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专利号: 2019106876445
申请人: 中国矿业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

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。