一、測試裝置介紹 

測試裝置示意圖如圖1所示。測試裝置由爆炸容器系統(tǒng)、加濕系統(tǒng)、配氣系統(tǒng)、點火控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)五部分構(gòu)成。 

其中爆炸容器系統(tǒng)由（1）爆炸腔構(gòu)成，（1）爆炸腔外形為圓柱形筒體，承壓不低于2MPa，筒體直徑為23.35cm，長為23.35cm。在（1）爆炸腔筒體頂部安裝有（2）壓力表用于抽真空和配氣時觀察爆炸腔內(nèi)壓力、（3）閥門1用于連接（4）濕度控制儀、（4）濕度控制儀用于監(jiān)測爆炸腔內(nèi)初始濕度、（5）壓力傳感器用于監(jiān)測爆炸腔內(nèi)爆炸壓力、（6）溫度傳感器壓力用于監(jiān)測爆炸腔內(nèi)爆炸溫度，在筒體底部安裝有（7）蒸氣入口使水蒸氣進(jìn)入到爆炸腔內(nèi)，在筒體左側(cè)安裝有（8）點火桿用于點燃爆炸腔內(nèi)可燃?xì)怏w、（9）閥門2用于控制可燃?xì)怏w進(jìn)入（1）爆炸腔、（10）閥門3用于控制（11）真空泵抽真空，在筒體右側(cè)安裝有（12）透明防爆玻璃用于（13）高速攝像機拍攝爆炸火焰圖像。 

加濕系統(tǒng)是由（3）閥門1、（4）濕度控制儀、（7）蒸氣入口、（14）水箱、（15）閥門4、（16）加濕容器、（17）加熱套、（18）閥門5、（19）加熱控制系統(tǒng)、（20）計算機構(gòu)成，通過（3）閥門1、（4）濕度控制儀、（19）加熱控制系統(tǒng)和（20）計算機用于監(jiān)測和控制爆炸腔內(nèi)的初始濕度，（15）閥門4控制（14）水箱內(nèi)的水進(jìn)入（16）加濕容器，（18）閥門5控制（17）加熱套加熱（16）加濕容器形成的水蒸氣經(jīng)（7）蒸氣入口進(jìn)入到（1）爆炸腔內(nèi)。

配氣系統(tǒng)由（2）壓力表、（9）閥門2、（21）可燃?xì)怏w氣瓶、（10）閥門3、（11）真空泵構(gòu)成，配氣時借助（11）真空泵抽真空，通過（10）閥門3控制爆炸腔內(nèi)初始壓力，基于分壓法由（9）閥門2控制（21）可燃?xì)怏w氣瓶的進(jìn)氣量，使（2）壓力表數(shù)值達(dá)到預(yù)定壓力值。

點火控制系統(tǒng)由（8）點火桿、（20）計算機、（22）點火系統(tǒng)構(gòu)成，通過高壓放電點火擊穿空氣產(chǎn)生火花點燃（1）爆炸腔內(nèi)可燃?xì)怏w。

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由（3）閥門1、（4）濕度控制儀、（5）壓力傳感器、（6）溫度傳感器、（13）高速攝像機、（19）加熱控制系統(tǒng)、（20）計算機、（23）壓力溫度采集系統(tǒng)、（24）火焰采集系統(tǒng)構(gòu)成，其中通過（3）閥門1、（4）濕度控制儀、（19）加熱控制系統(tǒng)、（20）計算機采集（1）爆炸腔內(nèi)初始濕度數(shù)據(jù)，通過（5）壓力傳感器、（6）溫度傳感器、（20）計算機、（23）壓力溫度采集系統(tǒng)采集爆炸壓力和溫度數(shù)據(jù)，通過（13）高速攝像機、（20）計算機、（24）火焰采集系統(tǒng)采集可燃?xì)怏w爆炸過程中的火焰圖像。

二、測試方法及步驟 

借助濕度可調(diào)的可燃?xì)怏w爆炸特性測試裝置及方法，可開展不同初始濕度條件下的約束空間內(nèi)可燃?xì)怏w爆炸實驗，一次完整的測試步驟如下： 

1、測試裝置安裝與調(diào)試。安裝并連接爆炸容器系統(tǒng)、、加濕系統(tǒng)、配氣系統(tǒng)、點火控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，對各部分進(jìn)行調(diào)試，確保（1）爆炸腔密封良好并保證各系統(tǒng)能夠正常運行。

2、爆炸腔內(nèi)抽真空。開啟（10）閥門3，啟動（11）真空泵，對爆炸容器系統(tǒng)進(jìn)行抽真空，通過（2）壓力表觀察（1）爆炸腔內(nèi)壓力變化，當(dāng)達(dá)到設(shè)定壓力時停止（11）真空泵并關(guān)閉（10）閥門3，抽真空結(jié)束。

3、爆炸腔內(nèi)配氣。開啟（9）閥門2，基于分壓法將（21）可燃?xì)怏w氣瓶內(nèi)的氣體充入（1）爆炸腔內(nèi)，通過（2）壓力表觀察（1）爆炸腔內(nèi)壓力變化，當(dāng)達(dá)到預(yù)定壓力時關(guān)閉（9）閥門2，將（1）爆炸腔靜置一段時間，保證可燃?xì)怏w與（1）爆炸腔內(nèi)空氣充分混合，并均勻分布在（1）爆炸腔內(nèi)。

4、調(diào)節(jié)爆炸腔內(nèi)初始濕度。打開（3）閥門1使（4）濕度控制儀開始監(jiān)測爆炸容器內(nèi)初始濕度，開啟（15）閥門4使（14）水箱內(nèi)的水進(jìn)入（16）加濕容器，通過（20）計算機控制（19）加熱控制系統(tǒng)，啟動（17）加熱套對（16）加濕容器進(jìn)行加熱，打開（18）閥門5使（16）加濕容器內(nèi)的水蒸氣經(jīng)（7）蒸氣入口進(jìn)入到（1）爆炸腔內(nèi)，通過（4）濕度控制儀觀察爆炸腔內(nèi)初始濕度變化，當(dāng)達(dá)到設(shè)定濕度時關(guān)閉（18）閥門5、（17）加熱套和（15）閥門4，然后關(guān)閉（3）閥門1避免點火后氣體爆炸壓力和高溫破壞濕度控制儀。

5、點火。通過（20）計算機控制（22）點火系統(tǒng)，設(shè)置一定的點火能量、點火延遲時間，使（8）點火桿高壓放電產(chǎn)生電火花，點燃（1）爆炸腔內(nèi)的可燃?xì)怏w。

6、數(shù)據(jù)采集。點火后，通過（5）壓力傳感器、（6）溫度傳感器、（20）計算機、（23）壓力溫度采集系統(tǒng)采集爆炸壓力和溫度數(shù)據(jù)，通過（13）高速攝像機、（20）計算機、（24）火焰采集系統(tǒng)采集可燃?xì)怏w爆炸過程中的火焰圖像，并將采集的數(shù)據(jù)保存到（20）計算機。

7、關(guān)閉電源和測試系統(tǒng)。

8、數(shù)據(jù)分析。對（20）計算機記錄的（1）爆炸腔內(nèi)爆炸壓力、溫度、火焰圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和分析。

三、附圖說明 

1-爆炸腔；2-壓力表；3-閥門1；4-濕度控制儀；5-壓力傳感器；6-溫度傳感器；7-蒸氣入口；8-點火桿；9-閥門2；10-閥門3；11-真空泵；12-透明防爆玻璃；13-高速攝像機；14-水箱；15-閥門4；16-加濕容器；17-加熱套；18-閥門5；19-加熱控制系統(tǒng)；20-計算機；21-可燃?xì)怏w氣瓶；22-點火系統(tǒng)；23-壓力溫度采集系統(tǒng)；24-火焰采集系統(tǒng)

圖1 測試裝置示意圖

                                                 北京石油化工學(xué)院

                                              葫蘆島市北方石化設(shè)備廠