[发明专利]工业建筑结构与部件防爆、泄压与抑爆性能评价装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及工业建筑防爆技术领域，特别涉及一种工业建筑结构与部件防爆、泄压与抑爆性能评价装置及方法，用于工业建筑结构、建筑材料与构件、以及建筑防爆泄压装置的防爆、泄压与抑爆性能的综合性实验。

背景技术

爆燃和爆炸是工业事故灾害的常见类型，评价工业建筑结构、关键部件以及防爆泄压装置的防爆、泄压与抑爆性能是工业建筑防爆技术研究的热点。目前，对工业建筑结构、相关部件以及防爆、泄压装置性能评价主要通过理论计算的方式进行评价与分析。对于一些小型建筑部件（如门、窗、铰链等）和防爆、泄压装置，也主要通过耐压实验和抗冲击实验以及在燃烧炉内的耐火性能试验，对单个部件的性能进行测试，而无法对其整体结构进行防爆、泄压与抑爆性能的实尺度实验测试与分析。尤其针对工业建筑爆炸事故评价，建筑防爆性能评价、建筑防爆泄压装置与部件的防爆泄压性能，以及建筑防爆抑爆技术方法效能评价目前尚无标准的实验装置、方法和手段。

发明内容

本发明的目的就是为克服现有技术的不足，提供一种工业建筑结构与部件防爆、泄压与抑爆性能评价装置的设计方案，针对工业建筑防爆结构、防爆泄压装置与构件、防爆抑爆技术方法、性能评价技术要求，利用本装置来实现在不同压力条件下，对工业建筑与部件进行防爆、泄压和抑爆性能评价实验。

本发明是通过这样的技术方案实现的：工业建筑结构与部件防爆、泄压与抑爆性能评价装置，其特征在于，包括实验舱、数据采集系统、压力加载系统、安全防护系统和点火系统；

所述实验舱采用立体框架式装配结构，包括工作舱和安全保护装置，工作舱由刚性耐压材料建造成预留实验测试面的空间体，预留面根据所测试建筑材料和部件（如门、窗、屋面结构）的安装形式、结构进行安装；

安全保护装置则是由坚固抗压材料建造成而成的防护网或墙体，以防护泄压建筑材料或部件碎片飞出，工作舱的外形尺寸小于安全保护装置的内部空间尺寸；

工作舱置于安全保护装置内；安全保护装置的作用在于防护工作舱在实验中出现的防爆、泄压材料碎片以及工作舱破损的状况，由保护舱进行二次保护；

所述数据采集系统包括温度传感器、压力传感器、图像传感器和气体浓度传感器；

所述压力加载系统包括动压力加载系统、静压力加载系统；

其中，动压力加载系统包括：流量计、电磁阀、管道回火防止器、可变配比气体混合器、中央回火防止器、出口压力表、减压阀、汇流管压力表、放空管、气阀、压力表、甲烷气瓶、空气气瓶、燃爆球； 

静压力加载系统包括：高压空气压缩机、截止阀、流量计； 

所述安全防护系统包括排空系统、声光报警系统；

所述点火系统包括点火电极、高压脉冲及控制装置。

利用工业建筑与部件防爆、泄压与抑爆性能评价装置进行评价的方法，其特征在于，包括以下步骤：

a)      先根据评价要求按照实验舱预留测试面的尺寸设计、制作、安装拟开展实验评价的建筑结构模型、建筑防爆泄压墙体、屋顶、门、窗和设备构配件； 

b)      确定燃爆球体内的甲烷和空气的配比和配气量；如甲烷和空气预混气体配置当量比为1，根据测试所需动态压力，在燃爆球内充填相应初始压力的混合气体，依据甲烷/空气预混气体初始压力与爆炸动压之间的关系：

              --------------（1）

P_m，n_m，T_m为爆炸后最大压力、气体摩尔数、温度；

P₀，n_m，T₀为爆炸前初始压力、气体摩尔数、温度；

当量比为1的甲烷/空气预混气体爆炸温度为1815K，初始温度为273K，则所需初始混合气体压力 P₀=0.15P_m。

c)      分别对实验舱状态、采集系统状态、压力加载系统状态、安全防护系统状态、点火系统状态进行自检；分别对已安装到位的待测试建筑结构、部件的状态，实验舱壁面温度、压力传感器、数据采集系统的工作状态、不同压力加载情况下系统工作状态、安全防护系统状态、点火系统状态进行自检，为实验开展进行前期准备；