【技术实现步骤摘要】
本专利技术创造属于石化企业安全领域，尤其是涉及一种多参数影响下快速响应阻/抑爆协同抑制可燃介质爆炸泄放动力学特性及其抑爆性能测试装置。
技术介绍
1、随着工业的发展和社会的进步，可燃介质爆炸事故愈加频繁且复杂。一旦发生爆炸，将对设备和人员造成重大的损伤。为了降低可燃介质爆炸造成的损失，减轻其对生产设备、基础设施、环境以及人员的危害，“泄爆”作为一种有效的方法常被用于保护整体装备。然而，泄爆产生的爆炸火焰和强大冲击波不可避免的将对外界环境产生二次危害。鉴于可燃介质爆炸特性及泄爆产生的次生灾害，应对泄爆过程进行有效的防护并采取相应的措施，如阻爆和抑爆防护等。这对预防工业可燃介质爆炸事故具有重要的现实意义，并对阻/抑爆相关领域基础研究具有较高的理论指导意义。
2、阻/抑爆装置的本质是通过淬熄阻火、喷洒抑制剂等方式对爆炸泄放火焰和冲击波进行有效的削弱与抑制。国内在阻/抑爆协同作用抑制爆炸方面理论研究较少，相关理论研究和测试技术发展缓慢且不完善。且主要的阻/抑爆产品性能及检测技术手段等也未形成完善的理论体系和标准。相关测试标准滞后且不能满足快速发展的工业技术检测需求。当前在阻/抑爆研究方面，由于气体-粉尘复合爆炸泄放后产生的衍生危害，涉及到多相态可燃物质泄放火焰，爆炸冲击波和升温等耦合过程，对外界环境仍能产生强烈的威胁。此外，当前研究主要集中于爆炸泄放方面，对泄放火焰的阻爆与抑爆研究相对缺乏。为实现快速响应的爆炸泄放防护技术并建立有效的爆炸泄放抑制准则，这需要掌握准确且详实的可燃介质爆炸泄放防护过程的动力学特性与阻/抑爆装置性
技术实现思路
1、为了解决上述技术问题，本专利技术提出了多参数影响下快速响应阻/抑爆协同抑制可燃介质爆炸泄放动力学特性性能测试装置，多参数影响下快速响应阻/抑爆协同抑制可燃介质爆炸泄放动力学特性性能测试装置，包括：可视化爆炸系统、抑爆系统、阻火系统、点火系统、供气系统、喷粉系统、泄爆系统、压力采集系统、温度采集系统、高速红外采集系统、图像采集系统、纹影采集系统、油浴加热系统、同步控制器31、程序控制与数据采集系统32；
2、程序控制与数据采集系统32通过同步控制器31分别与抑爆系统、阻火系统、点火系统、喷粉系统、压力采集系统、温度采集系统、高速红外采集系统、图像采集系统、纹影采集系统连接。
3、所述可视化爆炸系统由可视化爆炸容器17、可视化窗口18、真空压力表20组成；可视化爆炸容器17为方形容器结构，前后安装可视化窗口18并通过螺栓与其连接；可视化爆炸容器17的左侧为方形壳体结构，其中间开设圆形通孔，通过螺栓连接方式在可视化爆炸容器17左侧端面，以配合安装变径泄放法兰16；可视化爆炸容器17通过螺栓固定在标尺滑轨33上，实现水平移动并改变与抑爆装置1的距离；可视化爆炸容器17上端部安装真空压力表20，测定可视化爆炸系统内部起爆压力，并在两者连接部位安装球阀对其保护；可视化爆炸容器17左下侧通过球阀与压缩机29相连，实现起爆时初始压力的调控以及对爆炸产物进行吹扫，实现外界新鲜空气与内部产物的置换。可视化爆炸容器17左下侧通过球阀并与真空泵30相连，使其内部达到设定的真空度，调控起爆时的初始压力。
4、所述抑爆系统由抑爆装置1、抑爆罐支架2、第一气瓶3-1、限位卡套4、火焰探测器7、同步控制器31和程序控制与数据采集系统32组成；抑爆系统通过喷洒抑爆剂能够实现对爆炸泄放火焰的有效的抑制。抑爆装置1为两组罐体并沿着标尺滑轨33两侧安装。抑爆装置1安装在抑爆罐支架2上，抑爆罐支架2通过螺栓固定在标尺滑轨33上，可实现水平滑动。火焰探测器7安装在阻火单元12左侧壳体壁面，当阻火失效时火焰探测器7探测到火焰信号后立即传递给同步控制器31和程序控制与数据采集系统32，实现对泄放火焰抑制的快速响应。通过限位卡套4可实现抑爆装置1的高度、方位和角度等的调控，实现不同工况条件下快速响应阻/抑爆装备协同抑制气体/粉尘爆炸泄放动力学特性及其抑爆性能测试研究。抑爆剂喷洒后形成抑爆云团，从而抑制爆炸。抑爆剂喷洒量与抑爆云团的大小、抑爆剂浓度有关，一般可采用公式（1）计算。
5、（1）
6、式中： m为抑爆介质设计用量，kg； k 1为抑爆介质设计浓度，kg/m3； k oi为开口补偿系数，kg/m2； a oi为泄放火焰的横截面积，m2； v为防护区净容积，m3。
7、所述阻火系统由阻火单元12、阻火芯13、火焰探测器7、同步控制器31和程序控制与数据采集系统32组成。阻火单元包括：12-1、阻火盘压紧螺柱；12-2、后压紧圆环；12-3、阻火单元外壳；13、阻火芯；12-5、前压紧圆环；12-6、限位螺丝，其中，阻火盘压紧螺柱12-1穿过后压紧圆环12-2与前压紧圆环12-5将阻火芯13固定于阻火单元外壳12-3中，通过限位螺丝12-6对其进行固定。阻火单元外壳12-3通过法兰与泄放管道14连接。通过改变阻火芯13的结构参数，实现快速响应阻/抑爆装备协同抑制气体/粉尘爆炸泄放动力学特性及其抑爆性能测试研究。火焰探测器7安装在阻火单元12左侧壁面。当阻火失效时火焰探测器7探测到火焰信号后立即传递给同步控制器31和程序控制与数据采集系统32，实现对泄放火焰抑制的快速响应。
8、所述点火系统由点火电极19、可调高压点火器21、同步控制器31和程序控制与数据采集系统32组成。通过高压放电方式实现可燃介质的引燃。通过螺纹连接方式将点火电极19安装于可视化爆炸容器17右侧壁面并在通过调节点火电极19长度改变点火位置。同时，通过可调高压点火器21调控点火能量。点火能量能够明显影响可燃介质爆炸强度，如公式（2）和（3）所示。通过程序控制与数据采集系统32和同步控制器31实现高压放电开启与关闭（即点火时刻和时长），实现不同引燃工况对气体/粉尘爆炸泄放动力学特性及抑制性能影响研究，进而实现多参数影响下快速响应阻/抑爆装备协同抑制气体/粉尘爆炸泄放动力学特性及其抑爆性能测试和技术方法研究。
9、（2）
10、（3）
11、式中： pmax为最大爆炸超压；( dp/dt)max为最大爆炸压力上升速率； q为点火能量。
12、所述供气系统由第二气瓶3-2、第三气瓶3-3、第四气瓶3-4，预混罐25和压力表28组成；通过本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.多参数影响下快速响应阻/抑爆协同抑制可燃介质爆炸泄放动力学特性性能测试装置，包括：可视化爆炸系统、抑爆系统、阻火系统、点火系统、供气系统、喷粉系统、泄爆系统、压力采集系统、温度采集系统、高速红外采集系统、图像采集系统、纹影采集系统、油浴加热系统、同步控制器(31)、程序控制与数据采集系统(32)；
2.根据权利要求1所述的多参数影响下快速响应阻/抑爆协同抑制可燃介质爆炸泄放动力学特性性能测试装置，其特征在于：所述可视化爆炸系统由可视化爆炸容器(17)、可视化窗口(18)、真空压力表(20)组成；可视化爆炸容器(17)为方形容器结构，前后安装可视化窗口(18)并通过螺栓与其连接；可视化爆炸容器(17)的左侧为方形壳体结构，其中间开设圆形通孔，通过螺栓连接方式在可视化爆炸容器(17)左侧端面，以配合安装变径泄放法兰(16)；可视化爆炸容器(17)通过螺栓固定在标尺滑轨(33)上，实现水平移动并改变与抑爆装置(1)的距离；可视化爆炸容器(17)上端部安装真空压力表(20)，测定可视化爆炸系统内部起爆压力，并在两者连接部位安装球阀对其保护；可视化爆炸容器(17)左下侧通过
3. 根据权利要求1所述的多参数影响下快速响应阻/抑爆协同抑制可燃介质爆炸泄放动力学特性性能测试装置，其特征在于：所述抑爆系统由抑爆装置(1)、抑爆罐支架(2)、第一气瓶(3-1)、限位卡套 (4)、火焰探测器(7)、同步控制器(31)和程序控制与数据采集系统(32)组成；抑爆系统通过喷洒抑爆剂能够实现对爆炸泄放火焰的有效的抑制；抑爆装置(1)为两组罐体并沿着标尺滑轨(33)两侧安装；抑爆装置(1)安装在抑爆罐支架(2)上，抑爆罐支架(2)通过螺栓固定在标尺滑轨 (33)上，可实现水平滑动；火焰探测器(7)安装在阻火单元(12)左侧壳体壁面，当阻火失效时火焰探测器(7)探测到火焰信号后立即传递给同步控制器(31)和程序控制与数据采集系统(32)，实现对泄放火焰抑制的快速响应；通过限位卡套(4)可实现抑爆装置 (1)的高度、方位和角度的调控，实现不同工况条件下快速响应阻/抑爆装备协同抑制气体/粉尘爆炸泄放动力学特性及其抑爆性能测试研究；抑爆剂喷洒后形成抑爆云团，从而抑制爆炸；抑爆剂喷洒量与抑爆云团的大小、抑爆剂浓度有关，采用公式（1）计算；
4. 根据权利要求1所述的多参数影响下快速响应阻/抑爆协同抑制可燃介质爆炸泄放动力学特性性能测试装置，其特征在于：所述阻火系统由阻火单元(12)、阻火芯(13)、火焰探测器(7)、同步控制器(31)和程序控制与数据采集系统(32)组成；阻火单元包括：阻火盘压紧螺柱(12-1)、后压紧圆环(12-2)、阻火单元外壳(12-3)、阻火芯(13)、前压紧圆环(12-5)、限位螺丝(12-6)，其中，阻火盘压紧螺柱(12-1)穿过后压紧圆环(12-2)与前压紧圆环(12-5)将阻火芯(13)固定于阻火单元外壳(12-3)中，通过限位螺丝(12-6)对其进行固定；阻火单元外壳(12-3)通过法兰与泄放管道(14)连接；通过改变阻火芯(13)的结构参数，实现快速响应阻/抑爆装备协同抑制气体/粉尘爆炸泄放动力学特性及其抑爆性能测试研究；火焰探测器(7)安装在阻火单元 (12)左侧壁面；当阻火失效时火焰探测器(7)探测到火焰信号后立即传递给同步控制器(31)和程序控制与数据采集系统(32)，实现对泄放火焰抑制的快速响应。
5. 根据权利要求1所述的多参数影响下快速响应阻/抑爆协同抑制可燃介质爆炸泄放动力学特性性能测试装置，其特征在于：所述点火系统由点火电极(19)、可调高压点火器(21)、同步控制器(31)和程序控制与数据采集系统(32)组成；通过高压放电方式实现可燃介质的引燃；通过螺纹连接方式将点火电极(19)安装于可视化爆炸容器(17)右侧壁面并在通过调节点火电极(19)长度改变点火位置；同时，通过可调高压点火器(21)调控点火能量；点火能量能够明显影响可燃介质爆炸强度，如公式（2）和（3）所示；通过程序控制与数据采集系统(32)和同步控制器(31)实现高压放电开启与关闭即点火时刻和时长，实现不同引燃工况对气体/粉尘爆炸泄放动力学特性及抑制性能影响研究，进而实现多参数影响下快速响应阻/抑爆装备协同抑制气体/粉尘爆炸泄放动力学特性及其抑爆性能测试和技术方法研究；
6.根据权利要求1所述的多参数影响下快速响应阻/抑爆协同抑制可燃介质爆炸泄放动力学特性性能测试装置，其...
【技术特征摘要】
1.多参数影响下快速响应阻/抑爆协同抑制可燃介质爆炸泄放动力学特性性能测试装置，包括：可视化爆炸系统、抑爆系统、阻火系统、点火系统、供气系统、喷粉系统、泄爆系统、压力采集系统、温度采集系统、高速红外采集系统、图像采集系统、纹影采集系统、油浴加热系统、同步控制器(31)、程序控制与数据采集系统(32)；
2.根据权利要求1所述的多参数影响下快速响应阻/抑爆协同抑制可燃介质爆炸泄放动力学特性性能测试装置，其特征在于：所述可视化爆炸系统由可视化爆炸容器(17)、可视化窗口(18)、真空压力表(20)组成；可视化爆炸容器(17)为方形容器结构，前后安装可视化窗口(18)并通过螺栓与其连接；可视化爆炸容器(17)的左侧为方形壳体结构，其中间开设圆形通孔，通过螺栓连接方式在可视化爆炸容器(17)左侧端面，以配合安装变径泄放法兰(16)；可视化爆炸容器(17)通过螺栓固定在标尺滑轨(33)上，实现水平移动并改变与抑爆装置(1)的距离；可视化爆炸容器(17)上端部安装真空压力表(20)，测定可视化爆炸系统内部起爆压力，并在两者连接部位安装球阀对其保护；可视化爆炸容器(17)左下侧通过球阀与压缩机(29)相连，实现起爆时初始压力的调控以及对爆炸产物进行吹扫，实现外界新鲜空气与内部产物的置换；可视化爆炸容器(17)左下侧通过球阀并与真空泵(30)相连，使其内部达到设定的真空度，调控起爆时的初始压力。
3. 根据权利要求1所述的多参数影响下快速响应阻/抑爆协同抑制可燃介质爆炸泄放动力学特性性能测试装置，其特征在于：所述抑爆系统由抑爆装置(1)、抑爆罐支架(2)、第一气瓶(3-1)、限位卡套 (4)、火焰探测器(7)、同步控制器(31)和程序控制与数据采集系统(32)组成；抑爆系统通过喷洒抑爆剂能够实现对爆炸泄放火焰的有效的抑制；抑爆装置(1)为两组罐体并沿着标尺滑轨(33)两侧安装；抑爆装置(1)安装在抑爆罐支架(2)上，抑爆罐支架(2)通过螺栓固定在标尺滑轨 (33)上，可实现水平滑动；火焰探测器(7)安装在阻火单元(12)左侧壳体壁面，当阻火失效时火焰探测器(7)探测到火焰信号后立即传递给同步控制器(31)和程序控制与数据采集系统(32)，实现对泄放火焰抑制的快速响应；通过限位卡套(4)可实现抑爆装置 (1)的高度、方位和角度的调控，实现不同工况条件下快速响应阻/抑爆装备协同抑制气体/粉尘爆炸泄放动力学特性及其抑爆性能测试研究；抑爆剂喷洒后形成抑爆云团，从而抑制爆炸；抑爆剂喷洒量与抑爆云团的大小、抑爆剂浓度有关，采用公式（1）计算；
4. 根据权利要求1所述的多参数影响下快速响应阻/抑爆协同抑制可燃介质爆炸泄放动力学特性性能测试装置，其特征在于：所述阻火系统由阻火单元(12)、阻火芯(13)、火焰探测器(7)、同步控制器(31)和程序控制与数据采集系统(32)组成；阻火单元包括：阻火盘压紧螺柱(12-1)、后压紧圆环(12-2)、阻火单元外壳(12-3)、阻火芯(13)、前压紧圆环(12-5)、限位螺丝(12-6)，其中，阻火盘压紧螺柱(12-1)穿过后压紧圆环(12-2)与前压紧圆环(12-5)将阻火芯(13)固定于阻火单元外壳(12-3)中，通过限位螺丝(12-6)对其进行固定；阻火单元外壳(12-3)通过法兰与泄放管道(14)连接；通过改变阻火芯(13)的结构参数，实现快速响应阻/抑爆装备协同抑制气体/粉尘爆炸泄放动力学特性及其抑爆性能测试研究；火焰探测器(7)安装在阻火单元 (12)左侧壁面；当阻火失效时火焰探测器(7)探测到火焰信号后立即传递给同步控制器(31)和程序控制与数据采集系统(32)，实现对泄放火焰抑制的快速响应。
5. 根据权利要求1所述的多参数影响下快速响应阻/抑爆协同抑制可燃介质爆炸泄放动力学特性性能测试装置，其特征在于：所述点火系统由点火电极(19)、可调高压点火器(21)、同步控制器(31)和程序控制与数据采集系统(32)组成；通过高压放电方式实现可燃介质的引燃；通过螺纹连接方式将点火电极(19)安装于可视化爆炸容器(17)右侧壁面并在通过调节点火电极(19)长度改变点火位置；同时，通过可调高压点火器(21)调控点火能量；点火能量能够明显影响可燃介质爆炸强度，如公式（2）和（3）所示；通过程序控制与数据采集系统(32)和同步控制器(31)实现高压放电开启与关闭即点火时刻和时长，实现不同引燃工况对气体/粉尘爆炸泄放动力学特性及抑制性能影响研究，进而实现多参数影响下快速响应阻/抑爆装备协同抑制气体/粉尘爆炸泄放动力学特性及其抑爆性能测试和技术方法研究；
6.根据权利要求1所述的多参数影响下快速响应阻/抑爆协同抑制可燃介质爆炸泄放动力学特性性能测试装置，其特征在于：所述供气系统由第二气瓶(3-2)、第三气瓶(3-3)、第四气瓶(3-4)，预混罐(25)和压力表(28)组成；通过在预混罐(25)顶端安装压力表(28)测定其内部预混气体压力；预混罐(25)侧壁面开有螺纹孔通过球阀与第二气瓶(3-2)、第三气瓶(3-3)、第四气瓶(3-4)和喷粉系统相连；通过供气系统调控预混气体的物性参数，实现在不同预混气体下气体/粉尘爆炸泄放动力学特性研究，进而更深入的实现了多参数影响下快速响应阻/抑爆装备协同抑制气体/粉尘爆炸泄放动力学特性及其抑爆性能测试和技术方法研究。
7.根据权利要求1所述的多参数影响下快速响应阻/抑爆协同抑制可燃介质爆炸泄放动力学特性性能测试装置，其特征在于：所述喷粉系统由哈特曼喷粉装置(22)、单向阀(23)、电磁阀(24)、同步控制器(31)和程序控制与数据采集系统(32)及管路组成；哈特曼喷粉装置(22)安装于可视化爆炸容器(17)底端中心位置，通过管路与单向阀(23)和电磁阀(24)与预混罐(25)连接；电磁阀(24)通过球阀与预混罐(25)连接，粉尘置于哈特曼喷粉装置(22)的粉尘槽内部，通过电磁阀(24)的开启与关闭，高压预混气体通过管路将粉尘槽内部粉尘扬起并均匀弥散于可视化爆炸容器(17)内部；单向阀(23)能够阻止火焰和压力波沿着管道反向传播至预混罐(25)内部；通过改变粉尘物性参数实现不同粉尘物性参数和喷粉工况条件影响因素研究，进而更深入的实现了多参数影响下快速响应阻/抑爆装备协同抑制气体/粉尘爆炸泄放动力学特性及其抑爆性能测试和技术方法研究。
8.根据权利要求1所述的多参数影响下快速响应阻/抑爆协同抑制可燃介质爆炸泄放动力学特性性能测试装置，其特征在于：所述泄爆系统由泄放管道(14)、泄爆膜(15)和变径泄放法兰(16)组成；变径泄放法兰(16)通过螺栓与可视化爆炸容器(17)左侧端面连接；根据实验要求，通过更换不同的变径泄放法兰(16)，进而实现不同泄放管径和面积的变换；泄放管道(14)与变径泄放...
【专利技术属性】
技术研发人员：曹兴岩，黄睿，王志荣，刘胤腾，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：发明
国别省市：
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