-9)和擴(kuò)散器(5-10)，其中擴(kuò)散器(5-10)通過所述的進(jìn)樣法蘭(1-7)置于爆炸實驗容器罐(I)內(nèi)底部，擴(kuò)散器(5-10)通過第一氣動閥(5-6)與樣品高壓儲罐(5-5) 連接，樣品高壓儲罐(5-5)通過高壓電磁閥(5-4)和截止閥(5-3)與高壓儲氣瓶(5-2)連接，高壓儲氣瓶(5-2 )與空壓機(jī)(5-1)連接，真空泵(5-9 )通過真空泵雙向保護(hù)電磁控制閥 (5-8)與所述的氣體進(jìn)樣口(1-8)連接，精密配氣流量計(5-7)安裝在管線上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣云燃燒、爆炸模擬與惰化、抑制實驗裝置，其特征在于所述的燃燒爆炸抑制系統(tǒng)包括儲液罐(6-1)、水霧控制電磁閥(6-2)、水壓泵(6-3)、第二氣動閥(6-4)、干粉控制電磁閥(6-5)、干粉抑制劑儲罐(6-6)、壓縮氣體控制電磁閥(6-7)、高壓儲氣罐(6-8)、氣體控制電磁閥(6-9)、氣體滅火劑高壓儲氣瓶(6-10)及噴頭/粉末擴(kuò)散器 (6-11)，其中噴頭/粉末擴(kuò)散器(6-11)通過所述的公用接口(1-6)置于爆炸實驗容器罐(I) 內(nèi)，第二高速氣動閥(6-4)與噴頭/粉末擴(kuò)散器(6-11)連接，第二氣動閥(6-4)通過水霧控制電磁閥(6-2 )與水壓泵(6-3 )連接，水壓泵(6-3 )與儲液罐(6-1)連接，第二氣動閥(6-4 ) 通過干粉控制電磁閥(6-5 )與干粉抑制劑儲罐(6-6 )連接，干粉抑制劑儲罐(6-6 )通過壓縮氣體控制電磁閥(6-7)與高壓儲氣罐(6-8)連接，第二氣動閥(6-4)又通過氣體控制電磁閥 (6-9)與氣體滅火劑高壓儲氣瓶(6-10)連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣云燃燒、爆炸模擬與惰化、抑制實驗裝置，其特征在于所述的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)(Z)包括旋轉(zhuǎn)軸(Z-1)、旋轉(zhuǎn)軸固定套(Z-2)、軸承套(Z-3)、連軸器(Z-4)、 雙極蝸輪蝸桿減速機(jī)(Z-5)、四級減速電機(jī)(Z-6)及舉升機(jī)托板(Z-7)，其中旋轉(zhuǎn)軸固定套 (Z-2)軸心相對焊接在所述的爆炸實驗容器罐(I)兩側(cè)，兩側(cè)旋轉(zhuǎn)軸(Z-1)分別通過軸承套 (Z-3 )安裝在舉升機(jī)托板(Z-7 )上，一側(cè)旋轉(zhuǎn)軸(Z-1)通過連軸器(Z-4 )與雙極蝸輪蝸桿減速機(jī)(Z-5)輸出軸連接，四級減速電機(jī)(Z-6)的輸出軸與雙極蝸輪蝸桿減速機(jī)(Z-5)的輸入軸相連。
專利摘要本實用新型涉及火災(zāi)安全技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種氣云燃燒、爆炸模擬與惰化、抑制的實驗裝置。裝置包括由爆炸實驗容器罐、火焰及爆炸壓力徑向傳播檢測裝置、點(diǎn)火裝置、生成氣體采樣分析儀、高速紋影與數(shù)據(jù)采集構(gòu)成的實驗測試系統(tǒng)，進(jìn)樣系統(tǒng)，燃燒爆炸惰化抑制系統(tǒng)，以及由無線同步控制和計算機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控構(gòu)成的控制系統(tǒng)，是一種多功能綜合性實驗平臺裝置。本實用新型實現(xiàn)了罐體的180度旋轉(zhuǎn)、數(shù)據(jù)同步采集、精密比例配氣與進(jìn)樣、同步及延遲多方式點(diǎn)火與抑制系統(tǒng)噴放；采用無線和有線數(shù)據(jù)傳輸進(jìn)行控制，實現(xiàn)罐體與控制的人機(jī)分離，保障數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩煽?，可在罐體垂直或水平狀態(tài)開展氣云、粉塵、油霧等不同實驗樣品的燃燒或爆炸及其惰化、抑制實驗。
文檔編號G01N25/00GK202837212SQ20122049695
公開日2013年3月27日 申請日期2012年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月26日
發(fā)明者劉晅亞, 管長勇, 紀(jì)超, 許曉元, 趙力增, 王穎 申請人:公安部天津消防研究所, 吉林市宏源科學(xué)儀器有限公司