[發明專利]一種模擬瓦斯爆炸生成氣團理化性質的裝置及實驗方法

在審

• 申請號: 202210543625.7
• 申請日: 2022-05-19
• 公開（公告）號: CN115047164A
• 公開（公告）日: 2022-09-13
• 發明（設計）人: 李宗翔;景原浩;張明乾;胡東杰;王海文;許昊宇
• 申請（專利權）人: 遼寧工程技術大學
• 主分類號: G01N33/22
• 分類號: G01N33/22
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一種模擬瓦斯爆炸生成氣團理化性質的裝置及實驗方法，能模擬實際瓦斯爆炸后生成的高溫氣團的物理性質和化學性質，以測定出高溫氣團對人的致命性來源；本發明所述裝置和實驗方法可以在實現上述目的的同時得出瓦斯爆炸后的巷道內溫度、高溫氣團隨傳播距離增大，其所含各種氣體成分變化規律；本發明所述爆炸腔體是在技術上創新性地將爆炸腔體的一段設定為開放式腔體，并使用薄膜封口防止氣體泄漏，保證爆炸產生的高壓沖擊不會傷人；實驗裝置可以根據實際情況自由組裝出相應模型，并通過模塊化控制對多個監測點數據的連續采集、預處理、存儲、顯示，提高檢測速度和準確性；本發明所述實驗裝置構造簡單，成本較低，操作簡便，本質安全并可以重復實驗。

技術領域

本發明涉及礦井瓦斯爆炸氣團傳播研究的領域，尤其涉及一種模擬瓦斯爆炸生成氣團理化性質的裝置及實驗方法。

背景技術

礦井瓦斯爆炸為典型的受限空間爆炸，因其發生地點的特殊性，爆炸場所為深部地層中的礦井而使其不同于常見的開放空間爆炸，一旦井下發生瓦斯爆炸往往會造成大量的人員傷亡，同時也會帶來重大財產損失，是制約我國現代化礦井安全生產的重要災害之一。井下一旦發生瓦斯爆炸事故，有毒有害氣團隨之在礦井中到處蔓延，導致停產影響生產、直接損害如損毀機電設備設施，引起火災帶來物資煤炭資源損失，人員炸死炸傷、甚至造成更多人員的有毒有害氣體中毒死亡，礦井瓦斯爆炸發生后，通常情況下會導致礦井通風系統產生重大變化，礦井系統中會發生風流異常或紊亂，如使某些巷道的風量異常增大或風量降低，若風量降低顯然會導致巷道中的瓦斯不能及時而有效地排出，而造成瓦斯積聚，瓦斯爆炸后生成的有毒有害氣團是致人死亡的重要原因之一，研究其性質有助于制定瓦斯爆炸后的人員逃生對策，更嚴重的是，積聚的瓦斯風流進入火燃區必然會引發瓦斯或煤塵的二次爆炸，使瓦斯爆炸致災危害程度進一步延伸，災害范圍擴大。

發明內容

本發明提供一種模擬瓦斯爆炸生成氣團理化性質的裝置及實驗方法，其構成包括實驗管路裝置、氣體輸送裝置、甲烷氣體濃度測定裝置、實驗結果儲存裝置、爆炸主體裝置，以及一種模擬瓦斯爆炸生成氣團理化性質的裝置的實驗方法，該方法包括以下步驟：步驟一，搭建實驗管路，準備測試裝置；步驟二，檢驗實驗裝置氣密性，調試傳感器連接狀態；步驟三，測試安裝的傳感器靈敏度；步驟四，向爆炸腔體中充入不同濃度可燃氣體；步驟五，使用電子點火器引爆可燃氣體，記錄傳感器所得數據；步驟六，實驗結束后，保存數據，關閉數據收集系統。

模擬瓦斯爆炸的爆炸腔體入口端設有氣體儲存罐及流量計，流量計監測充入爆炸腔體內氣體體積，采用光干涉甲烷測定儀監測爆炸腔體內可燃氣體濃度，實現實驗所需的可燃氣體濃度調節，電子點火器安裝在爆炸腔體內，爆炸腔體與耐高溫玻璃管通過可以拆卸的橡膠管套相連，玻璃管之中相隔一定距離分別布置CO氣體濃度傳感器、氧氣濃度傳感器和溫度傳感器，各個位置的CO氣體濃度傳感器與氧氣濃度傳感器通過信號傳輸線連接到氣體濃度數據采集模塊，各個位置的溫度傳感器通過信號傳輸線連接到溫度數據采集模塊，所述氣體濃度數據采集模塊和溫度數據采集模塊與數據儲存模塊相連。

該裝置的詳細實驗方法，包括以下步驟。

步驟一：搭建用于實驗的固定支架，首先拼接玻璃管道，將玻璃管道平放在支架上固定，將爆炸腔體管道與玻璃管道連接，連接處通過橡膠管套固定，連接氣體儲存罐，并接入流量計，之后將光干涉甲烷測定儀連接到爆炸腔體的入口和出口上，入口處接口采用雙頭分叉接口設計，可連接兩條橡膠軟管，分別連接流量計出口端與光干涉瓦斯測定儀入口端；出口暫時不連接軟管，在玻璃管道內鋪設若干組氣體濃度傳感器與溫度傳感器，將氣體濃度傳感器與氣體濃度數據采集模塊進行連接，將溫度傳感器與溫度數據采集模塊進行連接，再將溫度數據采集模塊、氣體濃度數據采集模塊與數據儲存模塊連接，且將數據采集模塊接通電源，最后將數據儲存模塊中接通電源，運行電腦中的軟件的數據采集程序設置數據記錄時間間隔；