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原文传递具有浓度梯度的容器管道气体爆炸实验装置的实验方法

专利名称：	具有浓度梯度的容器管道气体爆炸实验装置的实验方法
摘要：	本发明涉及具有浓度梯度的容器管道气体爆炸实验装置的实验方法，开启真空泵，使第一至第五气体浓度受限空间为真空状态；负压配比梯度浓度，在五个气体浓度受限空间中配置出不同浓度的可燃气体或者在第一至第四气体浓度受限空间中配置出不同浓度的可燃气体，在第五气体浓度受限空间中配置惰性气体；点火实验，上位机通过同时控制四个密封装置使五个气体浓度受限空间之间联通，并向点火装置发出点火指令，PCB压力传感器感应压力变化，火焰探测器探测火焰信号，将监测数据传至上位机进行分析处理。可实现不同组合浓度的可燃气体配置以及不同组合浓度的可燃气体和惰性气体配置，从而研究具有浓度梯度的可燃气体爆炸传播机理和爆炸演化动力学过程。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	天津;12
申请人：	应急管理部天津消防研究所
发明人：	许晓元;赵力增;李善诚;刘晅亚;纪超;于年灏;朱红亚;李晶晶
专利状态：	有效
申请日期：	2019-03-01T00:00:00+0800
发布日期：	2019-05-10T00:00:00+0800
申请号：	CN201910156762.3
公开号：	CN109738607A
代理机构：	天津中环专利商标代理有限公司
代理人：	胡京生
分类号：	G01N33/22(2006.01);G;G01;G01N;G01N33
申请人地址：	300381 天津市南开区卫津南路110号
主权项：	1.一种具有浓度梯度的容器管道气体爆炸实验装置的实验方法，容器管道气体爆炸实验装置包括控制系统、点火装置、可燃气源（5）、真空泵（6）、空压机（7）、惰性气源（17）、空气气路电磁阀、可燃气气路电磁阀、惰性气源电磁阀（17-2）、主管道电磁阀、PCB压力传感器、压力传感器、火焰探测器、安全阀，控制系统由上位机和PLC控制器组成，其特征在于：还包括爆炸反应容器Ⅰ（1）、爆炸反应容器Ⅱ（2）、密封装置（3）、管道支架（4）；所述爆炸反应容器Ⅰ（1）包括反应容器Ⅰ（1-1）、法兰盖Ⅰ（1-2）、连接法兰Ⅰ（1-3）、容器底座Ⅰ（1-4）；所述反应容器Ⅰ（1-1）固定在容器底座Ⅰ（1-4）上，所述连接法兰Ⅰ（1-3）和法兰盖Ⅰ（1-2）依次固定在容器法兰Ⅰ（1-1-11）上；在反应容器Ⅰ（1-1）接口Ⅰ（1-1-1）上连接安全阀Ⅰ（16-1），接口Ⅱ（1-1-2）上连接PCB压力传感器Ⅰ（12-1），接口Ⅲ（1-1-4）上依次连接容器电磁阀Ⅰ（10-6）和压力传感器Ⅰ（13-1），接口Ⅳ（1-1-5）上连接容器火焰探测器Ⅰ（14-1），在反应容器Ⅰ（1-1）侧面上设有点火预留装置Ⅰ（1-1-6）和点火预留装置Ⅱ（1-1-9），在反应容器Ⅰ（1-1）底面设有点火预留装置Ⅲ（1-1-10）；所述爆炸反应容器Ⅱ（2）包括反应容器Ⅱ（2-1）、法兰盖Ⅱ（2-2）、连接法兰Ⅱ（2-3）、容器底座Ⅱ（2-4）；反应容器Ⅱ（2-1）固定在容器底座Ⅱ（2-4）上，所述连接法兰Ⅱ（2-3）和法兰盖Ⅱ（2-2）依次固定在容器法兰Ⅱ（2-1-11）上；在反应容器Ⅱ（2-1）接口Ⅴ（2-1-1）上连接安全阀Ⅴ（16-5），接口Ⅵ（2-1-2）上连接PCB压力传感器Ⅴ（12-5），接口Ⅶ（2-1-4）上依次连接容器电磁阀Ⅱ（10-10）和压力传感器Ⅴ（13-5），接口Ⅷ（2-1-5）上连接容器火焰探测器Ⅱ（14-2），在反应容器Ⅱ（2-1）侧面设有点火预留装置Ⅳ（2-1-6）、点火预留装置Ⅴ（2-1-9），在反应容器Ⅱ（2-1）底面设有点火预留装置Ⅵ（2-1-10）；爆炸反应容器Ⅰ（1）和爆炸反应容器Ⅱ（2）间隔设置，在爆炸反应容器Ⅰ（1）和爆炸反应容器Ⅱ（2）之间设有数个管道支架（4），主管道（10）一端与爆炸反应容器Ⅰ（1）管道连接法兰Ⅰ（1-1-8）连接，主管道（10）另一端依次穿过数个管道支架（4）与爆炸反应容器Ⅱ（2）管道连接法兰Ⅱ（2-1-8）连接，在主管道（10）上间隔的连接有四个密封装置（3），第一个密封装置（3）与爆炸反应容器Ⅰ（1）的反应容器Ⅰ（1-1）之间构成第一气体浓度受限空间（10-1），第一个密封装置（3）与第二个密封装置（3）之间构成第二气体浓度受限空间（10-2），第二个密封装置（3）与第三个密封装置（3）之间构成第三气体浓度受限空间（10-3），第三个密封装置（3）与第四个密封装置（3）之间构成第四气体浓度受限空间（10-4），第四个密封装置（3）与爆炸反应容器Ⅱ（2）的反应容器Ⅱ（2-1）之间构成第五气体浓度受限空间（10-5）；所述空气气路管道（8）一端通过空气气路电磁阀Ⅰ（9-1）与反应容器Ⅰ（1-1）管道接口Ⅰ（1-1-3）连接，空气气路管道（8）的另一端通过空气气路电磁阀Ⅴ（9-5）与反应容器Ⅱ（2-1）管道接口Ⅲ（2-1-3）连接，真空泵（6）通过真空泵电磁阀（6-1）与空气气路管道（8）连接，空压机（7）通过空压机电磁阀（7-1）与空气气路管道（8）连接；所述可燃气气路管道（9）一端通过可燃气气路电磁阀Ⅰ（8-1）与反应容器Ⅰ（1-1）管道接口Ⅱ（1-1-7）连接，可燃气气路管道（9）另一端通过可燃气气路电磁阀Ⅴ（8-5）与反应容器Ⅱ（2-1）管道接口Ⅳ（2-1-7）连接，所述可燃气源（5）通过调压阀Ⅰ（5-1）与可燃气气路管道（9）连接；在第二气体浓度受限空间（10-2）内的主管道（10）上，分别连接有可燃气气路电磁阀Ⅱ（8-2）、空气气路电磁阀Ⅱ（9-2）、安全阀Ⅱ（16-2）、点火预留装置Ⅶ（15-1）、火焰探测器Ⅰ（14-3）、PCB压力传感器Ⅱ（12-2）、主管道电磁阀Ⅰ（10-7），主管道电磁阀Ⅰ（10-7）与压力传感器Ⅱ（13-2）连接，可燃气气路电磁阀Ⅱ（8-2）与可燃气气路管道（9）连接，空气气路电磁阀Ⅱ（9-2）与空气气路管道（8）连接；在第三气体浓度受限空间（10-3）内的主管道（10）上分别连接有可燃气气路电磁阀Ⅲ（8-3）、空气气路电磁阀Ⅲ（9-3）、安全阀Ⅲ（16-3）、点火预留装置Ⅷ（15-2）、火焰探测器Ⅱ（14-4）、PCB压力传感器Ⅲ（12-3）、主管道电磁阀Ⅱ（10-8），主管道电磁阀Ⅱ（10-8）与压力传感器Ⅲ（13-3）连接，可燃气气路电磁阀Ⅲ（8-3）与可燃气气路管道（9）连接，空气气路电磁阀Ⅲ（9-3）与空气气路管道（8）连接；在第四气体浓度受限空间（10-4）的主管道（10）分别连接有可燃气气路电磁阀Ⅳ（8-4）、空气气路电磁阀Ⅳ（9-4）、安全阀Ⅳ（16-4）、点火预留装置Ⅸ（15-3）、火焰探测器Ⅲ（14-5）、PCB压力传感器Ⅳ（12-4）、主管道电磁阀Ⅲ（10-9），主管道电磁阀Ⅲ（10-9）与压力传感器Ⅳ（13-4）连接，可燃气气路电磁阀Ⅳ（8-4）与可燃气气路管道（9）连接，空气气路电磁阀Ⅳ（9-4）与空气气路管道（8）连接；在第五气体浓度受限空间（10-5）的主管道（10）连接有惰性气源电磁阀（17-2），惰性气源电磁阀（17-2）通过调压阀Ⅱ（17-1）与惰性气源（17）连接；根据实验需要将点火装置安装于点火预留装置Ⅰ（1-1-6）、点火预留装置Ⅱ（1-1-9）、点火预留装置Ⅲ（1-1-10）、点火预留装置Ⅳ（2-1-6）、点火预留装置Ⅴ（2-1-9）、点火预留装置Ⅵ（2-1-10）、点火预留装置Ⅶ（15-1）、点火预留装置Ⅷ（15-2）和点火预留装置Ⅸ（15-3）的任意一装置中；电路连接为：上位机通过PLC控制器分别与点火装置、真空泵（6）、空压机（7）、空气气路电磁阀、可燃气气路电磁阀、惰性气源电磁阀（17-2）、主管道电磁阀、真空泵电磁阀（6-1）、空压机电磁阀（7-1）、PCB压力传感器、压力传感器、火焰探测器、密封装置（3）的伺服电机（3-9）连接；点火装置的型号为：KTGD-B型可调式点火器；采用可燃气源（5）配置第一至第五气体浓度受限空间可燃气体浓度从低到高的浓度梯度的配比方法如下：将点火装置安装于点火预留装置Ⅰ（1-1-6）、点火预留装置Ⅱ（1-1-9）、点火预留装置Ⅲ（1-1-10）、点火预留装置Ⅳ（2-1-6）、点火预留装置Ⅴ（2-1-9）、点火预留装置Ⅵ（2-1-10）、点火预留装置Ⅶ（15-1）、点火预留装置Ⅷ（15-2）和点火预留装置Ⅸ（15-3）的任意一装置中，通过点火装置的螺纹结构能够调节点火装置深入点火预留位置的深度；点火预留装置Ⅰ（1-1-6）实现反应容器Ⅰ（1-1）上部位置不同深度处的点火，点火预留装置Ⅱ（1-1-9）实现反应容器Ⅰ（1-1）中部位置不同深度处的点火，点火预留装置Ⅲ（1-1-10）实现反应容器Ⅰ（1-1）底部不同深度处的点火，从而实现反应容器Ⅰ（1-1）不同位置的点火需求；点火预留装置Ⅳ（2-1-6）实现反应容器Ⅱ（2-1）上部位置不同深度处的点火，点火预留装置Ⅴ（2-1-9）实现反应容器Ⅱ（2-1）中部位置不同深度处的点火，点火预留装置Ⅵ（2-1-10）实现反应容器Ⅱ（2-1）底部不同深度处的点火，从而实现反应容器Ⅱ（2-1）不同位置的点火需求；点火预留装置Ⅶ（15-1）实现第二气体浓度受限空间（10-2）内的主管道（10）上点火预留装置Ⅶ（15-1）处管道壁面、管道内部位置的点火需求；点火预留装置Ⅷ（15-2）实现第二气体浓度受限空间（10-3）内的主管道（10）上点火预留装置Ⅷ（15-2）处管道壁面、管道内部位置的点火需求；点火预留装置Ⅸ（15-3）实现第二气体浓度受限空间（10-4）内的主管道（10）上点火预留装置Ⅸ（15-3）处管道壁面、管道内部位置的点火需求；第一步，抽真空；开启真空泵（6），通过上位机打开真空泵电磁阀（6-1）、空气气路电磁阀Ⅰ（9-1）、空气气路电磁阀Ⅱ（9-2）、空气气路电磁阀Ⅲ（9-3）、空气气路电磁阀Ⅳ（9-4）、空气气路电磁阀Ⅴ（9-5）、容器电磁阀Ⅰ（10-6）、主管道电磁阀Ⅰ（10-7）、主管道电磁阀Ⅱ（10-8）、主管道电磁阀Ⅲ（10-9）和容器电磁阀Ⅱ（10-10）；在上位机上读取压力传感器Ⅰ（13-1）、压力传感器Ⅱ（13-2）、压力传感器Ⅲ（13-3）、压力传感器Ⅳ（13-4）和压力传感器Ⅴ（13-5）的数据，至第一气体浓度受限空间（10-1）、第二气体浓度受限空间（10-2）、第三气体浓度受限空间（10-3）、第四气体浓度受限空间（10-4）和第五气体浓度受限空间（10-5）内为真空时停止抽真空，关闭真空泵（6）、真空泵电磁阀（6-1）、空气气路电磁阀Ⅰ（9-1）、空气气路电磁阀Ⅱ（9-2）、空气气路电磁阀Ⅲ（9-3）、空气气路电磁阀Ⅳ（9-4）和空气气路电磁阀Ⅴ（9-5）；第二步，负压配比梯度浓度；此步骤能够在第一气体浓度受限空间（10-1）、第二气体浓度受限空间（10-2）、第三气体浓度受限空间（10-3）、第四气体浓度受限空间（10-4）和第五气体浓度受限空间（10-5）中配比出不同浓度的可燃气体，在通气过程中通过控制系统控制进入受限空间的气体的压力，始终保持第一气体浓度受限空间（10-1）、第二气体浓度受限空间（10-2）、第三气体浓度受限空间（10-3）、第四气体浓度受限空间（10-4）和第五气体浓度受限空间（10-5）内部压力均衡；打开实验样品可燃气源（5），通过调压阀Ⅰ（5-1）调节输出气体压力，保持气体恒压输出，通过上位机打开可燃气气路电磁阀Ⅰ（8-1）、可燃气气路电磁阀Ⅱ（8-2）、可燃气气路电磁阀Ⅲ（8-3）、可燃气气路电磁阀Ⅳ（8-4）和可燃气气路电磁阀Ⅴ（8-5），向第一气体浓度受限空间（10-1）、第二气体浓度受限空间（10-2）、第三气体浓度受限空间（10-3）、第四气体浓度受限空间（10-4）和第五气体浓度受限空间（10-5）内通入可燃气体，读取压力传感器Ⅰ（13-1）、压力传感器Ⅱ（13-2）、压力传感器Ⅲ（13-3）、压力传感器Ⅳ（13-4）和压力传感器Ⅴ（13-5）的数据，至第一气体浓度受限空间（10-1）设定的可燃气体的绝对压力时，上位机发出信号，同时关闭可燃气气路电磁阀Ⅰ（8-1）、可燃气气路电磁阀Ⅱ（8-2）、可燃气气路电磁阀Ⅲ（8-3）、可燃气气路电磁阀Ⅳ（8-4）和可燃气气路电磁阀Ⅴ（8-5），停止对第一气体浓度受限空间（10-1）、第二气体浓度受限空间（10-2）、第三气体浓度受限空间（10-3）、第四气体浓度受限空间（10-4）和第五气体浓度受限空间（10-5）内通入可燃气体；开启空压机（7），通过上位机打开空压机电磁阀（7-1）、空气气路电磁阀Ⅰ（9-1）、可燃气气路电磁阀Ⅱ（8-2）、可燃气气路电磁阀Ⅲ（8-3）、可燃气气路电磁阀Ⅳ（8-4）和可燃气气路电磁阀Ⅴ（8-5），读取压力传感器Ⅰ（13-1）、压力传感器Ⅱ（13-2）、压力传感器Ⅲ（13-3）、压力传感器Ⅳ（13-4）和压力传感器Ⅴ（13-5）的数据，至第二气体浓度受限空间（10-2）设定的可燃气体的绝对压力时，上位机发出信号，同时关闭空气气路电磁阀Ⅰ（9-1）、可燃气气路电磁阀Ⅱ（8-2）、可燃气气路电磁阀Ⅲ（8-3）、可燃气气路电磁阀Ⅳ（8-4）和可燃气气路电磁阀Ⅴ（8-5），停止对第一气体浓度受限空间（10-1）通入空气，停止对第二气体浓度受限空间（10-2）、第三气体浓度受限空间（10-3）、第四气体浓度受限空间（10-4）和第五气体浓度受限空间（10-5）内通入可燃气体；通过上位机打开空气气路电磁阀Ⅰ（9-1）、空气气路电磁阀Ⅱ（9-2）、可燃气气路电磁阀Ⅲ（8-3）、可燃气气路电磁阀Ⅳ（8-4）和可燃气气路电磁阀Ⅴ（8-5），读取压力传感器Ⅰ（13-1）、压力传感器Ⅱ（13-2）、压力传感器Ⅲ（13-3）、压力传感器Ⅳ（13-4）、压力传感器Ⅴ（13-5）的数据，至第三气体浓度受限空间（10-3）设定的可燃气体的绝对压力时，上位机发出信号，同时关闭空气气路电磁阀Ⅰ（9-1）、空气气路电磁阀Ⅱ（9-2）、可燃气气路电磁阀Ⅲ（8-3）、可燃气气路电磁阀Ⅳ（8-4）和可燃气气路电磁阀Ⅴ（8-5），停止对第一气体浓度受限空间（10-1）、第二气体浓度受限空间（10-2）通入空气，停止对第三气体浓度受限空间（10-3）、第四气体浓度受限空间（10-4）和第五气体浓度受限空间（10-5）内通入可燃气体；通过上位机打开空气气路电磁阀Ⅰ（9-1）、空气气路电磁阀Ⅱ（9-2）、空气气路电磁阀Ⅲ（9-3）、可燃气气路电磁阀Ⅳ（8-4）和可燃气气路电磁阀Ⅴ（8-5），读取压力传感器Ⅰ（13-1）、压力传感器Ⅱ（13-2）、压力传感器Ⅲ（13-3）、压力传感器Ⅳ（13-4）、压力传感器Ⅴ（13-5）的数据，至第四气体浓度受限空间（10-4）设定的可燃气体的绝对压力时，上位机发出信号，同时关闭空气气路电磁阀Ⅰ（9-1）、空气气路电磁阀Ⅱ（9-2）、空气气路电磁阀Ⅲ（9-3）、可燃气气路电磁阀Ⅳ（8-4）和可燃气气路电磁阀Ⅴ（8-5），停止对第一气体浓度受限空间（10-1）、第二气体浓度受限空间（10-2）、第三气体浓度受限空间（10-3）通入空气，停止对第四气体浓度受限空间（10-4）和第五气体浓度受限空间（10-5）内通入可燃气体；通过上位机打开空气气路电磁阀Ⅰ（9-1）、空气气路电磁阀Ⅱ（9-2）、空气气路电磁阀Ⅲ（9-3）、空气气路电磁阀Ⅳ（9-4）、可燃气气路电磁阀Ⅴ（8-5），读取压力传感器Ⅰ（13-1）、压力传感器Ⅱ（13-2）、压力传感器Ⅲ（13-3）、压力传感器Ⅳ（13-4）、压力传感器Ⅴ（13-5）的数据，至第五气体浓度受限空间（10-5）设定的可燃气体的绝对压力时，上位机发出信号，同时关闭空气气路电磁阀Ⅰ（9-1）、空气气路电磁阀Ⅱ（9-2）、空气气路电磁阀Ⅲ（9-3）、空气气路电磁阀Ⅳ（9-4）、可燃气气路电磁阀Ⅴ（8-5），停止对第一气体浓度受限空间（10-1）、第二气体浓度受限空间（10-2）、第三气体浓度受限空间（10-3）、第四气体浓度受限空间（10-4）通入空气，停止对第五气体浓度受限空间（10-5）内通入可燃气体；通过上位机打开空气气路电磁阀Ⅰ（9-1）、空气气路电磁阀Ⅱ（9-2）、空气气路电磁阀Ⅲ（9-3）、空气气路电磁阀Ⅳ（9-4）、空气气路电磁阀Ⅴ（9-5），读取压力传感器Ⅰ（13-1）、压力传感器Ⅱ（13-2）、压力传感器Ⅲ（13-3）、压力传感器Ⅳ（13-4）、压力传感器Ⅴ（13-5）的数据，至大气压时，上位机发出信号，停止对第一气体浓度受限空间（10-1）、第二气体浓度受限空间（10-2）、第三气体浓度受限空间（10-3）、第四气体浓度受限空间（10-4）和第五气体浓度受限空间（10-5）内通入空气；通过上位机关闭空压机（7）、空压机电磁阀（7-1）、空气气路电磁阀Ⅰ（9-1）、空气气路电磁阀Ⅱ（9-2）、空气气路电磁阀Ⅲ（9-3）、空气气路电磁阀Ⅳ（9-4）、空气气路电磁阀Ⅴ（9-5）、容器电磁阀Ⅰ（10-6）、主管道电磁阀Ⅰ（10-7）、主管道电磁阀Ⅱ（10-8）、主管道电磁阀Ⅲ（10-9）、容器电磁阀Ⅱ（10-10），关闭可燃气源（5），配气完成；配气后第一气体浓度受限空间（10-1）容器内有5%可燃气体，第二气体浓度受限空间（10-2）管道内有7.5%可燃气体，第三气体浓度受限空间（10-3）管道内有10%可燃气体，第四气体浓度受限空间（10-4）管道内有12.5%可燃气体，第五气体浓度受限空间（10-5）容器内有15%可燃气体，以P0代表常压，第一气体浓度受限空间（10-1）容器内可燃气体的绝对压力为P0/20，第二气体浓度受限空间（10-2）管道内可燃气体的绝对压力为3P0/40，第三气体浓度受限空间（10-3）管道内可燃气体的绝对压力为P0/10，第四气体浓度受限空间（10-4）管道内可燃气体的绝对压力为P0/8，第五气体浓度受限空间（10-5）容器内可燃气体的绝对压力为3P0/20；第三步，点火实验；确认关闭所有电磁阀后，上位机通过同时控制四个密封装置（3）中的四个伺服电机（3-9）输出轴带动密封板（3-5）旋转90°，使密封板（3-5）的通道孔Ⅲ（3-5-2）或通道孔Ⅳ（3-5-3）与下衬板（3-3）通道孔Ⅰ（3-3-2）和上衬板（3-4）通道孔Ⅱ（3-4-2）相通，使第一气体浓度受限空间（10-1）、第二气体浓度受限空间（10-2）、第三气体浓度受限空间（10-3）、第四气体浓度受限空间（10-4）和第五气体浓度受限空间（10-5）之间同时联通，此时上位机向点火装置发出指令，开始点火实验； PCB压力传感器Ⅰ（12-1）、PCB压力传感器Ⅱ（12-2）、PCB压力传感器Ⅲ（12-3）、PCB压力传感器Ⅳ（12-4）、PCB压力传感器Ⅴ（12-5）感应内部压力的变化，容器火焰探测器Ⅰ（14-1）、容器火焰探测器Ⅱ（14-2）、火焰探测器Ⅰ（14-3）、火焰探测器Ⅱ（14-4）、火焰探测器Ⅲ（14-5）探测火焰信号，将监测数据传至上位机进行分析处理；通过分析最大爆炸压力、最大压力上升速率、爆炸波传播速度、火焰演变参数来研究具有浓度梯度的可燃气体爆炸传播机理，分析爆炸的演化动力学过程；完成实验后，上位机发出指令，同时控制四个密封装置（3）中的四个伺服电机（3-9）输出轴带动密封板（3-5）再次旋转90°，使密封板（3-5）的盲板区域将通道孔Ⅰ（3-3-2）和通道孔Ⅱ（3-4-2）密封住，进而密封住通道，再开启法兰盖Ⅰ（1-2）、法兰盖Ⅱ（2-2），启动空压机（7），打开空压机电磁阀（7-1）、空气气路电磁阀Ⅰ（9-1）、空气气路电磁阀Ⅱ（9-2）、空气气路电磁阀Ⅲ（9-3）、空气气路电磁阀Ⅳ（9-4）、空气气路电磁阀Ⅴ（9-5），吹扫第一气体浓度受限空间（10-1）、第二气体浓度受限空间（10-2）、第三气体浓度受限空间（10-3）、第四气体浓度受限空间（10-4）和第五气体浓度受限空间（10-5）内的爆炸后燃烧的余气，5分钟后上位机关闭空气气路电磁阀Ⅰ（9-1）、空气气路电磁阀Ⅱ（9-2）、空气气路电磁阀Ⅲ（9-3）、空气气路电磁阀Ⅳ（9-4）、空气气路电磁阀Ⅴ（9-5）、空压机电磁阀（7-1）、空压机（7），结束清洁，断开电源，恢复实验前状态；点火装置的型号为：KTGD-B型可调式点火器；采用可燃气源（5）和惰性气源（17）配置第一至第四气体浓度受限空间可燃气体浓度从低到高的浓度梯度并且第五气体浓度受限空间为100%浓度的惰性气体的配比方法如下：根据实验需要将点火装置安装于点火预留装置Ⅰ（1-1-6）、点火预留装置Ⅱ（1-1-9）、点火预留装置Ⅲ（1-1-10）、点火预留装置Ⅶ（15-1）、点火预留装置Ⅷ（15-2）和点火预留装置Ⅸ（15-3）的任意一装置中；第一步，抽真空；开启真空泵（6），通过上位机打开真空泵电磁阀（6-1）、空气气路电磁阀Ⅰ（9-1）、空气气路电磁阀Ⅱ（9-2）、空气气路电磁阀Ⅲ（9-3）、空气气路电磁阀Ⅳ（9-4）、空气气路电磁阀Ⅴ（9-5）、容器电磁阀Ⅰ（10-6）、主管道电磁阀Ⅰ（10-7）、主管道电磁阀Ⅱ（10-8）、主管道电磁阀Ⅲ（10-9）和容器电磁阀Ⅱ（10-10）；在上位机上读取压力传感器Ⅰ（13-1）、压力传感器Ⅱ（13-2）、压力传感器Ⅲ（13-3）、压力传感器Ⅳ（13-4）和压力传感器Ⅴ（13-5）的数据，至第一气体浓度受限空间（10-1）、第二气体浓度受限空间（10-2）、第三气体浓度受限空间（10-3）、第四气体浓度受限空间（10-4）和第五气体浓度受限空间（10-5）内为真空时停止抽真空，关闭真空泵（6）、真空泵电磁阀（6-1）、空气气路电磁阀Ⅰ（9-1）、空气气路电磁阀Ⅱ（9-2）、空气气路电磁阀Ⅲ（9-3）、空气气路电磁阀Ⅳ（9-4）和空气气路电磁阀Ⅴ（9-5）；第二步，负压配比梯度浓度；在通气过程中通过控制系统控制进入受限空间的气体的压力，始终保持第一气体浓度受限空间（10-1）、第二气体浓度受限空间（10-2）、第三气体浓度受限空间（10-3）、第四气体浓度受限空间（10-4）和第五气体浓度受限空间（10-5）内部压力均衡；打开实验样品可燃气源（5）、惰性气源（17），通过调压阀Ⅰ（5-1）、调压阀Ⅱ（17-1）调节输出气体压力，保持气体恒压输出，通过上位机打开可燃气气路电磁阀Ⅰ（8-1）、可燃气气路电磁阀Ⅱ（8-2）、可燃气气路电磁阀Ⅲ（8-3）、可燃气气路电磁阀Ⅳ（8-4）和惰性气源电磁阀（17-2），向第一气体浓度受限空间（10-1）、第二气体浓度受限空间（10-2）、第三气体浓度受限空间（10-3）、第四气体浓度受限空间（10-4）内通入可燃气体，向第五气体浓度受限空间（10-5）内通入惰性气体，读取压力传感器Ⅰ（13-1）、压力传感器Ⅱ（13-2）、压力传感器Ⅲ（13-3）、压力传感器Ⅳ（13-4）和压力传感器Ⅴ（13-5）的数据，当数据为P0/20时，上位机发出信号，同时关闭可燃气气路电磁阀Ⅰ（8-1）、可燃气气路电磁阀Ⅱ（8-2）、可燃气气路电磁阀Ⅲ（8-3）、可燃气气路电磁阀Ⅳ（8-4）和惰性气源电磁阀（17-2），停止对第一气体浓度受限空间（10-1）、第二气体浓度受限空间（10-2）、第三气体浓度受限空间（10-3）、第四气体浓度受限空间（10-4）通入可燃气体，停止向第五气体浓度受限空间（10-5）内通入惰性气体；开启空压机（7），通过上位机打开空压机电磁阀（7-1）、空气气路电磁阀Ⅰ（9-1）、可燃气气路电磁阀Ⅱ（8-2）、可燃气气路电磁阀Ⅲ（8-3）、可燃气气路电磁阀Ⅳ（8-4）和惰性气源电磁阀（17-2），读取压力传感器Ⅰ（13-1）、压力传感器Ⅱ（13-2）、压力传感器Ⅲ（13-3）、压力传感器Ⅳ（13-4）和压力传感器Ⅴ（13-5）的数据，当数据为3P0/40时，上位机发出信号，同时关闭空气气路电磁阀Ⅰ（9-1）、可燃气气路电磁阀Ⅱ（8-2）、可燃气气路电磁阀Ⅲ（8-3）、可燃气气路电磁阀Ⅳ（8-4）和惰性气源电磁阀（17-2），停止对第一气体浓度受限空间（10-1）通入空气，停止对第二气体浓度受限空间（10-2）、第三气体浓度受限空间（10-3）、第四气体浓度受限空间（10-4）通入可燃气体，停止向第五气体浓度受限空间（10-5）内通入惰性气体；通过上位机打开空气气路电磁阀Ⅰ（9-1）、空气气路电磁阀Ⅱ（9-2）、可燃气气路电磁阀Ⅲ（8-3）、可燃气气路电磁阀Ⅳ（8-4）和惰性气源电磁阀（17-2），读取压力传感器Ⅰ（13-1）、压力传感器Ⅱ（13-2）、压力传感器Ⅲ（13-3）、压力传感器Ⅳ（13-4）、压力传感器Ⅴ（13-5）的数据，当数据为P0/10时，上位机发出信号，同时关闭空气气路电磁阀Ⅰ（9-1）、空气气路电磁阀Ⅱ（9-2）、可燃气气路电磁阀Ⅲ（8-3）、可燃气气路电磁阀Ⅳ（8-4）和惰性气源电磁阀（17-2），停止对第一气体浓度受限空间（10-1）、第二气体浓度受限空间（10-2）通入空气，停止对第三气体浓度受限空间（10-3）、第四气体浓度受限空间（10-4）通入可燃气体，停止向第五气体浓度受限空间（10-5）内通入惰性气体；通过上位机打开空气气路电磁阀Ⅰ（9-1）、空气气路电磁阀Ⅱ（9-2）、空气气路电磁阀Ⅲ（9-3）、可燃气气路电磁阀Ⅳ（8-4）和惰性气源电磁阀（17-2），读取压力传感器Ⅰ（13-1）、压力传感器Ⅱ（13-2）、压力传感器Ⅲ（13-3）、压力传感器Ⅳ（13-4）、压力传感器Ⅴ（13-5）的数据，当数据为P0/8时，上位机发出信号，同时关闭空气气路电磁阀Ⅰ（9-1）、空气气路电磁阀Ⅱ（9-2）、空气气路电磁阀Ⅲ（9-3）、可燃气气路电磁阀Ⅳ（8-4）和惰性气源电磁阀（17-2），停止对第一气体浓度受限空间（10-1）、第二气体浓度受限空间（10-2）、第三气体浓度受限空间（10-3）通入空气，停止对第四气体浓度受限空间（10-4）通入可燃气体，停止向第五气体浓度受限空间（10-5）内通入惰性气体；通过上位机打开空气气路电磁阀Ⅰ（9-1）、空气气路电磁阀Ⅱ（9-2）、空气气路电磁阀Ⅲ（9-3）、空气气路电磁阀Ⅳ（9-4）、惰性气源电磁阀（17-2），读取压力传感器Ⅰ（13-1）、压力传感器Ⅱ（13-2）、压力传感器Ⅲ（13-3）、压力传感器Ⅳ（13-4）、压力传感器Ⅴ（13-5）的数据，至大气压时，上位机发出信号，停止对第一气体浓度受限空间（10-1）、第二气体浓度受限空间（10-2）、第三气体浓度受限空间（10-3）、第四气体浓度受限空间（10-4）内通入空气，停止对第五气体浓度受限空间（10-5）内通入惰性气体；通过上位机关闭空压机（7）、空压机电磁阀（7-1）、空气气路电磁阀Ⅰ（9-1）、空气气路电磁阀Ⅱ（9-2）、空气气路电磁阀Ⅲ（9-3）、空气气路电磁阀Ⅳ（9-4）、惰性气源电磁阀（17-2）、容器电磁阀Ⅰ（10-6）、主管道电磁阀Ⅰ（10-7）、主管道电磁阀Ⅱ（10-8）、主管道电磁阀Ⅲ（10-9）、容器电磁阀Ⅱ（10-10），关闭可燃气源（5），关闭惰性气源（17），配气完成；第三步，点火实验；确认关闭所有电磁阀后，上位机通过同时控制四个密封装置（3）中的四个伺服电机（3-9）输出轴带动密封板（3-5）旋转90°，使密封板（3-5）的通道孔Ⅲ（3-5-2）或通道孔Ⅳ（3-5-3）与下衬板（3-3）通道孔Ⅰ（3-3-2）和上衬板（3-4）通道孔Ⅱ（3-4-2）相通，使第一气体浓度受限空间（10-1）、第二气体浓度受限空间（10-2）、第三气体浓度受限空间（10-3）、第四气体浓度受限空间（10-4）和第五气体浓度受限空间（10-5）之间同时联通，此时上位机向点火装置发出指令，开始点火实验； PCB压力传感器Ⅰ（12-1）、PCB压力传感器Ⅱ（12-2）、PCB压力传感器Ⅲ（12-3）、PCB压力传感器Ⅳ（12-4）、PCB压力传感器Ⅴ（12-5）感应内部压力的变化，容器火焰探测器Ⅰ（14-1）、容器火焰探测器Ⅱ（14-2）、火焰探测器Ⅰ（14-3）、火焰探测器Ⅱ（14-4）、火焰探测器Ⅲ（14-5）探测火焰信号，将监测数据传至上位机进行分析处理；通过分析最大爆炸压力、最大压力上升速率、爆炸波传播速度、火焰演变参数来研究具有浓度梯度的可燃气体爆炸传播机理，分析爆炸的演化动力学过程；完成实验后，上位机发出指令，同时控制四个密封装置（3）中的四个伺服电机（3-9）输出轴带动密封板（3-5）再次旋转90°，使密封板（3-5）的盲板区域将通道孔Ⅰ（3-3-2）和通道孔Ⅱ（3-4-2）密封住，进而密封住通道，再开启法兰盖Ⅰ（1-2）、法兰盖Ⅱ（2-2），启动空压机（7），打开空压机电磁阀（7-1）、空气气路电磁阀Ⅰ（9-1）、空气气路电磁阀Ⅱ（9-2）、空气气路电磁阀Ⅲ（9-3）、空气气路电磁阀Ⅳ（9-4）、空气气路电磁阀Ⅴ（9-5），吹扫第一气体浓度受限空间（10-1）、第二气体浓度受限空间（10-2）、第三气体浓度受限空间（10-3）、第四气体浓度受限空间（10-4）和第五气体浓度受限空间（10-5）内的爆炸后燃烧的余气，5分钟后上位机关闭空气气路电磁阀Ⅰ（9-1）、空气气路电磁阀Ⅱ（9-2）、空气气路电磁阀Ⅲ（9-3）、空气气路电磁阀Ⅳ（9-4）、空气气路电磁阀Ⅴ（9-5）、空压机电磁阀（7-1）、空压机（7），结束清洁，断开电源，恢复实验前状态；容器电磁阀Ⅰ（10-6）、主管道电磁阀Ⅰ（10-7）、主管道电磁阀Ⅱ（10-8）、主管道电磁阀Ⅲ（10-9）、容器电磁阀Ⅱ（10-10）是为了保护压力传感器Ⅰ（13-1）、压力传感器Ⅱ（13-2）压力传感器Ⅲ（13-3）、压力传感器Ⅳ（13-4）、压力传感器Ⅴ（13-5）在实验过程中免受压力冲击而设置的保护措施，在抽真空的配气过程中处于开启状态，实时监测第一气体浓度受限空间（10-1）、第二气体浓度受限空间（10-2）、第三气体浓度受限空间（10-3）、第四气体浓度受限空间（10-4）和第五气体浓度受限空间（10-5）的压力；安全阀Ⅰ（16-1）、安全阀Ⅱ（16-2）、安全阀Ⅲ（16-3）、安全阀Ⅳ（16-4）、安全阀Ⅴ（16-5）在整个实验过程中均处于工作状态，安全阀在压力超过安全阀整定压力时起跳后复位，释放安全阀所在受限空间的内部压力，保证实验过程中的安全；内部压力低于安全阀的整定压力后依靠安全阀内部的弹簧机构恢复初始状态，此过程安全阀铅封会断开，此时安全阀即为失效状态，需要重新校验确认后才能使用。 2.根据权利要求1所述的具有浓度梯度的可燃气体爆炸实验装置的实验方法，其特征在于，所述可燃气源（5）为可燃气体，可燃气体为甲烷或氢气或乙炔或一氧化碳；所述惰性气源（17）为惰性气体，惰性气体为氮气或二氧化碳。
所属类别：	发明专利