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原文传递一种粉尘爆炸模拟测试装置及其操作方法

专利名称：	一种粉尘爆炸模拟测试装置及其操作方法
摘要：	本发明公开了一种粉尘爆炸模拟测试装置，包括机械结构部分、电控采集部分；机械结构部分包括依次连接的入口隔爆管段、起爆管段、模拟管段及出口隔爆管段；起爆管段上设有供粉罐，模拟管段上设有加粉口；电控采集部分包括通讯模块以及分别与通讯模块连接的点火器、压力传感器A、压力传感器B、压力传感器C及数据处理服务器。起爆管段分别与点火器、压力传感器A连接，模拟管段与压力传感器B连接，出口隔爆管段与压力传感器C连接，供粉罐与通讯模块连接。本发明通过流体力学的运动相似原理，通过相应的设置与操作，实现了多工况多机理广谱粉尘爆炸特性的高速在线监测与采集，实现了事故复现、隐患排查、极值验证的发明目的。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	江苏;32
申请人：	中国矿业大学
发明人：	蒋子奕;李伟;刘利利;舒远;刘秀梅;李贝贝;马朝欣;袁晨星
专利状态：	有效
申请日期：	2019-07-29T00:00:00+0800
发布日期：	2019-10-29T00:00:00+0800
申请号：	CN201910687644.5
公开号：	CN110389152A
代理机构：	江苏圣典律师事务所
代理人：	郝伟扬
分类号：	G01N25/54(2006.01);G;G01;G01N;G01N25
申请人地址：	221116 江苏省徐州市铜山区大学路1号
主权项：	1.一种粉尘爆炸模拟测试装置，包括机械结构部分、电控采集部分；其特征在于：所述机械结构部分包括依次连接的入口隔爆管段(1)、起爆管段(2)、模拟管段(7)及出口隔爆管段(10)；所述起爆管段(2)上设有供粉罐(3)，模拟管段(7)上设有加粉口(6)；所述电控采集部分包括通讯模块(15)，以及分别与通讯模块(15)连接的点火器(4)、压力传感器A(5)、压力传感器B(8)、压力传感器C(11)及数据处理服务器(16)；所述起爆管段(2)分别与点火器(4)、压力传感器A(5)连接，模拟管段(7)与压力传感器B(8)连接，出口隔爆管段(10)与压力传感器C(11)连接，供粉罐(3)与通讯模块(15)连接。 2.根据权利要求1所述的粉尘爆炸模拟测试装置，其特征在于：所述机械结构部分还包括依次连接的风管(12)、除尘收集器(13)及离心除尘风机(14)；所述风管(12)与出口隔爆管段(10)连接。 3.根据权利要求2所述的粉尘爆炸模拟测试装置，其特征在于：所述除尘收集器(13)采用布袋除尘收集器。 4.根据权利要求1或2所述的粉尘爆炸模拟测试装置，其特征在于：所述压力传感器A(5)、压力传感器B(8)及压力传感器C(11)均采用高频动态压力传感器。 5.根据权利要求1或2所述的粉尘爆炸模拟测试装置，其特征在于：所述模拟管段(7)、出口隔爆管段(10)之间设有透明观察管段(9)。 6.根据权利要求5所述的粉尘爆炸模拟测试装置，其特征在于：所述入口隔爆管段(1)的气流入口处、出口隔爆管段(10)的气流出口处分别安装有被动板式隔爆阀。 7.根据权利要求5所述的粉尘爆炸模拟测试装置，其特征在于：所述起爆管段(2)的外壁开孔并设置外接管；所述供粉罐(3)的出口设置有快开电磁阀，快开电磁阀与外接管连接。 8.根据权利要求7所述的粉尘爆炸模拟测试装置，其特征在于：所述起爆管段(2)采用矩形管或圆形管；所述起爆管段(2)的外接管距离起爆管段(2)的气流入口处的长度与圆形的起爆管段(2)的内径或矩形的起爆管段(2)的最小边长的比例不小于2:1，起爆管段(2)的外接管距离起爆管段(2)的气流出口处的长度与圆形的起爆管段(2)的内径或矩形的起爆管段(2)的最小边长的比例不大于3:1。 9.根据权利要求8所述的粉尘爆炸模拟测试装置，其特征在于：所述点火器(4)的点火端头安装在起爆管段(2)的内壁，点火器(4)的点火端头与起爆管段(2)的外接管距离与圆形的起爆管段(2)的内径或矩形的起爆管段(2)的最小边长的比例不大于1:1。 10.根据权利要求9所述的粉尘爆炸模拟测试装置，其特征在于：所述点火器(4)的点火端头处的开孔使用管螺纹或钎焊。 11.根据权利要求9所述的粉尘爆炸模拟测试装置，其特征在于：所述点火器(4)的电源部件采用本安防爆型。 12.根据权利要求9所述的粉尘爆炸模拟测试装置，其特征在于：所述点火器(4)的点火能量不小于粉尘的理论最小点火能量的两倍。 13.根据权利要求5所述的粉尘爆炸模拟测试装置，其特征在于：所述压力传感器A(5)连接在起爆管段(2)的侧壁上，压力传感器A(5)的采集元件与起爆管段(2)的内壁平齐；所述压力传感器B(8)连接在模拟管段(7)的侧壁上，压力传感器B(8)的采集元件与模拟管段(7)的内壁平齐；所述压力传感器C(11)连接在出口隔爆管段(10)的侧壁上，压力传感器C(11)的采集元件与出口隔爆管段(10)的内壁平齐。 14.根据权利要求5所述的粉尘爆炸模拟测试装置，其特征在于：所述模拟管段(7)采用矩形管，其管体材料的抗拉强度σmin、管壁厚δ、管截面的最大边长Lr满足下式条件：其中：Pmax为所选用的粉尘理论最大爆炸压力。 15.根据权利要求5所述的粉尘爆炸模拟测试装置，其特征在于：所述模拟管段(7)采用圆形管，其管体材料的抗拉强度σmin、管壁厚δ、管截面外径Dr满足下列条件：其中：Pmax为所选用的粉尘理论最大爆炸压力。 16.根据权利要求5所述的粉尘爆炸模拟测试装置，其特征在于：所述加粉口(6)数量不少于1，加粉口(6)的开孔尺寸不大于圆形的模拟管段(7)的外径或矩形的模拟管段(7)的最小边长的1/3，相邻的两个加粉口(6)距离与圆形的模拟管段(7)的截面内径或矩形的模拟管段(7)的截面最小边长比例不小于1:1。 17.根据权利要求5所述的粉尘爆炸模拟测试装置，其特征在于：所述通讯模块(15)采用双绞线与数据处理服务器(16)连接，通讯模块(15)采用屏蔽线分别与供粉罐(3)连接，通讯模块(15)采用铜芯线与点火器(4)连接。 18.一种如权利要求6-17任一项所述的粉尘爆炸模拟测试装置的操作方法，其特征在于包括以下步骤：步骤一：通过透明观察管段(9)以及入口隔爆管段(1)的气流入口确认粉尘爆炸模拟测试装置内部的洁净、干燥；确认入口隔爆管段(1)气流入口处的被动板式隔爆阀与出口隔爆管段(10)气流出口处的被动板式隔爆阀安装到位；步骤二：根据所要测量的粉体种类与理论质量浓度，通过加粉口(6)向模拟管段(7)内加入粉尘；粉尘加完后密封加粉口(6)；步骤三：打开通讯模块(15)、数据处理服务器(16)，对通讯模块(15)设置压力信号采样频率与点火器(4)相对于供粉罐(3)供粉的点火延迟时间，并开始采集压力信号的变化；步骤四：打开供粉罐(3)粉体出口处的阀门，在相应的点火延迟时间后点火器(4)开始工作；压力传感器A(5)、压力传感器B(8)、压力传感器C(11)将压力变化的情况传输至数据处理服务器(16)实现数据的处理、记录、存储；步骤五：当压力传感器A(5)、压力传感器B(8)、压力传感器C(11)所测得的压力值恢复至测试前的压力值后，打开加粉口(6)，向模拟管段(7)内部加入碳酸氢钠粉体，此后再次密封加粉口(6)并静置，静置时间不小于半小时；步骤六：沿气流方向按管段拆解，清洁管体，将入口隔爆管段(1)气流入口处的被动板式隔爆阀、出口隔爆管段(10)气流出口处的被动板式隔爆阀归位。 19.根据权利要求18所述的操作方法，其特征在于：在步骤二中，所加入的粉尘质量应当不少于模拟管段(7)的内腔体积与待测粉尘理论质量浓度的乘积。 20.根据权利要求18所述的操作方法，其特征在于：在步骤五中，所加入的碳酸氢钠粉体的加入量不能少于测试所用粉尘质量的2/3。
所属类别：	发明专利