本发明专利技术提供一种开放空间大尺度可燃气云爆炸三维超压场的测试方法，该方法包括三维压力传感器阵列搭建方法、压力数据采集方法、同步触发方法和供气系统搭建及可燃气云形成方法；由三维压力传感器阵列、同步触发系统、信号调理系统、压力数据采集系统、供电系统和供气系统组成。以气云中心为核心呈放射状在多个方向、多个高度搭建一个三维、多点的压力传感器测试阵列。采用压力数据自采集和同步触发压力数据采集两种压力数据采集方式，由同步触发系统和点火装置同步触发。同时利用供气系统形成一定高度的可燃气云，通过点火发射装置发射的点火弹点燃可燃气云形成测试所需的超压，为三维超压场的反演和重建提供数据支持，为安全距离及标准的制定提供数据依据。
【技术实现步骤摘要】
一种开放空间大尺度可燃气云爆炸三维超压场的测试方法
本专利技术属于气体爆燃测试领域，尤其涉及一种开放空间大尺度可燃气云爆炸超压测试系统。
技术介绍
大规模可燃气云爆炸产生的超压相对较大，可能造成巨大的破坏作用，大量可燃气体有可能从气体储罐或者输气管道中泄露出来，在空气中扩散混合形成大规模气云爆炸混合物，一旦气云被点燃就会发生爆炸，爆炸产生的超压在开放空间依然具有很大的破坏作用。因此，进行全尺寸爆破实验，测试气云爆炸产生的超压，对于安全距离的确定及安全标准的制定很有必要。目前，我国已经建成首座(亚洲最大)全尺寸天然气管道爆破试验场，需要配备相关测试装备，制定测试方法，进行大尺度气云爆炸超压的测试。但现有关于气云的爆炸测试仅局限于实验室阶段或者小尺度的模拟实验，例如中国专利技术专利“开敞空间存在浓度梯度气云爆燃实验方法及装置”(专利申请号：200810224143.5)公开的一种开敞空间存在浓度梯度的气云爆燃实验方法及装置，其中涉及的实验气云规模很小，且用塑料薄膜约束，实验方法简单、实验装置及测点相对较少，并不能应用于大尺度气云爆燃实验。由于大尺度气云爆炸实验尚处于研发阶段，当气云直径达到几十米甚至几百米，并且实验处于环境恶劣的外场时，小尺度的实验室测试方法就不再适用。国外一些组织进行过相关大尺度实验，B.J.Lowesmith,G.Hankinson【LowesmithBJ,HankinsonG.Largescaleexperimentstostudyfiresfollowingtheruptureofhighpressurepipelinesconveyingnaturalgasandnaturalgas/hydrogenmixtures[J].ProcessSafety&EnvironmentalProtection,2013,91(s1–2):101–111.】等人进行了150mm直径管道爆破后产生的气云爆燃热辐射及冲击波的实验，但其主要是热辐射测试和近地面处的超压测试，且超压测点只有5个，分布在近地面位置，该实验仅局限于在单一水平方向上的超压测试，且测点太少。效果有一定的局限性。目前，尚未见一种较为有效的针对开放空间大尺度可燃气云爆炸三维超压测试的技术解决方案。
技术实现思路
本专利技术目的在于，提供一种开放空间大尺度可燃气云爆炸三维超压场的测试方法，该方法搭建由三维压力传感器阵列、同步触发系统、信号调理系统、压力数据采集系统、供电系统和供气系统组成，适用于开放空间恶劣环境条件下，大尺度可燃气云爆炸三维超压场的测试方法及测试装置搭建。开放空间大尺度气云爆炸需要在室外进行，条件简陋，环境恶劣，可燃气云尺度太大，且爆心较高，近地面测点布置难以准确测量气云爆炸超压数据。同时，试验场测点多、距离远，过长的信号传输导线引起信号失真。针对以上结症，本专利技术提出了传感器及其安装杆的三维布设方法，采用冲击波超压测点采用高空阵列式三维布设；压力数据采集系统采用压力数据自采集和同步触发压力数据采集两种压力数据采集方式；为了防止信号干扰，解决试验场测点多、距离远，过长的信号传输导线引起信号失真的问题，采用了多信号同步触发器，搭建了同步触发网，配合压力信号采集设备及装置，建立了同步触发数据采集系统；实现了远端信号控制，缩短了信号传输导线的长度，提高了信号传输的稳定性和精准度。本专利技术还提供了根据上述方法的实验装置，包括辅助试验的供电系统，供气系统、和点火系统，能够实时采集恶劣环境下超大规模气云爆炸产生的三维超压数据。同时，得到的超压数据可以为三维超压场的反演和重建提供数据支持。通过测试得到气云在高空的爆燃产生的超压在横向及纵向的分布规律和超压的强度等级，为安全距离及标准的制定提供数据依据。本专利技术所述的一种开放空间大尺度可燃气云爆炸三维超压场的测试方法，包括压力传感器阵列搭建方法、压力数据采集方法、同步触发方法和供气系统搭建及可燃气云形成方法，该测试方法搭建由三维压力传感器阵列、同步触发系统、信号调理系统、压力数据采集系统、供电系统和供气系统组成；所述的三维压力传感器阵列为开放空间中的三维多点的压力传感器阵列，由压力传感器(1)、测试杆(2)、传感器延长杆(3)、信号线(4)和传感器固定座(32)组成，在开放空间的测试场中，以气云中心为核心呈放射状在多个方向埋设多组传感器测试杆(2)，每根测试杆(2)之间按等距离排列，在每根测试杆(2)上等距离纵向分层设置有压力传感器(1)；所述的压力数据采集系统采用压力数据自采集和同步触发压力数据采集两种压力数据采集方式，在多组压力传感器阵列中，其中一组压力传感器阵列采用压力数据自采集方式，其每个压力传感器(1)都通过信号线(4)连接到埋设于地下的数字压力记录仪(7)，其余多组压力传感器阵列设置为同步触发压力数据采集方式，其每个压力传感器(1)都利用信号线(4)通过设置于防爆测试间(16)中的电荷放大器组(6)连接到数据采集仪(5)；同步触发压力数据采集方式对应的每组压力传感器阵列附近都设置有一个防爆测试间(16)，在防爆测试间(16)内部设置有数据采集仪(5)、电荷放大器组(6)、显示设备(8)、第一同步触发器(9)和稳压电源(10)，第一同步触发器(9)的触发信号输出端通过屏蔽电缆(13)连接到数据采集仪(5)的触发信号输入端；所述的同步触发系统由点火发射装置(11)、第二同步触发器(36)和点火控制开关(12)组成，在测试场外设置有控制间(15)，控制间(15)内部设置第二同步触发器(36)和点火控制开关(12)，二者通过屏蔽电缆(13)连接，点火控制开关(12)同时利用点火线(35)与设置于测试场内的点火发射装置(11)连接，同步控制第二同步触发器(36)触发和点火发射装置(11)点火发射，控制间(15)内的第二同步触发器(36)的触发信号输出端通过屏蔽电缆(13)连接到其中一间防爆测试间(16)内的第一同步触发器(9)的触发信号输入端，各防爆测试间(16)内的第一同步触发器(9)利用屏蔽电缆(13)串联连接，同步触发数据采集仪(5)运行；点火发射装置(11)设置于测试场内，包括触发线(17)、点火弹(18)和点火弹发射架(19)，自采集压力传感器阵列中的数字压力记录仪(7)利用触发线(17)与点火弹(18)相连，通过点火弹(18)发射切断触发线(17)实现断路触发；由点火控制开关(12)控制点火发射装置(11)的点火弹(18)点火发射，点燃可燃气云(30)形成测试所需的超压；所述的供气系统包括设置于测试场外安全距离的供气站(24)、注气管线(25)、高压输气管道爆破段(26)、排气管线(27)、放空阀(28)和高压注气设备(29)，供气站(24)的高压注气设备(29)通过注气管线(25)与高压输气管道爆破段(26)连通，高压输气管道爆破段(26)设置于测试场内的中心位置，高压输气管道爆破段(26)通过排气管线(27)与用于安全放空的放空阀(28)连通。所述的信号调理系统包括设置于各防爆测试间(16)内的电荷放大器组(6)，每组电荷放大器组(6)都由多台电荷放大器组成，其信号输入端通过信号线(4)分别与对应的压力传感器(1)连接，其对应的后端通过电缆(13)与数据采集仪(5)本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种开放空间大尺度可燃气云爆炸三维超压场的测试方法，包括压力传感器阵列搭建方法、压力数据采集方法、同步触发方法和供气系统搭建及可燃气云形成方法，其特征在于：该测试方法搭建由三维压力传感器阵列、同步触发系统、信号调理系统、压力数据采集系统、供电系统和供气系统组成；所述的三维压力传感器阵列为开放空间中的三维多点的压力传感器阵列，由压力传感器（1）、测试杆（2）、传感器延长杆（3）、信号线（4）和传感器固定座（32）组成，在开放空间的测试场中，以气云中心为核心呈放射状在多个方向埋设多组传感器测试杆（2），每根测试杆（2）之间按等距离排列，在每根测试杆（2）上等距离纵向分层设置有压力传感器（1）；所述的压力数据采集系统采用压力数据自采集和同步触发压力数据采集两种压力数据采集方式，在多组压力传感器阵列中，其中一组压力传感器阵列采用压力数据自采集方式，其每个压力传感器（1）都通过信号线（4）连接到埋设于地下的数字压力记录仪（7），其余多组压力传感器阵列设置为同步触发压力数据采集方式，其每个压力传感器（1）都利用信号线（4）通过设置于防爆测试间（16）中的电荷放大器组（6）连接到数据采集仪（5）；同步触发压力数据采集方式对应的每组压力传感器阵列附近设置有防爆测试间（16），在防爆测试间（16）内部设置有数据采集仪（5）、电荷放大器组（6）、显示设备（8）、第一同步触发器（9）和稳压电源（10），第一同步触发器（9）的触发信号输出端通过屏蔽电缆（13）连接到数据采集仪（5）的触发信号输入端；所述的同步触发系统由点火发射装置（11）、第二同步触发器（36）和点火控制开关（12）组成，在测试场外设置有控制间（15），控制间（15）内部设置第二同步触发器（36）和点火控制开关（12），二者通过屏蔽电缆（13）连接，点火控制开关（12）同时利用点火线（35）与设置于测试场内的点火发射装置（11）连接，同步控制第二同步触发器（36）触发和点火发射装置（11）点火发射，控制间（15）内的第二同步触发器（36）的触发信号输出端通过屏蔽电缆（13）连接到其中一间防爆测试间（16）内的第一同步触发器（9）的触发信号输入端，各防爆测试间（16）内的第一同步触发器（9）利用屏蔽电缆（13）串联连接，同步触发数据采集仪（5）运行；点火发射装置（11）设置于测试场内，包括触发线（17）、点火弹（18）和点火弹发射架（19），自采集压力传感器阵列中的数字压力记录仪（7）利用触发线（17）与点火弹（18）相连，通过点火弹（18）发射切断触发线（17）实现断路触发；由点火控制开关（12）控制点火发射装置（11）的点火弹（18）点火发射，点燃可燃气云（30）形成测试所需的超压；所述的供气系统包括设置于测试场外安全距离的供气站（24）、注气管线（25）、高压输气管道爆破段（26）、排气管线（27）、放空阀（28）和高压注气设备（29），供气站（24）的高压注气设备（29）通过注气管线（25）与高压输气管道爆破段（26）连通，高压输气管道爆破段（26）设置于测试场内的中心位置，高压输气管道爆破段（26）通过排气管线（27）与用于安全放空的放空阀（28）连通。...
【技术特征摘要】
1.一种开放空间大尺度可燃气云爆炸三维超压场的测试方法，包括压力传感器阵列搭建方法、压力数据采集方法、同步触发方法和供气系统搭建及可燃气云形成方法，其特征在于：该测试方法搭建由三维压力传感器阵列、同步触发系统、信号调理系统、压力数据采集系统、供电系统和供气系统组成；所述的三维压力传感器阵列为开放空间中的三维多点的压力传感器阵列，由压力传感器（1）、测试杆（2）、传感器延长杆（3）、信号线（4）和传感器固定座（32）组成，在开放空间的测试场中，以气云中心为核心呈放射状在多个方向埋设多组传感器测试杆（2），每根测试杆（2）之间按等距离排列，在每根测试杆（2）上等距离纵向分层设置有压力传感器（1）；所述的压力数据采集系统采用压力数据自采集和同步触发压力数据采集两种压力数据采集方式，在多组压力传感器阵列中，其中一组压力传感器阵列采用压力数据自采集方式，其每个压力传感器（1）都通过信号线（4）连接到埋设于地下的数字压力记录仪（7），其余多组压力传感器阵列设置为同步触发压力数据采集方式，其每个压力传感器（1）都利用信号线（4）通过设置于防爆测试间（16）中的电荷放大器组（6）连接到数据采集仪（5）；同步触发压力数据采集方式对应的每组压力传感器阵列附近设置有防爆测试间（16），在防爆测试间（16）内部设置有数据采集仪（5）、电荷放大器组（6）、显示设备（8）、第一同步触发器（9）和稳压电源（10），第一同步触发器（9）的触发信号输出端通过屏蔽电缆（13）连接到数据采集仪（5）的触发信号输入端；所述的同步触发系统由点火发射装置（11）、第二同步触发器（36）和点火控制开关（12）组成，在测试场外设置有控制间（15），控制间（15）内部设置第二同步触发器（36）和点火控制开关（12），二者通过屏蔽电缆（13）连接，点火控制开关（12）同时利用点火线（35）与设置于测试场内的点火发射装置（11）连接，同步控制第二同步触发器（36）触发和点火发射装置（11）点火发射，控制间（15）内的第二同步触发器（36）的触发信号输出端通过屏蔽电缆（13）连接到其中一间防爆测试间（16）内的第一同步触发器（9）的触发信号输入端，各防爆测试间（16）内的第一同步触发器（9）利用屏蔽电缆（13）串联连接，同步触发数据采集仪（5）运行；点火发射装置（11）设置于测试场内，包括触发线（17）、点火弹（18）和点火弹发射架（19），自采集压力传感器阵列中的...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘剑，刘振翼，谢萍，杨明，李明智，黄平，尚臣，林小飞，赵耀，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司西部管道分公司，北京理工大学，
类型：发明
国别省市：新疆,65
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