最小點(diǎn)火能測試裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種最小點(diǎn)火能測試裝置，主要解決現(xiàn)有技術(shù)中測試溫度范圍較窄、測試精度較低的問題。本發(fā)明通過采用一種最小點(diǎn)火能測試裝置，混合器（5）主體設(shè)有空氣入口管線、蒸汽入口管線、混合氣出口管線，混合器（5）內(nèi)設(shè)有攪拌器（4），反應(yīng)器（7）設(shè)有進(jìn)氣口（9），兩側(cè)設(shè)有電極調(diào)節(jié)器，點(diǎn)火電極一端與電極調(diào)節(jié)器通過螺紋連接，另一端與精密電火花發(fā)生器（10）相連，混合器（5）的混合氣出口管線與反應(yīng)器（7）的進(jìn)氣口（9）相連，混合器（5）的混合氣出口與反應(yīng)器進(jìn)氣口（9）之間的連接管線上還接有真空泵的技術(shù)方案較好地解決了上述問題，可用于最小點(diǎn)火能的測試中。
【專利說明】最小點(diǎn)火能測試裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種最小點(diǎn)火能測試裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]可燃?xì)怏w或液體蒸汽發(fā)生燃爆的三個(gè)基本條件為可燃?xì)怏w濃度在爆炸極限內(nèi)、合適濃度的氧化劑以及點(diǎn)火源，其中點(diǎn)火源只有達(dá)到該物質(zhì)在該條件下的最小點(diǎn)火能才能引發(fā)燃爆。因此，最小點(diǎn)火能是衡量可燃?xì)怏w或液體蒸汽爆炸危險(xiǎn)性的重要參數(shù)，也是靜電安全的重要技術(shù)參數(shù)，可為可燃性氣體或蒸汽發(fā)生燃燒、爆炸等危險(xiǎn)的控制和防治提供有用的參考。由于可燃?xì)怏w或液體蒸汽具有易燃易爆的特點(diǎn)，其對應(yīng)的最小點(diǎn)火能值較小，因此，對其最小點(diǎn)火能值必須進(jìn)行精確測量，并在實(shí)際工作時(shí)要嚴(yán)格控制在最小點(diǎn)火能值以下，以確保安全生產(chǎn)。因此，可燃?xì)怏w或液體蒸汽最小點(diǎn)火能的精確測量具有非常重要的意義。
[0003]GB/T16428-1996推薦的測試裝置為20L爆炸球或哈特曼管。CN101692081A推薦的測試裝置為0.5L測試裝置，但該裝置能夠測試樣品的溫度范圍較窄，而且測試腔體材質(zhì)為有機(jī)玻璃，有機(jī)玻璃在溫度超過100°C時(shí)材質(zhì)會(huì)變軟，影響較大的是放電電極固定螺紋，螺紋變軟導(dǎo)致電極間距調(diào)節(jié)時(shí)偏心旋入，從而導(dǎo)致電極間距的調(diào)整無法精確測量。另外，該裝置采用的電極材質(zhì)為不銹鋼，不銹鋼電極在多次打火后，尖端會(huì)發(fā)生高溫氧化生成四氧化三鐵，尖端的四氧化三鐵會(huì)對低能量電弧放電造成影響，當(dāng)點(diǎn)火能量低于0.5mJ時(shí)不銹鋼電極將無法正常放電。
[0004]本發(fā)明有針對性的解決了上述問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有技術(shù)中測試溫度范圍較窄、測試精度較低的問題，提供一種新的最小點(diǎn)火能測試裝置。該裝置用于最小點(diǎn)火能的測試中，具有測試溫度范圍較寬、測試精度較高的優(yōu)點(diǎn)。
[0006]為解決上述問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:一種最小點(diǎn)火能測試裝置，包括蒸汽發(fā)生器(3)、混合器(5)、反應(yīng)器(7)、精密電火花發(fā)生器(10)，混合器(5)主體設(shè)有空氣入口管線、蒸汽入口管線、混合氣出口管線，混合器(5)內(nèi)設(shè)有攪拌器(4)，反應(yīng)器(7)設(shè)有進(jìn)氣口(9)，兩側(cè)設(shè)有電極調(diào)節(jié)器，點(diǎn)火電極一端與電極調(diào)節(jié)器通過螺紋連接，另一端與精密電火花發(fā)生器(10)相連，混合器(5)的混合氣出口管線與反應(yīng)器(7)的進(jìn)氣口(9)相連，混合器(5)的混合氣出口與反應(yīng)器進(jìn)氣口(9)之間的連接管線上還接有真空泵。
[0007]上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述蒸汽發(fā)生器(3)應(yīng)嚴(yán)格密封，并放置于溫箱(2)中，溫箱(2)溫度控制范圍為25?150°C，測溫誤差為±2°C。
[0008]上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述混合器(5 )的承壓不低于980KPa，混合器(5 )和反應(yīng)器(7)均放置于溫箱(6)中,溫箱(6)的溫度控制范圍為25?150°C,控溫誤差為±2°C。
[0009]上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述混合器(5)上的攪拌器連桿的動(dòng)密封強(qiáng)度不小于490KPa。
[0010]上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述混合器(5)上設(shè)有數(shù)字真空壓力表，測量范圍為O~600KPa，分辨率為lKPa，混合器(5)與反應(yīng)器(7)之間的連接管線上設(shè)有取樣分析管線
(11)，在混合器(5)的混合氣出口與取樣分析管線(11)連接點(diǎn)之間、反應(yīng)器進(jìn)氣口( 9 )與取樣分析管線(11)連接點(diǎn)之間、進(jìn)氣口(9)與反應(yīng)器(7)之間、空氣入口管線上、蒸汽入口管線上均設(shè)有閥門；所述真空泵可完成對混合器(5)和/或反應(yīng)器(7)的抽真空。
[0011]上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述電極調(diào)節(jié)器旋轉(zhuǎn)部件采用硬質(zhì)材料，主體部件為有機(jī)玻璃，電極采用鎢絲制作，電極內(nèi)部套有O型圈密封，電極尖端對稱于反應(yīng)器(7)徑向中心位置；反應(yīng)器(7)上的抗震真空壓力表測試范圍為O~490KPa。
[0012]上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述精密火花發(fā)生器(10)由穩(wěn)壓高壓電源、蓄能電容庫及控制系統(tǒng)三部分組成，穩(wěn)壓高壓電源最高可輸出20KV的直流電源，最高直流電流3mA，功率50W ;蓄能電容庫設(shè)置不同的電容等級(jí)，而且不同等級(jí)可以任意組合，因此可以配合高壓電源產(chǎn)生不同的點(diǎn)火能量；控制系統(tǒng)由工業(yè)可編程控制器PLC及相應(yīng)的繼電器和按鈕組成，借以完成電極對零、電容選擇及啟動(dòng)放電等功能。
[0013]上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述空氣的相對濕度低于30%。
[0014]上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述硬質(zhì)材料為銅。
[0015]上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述反應(yīng)器(7 )設(shè)有抗震真空壓力表、安全閥(8 )。
[0016]本專利能夠有效的測出25~150°C條件下可燃?xì)怏w或蒸汽的最小點(diǎn)火能，更加貼近于工況條件。電極固定位置的材質(zhì)為銅質(zhì)，避免了高溫對電極間距調(diào)整的影響。點(diǎn)火電極材質(zhì)采用鎢絲，使得測試精度進(jìn)一步提高，避免了不銹鋼在電極放電后發(fā)生氧化導(dǎo)致后續(xù)放電無法擊穿，電極可重復(fù)放電的最小能量達(dá)到0.08mJ (肉眼可發(fā)現(xiàn)的放電現(xiàn)象)，為更好地控制和防范可燃?xì)怏w或蒸汽燃爆提供了更加精確的測試手段，取得了較好的技術(shù)效果。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017] 圖1為本發(fā)明所述裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]1.空氣氣瓶；2.溫箱；3.可燃?xì)怏w蒸汽發(fā)生器；4.攪拌器；5.混合器；6.溫箱；
7.反應(yīng)器；8.安全閥；9進(jìn)氣口 ；10.精密電火花發(fā)生器；11.取樣分析管線。
[0019]下面通過實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的闡述，但不僅限于本實(shí)施例。
【具體實(shí)施方式】
[0020]【實(shí)施例1】
[0021]在圖1所示的測試裝置上，相對濕度低于30%的干凈空氣用空氣瓶盛裝，空氣瓶的容積為50L、承壓為196 XlO2KPa15蒸汽發(fā)生器3用5mm厚合金鋁板焊制，應(yīng)嚴(yán)格密封，其容積為45±5L，放置于溫箱2中。溫箱2采用導(dǎo)熱油加熱箱，溫度控制范圍為25~150°C，測溫誤差為±2°C，溫箱6的溫度控制范圍為25~150°C，控溫誤差為±2°C。混合器5用鋼板制作，承壓不得低于980KPa，容積為40±5L，放置于溫箱6中。攪拌器連桿尺寸為010X 250mm;螺旋槳長度為IOOmm ;連桿的動(dòng)密封強(qiáng)度不得小于490kPa。數(shù)字真空壓力表采用測量范圍為O~600KPa，分辨率為lKPa，測試混合器5中氣體壓力。真空泵的抽氣速率為I~2L/s、極限真空度不低于7X15_5kPa。反應(yīng)器7用有機(jī)玻璃制作，容積為0.5L，在其兩側(cè)裝有電極調(diào)節(jié)器，用來調(diào)節(jié)電極間隙，電極調(diào)節(jié)器旋轉(zhuǎn)部件采用純銅材質(zhì)，點(diǎn)火電極與電極調(diào)節(jié)器通過螺紋連接，點(diǎn)火電極內(nèi)部套有O型圈密封。反應(yīng)器7上部裝有抗震真空壓力表，下部裝有安全閥和進(jìn)氣口，當(dāng)反應(yīng)器內(nèi)壓力超過HOkPa時(shí)即可泄壓。反應(yīng)器應(yīng)密封良好。與反應(yīng)器鏈接的壓力真空表測試范圍為O?490kPa。電極采用鎢絲制作，其直徑為
0.3mm,尖端曲率半徑為6X10_3mm。
[0022]下面詳細(xì)描述采用該測試裝置進(jìn)行最小點(diǎn)火能的測試步驟。
[0023]1、準(zhǔn)備
[0024]1.1將電極裝入鑲在電極調(diào)節(jié)螺桿內(nèi)的導(dǎo)電柱上。
[0025]1.2通過電極調(diào)節(jié)桿將電極間隙調(diào)到0.5?2.5mm間所需距離，并使電極尖端對稱于反應(yīng)器徑向中心位置。
[0026]1.3將反應(yīng)器置于溫箱II中，并通過閥門與混合器及真空泵連接。
[0027]1.4將反應(yīng)器中的電極與精密火花發(fā)生器相連接。
[0028]1.5根據(jù)所測試樣點(diǎn)火能大小，選取電容器(容量值為5?100pF)，并用電容儀測
量其電容值。
[0029]1.6檢查線路、儀表及各系統(tǒng)是否完好。配氣系統(tǒng)有無漏氣現(xiàn)象。
[0030]1.7試驗(yàn)前應(yīng)對蒸汽發(fā)生器進(jìn)行清洗，方法如下。
[0031]1.7.1先用清洗劑將蒸汽發(fā)生器內(nèi)雜物清洗干凈。然后將其置于溫箱I內(nèi)通過閥門與混合器連接。
[0032]1.7.2開啟溫箱I，使其溫度保持在試驗(yàn)所需溫度，啟動(dòng)真空泵，打開蒸汽發(fā)生器樣品注入口，用空氣清洗兩小時(shí)。
[0033]2、配氣
[0034]先采用分壓方法配出略高于所需濃度的混合氣，然后再慢慢加入干凈空氣，使其達(dá)到所需濃度。
[0035]2.1液體試樣的配氣方法:
[0036]2.1.1將液體試樣注入蒸汽發(fā)生器內(nèi)，開啟溫箱I使其溫度保持在試驗(yàn)所需溫度，并保持lh，使其達(dá)到液氣平衡。
[0037]2.1.2為避免蒸汽液化，開啟溫箱II給混合器和反應(yīng)器加熱至保持在試驗(yàn)所需溫度并保持恒溫，直至試驗(yàn)結(jié)束。
[0038]2.1.3啟動(dòng)真空泵，抽出混合器內(nèi)空氣。當(dāng)壓力指示值小于2kPa時(shí)，關(guān)閉各閥和真空泵,停止抽氣。
[0039]2.1.4將蒸汽發(fā)生器中的蒸汽放入抽成真空的混合器內(nèi)，放入蒸汽量由數(shù)字真空壓力表讀出，蒸汽量應(yīng)根據(jù)要配制的混合氣濃度確定，然后關(guān)閉混合器。
[0040]2.1.5根據(jù)配制混合氣濃度將空氣瓶中一定量的干凈空氣充入混合器中與可燃蒸汽混合。充入空氣量由壓力真空表讀出，然后關(guān)閉。開動(dòng)攪拌器，攪拌10?15min，使混合器內(nèi)的氣體混合均勻。
[0041]2.2氣體試樣的配氣方法如下:
[0042]氣體試樣配氣時(shí)，要求配氣裝置對任何可燃?xì)庠诒O限范圍內(nèi)均能配出不同濃度的混合氣。且配氣誤差不得大于±0.1%，氣體濃度的分析由取樣口取氣后進(jìn)入色譜標(biāo)定。如采用本專利的配氣系統(tǒng)，可按下述程序配氣。[0043]2.2.1將氣體鋼瓶與混合器連通，并按2.1.4要求將混合器抽成真空。
[0044]2.2.2按2.1.5方法將氣體試樣放入混合器中，將空氣充入混合器，與可燃?xì)怏w混合。[0045]2.3調(diào)節(jié)溫箱1、II的溫度(20~150°C )，可以測試不同溫度下的最小點(diǎn)火能。
[0046]3、最小點(diǎn)火能(Emin)的測定
[0047]3.1在敏感狀態(tài)下，用25次放電法試驗(yàn)，參考標(biāo)準(zhǔn)GB/T14288-93。即:先選擇一個(gè)足以引爆試驗(yàn)氣體的放電電壓，然后逐步減少(每次減少100~250V)儲(chǔ)能電容上的電壓值，在每個(gè)電壓值上均進(jìn)行25次放電，直至25次放電都不能點(diǎn)燃試驗(yàn)氣體為止。在上述所有的放電中，點(diǎn)燃該氣體的最小能量，即為最小點(diǎn)火能(Emin)。
[0048]3.2按3.1重復(fù)試驗(yàn)，直至三次試驗(yàn)的最低點(diǎn)燃電壓偏差小于100~250V為止，最后取三次中最低點(diǎn)燃電壓計(jì)算試驗(yàn)氣體的最小點(diǎn)火能量。
[0049]4、結(jié)果的計(jì)算
[0050]4.150%點(diǎn)火能(E5tl)的計(jì)算
[0051]E50=0.5CU502 (I)
[0052]式中:
[0053]C=CJC2
[0054]C1——儲(chǔ)能電容量，pF;
[0055]C2——線路等效分布電容，PF ;
[0056]U50——點(diǎn)燃率為50%時(shí)所對應(yīng)的點(diǎn)燃電壓，V。
[0057]4.2最小點(diǎn)火能(Emin)的計(jì)算
[0058]Emin=0.5CU2 (2)
[0059]式中:
[0060]U——25次試驗(yàn)方法確定的最低點(diǎn)燃電壓，V ；
[0061]C-敏感電容量，pF。
[0062]【比較例】
[0063]按照實(shí)施例1所述的條件和步驟，只是不設(shè)置溫箱2，電極固定位置的材質(zhì)為有機(jī)玻璃，電極材質(zhì)采用不銹鋼，測試溫度范圍較窄(25~100°C)，而且測試腔體材質(zhì)為有機(jī)玻璃，有機(jī)玻璃在溫度超過100°C時(shí)材質(zhì)會(huì)變軟，影響較大的是放電電極固定螺紋，螺紋變軟導(dǎo)致電極間距調(diào)節(jié)時(shí)偏心旋入，從而導(dǎo)致電極間距的調(diào)整無法精確測量。另外，不銹鋼電極在多次打火后，尖端會(huì)發(fā)生高溫氧化生成四氧化三鐵，尖端的四氧化三鐵會(huì)對低能量電弧放電造成影響，當(dāng)點(diǎn)火能量低于0.5mJ時(shí)不銹鋼電極將無法正常放電。
[0064]采用本發(fā)明的方法，能夠有效的測出25~150°C條件下可燃?xì)怏w或蒸汽的最小點(diǎn)火能，更加貼近于工況條件。電極固定位置的材質(zhì)為銅質(zhì)，避免了高溫對電極間距調(diào)整的影響。點(diǎn)火電極材質(zhì)采用鎢絲，使得測試精度進(jìn)一步提高，避免了不銹鋼在電極放電后發(fā)生氧化導(dǎo)致后續(xù)放電無法擊穿，電極可重復(fù)放電的最小能量達(dá)到0.08mJ,為更好地控制和防范可燃?xì)怏w或蒸汽燃爆提供了更加精確的測試手段。
【權(quán)利要求】
1.一種最小點(diǎn)火能測試裝置，包括蒸汽發(fā)生器(3)、混合器(5)、反應(yīng)器(7)、精密電火花發(fā)生器(10)，混合器(5)主體設(shè)有空氣入口管線、蒸汽入口管線、混合氣出口管線，混合器(5)內(nèi)設(shè)有攪拌器(4)，反應(yīng)器(7)設(shè)有進(jìn)氣口(9)，兩側(cè)設(shè)有電極調(diào)節(jié)器，點(diǎn)火電極一端與電極調(diào)節(jié)器通過螺紋連接，另一端與精密電火花發(fā)生器(10)相連，混合器(5)的混合氣出口管線與反應(yīng)器(7)的進(jìn)氣口(9)相連，混合器(5)的混合氣出口與反應(yīng)器進(jìn)氣口(9)之間的連接管線上還接有真空泵。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述最小點(diǎn)火能測試裝置，其特征在于所述蒸汽發(fā)生器(3)應(yīng)嚴(yán)格密封，并放置于溫箱(2)中，溫箱(2)溫度控制范圍為25?150°C，測溫誤差為±2°C。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述最小點(diǎn)火能測試裝置，其特征在于所述混合器(5)的承壓不低于980KPa,混合器(5)和反應(yīng)器(7)均放置于溫箱(6)中,溫箱(6)的溫度控制范圍為25?150°C，控溫誤差為±2°C。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述最小點(diǎn)火能測試裝置，其特征在于所述混合器(5)上的攪拌器連桿的動(dòng)密封強(qiáng)度不小于490KPa。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述最小點(diǎn)火能測試裝置，其特征在于所述混合器(5)上設(shè)有數(shù)字真空壓力表，測量范圍為O?600KPa，分辨率為lKPa，混合器(5)與反應(yīng)器(7)之間的連接管線上設(shè)有取樣分析管線(11)，在混合器(5 )的混合氣出口與取樣分析管線(11)連接點(diǎn)之間、反應(yīng)器進(jìn)氣口(9)與取樣分析管線(11)連接點(diǎn)之間、進(jìn)氣口(9)與反應(yīng)器(7)之間、空氣入口管線上、蒸汽入口管線上均設(shè)有閥門；所述真空泵可完成對混合器(5)和/或反應(yīng)器(7)的抽真空。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述最小點(diǎn)火能測試裝置，其特征在于所述電極調(diào)節(jié)器旋轉(zhuǎn)部件采用硬質(zhì)材料，主體部件為有機(jī)玻璃，電極采用鎢絲制作，電極內(nèi)部套有O型圈密封，電極尖端對稱于反應(yīng)器(7)徑向中心位置；反應(yīng)器(7)上的抗震真空壓力表測試范圍為O?490KPa。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述最小點(diǎn)火能測試裝置，其特征在于所述精密火花發(fā)生器(10)由穩(wěn)壓高壓電源、蓄能電容庫及控制系統(tǒng)三部分組成，穩(wěn)壓高壓電源最高可輸出20KV的直流電源，最高直流電流3mA，功率50W ;蓄能電容庫設(shè)置不同的電容等級(jí)，而且不同等級(jí)可以任意組合，因此可以配合高壓電源產(chǎn)生不同的點(diǎn)火能量；控制系統(tǒng)由工業(yè)可編程控制器PLC及相應(yīng)的繼電器和按鈕組成，借以完成電極對零、電容選擇及啟動(dòng)放電等功能。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述最小點(diǎn)火能測試裝置，其特征在于所述空氣的相對濕度低于30%。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述最小點(diǎn)火能測試裝置，其特征在于所述硬質(zhì)材料為銅。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述最小點(diǎn)火能測試裝置，其特征在于所述反應(yīng)器(7)設(shè)有抗震真空壓力表、安全閥(8)。
【文檔編號(hào)】G01N33/22GK103954737SQ201410146252
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年4月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月11日
【發(fā)明者】王振剛, 趙琳, 徐偉, 姜杰, 孫峰, 霍明甲 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司青島安全工程研究院