一种沉积状可燃粉尘卷扬特性的检测装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种沉积状可燃粉尘卷扬特性的检测装置及方法，属于可燃粉尘爆炸技术领域。装置包括沉积状可燃粉尘卷扬装置、卷扬特性参数检测系统。沉积状可燃粉尘卷扬装置由冲击波产生装置、卷扬特性参数检测管道及消纳器构成；卷扬特性参数检测系统由激光发射和接收模块阵列以及冲击波检测传感器组成，激光发射和接收模块阵列布置在沉积状可燃粉尘卷扬管道的竖直方向。本发明专利技术提供的沉积状可燃粉尘卷扬特性的检测装置及方法可用来检测沉积状粉尘在冲击波作用下的卷扬特性参数，为深入定量研究工业粉尘爆炸提供了重要手段。

Device and method for detecting winding characteristics of deposited combustible dust

The invention discloses a device and a method for detecting the winding characteristics of a deposition type combustible dust, belonging to the technical field of combustible dust explosion. The device comprises a deposition type combustible dust hoisting device and a hoisting characteristic parameter detection system. The deposition of combustible dust shaped hoisting device produced by shock wave device, hoisting test characteristic parameter of pipeline and consumptive device; detection system for hoisting characteristic parameters by laser transmitting and receiving array module and shock wave detection sensor, laser transmitter and receiver module array layout of the vertical direction in the shape of combustible dust deposition hoisting pipe. The winding parameters detection device and method for winding shaped combustible dust deposition characteristics provided by the invention can be used to detect the shape of dust deposition under shock wave loading, provides an important means for further quantitative research of industrial dust explosion.

【技术实现步骤摘要】
一种沉积状可燃粉尘卷扬特性的检测装置及方法
本专利技术涉及可燃粉尘爆炸
，具体涉及一种沉积状可燃粉尘卷扬特性的检测装置及方法。
技术介绍
在各类加工、处理可燃粉体材料的生产工艺过程中，常会在生产车间内、设备表面存有一定厚度呈沉积状的可燃粉尘，而该类场所通常也为粉尘爆炸危险场所，其发生粉尘爆炸的显著特点是：初始局部爆炸的有害效应并不显著，但局部爆炸产生的冲击波使本身为沉积状的可燃粉尘卷扬，与空气混合形成更大范围的可燃粉尘/空气混合物，发生更为猛烈的二次爆炸，其爆炸强度、影响范围远高于初始爆炸，因而如何防止二次爆炸的发生、控制其爆炸有害效应，是防止爆炸事故蔓延、减少人员伤亡和财产损失的重要措施之一。其中探究初始爆炸冲击波对沉积粉尘卷扬特性的影响，有利于定量揭示二次爆炸的粉尘/空气混合物形成过程，为有效防止粉尘卷扬及二次爆炸的参与程度奠定技术基础。现有技术方案中，大多采用真实的爆炸冲击波诱导沉积粉尘卷扬，卷扬的粉尘已经参与爆炸形成产物，无法对卷扬特性开展定量检测，因而有必要进行较大改进，以便安全、准确检测冲击波诱导沉积粉尘卷扬的特性参数。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种沉积状可燃粉尘卷扬特性的检测装置及方法，可以检测在冲击波用下沉积状粉尘的卷扬特性参数，有利于定量揭示二次爆炸的粉尘/空气混合物形成过程，为有效防止粉尘卷扬及二次爆炸的参与程度奠定技术基础。为实现上述目的，本专利技术采用如下的技术方案：一种沉积状可燃粉尘卷扬特性的检测装置，由沉积状可燃粉尘卷扬装置、卷扬特性参数检测系统组成，沉积状可燃粉尘卷扬装置包括：压缩气瓶，以及与压缩气瓶相连的进气管，所述的进气管上装有电磁阀，该电磁阀通过屏蔽线连接数据采集及控制系统，同时进气管另一端与截面为长方形、呈水平放置的冲击波预形成管道的进气管口相连，该冲击波预形成管道的另一端与截面相同且水平放置的冲击波传播管道以法兰连接，同时在法兰中间安装爆破片，上述的压缩气瓶、进气管、电磁阀、进气管口、冲击波预形成管道及爆破片共同构成冲击波产生装置；所述的冲击波传播管道的另一端通过法兰与沉积状可燃粉尘卷扬管道首端连接，构成卷扬特性参数检测管道；所述的沉积状可燃粉尘卷扬管道前后两侧分别安装有第一观察视窗和第二观察视窗，同时沉积状可燃粉尘卷扬管道下壁面安装有可抽动钢板，该可抽动钢板上铺设有一定厚度的沉积状粉尘；所述的沉积状可燃粉尘卷扬管道尾端通过法兰与圆筒状、竖直放置的消纳器相连。卷扬特性参数检测系统包括：布置在沉积状可燃粉尘卷扬管道端口位置的激光发射和接收模块阵列，该激光发射和接收模块阵列供电端及信号输出端分别通过导线与电源和信号放大器相连，所述的激光发射和接收模块由位于同一光路的激光发射器、聚焦透镜、激光接收二极管组成；上述冲击波传播管道和沉积状可燃粉尘卷扬管道上壁面端口位置分别安装有第一冲击波检测压力传感器、第二冲击波检测压力传感器；上述的第一冲击波检测压力传感器、第二冲击波检测压力传感器及信号放大器通过屏蔽线分别与数据采集及控制系统相连。进一步的，激光发射和接收模块阵列中的激光发射和接收模块数量可调，至少为两组。进一步的，可抽动钢板与沉积状可燃粉尘卷扬管道的壁面完全贴合，沉积状粉尘布满沉积状可燃粉尘卷扬管道下壁面。本专利技术还公开了一种使用上述的沉积状可燃粉尘卷扬特性的检测装置检测沉积状可燃粉尘卷扬特性的方法包括以下步骤：首先，在冲击波预形成管道末端法兰中安装一定爆破压力的爆破片；将一定厚度沉积状粉尘铺设在可抽动钢板上；通过数据采集及控制系统设定电磁阀的触发时间，并在数据采集及控制系统中存储爆破片的爆破压力值及相应粉尘的浓度标定曲线，同时开启电源给激光发射和接收模块阵列供电。其次，通过数据采集及控制系统触发电磁阀动作，使压缩气体充入冲击波预形成管道；当冲击波预形成管道内压力达到爆破片爆破压力时，爆破片破裂产生冲击波；第一冲击波检测压力传感器检测值达到爆破压力值后，数据采集及控制系统立即再次发出信号，使电磁阀停止动作；冲击波在卷扬特性参数检测管道中传播，使沉积状可燃粉尘卷扬管道下壁面沉积状粉尘卷扬，第二冲击波检测压力传感器、激光发射和接收模块阵列同步采集信号；冲击波穿过卷扬特性参数检测管道后被消纳器吸收。下一步，实验结果分析，记第二冲击波检测压力传感器检测到冲击波锋面的时间为T0，激光发射和接收模块阵列开始检测到粉尘的时间为Tn（n=1、2…），激光发射和接收模块与沉积状粉尘的间距为H0，相邻激光发射和接收模块的间距为H1。沉积状粉尘接触冲击波锋面后由沉积状态至开始卷扬状态的延迟时间△T=T1-T0；沉积状粉尘与激光发射和接收模块之间的粉尘卷扬速度S0=H0/△T；相邻两个激光发射和接收模块之间的粉尘卷扬速度Sn-1=H1/(Tn-Tn-1)（n≥2）。最后，清理检测装置；重复上述实验步骤。与现有的技术方案相比，本专利技术的有益效果在于：本专利技术通过在沉积状可燃粉尘卷扬管道端口位置设置激光发射和接收模块阵列，利用激光发射和接收模块阵列可以测量沉积状可燃粉尘的动态卷扬特性参数，利于定量揭示二次爆炸的粉尘/空气混合物形成过程，为有效防止粉尘卷扬及二次爆炸的参与程度奠定技术基础。附图说明图1是本专利技术沉积状可燃粉尘卷扬特性的检测装置的结构示意及局部剖面图。图2是本专利技术沉积状可燃粉尘卷扬特性的检测装置中沉积状可燃粉尘卷扬管道的轴侧图。图3是本专利技术实施例中粒径为18μm、不同厚度沉积状煤粉卷扬延迟时间曲线图。图4是本专利技术实施例中粒径为18μm、不同厚度沉积状煤粉在竖直方向上的速度分布曲线。图5是本专利技术实施例中粒径为18μm、厚度为0.1mm沉积状煤粉经卷扬后在时间和空间上的浓度变化。附图标记说明：1、压缩气瓶；2、进气管；3、电磁阀；4、进气管口；5、冲击波预形成管道；6-1、第一冲击波检测压力传感器；6-2、第二冲击波检测压力传感器；7、爆破片；8、冲击波传播管道；9、激光发射和接收模块阵列；9-1、激光发射和接收模块；10、沉积状可燃粉尘卷扬管道；10-1、第一观察视窗；10-2、第二观察视窗；10-3、沉积状粉尘；10-4、可抽动钢板；11、消纳器；12、数据采集及控制系统；13、信号放大器；14、激光接收二极管；15、聚焦透镜；16、激光发射器；17、电源。具体实施方式为使本专利技术所述的沉积状可燃粉尘卷扬特性的检测装置及方法更加便于理解，下面参照附图结合具体实施例对本专利技术作进一步说明。参照图1、图2，一种沉积状可燃粉尘卷扬特性的检测装置及方法，检测装置由沉积状可燃粉尘卷扬装置、卷扬特性参数检测系统组成，沉积状可燃粉尘卷扬装置包括：压缩气瓶1，以及与压缩气瓶1相连公称直径为DN25的进气管2，所述的进气管2上装有电磁阀3，该电磁阀3通过屏蔽线连接数据采集及控制系统12，同时进气管2另一端与长度为0.5m、截面为72x112mm2长方形、呈水平放置的冲击波预形成管道5的公称直径为DN32进气管口4相连，该冲击波预形成管道5的另一端与截面相同且水平放置、长度为1m的冲击波传播管道8以法兰连接，同时在法兰中间安装爆破片7，上述的压缩气瓶1、进气管2、电磁阀3、进气管口4、冲击波预形成管道5及爆破片7共同构成冲击波产生装置；所述的冲击波传播管道8的另一端通过法兰与长度为0.8m的沉积状可本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种沉积状可燃粉尘卷扬特性的检测装置，由沉积状可燃粉尘卷扬装置、卷扬特性参数检测系统组成，其特性在于：沉积状可燃粉尘卷扬装置包括：压缩气瓶（1），以及与压缩气瓶（1）相连的进气管（2），所述的进气管（2）上装有电磁阀（3），该电磁阀（3）通过屏蔽线连接数据采集及控制系统（12），同时进气管（2）另一端与截面为长方形、呈水平放置的冲击波预形成管道（5）的进气管口（4）相连，该冲击波预形成管道（5）的另一端与截面相同且水平放置的冲击波传播管道（8）以法兰连接，同时在法兰中间安装爆破片（7），上述的压缩气瓶（1）、进气管（2）、电磁阀（3）、进气管口（4）、冲击波预形成管道（5）及爆破片（7）共同构成冲击波产生装置；所述的冲击波传播管道（8）的另一端通过法兰与沉积状可燃粉尘卷扬管道（10）首端连接，构成卷扬特性参数检测管道；所述的沉积状可燃粉尘卷扬管道（10）前后两侧分别安装有第一观察视窗（10‑1）和第二观察视窗（10‑2），同时沉积状可燃粉尘卷扬管道（10）下壁面安装有可抽动钢板（10‑4），该可抽动钢板（10‑4）上铺设有一定厚度的沉积状粉尘（10‑3）；所述的沉积状可燃粉尘卷扬管道（10）尾端通过法兰与圆筒状、竖直放置的消纳器（11）相连；卷扬特性参数检测系统包括：布置在沉积状可燃粉尘卷扬管道（10）端口位置的激光发射和接收模块阵列（9），该激光发射和接收模块阵列（9）供电端及信号输出端分别通过导线与电源（17）和信号放大器（13）相连，所述的激光发射和接收模块（9‑1）由位于同一光路的激光发射器（16）、聚焦透镜（15）、激光接收二极管（14）组成；上述冲击波传播管道（8）和沉积状可燃粉尘卷扬管道（10）上壁面端口位置分别安装有第一冲击波检测压力传感器（6‑1）、第二冲击波检测压力传感器（6‑2）；上述的第一冲击波检测压力传感器（6‑1）、第二冲击波检测压力传感器（6‑2）及信号放大器（13）通过屏蔽线分别与数据采集及控制系统（12）相连。...

【技术特征摘要】
1.一种沉积状可燃粉尘卷扬特性的检测装置，由沉积状可燃粉尘卷扬装置、卷扬特性参数检测系统组成，其特性在于：沉积状可燃粉尘卷扬装置包括：压缩气瓶（1），以及与压缩气瓶（1）相连的进气管（2），所述的进气管（2）上装有电磁阀（3），该电磁阀（3）通过屏蔽线连接数据采集及控制系统（12），同时进气管（2）另一端与截面为长方形、呈水平放置的冲击波预形成管道（5）的进气管口（4）相连，该冲击波预形成管道（5）的另一端与截面相同且水平放置的冲击波传播管道（8）以法兰连接，同时在法兰中间安装爆破片（7），上述的压缩气瓶（1）、进气管（2）、电磁阀（3）、进气管口（4）、冲击波预形成管道（5）及爆破片（7）共同构成冲击波产生装置；所述的冲击波传播管道（8）的另一端通过法兰与沉积状可燃粉尘卷扬管道（10）首端连接，构成卷扬特性参数检测管道；所述的沉积状可燃粉尘卷扬管道（10）前后两侧分别安装有第一观察视窗（10-1）和第二观察视窗（10-2），同时沉积状可燃粉尘卷扬管道（10）下壁面安装有可抽动钢板（10-4），该可抽动钢板（10-4）上铺设有一定厚度的沉积状粉尘（10-3）；所述的沉积状可燃粉尘卷扬管道（10）尾端通过法兰与圆筒状、竖直放置的消纳器（11）相连；卷扬特性参数检测系统包括：布置在沉积状可燃粉尘卷扬管道（10）端口位置的激光发射和接收模块阵列（9），该激光发射和接收模块阵列（9）供电端及信号输出端分别通过导线与电源（17）和信号放大器（13）相连，所述的激光发射和接收模块（9-1）由位于同一光路的激光发射器（16）、聚焦透镜（15）、激光接收二极管（14）组成；上述冲击波传播管道（8）和沉积状可燃粉尘卷扬管道（10）上壁面端口位置分别安装有第一冲击波检测压力传感器（6-1）、第二冲击波检测压力传感器（6-2）；上述的第一冲击波检测压力传感器（6-1）、第二冲击波检测压力传感器（6-2）及信号放大器（13）通过屏蔽线分别与数据采集及控制系统（12）相连。2.根据权利要求1所述的一种沉积状可燃粉尘卷扬特性的检测装置，其特性在于：上述的激光发射和接收模块...

【专利技术属性】
技术研发人员：田莉，王信群，苏登，孔丽丽，高林杰，
申请(专利权)人：中国计量大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33