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氣液兩相蒸汽爆炸特性測試裝置
本測試裝置通過調(diào)整測試反應(yīng)器內(nèi)氣液兩相空間的溫度、壓力及存在于氣相空間的可燃?xì)怏w/蒸汽、氧化性氣體及工藝氣體的氣氛，在滿足設(shè)定的壓力和溫度的條件下，通過設(shè)置在氣相空間的點火裝置點火，實現(xiàn)對測試容器內(nèi)的氣液混合介質(zhì)進(jìn)行爆炸性檢測及燃爆特性測試，測試數(shù)據(jù)將為工藝體系的安全評估提供數(shù)據(jù)支持。
裝置組成
氣液兩相蒸汽爆炸特性測試裝置主要由測試反應(yīng)器、溫度控制系統(tǒng)、配氣系統(tǒng)、液體進(jìn)樣系統(tǒng)、攪拌系統(tǒng)、點火系統(tǒng)、防護(hù)附件、綜合控制及數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)和殘液及尾氣處理系統(tǒng)構(gòu)成。
工作原理
通過抽真空系統(tǒng)對測試反應(yīng)器抽真空，排空測試反應(yīng)器內(nèi)的空氣后，將足量的液體樣品吸入測試反應(yīng)器，關(guān)閉液體樣品管路的手動球閥，使測試反應(yīng)器與外部環(huán)境隔絕，開啟導(dǎo)熱油循環(huán)加熱系統(tǒng)和磁力攪拌系統(tǒng)對測試反應(yīng)器及內(nèi)部的液體樣品加熱，隨著溫度的升高，測試反應(yīng)器內(nèi)部的飽和蒸汽壓力逐漸升高，當(dāng)測試反應(yīng)器內(nèi)部溫度達(dá)到設(shè)定值后，溫度控制系統(tǒng)對測試反應(yīng)器恒溫，使測試反應(yīng)器內(nèi)部的飽和蒸汽壓力穩(wěn)定，控制系統(tǒng)記錄試驗該溫度下飽和蒸氣壓力作為初始壓力，按照設(shè)定的氧氣導(dǎo)入量和氮氣導(dǎo)入量控制自動配氣系統(tǒng)自動導(dǎo)入氧氣和氮氣，經(jīng)設(shè)定時間的攪拌后，關(guān)閉磁力攪拌系統(tǒng)，點火系統(tǒng)自動對氣相部分的混合氣體點火，綜合控制及數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)自動判斷壓力和火焰溫度變化，判斷測試反應(yīng)器內(nèi)混合氣體點火后是否發(fā)生爆炸。
技術(shù)指標(biāo)
1 測試反應(yīng)器
1.1 材質(zhì)316L或更高規(guī)格防腐蝕易清洗材質(zhì)，表面拋光、酸洗處理；
1.2 內(nèi)容積：5±0.1 L；長徑比1.5:1
1.3 設(shè)計壓力：≥10MPa；
2 溫度控制系統(tǒng)
2.1 采用導(dǎo)熱油夾層循環(huán)的加熱方式，整體溫度均勻，不存在液體冷凝部位。
2.2 測溫范圍：0～400℃ 分辨率：0.1℃
2.3 溫控范圍：0～300℃，釜體溫差不超過2℃（典型如法蘭部位和釜體內(nèi)部）；
2.4 控溫精度：±1℃。
3 配氣系統(tǒng)
3.1 配氣壓力測量范圍：0～1000kPa(絕壓) 精度：±0.1%FS
3.2 配氣壓力傳感器：配置三支以下量程的精密配氣壓力傳感器，共用一個安裝接口。
a 壓力測量范圍： 0～100kPa(絕壓) 精度：≥0.1%FS
b 壓力測量范圍： 0～500kPa(絕壓) 精度：≥0.1%FS
c 壓力測量范圍： 0～1000kPa(絕壓) 精度：≥0.1%FS
3.3 預(yù)混氣接口：配置精密流量調(diào)節(jié)閥和高壓手動球閥。
4 液體進(jìn)樣系統(tǒng)
液體進(jìn)樣口設(shè)置在測試反應(yīng)器頂部，配置雜質(zhì)過濾組件，有效濾出液體樣品內(nèi)雜質(zhì)。
5 抽真空系統(tǒng)
5.1 真空裝置：采用旋片式真空泵，極限真空：≤ 100Pa，系統(tǒng)密封：5分鐘壓力升≤300Pa
5.2 油氣過濾裝置：在真空泵抽氣口配置油氣過濾裝置，有效濾出廢氣中的雜質(zhì)，保護(hù)真空泵。
5.3 螺旋冷凝器：配置水冷式螺旋冷凝器，測試反應(yīng)器內(nèi)的高溫殘液經(jīng)水冷式螺旋冷凝器冷凝/冷卻后吸入殘液瓶。
6 攪拌系統(tǒng)
6.1 采用磁力攪拌方式，高扭矩，無密封器件，在高溫、高壓下試驗環(huán)境下密封良好。
6.2 攪拌部件能在300℃高溫下可靠運行，耦合器件無退磁。
6.3 攪拌速度連續(xù)可調(diào)，轉(zhuǎn)速調(diào)整范圍0～400rpm。
6.4 攪拌部件拆裝便捷，便于測試反應(yīng)器內(nèi)殘液的清理。
6.5 攪拌部件具有抗爆性，可實現(xiàn)多次抗爆重復(fù)使用。
7 點火系統(tǒng)
點火系統(tǒng)采用三種方式點火，具有點火電流檢測功能。
7.1電火花點火系統(tǒng)：
電弧電壓：15KV
電弧電流：30mA
放電時間：0～400ms，步長10ms
7.2熔絲點火系統(tǒng)：
熔絲材料為環(huán)形鎳鉻絲，直徑0.08mm，長度約19mm
7.3超高溫鉑熱點火系統(tǒng)：
點火絲材質(zhì)為鉑絲，純度99.99%，耐腐蝕，抗氧化，使用壽命長；
鉑絲表面溫度≥1300℃，
8 安全附件
8.1 埋入式爆破片：DN20，316L不銹鋼材質(zhì) 保護(hù)壓力：11MPa±1MPa，5片
8.2 過溫保護(hù)器件：配置油溫過溫保護(hù)器和加熱器過溫保護(hù)器，一旦油溫過溫或加熱器過溫自動切斷加熱器電源。
9 綜合控制及數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)
9.1 通訊方式：
采用433MHz專用無線模塊和和專用測試分析軟件，實現(xiàn)計算機對設(shè)備的無線監(jiān)控，數(shù)據(jù)無線傳輸，無線監(jiān)控距離大于50米，433MHz專用無線模塊包括兩個獨立收發(fā)單元，不需要無線局域網(wǎng)等能與互聯(lián)網(wǎng)連接的任何技術(shù)支持，可防止設(shè)備遭到網(wǎng)絡(luò)攻擊。
9.2 試驗方式：
① 自動試驗方式：
通過本機的觸摸屏或遠(yuǎn)程計算機的操作界面輸入控制參數(shù)并啟動試驗后，控制系統(tǒng)按設(shè)定值，自動完成抽真空、液體進(jìn)樣、升溫及恒溫、配氣、攪拌、點火、爆炸檢測、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析處理等試驗過程，試驗過程中所有動態(tài)溫度、壓力、時間等數(shù)據(jù)均在觸摸屏和遠(yuǎn)程計算機同步顯示，試驗數(shù)據(jù)自動存儲，通過無線模塊自動上傳到計算機形成數(shù)據(jù)文件，監(jiān)控軟件自動繪zhi爆炸壓力-時間曲線及火焰溫度-時間曲線，并可將試驗數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存到EXCEL進(jìn)一步分析處理。
② 手動試驗方式：
通過操作測試裝置的觸摸屏或遠(yuǎn)程計算機監(jiān)控軟件的模擬鍵盤使控制系統(tǒng)進(jìn)入手動模式，動態(tài)顯示溫度、壓力、時間等數(shù)據(jù)，通過測試裝置的獨立操控鍵或遠(yuǎn)程計算機監(jiān)控軟件的模擬鍵盤即可由操作人員各控制抽真空、液體進(jìn)樣、升溫及恒溫、配氣、攪拌、點火等實驗過程，試驗數(shù)據(jù)自動存儲，通過計算機監(jiān)控軟件將實驗數(shù)據(jù)讀入計算機形成數(shù)據(jù)文件，監(jiān)控軟件自動繪zhi爆炸壓力-時間曲線及火焰溫度-時間曲線，并可將試驗數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存到EXCEL進(jìn)一步分析處理，在開展手動試驗時，監(jiān)控軟件具有安全監(jiān)控功能，對異常的壓力和油溫會自動分析判斷，并采取適當(dāng)?shù)拇胧┎⒕尽?/span>
③ 爆炸檢測系統(tǒng)：
測試裝置配置高速壓力傳感器和高速火焰溫度傳感器，以壓力和火焰溫度變化作為氣爆炸性判定指標(biāo)，判斷測試反應(yīng)器內(nèi)混合氣體點火后是否發(fā)生爆炸。
④ 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)：
測試裝置配置爆炸壓力傳感器和高速火焰溫度傳感器和6通道高速數(shù)據(jù)同步采集系統(tǒng)，信號直傳，無濾波器，在綜合控制系統(tǒng)同步信號的控制下，自動采集、存儲自點火時刻起測試反應(yīng)器內(nèi)部的爆炸壓力和火焰溫度數(shù)據(jù)，監(jiān)控軟件自動繪zhi爆炸壓力-時間曲線和火焰溫度-時間曲線，自動計算最大爆炸壓力、最大壓力上升速率和最大火焰溫度，并可將試驗數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存到EXCEL，進(jìn)行進(jìn)一步分析處理。
a 爆炸壓力檢測范圍：0～10MKPa 分辨率：0.001MPa 采樣頻率：≥5kHz
b 火焰溫度檢測范圍：0～1200℃ 分辨率：1.0℃ 采樣頻率：≥5kHz
c 數(shù)據(jù)采樣時間間隔：0.2ms（5kHz）
d 采集時間:0.1～5S （自點火時刻起連續(xù)采集）
9.3 環(huán)境監(jiān)測功能：
測試裝置具有環(huán)境溫度、環(huán)境濕度、大氣壓檢測功能。
9.3.1 大氣壓：30 kPa～110kPa 分辨率≥0.1 kPa
9.3.2 環(huán)境溫度：10～35℃ 分辨率≥0.1℃
9.3.3 環(huán)境濕度：30～90%RH 分辨率：0.1%RH
