[发明专利]可视化氢气爆炸波纹阻火器阻火性能测试与检测防护装置

权利要求书

1.可视化氢气爆炸波纹阻火器阻火性能测试与检测防护装置，包括：可视化爆炸管道、可视化阻火系统、高频响应抑爆系统、氢气预混配气系统、同步控制器(21)、火焰加速装置(5)、阻火芯温度采集系统、狭缝火焰传播测试系统、高频压力采集系统、高频温度采集系统、火焰传播速度采集系统、爆炸流场结构与火焰形态采集系统、爆炸泄放装置、程序控制与数据采集系统(22)，以及空压机(13)和真空泵(15)；其中：

可视化爆炸管道由可视化引爆段管道(1)和保护段管道(2)组成，可视化引爆段管道(1)左端安装端面法兰密封，右端与连接波纹阻火器(3)的第二可视化钢化玻璃视窗(8-2)左侧端面法兰连接；保护段管道(2)右端安装爆炸泄放装置，左端与连接波纹阻火器(3)的第三可视化钢化玻璃视窗(8-3)右侧端面法兰连接；可视化引爆段管道(1)壁面沿轴向安装第一可视化钢化玻璃视窗(8-1)，以实现火焰形态的采集与火焰传播速度的测定；

可视化阻火系统由波纹阻火器(3)、第二可视化钢化玻璃视窗(8-2)和第三可视化钢化玻璃视窗(8-3)组成；

高频响应抑爆系统由高精度压力表(17)、高压抑制剂储罐(18)、高压精细喷头(19)、电磁阀(26)和火焰信号探测器(27)组成；火焰信号探测器(27)与同步控制器(21)和程序控制与数据采集系统(22)连接；高精度压力表(17)安装在高压抑制剂储罐(18)上、高压抑制剂储罐(18)通过电磁阀(26)与高压精细喷头(19)连接；高压精细喷头(19)伸入到保护段管道(2)内；

氢气预混配气系统由循环配气仪(14)、单向阀(12)和真空泵(15)组成；循环配气仪(14)的一端通过单向阀(12)与可视化引爆段管道(1)连接；循环配气仪(14)的另一端分别连接高压氢气瓶和高压空气瓶；真空泵(15)将爆炸管道内部抽至真空状态，真空度0.095MPa；

火焰加速装置(5)由沿着可视化引爆段管道(1)轴向安装并周向分布的四根金属支杆和安装其上的金属圆形挡板组成，安装在可视化引爆段管道(1)的可调高压点火器(4)上；可调高压点火器(4)安装于可视化引爆段管道(1)左侧端面法兰中心位置，点火端与法兰端面距离100mm；

阻火芯温度采集系统由金属表面温度传感器(10)和第三子同步控制器(21-c)组成，金属表面温度传感器(10)安装于波纹阻火器(3)的阻火芯狭缝通道内表面，采集火焰通过阻火芯后的温度值，并将相应信号反馈至程序控制与数据采集系统(22)进行数据保存；用于分析评估阻火芯材质的吸热与阻火性能，以及氢气爆炸火焰对阻火芯的损伤评判；

狭缝火焰传播测试系统由第五火焰离子探针(6-5)、第六火焰离子探针(6-6)、第七火焰离子探针(6-7)和第二子同步控制器(21-b)组成，第五火焰离子探针(6-5)、第六火焰离子探针(6-6)和第七火焰离子探针(6-7)沿着波纹阻火器(3)轴向方向安装于阻火芯壁面，其探针伸入到波纹狭缝孔隙内部，可有效感应氢气爆炸火焰自由基浓度变化；实现爆炸火焰在波纹阻火器狭缝孔道内传播长度，即火焰淬熄长度的测定，对波纹阻火器阻火性能进行分析与评判；

高频压力采集系统由第一高频压力传感器(7-1)、第二高频压力传感器(7-2)、第三高频压力传感器(7-3)与第六子同步控制器(21-f)组成；第一高频压力传感器(7-1)安装于波纹阻火器(3)前段200±50mm处，通过第六子同步控制器(21-f)和程序控制与数据采集系统(22)连接，测量氢气爆炸火焰进入波纹阻火器前的爆炸超压；第二高频压力传感器(7-2)安装于波纹阻火器(3)后段200±50mm处，用于测量氢气爆炸火焰通过阻火器后的压降；第三高频压力传感器(7-3)安装于保护段管道(2)高压精细喷头(19)后方并测定其爆炸压力，评判高频响应抑爆系统对阻火失效的氢气爆炸火焰的抑制效果；

高频温度采集系统由高速红外热成像仪(24)、第一高频B型热电偶(9-1)、第二高频B型热电偶(9-2)与第五子同步控制器(21-e)组成；高速红外热成像仪(24)可宏观测定氢气爆炸火焰在可视化引爆段管道(1)和波纹阻火器(3)中第一可视化钢化玻璃视窗(8-1)、第二可视化钢化玻璃视窗(8-2)和第三可视化钢化玻璃视窗(8-3)的火焰温度；第一高频B型热电偶(9-1)、第二高频B型热电偶(9-2)分别安装于阻火器前后端可视化钢化玻璃视窗上，通过第五子同步控制器(21-e)和程序控制与数据采集系统(22)对阻火器阻火前后火焰温度变化进行监测采集；

火焰传播速度采集系统由第一火焰离子探针(6-1)、第二火焰离子探针(6-2)、第三火焰离子探针(6-3)、第四火焰离子探针(6-4)与第二子同步控制器(21-b)组成；第一火焰离子探针(6-1)、第二火焰离子探针(6-2)、第三火焰离子探针(6-3)、第四火焰离子探针(6-4)沿轴线分别安装保护段管道上，第四火焰离子探针(6-4)距离波纹阻火器法兰端面200±50mm，第一火焰离子探针(6-1)、第二火焰离子探针(6-2)、第三火焰离子探针(6-3)沿着可视化引爆段管道(1)向左依次安装，且相邻间距为150mm；通过第二子同步控制器(21-b)和程序控制与数据采集系统(22)，对可视化引爆段管道(1)内氢气爆炸火焰自由基浓度变化进行测定；

爆炸流场结构与火焰形态采集系统由高速摄像系统(23)、高速纹影仪(25)、第四子同步控制器(21-d)组成；

上述第二子同步控制器(21-b)、第三子同步控制器(21-c)、第四子同步控制器(21-d)、第五子同步控制器(21-e)、第六子同步控制器(21-f)分别与程序控制与数据采集系统(22)连接；

泄爆装置(16)安装于保护段管道(2)右侧法兰端面，由爆破片和法兰盘组成；当保护段管道(2)内压力超过其泄放压力时，泄爆装置开启并迅速释放压力，防止阻爆和抑爆失效产生的超高压力破坏爆炸管道并对其进行保护；

空压机(13)通过阀门与可视化引爆段管道(1)连接；真空泵(15)通过阀门与保护段管道(2)连接。