[发明专利]一种瓦斯爆炸模拟试验系统及方法

权利要求书

1.一种瓦斯爆炸模拟试验系统，其特征在于，所述系统包括甲烷气瓶（1）、空气瓶（5）、减压阀（2）、电磁阀（3）、流量计（4）、三通（6）、模拟巷道（7）、试验架（10）、进气口（8）、进气阀门（80）、出气口（9）、出气阀门（90）、真空泵（11）、防爆安全阀（12）、点火探针（13）、点火器（14）、压力传感器（15）、温度传感器（16）、数据采集仪（17）、高速摄像仪（18）、三角支架（19）、计算机（20）、连接管（30）、连接线（40）、数据线（50）。

所述甲烷气瓶（1）和空气瓶（5）分别通过连接管（30）与减压阀（2）、电磁阀（3）和流量计（4）连接，并交汇于三通（6），再通过连接管（30）和进气阀门（80）连接于模拟巷道（7）的进气口（8）；所述模拟巷道（7）固定在试验架（10）上，其上有进气口（8）、出气口（9）和防爆安全阀（12）；所述真空泵（11）通过连接管（30）和出气阀门（90）连接于模拟巷道（7）的出气口（9）；所述点火探针（13）安装于模拟巷道（7）的中部，并通过连接线（40）与点火器（14）相连，点火器（14）的另一端通过连接线（40）与数据采集仪（17）相连；所述压力传感器（15）和温度传感器（16）安装在模拟巷道（7）内，并通过连接线（40）分别与数据采集仪（17）相连；所述数据采集仪（17）另有一路通过连接线（40）与高速摄像仪（18）相连；所述高速摄像仪（18）置于三角支架（19）上，通过数据线（50）连接于计算机（20）。

2.根据权利要求1所述的一种瓦斯爆炸模拟试验系统，其特征在于，所述甲烷气瓶（1）和空气瓶（5）要固定放置；所述减压阀（2）、电磁阀（3）和流量计（4）各有两个，分别用于甲烷气瓶（1）和空气瓶（5）气路。

3.根据权利要求1所述的一种瓦斯爆炸模拟试验系统，其特征在于，所述模拟巷道（7）是由透明高强度钢化玻璃制成的密闭圆柱腔体；所述防爆安全阀（12）安装于模拟巷道（7）的中部附近，以防止瓦斯爆炸产生的压力超过钢化玻璃强度而毁损模拟巷道（7）。

4.根据权利要求1所述的一种瓦斯爆炸模拟试验系统，其特征在于，所述点火探针（13）安装于模拟巷道（7）的中部，且针尖位于巷道断面的中心位置。

5.根据权利要求1所述的一种瓦斯爆炸模拟试验系统，其特征在于，所述压力传感器（15）和温度传感器（16）根据模拟巷道（7）的长度来确定个数，其中压力传感器（15）从模拟巷道（7）中部向一侧等距离布置；温度传感器（16）从模拟巷道（7）中部向一侧沿两边布置。

6.根据权利要求1或5所述的一种瓦斯爆炸模拟试验系统，其特征在于，所述数据采集仪（17）经不同的通道接口与压力传感器（15）和温度传感器（16）相连，记录存储传感器采集的压力和温度数据。

7.根据权利要求1所述的一种瓦斯爆炸模拟试验系统，其特征在于，所述点火器（14）、数据采集仪（17）和高速摄像仪（18）通过连接线（40）相连，在点火器（14）触发点火探针（13）时，同时触发数据采集仪（17）开始采集数据，此时数据采集仪（17）又通过外触发开启高速摄像仪（18）同步开始摄像。

8.根据权利要求1或7所述的一种瓦斯爆炸模拟试验系统，其特征在于，所述高速摄像仪（18）通过数据线（50）与计算机（20）相连，在计算机（20）中通过软件对高速摄像仪（18）进行操作及对拍摄图像进行存储、分析和处理。

9.根据权利要求1所述的一种瓦斯爆炸模拟试验系统，其特征在于，所述三角支架（19）为一种可调整各方位角度的三角支撑架。

10.一种瓦斯爆炸模拟试验方法，其特征在于，包括：

1）检查压力传感器（15）和温度传感器（16）是否完好、连接线（40）的连接是否准确，打开数据采集仪（17）。

2）把高速摄像仪（18）架设在三角支架（19）上，用数据线（50）将高速摄像仪（18）和计算机（20）连接、同时用连接线（40）连接数据采集仪（17）和高速摄像仪（18）；打开计算机（20）和高速摄像仪（18），之后打开计算机（20）中的摄像控制软件；根据软件中所示的实时图像调整三角支架（19）和高速摄像仪（18）得到所需拍摄角度和清晰度。

3）保持进气阀门（80）关闭状态，打开出气阀门（90），用真空泵（11）对模拟巷道（7）抽真空。

4）关闭出气阀门（90），打开进气阀门（80），再先后打开甲烷气瓶（1）和空气瓶（5）、减压阀（2a）和（2b）、电磁阀（3a）和3（b）、流量计（4a）和（4b），调节甲烷和空气通过三通（6）和连接管（30）通入模拟巷道（7）的混合量，得到不同瓦斯浓度条件下的试验预混气，关闭进气阀门（80）。

5）检查点火探针（13）与点火器（14）的连接完好性，同时用连接线（40）连接点火器（14）和数据采集仪（17）。

6）点火器（14）对点火探针（13）点火，并触发数据采集仪（17）开始采集压力和温度数据，同时数据采集仪（17）通过外触发开启高速摄像仪（18），同步开始对模拟巷道（7）中瓦斯爆炸全过程进行摄像。

7）通过对采集的压力和温度数据、瓦斯爆炸影像的综合分析和处理，找到瓦斯爆炸规律，如爆炸应力波传播规律、温度变化规律、烟气和火焰变化规律等。