泄爆火焰诱发蒸气云爆炸的测试系统技术方案

本实用新型专利技术泄爆火焰诱发蒸气云爆炸的测试系统涉及的是一种研究泄爆火焰诱发蒸气云爆炸的测试设备。包括配气装置、点火装置、爆炸装置、数据采集处理装置、高速数字摄像机和配套的蒸气云模拟装置。所述的配气装置包括可燃气体气源、配气气源和配气罐；点火装置包括点火器，点火器安装在爆炸装置上；所述的数据采集处理装置包括安装在所述的圆柱形容器上的压力传感器、火焰传感器、信号放大器、数据采集仪、计算机和压力传感器；火焰传感器与信号放大器的输入端相连，信号放大器的输出端与数据采集仪的输入端相连，数据采集仪的输出端与计算机相连；爆炸装置安装在配气装置与数据采集处理装置之间。

Testing System of Vapor Cloud Explosion Induced by Flame Discharge

The utility model relates to a test system for the explosion of vapor cloud induced by the discharge flame, which is a test device for studying the explosion of vapor cloud induced by the discharge flame. It includes gas distribution device, ignition device, explosive device, data acquisition and processing device, high-speed digital camera and matching vapor cloud simulation device. The gas distribution device comprises a combustible gas source, a gas distribution source and a gas distribution tank; the ignition device comprises an igniter, which is installed on an explosive device; the data acquisition and processing device comprises a pressure sensor, a flame sensor, a signal amplifier, a data acquisition instrument, a computer and a pressure sensor installed on the cylindrical container; and the flame sensor and a signal release device. The input end of the device is connected, the output end of the signal amplifier is connected with the input end of the data acquisition instrument, and the output end of the data acquisition instrument is connected with the computer. The explosive device is installed between the gas distribution device and the data acquisition and processing device.

【技术实现步骤摘要】
泄爆火焰诱发蒸气云爆炸的测试系统
本技术泄爆火焰诱发蒸气云爆炸的测试系统涉及的是一种研究泄爆火焰诱发蒸气云爆炸的测试设备。
技术介绍
在工业生产过程中，圆柱形容器单独使用或者组合使用的情况极为普遍，若反应失控或容器存在缺陷，会引发火灾爆炸等事故，造成人员财产损失。在圆柱形容器泄爆过程中，由于不同工艺过程，容器的尺寸，反应器连接时的结构尺寸、与蒸气云之间距离、蒸气云的大小往往也不同，事故的危险程度也会因此而不同。目前已有的研究成果实验条件千差万别，缺乏系统性，无法对实验数据进行统计分析。通常使用模拟实验数据或传统理论计算模型指导的容器抗爆和泄爆安全设计以及蒸气云安全距离的设定。因此，需要研制一套可以系统研究泄爆火焰诱发蒸气云爆炸的测试系统，开展各种结构和尺寸条件下泄爆火焰诱发蒸气云爆炸过程的实验与理论研究，揭示泄爆火焰诱发蒸气云爆炸的规律，对蒸气云爆炸强度进行预测，对于有效地预防和控制此类灾害性事故具有重要的理论价值和实际意义，研究成果将为工业容器泄爆过程中对周围蒸气云进行隔爆、抑爆等安全技术提供依据。
技术实现思路
本技术目的是针对现有的泄爆火焰测试装置不能系统地研究一系列结构尺寸条件下泄爆火焰诱发蒸气云爆炸时的特性，而且研究结果不具广泛性、无法应用于解决实际工况问题的问题，提供一种泄爆火焰诱发蒸气云爆炸的测试系统，是一种可以系统全面地研究泄爆火焰诱发蒸气云爆炸的测试系统。本技术泄爆火焰诱发蒸气云爆炸的测试装置采取以下技术方案实现：泄爆火焰诱发蒸气云爆炸测试系统包括配气装置、点火装置、爆炸装置、数据采集及处理装置和高速数字摄像机。所述的配气装置包括可燃气体气源、配气气源和配气罐，配气罐的输入端分别与可燃气体气源及配气气源相连，配气罐的另一路输出与爆炸装置的输入口相连通。所述的点火装置包括点火器，点火器安装在爆炸装置上，所述的点火器采用电子点火器（电火花点火）。根据点火器安装位置的不同，可以实现不同位置的点火；根据进入容器深度的不同，可以实现容器的壁面点火和中心点火两种形式的点火。所述的数据采集处理装置包括安装在所述的圆柱形起爆容器上的压力传感器、火焰传感器、信号放大器、数据采集仪、计算机和压力传感器；火焰传感器、与信号放大器的输入端相连，信号放大器的输出端与数据采集仪的输入端相连，数据采集仪的输出端与计算机相连。所述的爆炸装置安装在配气装置与数据采集处理装置之间，爆炸装置包括圆柱形起爆装置、蒸气云模拟装置。圆柱形起爆装置设置有圆柱形起爆容器，圆柱形起爆容器之间均可以通过法兰自由对接。所述的高速数字摄像机用于拍摄容器内可燃气体爆炸时的火焰，高速数字摄像机镜头正对需要监测位置的观察段，高速数字摄像机输出端与计算机相连。所述的圆柱形起爆容器均有多种尺寸规格，用于进行可燃气体在不同尺寸或形状的容器中的泄爆特性及其对蒸气云爆炸的诱发作用的研究。所述的爆炸装置的各个部分通过改变圆柱形起爆容器以及相互间的连接结构，方便地进行连接组合，从结构和形状尺寸以及与蒸气云的距离三方面研究泄爆火焰诱发蒸气云爆炸。所述的圆柱形起爆容器按照长径比（长度与内径之比）分别为2:1和1:1两种。长径比为2:1的圆柱形起爆容器体积为11L—113L，优选体积分别为：11L、55L、113L。长径比（长度与内径之比）为1：1的圆柱形起爆容器体积为11L—113L，优选体积分别为：11L、55L、113L。所述的圆柱形起爆容器设置有高强度有机玻璃观察段，用于高速数字摄像机拍摄气体爆炸时的火焰图像。圆柱形起爆容器上共有5处观察段，分别位于圆柱形容器主体的上、中、下部分，竖直导管处、水平导管处。在圆柱形起爆容器上均设有点火器接口、传感器接口、进出气口。圆柱形起爆容器有3处点火器接口，分别位于容器的上中下3处；多处点火器接口可以实现在容器不同位置点火，研究泄爆火焰诱发蒸气云爆炸的特性。传感器包括压力传感器和火焰传感器。圆柱形起爆容器的特征位置均布有传感器接口，可以实现对爆炸装置特征位置处可燃气体爆炸特性的系统性监测。特征位置包括：引出导管与圆柱形起爆容器结合处、球形容器肩部、球形容器水平最大轮廓处、圆柱形起爆容器肩部、圆柱形起爆容器上部和下部。进出气口用于充放可燃预混气体、容器吹扫以及预混气体的循环，采用下进上出或左进右出的循环模式，保证可燃气体混合均匀。圆柱形起爆容器下方采用稳定钢架支撑，并安装万向轮，方便容器的相互组合。所述的蒸气云模拟装置用于模拟蒸气云在泄爆火焰诱发下的爆炸状况，并通过调整蒸气云与泄爆火焰的距离研究各种工况下的安全距离。所述的蒸气云模拟装置包含可任意调节的导轨以及用于安装蒸气云薄膜的钢制底座。该导轨底部安装有挂钩，方便与爆炸装置进行连接与固定；钢制底座包含4个不同尺寸的卡槽，用于配合不同尺寸的薄膜来模拟不同尺寸的蒸气云。所述的蒸气云模拟装置中所使用的半球形薄膜为聚氯乙烯，厚度均为0.05mm，直径有0.2m、0.4m、0.6m、0.8m和1m等5种尺寸。所对应底板的材料为16Mn钢，底板上相应位置有点火器与压力传感器的安装接口。底板背部安装有四个滑轮，可嵌入轨道中。所述的点火装置，该点火装置为高能电子点火器（型号：XDH-6L），点火能量为6J，这种装置点火速度快、操作方便。通过订制不同长度的点火枪，可以实现在容器中心点火和壁面点火。所述的高速数字摄像机，该高速数字摄像机影像采集装置（型号：PhantomV7.3）的最高分辨率＠拍摄速率：800×600＠6688帧/秒；最高拍摄速率＠分辨率：190476帧/秒＠32×8；最小曝光时间：2μs；像素数：480000；通讯接口：千兆以太网；灵敏度（ISO-12232SAT）：4800（黑白）；1200（彩色）；镜头：尼康AFZoom80-200mmf/2.8DED；软件触发；帧同步：独立FSYNCBNC同步端口，支持内部时钟源、外部时钟源、IRIG-8时间码及移相IRIG-B。数据采集处理装置，该数据采集装置主要由安装在所述的爆炸装置中的压力传感器、火焰传感器、信号放大器、数据采集仪及计算机组成，压力传感器和火焰传感器与信号放大器的输入端相连，信号放大器的输出端与数据采集仪的输入端相连，数据采集仪的输出端与计算机相连。同时由高速数字摄像机拍摄爆炸装置内爆炸火焰流场图像，高速数字摄像机的输出端与计算机相连。所述的配气罐的输入端与配气仪(型号可为GH-1)的输出端相连，配气仪的输入端分别与可燃气体气源及配气气源相连。所述的配气气源为洁净空气。所述的可燃气体气源采用甲烷、丙烷、乙烯和液化气等。所述的各装置，除内部形状、尺寸不同外，外部连接处均可以通过标准法兰自由连接。泄爆火焰诱发蒸气云爆炸的测试系统的测试方法如下：本技术的实验、测试操作过程为：一、首先根据实验需要，确定爆炸装置的结构形式、尺寸，选择合适的起爆容器、蒸气云薄膜的尺寸进行组合；二、根据泄爆火焰诱发蒸气云爆炸测试系统，组装爆炸装置和实验仪器，连接装配好配气装置、爆炸装置和数据采集处理装置，布置好高速数字摄像机位置，检查各种部件的线路，并确保连接良好，检查装置气密性；检查装置气密性的操作如下：1.关闭圆柱形起爆容器的连接法兰、进气阀，安装压力传感器于压力传感器接口中；2.打开配套数据采集仪，配置好压力传本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种泄爆火焰诱发蒸气云爆炸测试系统，其特征在于，包括配气装置、点火装置、爆炸装置、数据采集处理装置、高速数字摄像机和配套的蒸气云模拟装置；所述的配气装置包括可燃气体气源、配气气源和配气罐，配气罐的输入端分别与可燃气体气源及配气气源相连，配气罐的另一路输出与爆炸装置的输入口相连通；所述的点火装置包括点火器，点火器安装在爆炸装置上，根据点火器安装位置的不同，能实现不同位置的点火；根据进入容器深度的不同，能实现容器的壁面点火和中心点火两种形式的点火；所述的数据采集处理装置包括安装在圆柱形容器上的压力传感器、火焰传感器、信号放大器、数据采集仪、计算机和压力传感器；火焰传感器与信号放大器的输入端相连，信号放大器的输出端与数据采集仪的输入端相连，数据采集仪的输出端与计算机相连；所述的爆炸装置安装在配气装置与数据采集处理装置之间，爆炸装置包括圆柱形容器和球形容器，容器之间均能通过法兰自由对接；所述的高速数字摄像机用于拍摄容器内可燃气体爆炸时的火焰，高速数字摄像机镜头正对需要监测位置的观察段，高速数字摄像机输出端与计算机相连；所述的蒸气云模拟装置包含可任意调节的导轨以及用于安装蒸气云薄膜的钢制底座，该导轨底部安装有挂钩，方便与爆炸装置进行连接与固定；钢制底座包含不同尺寸的卡槽，用于配合不同尺寸的薄膜来模拟不同尺寸的蒸气云。...

【技术特征摘要】
1.一种泄爆火焰诱发蒸气云爆炸测试系统，其特征在于，包括配气装置、点火装置、爆炸装置、数据采集处理装置、高速数字摄像机和配套的蒸气云模拟装置；所述的配气装置包括可燃气体气源、配气气源和配气罐，配气罐的输入端分别与可燃气体气源及配气气源相连，配气罐的另一路输出与爆炸装置的输入口相连通；所述的点火装置包括点火器，点火器安装在爆炸装置上，根据点火器安装位置的不同，能实现不同位置的点火；根据进入容器深度的不同，能实现容器的壁面点火和中心点火两种形式的点火；所述的数据采集处理装置包括安装在圆柱形容器上的压力传感器、火焰传感器、信号放大器、数据采集仪、计算机和压力传感器；火焰传感器与信号放大器的输入端相连，信号放大器的输出端与数据采集仪的输入端相连，数据采集仪的输出端与计算机相连；所述的爆炸装置安装在配气装置与数据采集处理装置之间，爆炸装置包括圆柱形容器和球形容器，容器之间均能通过法兰自由对接；所述的高速数字摄像机用于拍摄容器内可燃气体爆炸时的火焰，高速数字摄像机镜头正对需要监测位置的观察段，高速数字摄像机输出端与计算机相连；所述的蒸气云模拟装置包含可任意调节的导轨以及用于安装蒸气云薄膜的钢制底座，该导轨底部安装有挂钩，方便与爆炸装置进行连接与固定；钢制底座包含不同尺寸的卡槽，用于配合不同尺寸的薄膜来模拟不同尺寸的蒸气云。2.根据权利要求1所述的一种泄爆火焰诱发蒸气云爆炸测试系统，其特征在于，所述的圆柱形容器均有多种尺寸规格，用于进行可燃气体在不同尺寸或形状的容器中的泄爆特性及其对蒸气云爆炸的诱发作用的研究。3.根据权利要求1所述的一种泄爆火焰诱发蒸气云爆炸测试系统，其特征在于，所述的爆炸装置的各个部分通过改变容器以...

【专利技术属性】
技术研发人员：王志荣，蒋科伟，焦飞，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：新型
国别省市：江苏,32