一種高壓可燃性氣體泄漏自燃及激波誘導點火的試驗裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明為一種高壓可燃性氣體泄漏自燃以及激波誘導點火的試驗裝置，整個試驗裝置包括試驗氣體氣瓶和氮氣氣瓶、高壓通氣管道、穩(wěn)壓閥、電磁閥、壓力表、真空泵、高壓儲罐、壓力變送器、ICP壓力傳感器、光電二極管、爆破片夾持器（內裝爆破片）、下游管道、紋影儀、高速攝像機、防護箱、空壓機等。該裝置可用于：（1）研究不同泄漏壓力、不同下游管道形狀、長度、直徑、氣體初始溫度以及爆破片破裂形狀、管口外障礙物等因素對自燃點火發(fā)生的影響，并進一步完善自燃點火機理；（2）研究激波誘導點火過程，揭示激波誘導點火機理及其影響因素；（3）實現自燃點火和激波誘導點火過程的可視化研究。
【專利說明】一種高壓可燃性氣體泄漏自燃及激波誘導點火的試驗裝置
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于可燃性氣體的安全的【技術領域】，具體涉及一種高壓可燃性氣體泄漏自燃及激波誘導點火的試驗裝置。
【背景技術】
[0002]可燃性氣體高壓儲存是提高能源利用效率的一項重要技術，而高壓儲存的可燃性氣體意外泄漏或釋放時有可能發(fā)生自燃點火現象，進而引發(fā)火災爆炸事故。目前國內外對高壓可燃性氣體泄漏自燃的機理還沒有統一的認識，大部分研究側重于擴散點火理論。擴散點火理論是指高壓可燃性氣體通過下游管道或直接釋放到空氣(或氧氣)中，會在氣體燃料射流前端形成激波，激波產生高溫高壓，從而使激波后方空氣溫度迅速升高，此時高溫空氣與射流前沿之間會發(fā)生分子擴散，形成一定區(qū)域的燃料-空氣混合層，當混合層溫度達到點火溫度且氣體燃料濃度處于點火范圍時，經過一段時間延遲(點火延遲)，便會發(fā)生自燃點火。目前，國內針對高壓可燃性氣體泄漏自燃機理的研究還相當少，現有研究主要是對實驗現象進行簡單描述，通過變換不同的儲存壓力、不同的下游管道等來確定自燃點火發(fā)生條件。由于高壓可燃性氣體泄漏自燃點火是一個十分復雜的過程，受氣體儲存壓力、下游管道形狀和尺寸、管口外障礙物、隔膜破裂過程、氣體溫度等諸多因素的影響，因此研究不同條件下的高壓可燃性氣體泄漏自燃點火規(guī)律，發(fā)展捕捉激波結構變化和自燃點火過程的可視化技術，建立噴射火焰結構尺寸的定量模型，不僅可以深化自燃點火機理研究、拓展射流火焰理論模型，同時還可為發(fā)展高壓可燃性氣體的安全儲存技術、完善相關安全標準和規(guī)范提供實驗依據和理論支撐。
[0003]氣體高壓存儲時，一旦發(fā)生泄漏會在氣體射流前方形成一道激波，若激波作用于可燃性(部分)預混氣體，致使其溫度升高，當可燃性混合氣體溫度達到點火溫度時，便會發(fā)生燃燒，甚至爆炸。目前，國內針對激波誘導點火過程的研究主要在激波管內進行，尺寸較小，不能模擬真實場景。高壓氣體泄漏時產生的激波誘導可燃性預混氣體點火不僅與激波強度、氣體初始溫度有關，而且還受可燃性氣體濃度的影響。針對激波誘導點火現象進行研究并發(fā)展點火過程可視化技術，不僅可以更加直觀的研究激波誘導點火過程，揭示激波誘導點火機理，還可為發(fā)展激波誘導點火抑制技術提供理論依據。
[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種能夠進行上述試驗的高壓可燃性氣體泄漏自燃以及激波誘導點火試驗平臺。

【發(fā)明內容】
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[0005]本發(fā)明的目的是提供一種高壓可燃性氣體泄漏自燃及激波誘導點火的試驗裝置，該裝置可以對不同條件下的高壓可燃性氣體泄漏自燃點火以及激波誘導點火開展試驗研究。
[0006]本發(fā)明采用的技術方案為:一種高壓可燃性氣體泄漏自燃及激波誘導點火的試驗裝置，整個試驗裝置包括高壓供氣系統、高壓儲罐和下游管道系統、安全防護系統、動態(tài)圖像記錄系統、數據采集系統以及電磁閥控制系統。高壓供氣系統主要作用是向高壓儲罐內連續(xù)穩(wěn)定的充裝試驗氣體，同時還可為試驗前氣密性的檢驗、試驗后促進裝置內尾氣的排放提供氣源；高壓儲罐和下游管道系統中包括爆破片夾持器裝置，該裝置內裝有爆破片，高壓儲罐充裝試驗氣體至一定壓力用于模擬高壓氣體的儲存，當儲存壓力大于爆破片承受壓力時，爆破片破裂，試驗氣體通過下游管道或直接排放到防護箱中；安全防護系統主要由防護箱構成，防護箱用于積聚可燃性氣體，防止隨意擴散；動態(tài)圖像記錄系統用于記錄下游管道管口處激波、激波誘導點火、氣體射流以及射流火焰的動態(tài)發(fā)展變化過程；數據采集系統記錄高壓儲罐內壓力變化以及下游管道內壓力變化和自燃點火信號，并可輸出觸發(fā)信號，啟動動態(tài)圖像記錄系統開始工作；試驗裝置中電磁閥的開閉由電磁閥控制系統進行控制。
[0007]進一步的，該試驗裝置的具體結構如下:高壓供氣系統主要由高壓試驗氣體氣瓶、氮氣瓶、第一、第二開關閥、第一、第二穩(wěn)壓閥、第一、第二、第三電磁閥、壓力表、主高壓管道和第一真空泵系統組成；在主高壓管道的前端有三個垂直布置的第一、第二、第三電磁閥，高壓試驗氣體氣瓶通過管道與第一開關閥、第一穩(wěn)壓閥和上端的第一電磁閥相連，同樣氮氣氣瓶通過管道與第二開關閥、第二穩(wěn)壓閥和中間的第二電磁閥相連，下端的第三電磁閥為備用閥，用于排放裝置內氣體；三個垂直安裝的電磁閥即上端的第一電磁閥、中間的第二電磁閥和下端的第三電磁閥通過管道連接匯集到主高壓管道上；主高壓管道上安裝有壓力表和第一真空泵系統，壓力表用來顯示管道內壓力變化，第一真空泵系統由針閥、真空泵和真空表組成，真空泵通過管道與真空表和針閥相連接，再由管道連接到主高壓管道上，第一真空泵系統用于實驗前抽取試驗裝置內的氣體。高壓儲罐和下游管道系統主要由高壓儲罐、爆破片、爆破片夾持器和下游管道構成；主高壓管道與高壓儲罐相連，高壓儲罐末端連接爆破片夾持器，爆破片夾持器另一端與下游管道相連；該夾持器內裝有爆破片，爆破片能承受一定的壓力值，當儲罐內試驗氣體壓力達到爆破片爆破壓力時，爆破片破裂，試驗氣體通過下游管道或直接噴射到防護箱內。安全防護系統主要由轉換接頭、法蘭、防護箱以及空壓機、第二真空泵系統等組成；下游管道末端通入防護箱內，下游管道與防護箱通過轉換接頭和法蘭實現連接；防護箱上開設有排氣口和進氣口并安裝有第二真空泵系統；防護箱主要用于集聚可燃性氣體，防止在室內隨意擴散；防護箱內發(fā)生意外爆炸向外泄壓以及尾氣排放均通過排氣口排到室外，排氣口的開閉由第四電磁閥控制；通過空壓機由進氣口向防護箱內鼓吹空氣擠壓可燃性氣體徹底排至室外，進氣口的開閉由第五電磁閥控制；第二真空泵系統由真空表、真空泵和針閥組成，主要用于激波誘導點火試驗開始前，抽除防護箱內氣體至真空；研究高壓氣體泄漏時產生的激波誘導可燃性預混氣體的點火過程時，高壓試驗氣體既可為高壓可燃性氣體也可為高壓非可燃性氣體，首先使用第二真空泵系統抽除防護箱內氣體至真空狀態(tài)，然后將一定量、一定濃度的可燃性預混氣體由進氣口通入防護箱內；防護箱的左右兩個側面安裝透明玻璃窗，石英玻璃通過法蘭嵌裝到玻璃窗里，下游管道噴口處在玻璃窗的視野范圍內，紋影儀光學系統產生的平行光路通過該玻璃窗；防護箱末端開設一扇門，用于下游管道出口處外部泄漏環(huán)境以及激波誘導點火試驗環(huán)境的設置，門的開閉通過門把手來操作。動態(tài)圖像記錄系統，又稱作高速紋影拍攝系統，主要由紋影儀和高速攝像機組成，紋影儀主要由以下幾部分組成:光源、聚焦鏡片、第一、第二反射鏡、第一、第二凹面鏡和刀口 ；當玻璃窗視野范圍內的流場密度不均勻時，平行光束通過時發(fā)生偏折，在紋影儀刀口平面上產生一個偏離的光源像，高速攝像機物鏡上的照度隨之發(fā)生變化，從而定性的顯示流場的密度變化，高速攝像機通過記錄流場密度變化圖像來反映噴口外激波的形成、自燃點火、射流變化以及噴射火焰的發(fā)展情況。數據采集系統主要由壓力變送器、第一壓力傳感器、光電二極管、第二壓力傳感器和數據采集儀組成；壓力變送器安裝在高壓儲罐上，用于測量儲罐內壓力的變化情況；下游管道上下兩側分別裝有一定數量的第一壓力傳感器和光電二極管，第一壓力傳感器為ICP壓力傳感器，該ICP壓力傳感器用于記錄管道內的壓力變化，監(jiān)測激波的形成和發(fā)展；光電二極管用于檢測管道內自燃點火發(fā)生情況以及自燃火焰的傳播過程；第二壓力傳感器用于監(jiān)測箱體內壓力的變化情況，第二壓力傳感器為ICP壓力傳感器；通過數據采集儀記錄壓力變送器、兩個ICP壓力傳感器和光電二極管所采集得到的物理變化信號，當壓力變送器測量值驟降或第一壓力傳感器測量值突升時，輸出觸發(fā)信號，啟動高速攝像機開始工作。電磁閥控制系統主要由電磁閥控制柜構成，電磁閥控制柜內設置有五個電磁閥開關，用以分別控制試驗裝置內第一、第二、第三、第四、第五電磁閥的開閉。由于涉及高壓以及可燃性氣體，整套試驗裝置需要有良好的氣密性。
[0008]進一步的，該裝置的工作過程如下:
[0009](一)高壓可燃性氣體泄漏自燃點火研究
[0010]1、根據實驗要求將爆破片安裝到夾持器內，爆破片夾持器前后兩端分別與高壓儲罐、一定規(guī)格的下游管道進行裝配連接，下游管道另一端與防護箱相連，管口處于防護箱觀察窗視野范圍內，第一壓力傳感器和光電二極管分別安裝到下游管道的上下兩側；2、打開氮氣瓶開關閥門以及中間電磁閥，向高壓儲罐內充裝氮氣至一定壓力，檢查裝置的氣密性；
3、若氣密性良好，打開備用電磁閥排除裝置內氮氣，之后利用第一真空泵系統抽取高壓儲罐以及通氣管道內的氮氣，當實驗管道和高壓儲罐內達到一定真空度后，關閉真空泵；4、開啟數據采集儀、高速攝像機，打開紋影儀光源，經反射鏡和凹面鏡形成一束平行光，該平行光經過防護箱觀察窗，保證管道出口在紋影儀拍攝視野內；5、打開高壓可燃性氣體氣瓶閥門，調節(jié)穩(wěn)壓閥出口壓力至爆破片設計壓力值，然后開啟上端電磁閥連續(xù)穩(wěn)定的向高壓儲罐內充裝可燃性氣體，儲罐內達到一定壓力時，爆破片破裂，可燃性氣體射流或射流火焰噴射到防護箱內，此時迅速關閉上端電磁閥和可燃性氣體氣瓶開關閥；6、壓力變送器檢測到儲罐內壓力驟降或第一壓力傳感器偵測到壓力突變后產生觸發(fā)信號，啟動測量設備開始工作，記錄激波、自燃點火、射流火焰等實驗現象；7、實驗測量結束后，打開氮氣瓶開關閥門和中間電磁閥向試驗裝置內通入氮氣，用以稀釋防護箱內可燃性氣體濃度；并打開防護箱上排氣口的電磁閥開關將防護箱內可燃性氣體通過排氣口排到室外，經過一段時間后，打開空壓機及其電磁閥開關向防護箱內鼓吹空氣徹底排凈防護箱內的可燃性氣體。
[0011](二)激波誘導點火過程研究
[0012]1、根據實驗要求安裝爆破片，爆破片夾持器前后兩端分別與高壓儲罐、下游管道進行裝配連接，下游管道另一端與防護箱相連，管口處于防護箱觀察窗視野范圍內，第一壓力傳感器和光電二極管分別安裝到下游管道的上下兩側；2、打開氮氣瓶開關閥門以及中間電磁閥，向高壓儲罐內充裝氮氣至一定壓力，檢查裝置的氣密性；3、若氣密性良好，打開備用電磁閥排除裝置內氮氣，之后利用第一真空泵系統抽取高壓儲罐以及通氣管道內的氮氣，當實驗管道和高壓儲罐處于真空狀態(tài)時，關閉真空泵；4、檢查防護箱的密封性，通過進氣口向防護箱內充入一定量的氮氣，保持一段時間，觀察箱體內壓力變化情況，若無顯著變化，表明防護箱裝置氣密性良好；5、打開防護箱上控制排氣口開關的電磁閥，排出箱體內氮氣，然后利用第二真空泵系統抽取箱體內氣體至真空，關閉真空泵；6、通過進氣口向防護箱內充入一定量的可燃性預混氣體；7、開啟數據采集儀、高速攝像機，打開紋影儀光源，經反射鏡和凹面鏡形成的平行光束經過防護箱觀察窗；8、打開高壓試驗氣體氣瓶開關閥門，調節(jié)穩(wěn)壓閥出口壓力至爆破片設計壓力值，然后開啟上端電磁閥連續(xù)穩(wěn)定的向高壓儲罐內充裝試驗氣體，儲罐內達到一定壓力時，爆破片破裂，氣體射流噴射到防護箱內，此時迅速關閉上端電磁閥和氣瓶開關閥；9、壓力變送器檢測到儲罐內壓力驟降或第一壓力傳感器偵測到壓力突變后產生觸發(fā)信號，啟動測量設備開始工作，記錄激波、點火等實驗現象以及利用第二壓力傳感器記錄防護箱內壓力變化；10、實驗測量結束后，打開氮氣瓶開關閥門和中間電磁閥向試驗裝置內通入氮氣，用以稀釋防護箱內可燃性氣體濃度；并打開防護箱上排氣口的電磁閥開關將防護箱內可燃性氣體通過排氣口排到室外，經過一段時間后，打開空壓機及其電磁閥開關向防護箱內鼓吹空氣徹底排凈防護箱內的可燃性氣體。
[0013]本發(fā)明的優(yōu)點在于:
[0014]本發(fā)明提供了一種進行不同條件下高壓可燃性氣體泄漏自燃點火試驗和激波誘導點火試驗的裝置，并能對高壓氣體泄漏時形成的激波強度、點火過程、射流火焰形成發(fā)展過程進行記錄，且能夠人為改變泄漏條件，比如不同泄漏壓力、不同下游管道規(guī)格、初始氣體溫度等。通過壓力變送器、ICP壓力傳感器記錄的數據可以監(jiān)測一定泄放壓力條件下的激波在下游管道內的形成和發(fā)展過程，以及管道內壓力隨時間的變化情況；通過光電二極管可以探測管道內激波誘導點火發(fā)生情況，確定點火延遲時間以及自燃火焰的傳播速度；高速紋影拍攝系統可拍攝到自燃點火在防護箱內的發(fā)生和發(fā)展過程，獲得射流擴散火焰的形成過程，以及下游管道外自燃火焰的精細結構和流場變化情況，同時該試驗裝置還可對激波誘導點火過程進行詳細記錄以及對可能引發(fā)的預混氣體爆轟參數進行測量；下游管道橫截面為矩形結構時還可將其左右側面加工為透明結構，觀察自燃點火在管道內的發(fā)生發(fā)展情況。利用該裝置可針對不同條件下的高壓可燃性氣體泄漏自燃進行研究，例如:模擬泄漏壓力對自燃點火發(fā)生的影響；確定不同下游管道形狀、長度、直徑等條件下自燃點火發(fā)生的臨界泄漏壓力；研究爆破片破裂形狀對自燃點火發(fā)生的影響；揭示管口外障礙物對自燃點火發(fā)生以及射流擴散火焰發(fā)展的影響。利用該裝置還可對不同條件下高壓氣體泄漏時產生的激波誘導可燃性預混氣體的點火過程進行研究，例如:研究不同激波強度對點火發(fā)生的影響，考察預混氣體濃度對激波誘導點火的敏感性，確定預混氣體物理參數(如溫度等)與激波誘導點火發(fā)生的關系，同時還可對可燃性預混氣體爆轟參數的發(fā)展變化規(guī)律進行測量
坐寸O
[0015]本發(fā)明為一種研究高壓可燃性氣體(如氫氣、瓦斯氣等)泄漏和釋放過程中自燃以及激波誘導點火過程的試驗裝置。該裝置可用于:(1)研究不同泄漏壓力、不同下游管道形狀、長度、直徑、氣體初始溫度以及爆破片破裂形狀、管口外障礙物等因素對自燃點火發(fā)生的影響，并進一步完善自燃點火機理；(2)研究激波誘導點火過程，揭示激波誘導點火機理及其影響因素；(3)實現自燃點火和激波誘導點火過程的可視化研究。(4)實現試驗過程的遠距離安全操作，通過電磁閥完成試驗過程中充氣和排氣的半自動化控制；(5)保證試驗結束后，可燃性試驗尾氣安全的排至室外；(6)自動記錄動態(tài)試驗現象及其精細結構。
【專利附圖】

【附圖說明】[0016]圖1為試驗裝置總體結構示意圖；
[0017]圖2防護箱結構示意圖。
[0018]附圖中試驗裝置各部件名稱和編號對應表
[0019]
【權利要求】
1.一種高壓可燃性氣體泄漏自燃及激波誘導點火的試驗裝置，其特征在于，整個試驗裝置包括高壓供氣系統、高壓儲罐和下游管道系統、安全防護系統、動態(tài)圖像記錄系統、數據采集系統以及電磁閥控制系統，高壓供氣系統主要用于向高壓儲罐內連續(xù)穩(wěn)定的充裝試驗氣體，同時還可為試驗前氣密性的檢驗、試驗后促進裝置內尾氣的排放提供氣源；高壓儲罐和下游管道系統中包含爆破片夾持器裝置，該裝置內裝有爆破片，高壓儲罐內充裝試驗氣體至一定壓力用于模擬高壓氣體的儲存，當儲存壓力大于爆破片承受壓力時，爆破片破裂，試驗氣體通過下游管道或直接排放到防護箱中；安全防護系統主要由防護箱構成，防護箱用于積聚可燃性氣體，防止隨意擴散；動態(tài)圖像記錄系統用于記錄下游管道管口處激波、激波誘導點火、氣體射流以及射流火焰的動態(tài)發(fā)展變化過程；數據采集系統記錄高壓儲罐內壓力變化以及下游管道內壓力變化和自燃點火信號，并可向動態(tài)圖像記錄系統輸入觸發(fā)信號；試驗裝置中電磁閥的開閉由電磁閥控制系統進行控制。
2.根據權利要求1所述的一種高壓可燃性氣體泄漏自燃及激波誘導點火的試驗裝置，其特征在于，該試驗裝置的具體結構如下:高壓供氣系統主要由高壓試驗氣體氣瓶(I)、氮氣瓶(2)、第一、第二開關閥(3), (4)、第一、第二穩(wěn)壓閥(5), (6)、第一、第二、第三電磁閥(7)，(8)，(9)、壓力表(10)、主高壓管道(11)和第一真空泵系統組成；在主高壓管道(11)的前端有三個垂直布置的第一、第二、第三電磁閥(7)、(8)、(9)，高壓試驗氣體氣瓶(I)通過第一開關閥(3)、第一穩(wěn)壓閥(5)后與上端的第一電磁閥(7)相連，同樣氮氣氣瓶(2)通過第二開關閥(4)和第二穩(wěn)壓閥(6)后與中間的第二電磁閥(8)相連，下端的第三電磁閥(9)為備用閥，用于排放裝置內氣體；三個垂直安裝的電磁閥即上端的第一電磁閥(7)、中間的第二電磁閥(8)和下端的第三電磁閥(9)通過管道連接匯集到主高壓管道(11)上；主高壓管道(11)上安裝有壓力表(10)和第一真空泵系統，壓力表(10)用來檢測管道內壓力變化，第一真空泵系統由針閥(12)、真空泵(13)和真空表(14)組成，真空泵(13)通過管道與真空表(14)和針閥(12)相連，再由管道連接到主高壓管道(11)上，第一真空泵系統用于實驗前抽取試驗裝置內的氣體，高壓儲罐和下游管道系統主要由高壓儲罐(15)、爆破片(17)、爆破片夾持器(18)和下游管道(21)構成；主高壓管道(11)與高壓儲罐(15)相連，高壓儲罐(15)末端連接爆破片夾持器(18)`，爆破片夾持器(18)另一端與下游管道(21)相連；該夾持器(18)內裝有一定設計壓力的爆破片(17)，當儲罐(15)內試驗氣體壓力達到爆破片爆破壓力時，爆破片(17)破裂，試驗氣體通過下游管道(21)或直接噴射到防護箱(25)內，安全防護系統主要由轉換接頭(22)、法蘭(23)、防護箱(25)以及空壓機(44)、第二真空泵系統等組成；下游管道(21)末端直接與防護箱(25)內大氣相通，下游管道(21)與防護箱(25)通過轉換接頭(22 )和法蘭(23 )實現連接；防護箱(25 )上開設有排氣口( 37 )和進氣口( 47 )并安裝有第二真空泵系統；防護箱(25)主要用于集聚可燃性氣體，防止在室內隨意擴散；防護箱(25)內發(fā)生意外爆炸向外泄壓以及尾氣排放均通過排氣口( 37)排到室外，排氣口(37)的開閉由第四電磁閥(38)控制；通過空壓機(45)由進氣口(47)向防護箱內鼓吹空氣擠壓可燃性氣體徹底排至室外，進氣口(47)的開閉由第五電磁閥(46)控制；第二真空泵系統由真空表(39)、真空泵(40)和針閥(41)組成，主要用于激波誘導點火試驗開始前，抽除防護箱(25)內氣體至真空；防護箱(25)內可人為的通入一定量的可燃性預混氣體，研究高壓氣體泄漏時產生的激波誘導可燃性預混氣體的點火過程，高壓試驗氣體既可為高壓可燃性氣體也可為高壓非可燃性氣體，研究激波誘導點火過程時，首先使用第二真空泵系統抽除防護箱(25)內氣體至真空狀態(tài)，然后將可燃性預混氣體由進氣口(47)通入防護箱(25)內；防護箱(25)的左右兩個側面安裝透明玻璃窗(24)，石英玻璃(44)通過法蘭嵌裝到玻璃窗(24)里，下游管道噴口處在玻璃窗(24)的視野范圍內，紋影儀光學系統產生的平行光路通過該玻璃窗(24);防護箱末端開設一扇門(42)，用于下游管道(21)出口處外部泄漏環(huán)境以及激波誘導點火試驗環(huán)境的設置，門(42)的開閉通過門把手(43)來操作，動態(tài)圖像記錄系統，又稱作高速紋影拍攝系統，主要由紋影儀和高速攝像機(33)組成；紋影儀主要由以下幾部分組成:光源(26)、聚焦鏡片(27)、第一、第二反射鏡(28), (31)、第一、第二凹面鏡(29)，(30)和刀口(32);當玻璃窗(24)視野范圍即管口下游一定距離內的流場密度不均勻時，平行光束通過時發(fā)生偏折，在紋影儀刀口(32)平面上產生一個偏離的光源像，高速攝像機(33)物鏡上的照度隨之發(fā)生變化，從而定性的顯示流場的密度變化，高速攝像機(33)通過記錄流場密度變化圖像來反映噴口外激波的形成、自燃點火、射流變化以及噴射火焰的發(fā)展情況，數據采集系統主要由壓力變送器(16)、第一壓力傳感器(19)、光電二極管(20)、第二壓力傳感器(36)和數據采集儀(34)組成；壓力變送器(16)安裝在高壓儲罐(15)上，用于測量儲罐內壓力的變化情況；下游管道上下兩側分別裝有一定數量的第一壓力傳感器(19)和光電二極管(20)，第一壓力傳感器(19)為ICP壓力傳感器，該ICP壓力傳感器(19)用于記錄管道內的壓力變化，監(jiān)測激波的形成和發(fā)展；光電二極管(20)用于檢測管道內自燃點火發(fā)生情況以及自燃火焰的傳播過程；第二壓力傳感器(36)用于監(jiān)測箱體內壓力的變化情況，第二壓力傳感器(36)為ICP壓力傳感器；由壓力變送器(16)、兩個ICP壓力傳感器(19)，(36)和光電二極管(20)所測的物理信號均通過數據采集儀(34)進行記錄，當壓力變送器(16)測量值驟降或第一壓力傳感器(19)測量值突升時，輸出觸發(fā)信號，啟動高速攝像機(33)開始工作，電磁閥控制系統主要由電磁閥控制柜(35)構成，電磁閥控制柜內設置有五個電磁閥開關S1-S5，分別控制第一、第二、第三、第四、第五電磁閥(7)、(8)、(9)、(38)、(46)的開閉，由于涉及高壓以及可燃性氣體，整套試驗裝置需要有良好的氣密性。
3.根據權利要求1或2所述的一種高壓可燃性氣體泄漏自燃及激波誘導點火的試驗裝置，其特征在于，該裝置的工作過程如下: (一)高壓可燃性氣體泄漏自燃點火研究 ` 1、根據實驗要求將爆破片安裝到夾持器內，爆破片夾持器前后兩端分別與高壓儲罐、一定規(guī)格的下游管道進行裝配連接，下游管道另一端與防護箱相連，管口處于防護箱觀察窗視野范圍內，第一壓力傳感器和光電二極管分別安裝到下游管道的上下兩側；2、打開氮氣瓶開關閥門以及中間電磁閥，向高壓儲罐內充裝氮氣至一定壓力，檢查裝置的氣密性；3、若氣密性良好，打開備用電磁閥排除裝置內氮氣，之后利用第一真空泵系統抽取高壓儲罐以及通氣管道內的氮氣，當實驗管道和高壓儲罐內達到一定真空度后，關閉真空泵；4、開啟數據采集儀、高速攝像機，打開紋影儀光源，經`反射鏡和凹面鏡形成一束平行光，該平行光經過防護箱觀察窗，保證管道出口在紋影儀拍攝視野內；5、打開高壓可燃性氣體氣瓶閥門，調節(jié)穩(wěn)壓閥出口壓力至爆破片設計壓力值，然后開啟上端電磁閥連續(xù)穩(wěn)定的向高壓儲罐內充裝可燃性氣體，儲罐內達到一定壓力時，爆破片破裂，可燃性氣體射流或射流火焰噴射到防護箱內，此時迅速關閉上端電磁閥和可燃性氣體氣瓶開關閥；6、壓力變送器檢測到儲罐內壓力驟降或第一壓力傳感器偵測到壓力突變后產生觸發(fā)信號，啟動測量設備開始工作，記錄激波、自燃點火、射流火焰等實驗現象；7、實驗測量結束后，打開氮氣瓶開關閥門和中間電磁閥向試驗裝置內通入氮氣，用以稀釋防護箱內可燃性氣體濃度；并打開防護箱上排氣口的電磁閥開關將防護箱內可燃性氣體通過排氣口排到室外，經過一段時間后，打開空壓機及其電磁閥開關向防護箱內鼓吹空氣徹底排凈防護箱內的可燃性氣體； (二)激波誘導點火過程研究 .1、根據實驗要求安裝爆破片，爆破片夾持器前后兩端分別與高壓儲罐、下游管道進行裝配連接，下游管道另一端與防護箱相連，管口處于防護箱觀察窗視野范圍內，第一壓力傳感器和光電二極管分別安裝到下游管道的上下兩側；2、打開氮氣瓶開關閥門以及中間電磁閥，向高壓儲罐內充裝氮氣至一定壓力，檢查裝置的氣密性；3、若氣密性良好，打開備用電磁閥排除裝置內氮氣，之后利用第一真空泵系統抽取高壓儲罐以及通氣管道內的氮氣，當實驗管道和高壓儲罐處于真空狀態(tài)時，關閉真空泵；4、檢查防護箱的密封性，通過進氣口向防護箱內充入一定量的氮氣，保持一段時間，觀察箱體內壓力變化情況，若無顯著變化，表明防護箱裝置氣密性良好；5、打開防護箱上控制排氣口開關的電磁閥，排出箱體內氮氣，然后利用第二真空泵系統抽取箱體內氣體至真空，關閉真空泵；6、通過進氣口向防護箱內充入一定量的可燃性預混氣體；7、開啟數據采集儀、高速攝像機，打開紋影儀光源，經反射鏡和凹面鏡形成的平行光束經過防護箱觀察窗；8、打開高壓試驗氣體氣瓶開關閥門，調節(jié)穩(wěn)壓閥出口壓力至爆破片設計壓力值，然后開啟上端電磁閥連續(xù)穩(wěn)定的向高壓儲罐內充裝試驗氣體，儲罐內達到一定壓力時，爆破片破裂，氣體射流噴射到防護箱內，此時迅速關閉上端電磁閥和氣瓶開 關閥；9、壓力變送器檢測到儲罐內壓力驟降或第一壓力傳感器偵測到壓力突變后產生觸發(fā)信號，啟動測量設備開始工作，記錄激波、點火等實驗現象以及利用第二壓力傳感器記錄防護箱內壓力變化；10、實驗測量結束后，打開氮氣瓶開關閥門和中間電磁閥向試驗裝置內通入氮氣，用以稀釋防護箱內可燃性氣體濃度；并打開防護箱上排氣口的電磁閥開關將防護箱內可燃性氣體通過排氣口排到室外，經過一段時間后，打開空壓機及其電磁閥開關向防護箱內鼓吹空氣徹底排凈防護箱內的可燃性氣體。
【文檔編號】G01N33/22GK103454396SQ201310404843
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年9月6日 優(yōu)先權日:2013年9月6日
【發(fā)明者】孫金華, 段強領, 肖華華, 沈曉波, 彭忠璟 申請人:中國科學技術大學