[發明專利]一種混合氣體爆炸性現場測試裝置及測定方法

有效

• 申請號: 201710831664.6
• 申請日: 2017-09-15
• 公開（公告）號: CN107449799B
• 公開（公告）日: 2018-07-13
• 發明（設計）人: 任常興;管長勇;李晉;張欣;幕洋洋;張網;張琰;王玥
• 申請（專利權）人: 公安部天津消防研究所;吉林市宏源科學儀器有限公司
• 主分類號: G01N25/54
• 分類號: G01N25/54
• 代理公司: 天津中環專利商標代理有限公司 12105
• 代理人: 胡京生

1.一種混合氣體爆炸性現場測試裝置，其特征在于：包括設置在便攜式箱體（6）內的自動采樣系統（1）、爆炸腔體及阻火泄壓系統（2）、超高溫點火系統（3）、智能控制及數據采集分析系統（4）、電源（5）；

所述自動采樣系統（1）包括采樣軟管（1-1）、防爆采樣泵（1-2）、阻火器Ⅰ（1-3）、阻斷閥Ⅰ（1-4）；

所述的爆炸腔體及阻火泄壓系統（2）包括爆炸腔體（2-1）、多接口轉換法蘭（2-2）、阻斷閥Ⅱ（2-5）、阻火器Ⅱ（2-3）、阻火器Ⅲ（2-6）、爆破片（2-4），所述爆炸腔體（2-1）為中空的管狀體或球狀體或罐狀體；

所述超高溫點火系統（3）為鉑點火絲（3-1），所述鉑點火絲（3-1）安裝于爆炸腔體（2-1）內；

所述的智能控制及數據采集分析系統（4）包括混合信號處理器（4-1）、高速數據采集存儲模塊（4-2）、觸摸屏彩色液晶顯示器（4-3）、無線數據通訊模塊Ⅰ（4-4）、無線數據通訊模塊Ⅱ（4-5）、多路驅動模塊（4-6）、高速壓力傳感器（4-7）和高速溫度傳感器（4-8）；

所述便攜式箱體（6）為矩形，由箱盒和箱蓋構成，箱盒和箱蓋由鉸鏈連接，便攜式箱體（6）采用輕質鋁合金材料；

所述防爆采樣泵（1-2）的吸氣接口（1-21）穿過箱盒的一側引到便攜式箱體（6）外，采樣軟管（1-1）的出氣口與防爆采樣泵（1-2）的吸氣接口（1-21）連接，采樣軟管（1-1）的進氣口引到現場吸入現場混合氣體，防爆采樣泵（1-2）的排氣接口（1-22）通過阻火器Ⅰ（1-3）與阻斷閥Ⅰ（1-4）一端連接，阻斷閥Ⅰ（1-4）的另一端與爆炸腔體（2-1）的一端連接，爆炸腔體（2-1）的另一端安裝多接口轉換法蘭（2-2），多接口轉換法蘭（2-2）的一個接口通過阻火器Ⅱ（2-3）與爆破片（2-4）連接，用于爆炸腔體（2-1）的超壓自動阻火泄放，多接口轉換法蘭（2-2）的另一個接口通過阻斷閥Ⅱ（2-5）與阻火器Ⅲ（2-6）連接，用于爆炸腔體（2-1）的受控阻火泄放；

所述高速壓力傳感器（4-7）和高速溫度傳感器（4-8）分別安裝在爆炸腔體（2-1）的外面，與高速壓力傳感器（4-7）連接的壓力傳感器探頭（4-71）設置在爆炸腔體（2-1）內側壁，與高速溫度傳感器（4-8）連接的溫度傳感器探頭（4-81）設置在鉑點火絲（3-1）和爆炸腔體（2-1）內側壁中間，分別用來采集爆炸腔體（2-1）內的壓力和溫度信號；

所述混合信號處理器（4-1）分別與高速數據采集存儲模塊（4-2）、觸摸屏彩色液晶顯示器（4-3）、無線數據通訊模塊Ⅰ（4-4）和多路驅動模塊（4-6）連接，所述高速數據采集存儲模塊（4-2）分別與高速壓力傳感器（4-7）、高速溫度傳感器（4-8）連接，無線數據通訊模塊Ⅱ（4-5）與遠程控制中心的終端連接，無線數據通訊模塊Ⅰ（4-4）和無線數據通訊模塊Ⅱ（4-5）可實現數據無線傳輸，智能控制及數據采集分析系統（4）通過無線數據通訊模塊Ⅰ（4-4）和無線數據通訊模塊Ⅱ（4-5）可實現遠程無線控制，所述多路驅動模塊（4-6）與超高溫點火系統（3）的鉑點火絲（3-1）連接；

電源（5）為智能控制及數據采集分析系統（4）供電。

2.根據權利要求1所述的一種混合氣體爆炸性現場測試裝置，其特征在于：所述電源（5）為充電鋰電池組（5-1），充電鋰電池組（5-1）可通過車載電源充電或通過適配器由AV220V ±20% 50Hz供電系統充電。

3.一種采用權利要求1所述的混合氣體爆炸性現場測試裝置的測定方法，其特征在于，步驟如下：

第一步，將便攜式箱體（6）設置在需要測定的混合氣體環境現場的檢測區，將采樣軟管（1-1）的進氣口引到現場吸入現場混合氣體，打開箱蓋，打開電源（5），裝置自檢，自檢正常觸摸屏彩色液晶顯示器（4-3）顯示主菜單，如果裝置有故障，顯示故障位置，此時關閉電源（5），參照說明書進行故障處理，然后重新打開電源（5），直至自檢正常并顯示主菜單；

第二歩，通過操作觸屏彩色液晶顯示器（4-3）啟動測試，智能控制及數據采集分析系統（4）自動采集爆炸腔體（2-1）內的初始壓力P₀和初始溫度T₀之后，智能控制及數據采集分析系統（4）的混合信號處理器（4-1）控制多路驅動模塊（4-6）驅動鉑點火絲（3-1）點火，執行一次空白點火動作，智能控制及數據采集分析系統（4）自動采集并捕捉空白點火動作期間爆炸腔體（2-1）內的最大壓力值P_MAX和最高溫度值T_MAX，經計算得到鉑點火絲（3-1）點火能量引起的壓力變化的最大值△P_KB 和溫度變化的最大值△T_KB

△P_KB=P_MAX-P₀

△T_KB=T_MAX-T₀；

第三歩，智能控制及數據采集分析系統（4）的混合信號處理器（4-1）控制多路驅動模塊（4-6），將阻斷閥Ⅰ（1-4）和阻斷閥Ⅱ（2-5）打開，并啟動防爆采樣泵（1-2），采樣軟管（1-1）進氣端采集現場混合氣，混合氣依次通過防爆采樣泵（1-2）的吸氣接口（1-21）、排氣接口（1-22）、阻火器Ⅰ（1-3）和阻斷閥Ⅰ（1-4）注入到爆炸腔體（2-1）內，同時將爆炸腔體（2-1）內的原有的氣體置換為現場采集的混合氣體實現自動采樣，爆炸腔體（2-1）內的原有氣體依次通過阻斷閥Ⅱ（2-5）和阻火器Ⅲ（2-6）安全泄放到裝置外部；

采樣完成后，智能控制及數據采集分析系統（4）的混合信號處理器（4-1）控制多路驅動模塊（4-6），自動關閉阻斷閥Ⅰ（1-4）、阻斷閥Ⅱ（2-5）和防爆采樣泵（1-2），切斷爆炸腔體（2-1）與外部鏈接；

第四步，智能控制及數據采集分析系統（4）自動采集爆炸腔體（2-1）內的初始壓力P₀和初始溫度T₀然后，智能控制及數據采集分析系統（4）的混合信號處理器（4-1）控制多路驅動模塊（4-6）驅動鉑點火絲（3-1）點火，對爆炸腔體（2-1）內的現場混合氣體進行點火測試，

鉑點火絲（3-1）點火瞬間的表面溫度可達1500℃，能夠可靠引燃爆炸腔體內的混合氣體，同時啟動高速數據采集存儲模塊（4-2），通過高速壓力傳感器（4-7）壓力傳感器探頭（4-71）和高速溫度傳感器（4-8）溫度傳感器探頭（4-81）對爆炸腔體（2-1）內的壓力和溫度連續快速采集并記錄到數據文件，點火完成后，通過智能控制及數據分析系統（4）對點火期間采集的壓力和溫度數據進行分析，得到點火期間爆炸腔體（2-1）內的最大壓力值 P_MAX和最高溫度值T_MAX ，經計算得到鉑點火測試期間壓力變化的最大值△P_CS 和溫度變化的最大值△T_CS

△P_CS=P_MAX-P₀

△T_CS=T_MAX-T₀

依據爆炸性判定標準：△P_CS ＞△P_KB+P_Z或

△T_CS ＞△T_KB+T_Z

P_Z :為綜合環境因素確定的壓力值，

P_Z :為綜合環境因素確定的溫度值，

即為爆炸性氣體，自動判斷是否為爆炸性混合氣體，通過觸屏彩色液晶顯示器（4-3）顯示測試結果，同時，通過顯示點火期間的壓力-時間曲線和溫度-時間曲線進行可視化處理，直觀反映爆炸腔體（2-1）內是否發生爆炸；

阻火泄壓系統的多接口轉換法蘭（2-2）包括兩個接口即兩個泄壓通道，多接口轉換法蘭（2-2）的一個泄壓通道是通過阻火器Ⅱ（2-3）和爆破片（2-4）實現爆炸腔體（2-1）的超壓自動阻火泄放，當爆炸腔體（2-1）內壓力超過爆破片（2-4）的破裂壓力時，爆破片（2-4）破裂，爆炸腔體（2-1）內壓力通過阻火器Ⅱ（2-3）安全泄放，防止爆炸腔體（2-1）破裂損壞，另一個泄壓通道是通過阻斷閥Ⅱ（2-5）和阻火器Ⅲ（2-6）實現爆炸腔體（2-1）的受控阻火泄放，點火測試完成后，智能控制及數據采集分析系統（4）經過對爆炸腔體（2-1）內部的溫度和壓力進行安全判斷后自動控制多路驅動模塊（4-6）打開阻斷閥Ⅱ（2-5），將爆炸腔體（2-1）內壓力通過阻火器Ⅲ（2-6）安全泄放；

第五步，爆炸腔體（2-1）內的殘余氣體進行安全泄放處置后，設備回到初始狀態；

無線數據通訊模塊Ⅰ（4-4）和無線數據通訊模塊Ⅱ（4-5）之間可實現數據無線傳輸，而不需要無線局域網支持，無線數據通訊模塊Ⅰ（4-4）與智能控制及數據采集分析系統（4）連接，無線數據通訊模塊Ⅱ（4-5）與遠程控制中心的終端連接，智能控制及數據采集分析系統（4）通過無線數據通訊模塊Ⅰ（4-4）和無線數據通訊模塊Ⅱ（4-5）可實現遠程無線控制，并將測試數據無線上傳到遠程控制中心的終端。