化學品火災爆炸安全試驗艙系統的制作方法
【專利摘要】本發明提供了一種化學品火災爆炸安全試驗艙系統，其包括試驗艙本體、滅火消防裝置、溫度濕度調節裝置、氣體置換裝置、測試監視控制裝置、主控制裝置。該化學品火災爆炸安全試驗艙系統，其消除大尺度化學品危險性評估試驗過程中產生的失控反應、燃燒爆炸、分解爆炸等方面的危害，同時收集試驗過程產生的廢液、廢氣、廢渣進行集中處理，在提高火災爆炸危險性測試過程本質安全性的同時，還起到了降低環境污染的作用。
【專利說明】化學品火災爆炸安全試驗艙系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及化工安全生產【技術領域】，尤其涉及用于化學品的危險性鑒定評估的安全試驗艙系統。
【背景技術】
[0002]在化學品危險性評估試驗過程中，通常需要開展危險化學品存儲、混裝等方面的失控反應試驗，可能遇到潛在危險材料和高能反應，如果操作控制不當就會引起火災、爆炸、中毒等事故，其中以爆炸事故危害最大。一旦發生爆炸，瞬時泄出大量氣體、爆炸碎片、零件等，使在場試驗人員遭受傷害，建筑物遭到破壞。如果泄出的大量易燃或可燃化學品發生著火，會使火災蔓延，造成嚴重的損失。因此，化學品火災爆炸危險性大型試驗平臺的防爆安全及防護問題非常重要。
[0003]國外關于化學品火災爆炸安全試驗測試艙的報道較少。
[0004]US6644165公開了一種抗爆密封艙，用于存儲爆炸品，防止爆炸品爆炸后造成嚴重事故后果。
[0005]US7506568和US7765910公開了一種爆炸密封艙，用于含有爆炸性生物或化工試劑的設備的存儲、運輸和處理。
[0006]目前，國外安全技術公司開發的火災爆炸試驗艙多為純爆炸性測試密閉艙體，以美國愛迪賽恩公司為代表。該公司開發了試驗室爆炸艙和工業爆炸艙，能夠開展爆炸性試驗測試，但在售的艙體最大直徑僅為兩米，無氣體置換、溫濕度控制、視頻采集等輔助系統，大大限制了其在危險化學品存儲、混裝等方面的應用。
[0007]國內石油化工領域涉及大量危險化學品，在化學品危險性評估試驗過程中，如遇潛在危險材料和高能反應，存在引起火災爆炸事故的可能。國內大量危險性較高的大尺度化學品危險性測試研究，如化學相容性試驗、混裝爆炸試驗、絕熱儲存試驗、等熱儲存試驗、化學品包裝熱穩定性試驗等熱失控反應試驗，以及氣相燃爆試驗和化學品爆炸特性試驗，由于危險性較大，試驗難度大，相關試驗研究較難開展，許多關鍵性安全基礎數據無法獲得。而火災爆炸試驗艙則是解決上述化學品危險性測試過程安全問題的有效途徑之一。國內火災爆炸試驗艙主要應用于軍工領域爆炸品的測試研究，尚未對外公開。而將爆炸試驗艙用于化學品危險性測試領域的研究也未見報道。
【發明內容】
[0008]本發明所要解決的技術問題是提供一種化學品火災爆炸安全試驗艙系統，其消除大尺度化學品危險性評估試驗過程中產生的失控反應、燃燒爆炸、分解爆炸等方面的危害，同時收集試驗過程產生的廢液、廢氣、廢渣進行集中處理，在提高火災爆炸危險性測試過程本質安全性的同時，還起到了降低環境污染的作用。
[0009]為解決上述技術問題，本發明提供了一種安全試驗艙系統，其包括試驗艙本體、滅火消防裝置、溫度濕度調節裝置、氣體置換裝置、測試監視控制裝置、主控制裝置。[0010]其中，滅火消防裝置、溫度濕度調節裝置、氣體置換裝置并列布置在廠房一側，測試監視控制裝置包括測試監視控制屏和測試監視控制柜，主控制裝置包括主控制屏和主控制柜，測試監視控制屏、主控制屏、測試監視控制柜、主控制柜布置在獨立的同一房間內，在滅火消防裝置右側設置試驗氣源控制室，用戶試驗氣源控制室與試驗艙本體通過氣源管道相連接，氣源管道設置在氣源管溝里，測試監視控制屏和和主控制屏與試驗艙本體通過電纜相連接，溫度濕度調節裝置、滅火消防裝置與試驗艙本體通過管路相連接。
[0011]其中，在所述試驗艙本體上設置有快開門裝置。
[0012]其中，所述艙體的壁部包括五層，由內到外分別為內犧牲層、內緩沖層、試驗艙壁、隔熱層和外包層。
[0013]其中，在試驗艙本體上還具有觀察窗、上排氣口、下排液口、水電氣進出口、數據線轉接口、消防系統入口。
[0014]其中，在試驗艙本體內還具有爆破片或安全閥等防超壓裝置。
[0015]其中，在試驗艙本體內設置有照明系統。
[0016]其中，在試驗艙本體上設置艙體開門、關門的聲光報警裝置。
[0017]其中，所述試驗艙本體僅由上述裝置構成。
[0018]本發明的有益效果:
[0019]本發明提供的化學品火災爆炸安全試驗艙系統，針對具有危險化學品爆炸危險性的測試試驗而建立，對抵御爆炸碎片和氣體壓力的沖擊應具有極強的抗疲勞性和耐久性，不同于普通常規的防火防爆試驗室:
[0020]化學品火災爆炸安全試驗艙應具有一定的防爆性，以適應爆炸試驗的需要。在試驗過程中發生爆炸時，艙體承重結構不僅能夠經受爆炸最高正壓和最低負壓變化的沖擊，還能夠經受鋼板碎片及零件的射擊，避免遭受破壞。
[0021]化學品火災爆炸安全試驗艙能夠消除大尺度化學品危險性評估試驗過程中產生的失控反應、燃燒爆炸、分解爆炸等方面的危害，對于提高火災爆炸危險性測試過程中的本質安全性十分必要。
[0022]化學品火災爆炸安全試驗艙能夠收集實驗過程產生的廢液、廢氣、廢渣進行集中處理，消除了火災爆炸實驗過程的環境污染。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0023]圖1安全實驗艙系統平面布局圖；
[0024]圖2安全試驗艙側面圖；
[0025]圖3安全試驗艙正面圖；
[0026]圖4安全實驗艙壁結構圖。
【具體實施方式】
[0027]本發明提供一種安全試驗艙系統，該安全試驗艙系統安裝于廠房內，其包括試驗艙本體、滅火消防裝置、溫度濕度調節裝置、氣體置換裝置、測試監視控制裝置、主控制裝置，滅火消防裝置、溫度濕度調節裝置、氣體置換裝置并列布置在廠房一側，測試監視控制裝置包括測試監視控制屏和測試監視控制柜，主控制裝置包括主控制屏和主控制柜，測試監視控制屏、主控制屏、測試監視控制柜、主控制柜布置在獨立的同一房間內，在滅火消防裝置右側設置試驗氣源控制室，用戶試驗氣源控制室與試驗艙本體通過氣源管道相連接，氣源管道設置在氣源管溝里，測試監視控制屏和和主控制屏與試驗艙本體通過電纜相連接，溫度濕度調節裝置、滅火消防裝置與試驗艙本體通過管路相連接。
[0028]所述試驗艙本體可以保證在爆炸試驗過程中，在靜態壓力O?10.0MPa,瞬態溫度10?500°C條件下完好，試驗艙本體優選采用臥式圓柱結構，艙內內徑長為2?5m，長為4 ?IOm0
[0029]所述筒體材料采用不銹鋼板，所使用的法蘭采用16Mn II級鍛件。
[0030]在所述試驗艙本體上設置有快開門裝置，其采用35CrMo II級鍛件。
[0031]所述艙體的壁部包括五層，由內到外分別為內犧牲層、內緩沖層、試驗艙壁、隔熱層和外包層。
[0032]內犧牲層為可替換的層，與內緩沖層采用可拆卸的螺栓連接能夠方便的在不破壞密封艙整體性的前提下進行更換，其材料選用不銹鋼或硬鋁。
[0033]內緩沖層采用聚碳酸脂材料；試驗艙壁采用304不銹鋼，厚度范圍10?80mm，優選50mm ;隔熱層采用玻璃纖維、石棉、巖棉或硅酸鹽材料；外包層為鍍錫薄鋼板；內緩沖層和犧牲層可相互替換。
[0034]試驗艙本體內的地板采用可拆卸柵格地板，須承受lt/m2，艙體內柵格地板運輸軌道及頂部吊裝裝置，承受重物能力為U。
[0035]在試驗艙本體上還具有觀察窗、上排氣口、下排液口、水電氣進出口、數據線轉接口、消防系統入口，各種接口須不影響密封艙對于靜態壓力、溫度的設計要求，水、氣接口能夠實現關閉功能。各種接口設計成插盤式，保證艙體的密封。
[0036]水電氣進口為三個接口，分別為水進口，電進口和氣進口，水電氣進口整體上是一組快插接口，數據線轉接口與控制系統和記錄系統相連接。
[0037]在試驗艙本體內還具有爆破片或安全閥等防超壓裝置，艙內設置有照明系統，具有防爆功能，滿足實時視頻監控采光的需要。
[0038]進一步，還可以在化學品火災爆炸安全試驗艙本體上設置艙體開門、關門的聲光
報警裝置。
[0039]所述快開門裝置設置成兩半式卡箍型結構，其由球冠形封頭門體、卡箍、法蘭、安全聯鎖裝置、快開機構、密封圈、液壓驅動裝置、輔助支承構成，球冠形封頭門體的開合動作依靠液壓驅動裝置來完成，球冠形封頭門體與法蘭面的密封通過卡箍的凹槽斜面實現緊固，并在門體下部設計有輔助支承，使門體不因自重等原因產生位移變形，確保門體的安裝精度及開合精度，在所述球冠形封頭門體的中心處設置一個觀察窗，在觀察窗內部設置蓋板。
[0040]球冠形封頭門體及法蘭采用16Mn II級鍛件，卡箍選用35CrMo II級鍛件加工而成。
[0041]所述溫度濕度調節裝置可以調節試驗艙內的溫度范圍為0°C?100°C，濕度范圍為5%?95%，艙內環境是保證試驗成功進行的必要條件，根據工藝的要求，控制系統可采集試驗艙內的溫度和濕度信號，對相應的設備進行連續控制，使艙內的溫度和濕度達到試驗的要求。[0042]所述溫度濕度調節裝置中的溫度調節裝置包括風冷低溫乙二醇冷水機組和電加熱器，風冷低溫乙二醇冷水機組輸出溫度可以達到-4?_8°C，能夠實現低溫段的試驗艙內環境溫度調節，其可以調節試驗艙內的低溫段溫度0°C?25°C，電加熱器可以調節試驗艙內的高溫段溫度25V?100°C，乙二醇冷水機組安裝于試驗艙本體的內部，電加熱器可以安裝在試驗艙本體的內部或者外部，安裝在試驗艙內部時，使用時對內部空氣進行直接加熱，這種方式的好處是減少外部設備和管道及高溫的隱患，加熱效率高，但須考慮設備內部電加熱器的安裝結構及加熱使用時對設備的影響，當安裝于試驗艙本體外部，需要增加熱風機以及連接到試驗艙本體的熱風管道，此方式的弊端是新增設備及需場地布置，試驗艙內環境要達到100°C時，對設備和熱風管的要求很高(熱風約接近150°C )，同時阻燃防火要求等級提高，好處是減少加熱器對設備的影響。
[0043]所述溫度濕度調節裝置的濕度控制設備包括手動截止閥、電動蝶閥、高效鼓風機、濕度測量裝置和濕度控制裝置，所述濕度測量裝置為3個，分別位于艙體的進口、出口和艙體中間，所述高效鼓風機的個數為2個，分別位于艙體的進口和出口管路處，鼓風機管路設電動閥；所述手動截止閥和電動蝶閥位于濕度控制裝置的進出口管路上，手動截止閥位于靠近艙體的一端，所述電動蝶閥位于所述靠近濕度控制設置一端。
[0044]所述氣體置換裝置包括真空泵、氣體檢測器、對空管路、對空管路可調式電動調節閥、抽真空管路、抽真空管路遙控切斷閥，所述排氣口位于安全試驗艙頂端的排氣口處，所述對空管路與抽真空管路并聯共同連接到艙頂排氣口處，所述抽真空管路遙控切斷閥位于真空泵前端，所述對空管路可調式電動調節閥位于對空管路上，所述氣體檢測器位于真空泵的出口管路上，所述真空泵為干式真空泵，所述各種閥為可調式電動閥。進氣口和排氣口都連接在同一個接口上。
[0045]所述氣體置換設備是為安全試驗艙氣體置換排放而設計，在試驗結束后，試驗艙對空管路可調式電動調節閥CV302打開，接著氣動調節閥緩慢打開，釋壓排放廢氣至處理裝置，在艙內壓力降到0.1Mpa(表壓)以下后，關閉CV302，開啟抽真空管路遙控切斷閥，抽真空至艙內壓力降至5kPa，打開CV302通入空氣進行置換，重復上述操作，待艙內氣體各項檢測指標合格后停止置換，關閉試驗艙進氣閥，置換完畢。
[0046]滅火消防裝置中的滅火裝置包括混合氣體IG541滅火瓶、二氧化碳滅火瓶、氮氣滅火瓶和水滅火瓶，消防裝置包括感煙預警裝置、感溫報警裝置以及滅火裝置。
[0047]滅火消防裝置設計分為自動、電氣手動、機械手動三種工況，以二氧化碳為例。
[0048]a自動工況:當保護區內感煙預警裝置探測報警，發出火警預警信號，報警主機發出預警信號，聲光報警器報警，當感溫報警裝置報警，發出火災報警信號，主機啟動30秒延時，30秒后啟動滅火裝置滅火；
[0049]b電氣手動工況:自動探測報警，發出火警信號，經人工電氣手動啟動滅火系統執行滅火，不論滅火控制按鈕處于那一種工況，當認為發出火警時，都可以使用該火警區的手動控制盒，電氣手動啟動滅火系統進行滅火；
[0050]c機械手動工況:
[0051]目測報警，發出火警信號，在電氣控制部分出現故障，不能執行滅火指令的情況下；發現火警，由于電源發生故障或者自動探測報警失靈，不能執行滅火指令的情況下；
[0052]必須在二氧化碳滅火瓶站進行，首先拔去滅火區域的啟動裝置電磁閥上的保險，按下應急手柄，使滅火系統工作，執行滅火功能，但這務必在提前關閉影響滅火效果的設備。
[0053]滅火系統釋放二氧化碳滅火劑后，經檢驗確認火災已經撲滅的情況下，打開通風置換系統，廢氣排出干凈后，才允許人員進入。
[0054]進一步，所述安全試驗艙系統僅由上述裝置構成。
[0055]所述化學品火災爆炸安全試驗艙系統還具有連鎖邏輯控制系統，該控制系統設置在主控制裝置上，通過連鎖邏輯控制系統控制安全試驗艙中的各裝置的運轉和控制，從而實現整個火災爆炸安全試驗過程。
[0056]所述連鎖邏輯控制系統包括:
[0057]數據采集和處理模塊，其用于采集和處理安全試驗艙系統各測試裝置與儀表艙門機構、消防設備、溫濕度控制、真空泵、管路閥門、氣體監測、溫度監測、壓力監測、視頻監測、動壓監測等獲得數據，通過數據通訊網絡，傳遞給觸摸屏計算機，在觸摸屏計算機內進行數據處理，在反饋給安全試驗艙的各控制裝置，從而實現整個火災爆炸安全試驗過程；
[0058]溫濕度調控模塊，其用于采集安全試驗艙內的溫度和濕度信號，對控制試驗艙內溫度和濕度的閥門進行連續控制，使安全試驗艙內的溫度和濕度達到試驗要求；
[0059]艙體自動控制模塊，其是一個順序邏輯控制模塊，可根據不同步驟的要求，如艙門的開關、艙體帶電后聯鎖保護，對安全試驗艙的單個設備進行控制或者采用自動連鎖控制；
[0060]消防控制模塊，其控制火災溫度傳感器，將信號傳輸到PLC模擬量輸入模塊，PLC經過運算后，采用相應的邏輯判斷艙內是否發生火災，以及是否啟動滅火消防裝置裝置，消防控制模塊也可以切換到手動控制，通過人工判斷是否啟動消防滅火裝置；
[0061]氣體置換排放和廢液排放控制模塊，在需要進行氣體置換時，通過對排氣調節閥的控制，使排氣調節閥能被緩慢的打開，以控制和緩解艙體內的壓力；當艙體內壓力降到一定的程度時，可控制壓縮空氣進氣調節閥的開度，從而實現供氣速率的調節；對廢液排放也可通過控制相應的廢液排放閥門來實現排放廢液；
[0062]公用系統控制模塊，其控制供水、供電、供氣及蒸汽工藝管道和閥門設備，其參數通過傳感器傳送到PLC的輸入模塊，PLC可根據工藝的要求分別對它們進行控制。
[0063]進一步，所述連鎖邏輯控制系統僅由上述模塊構成。
[0064]本發明還提供了一種測試化學品火災爆炸安全試驗的方法，將待檢測的化學品放置于上述的設有連鎖邏輯控制系統的化學品火災爆炸安全試驗艙的艙內，關閉艙門，通過外接數據線進行試驗過程的控制，試驗結束時，將試驗過程產生的廢液、廢氣、廢渣進行集中處理，降低環境污染。
[0065]在開展化學品火災爆炸試驗的過程中，本發明提供的設有連鎖控制系統的安全試驗艙不僅能夠獲取溫度、靜態/動態壓力、視頻數據，而且艙體承重結構以及內緩沖層、內犧牲層的設計能夠經受爆炸最高正壓和最低負壓變化的沖擊，并經受鋼板碎片及零件的射擊，避免艙體遭受破壞。犧牲層設計為可拆卸模式，在受到破壞時，可進行更換。本安全試驗艙還可以將試驗過程產生的廢液、廢氣、廢渣進行集中處理，降低環境污染。試驗過程中，由聯鎖邏輯控制系統控制試驗艙內相關參數的變化，保證艙內安全穩定運行。
[0066]試驗艙開門具體條件驗證:溫度低于50度、氧濃度大于19.5%、可燃氣體濃度小于0.4%> CO濃度大于24ppm、-1kPa <表壓< lkPa、硫化氫濃度小于lOppm、滅火消防裝置設備、排氣調節閥處于關閉狀態。
[0067]試驗艙門打開狀態時的操作驗證:氣體置換排放模塊不能啟動、消防系統控制模塊不能啟動，有特殊按鈕在緊急情況下能按下啟動消防系統控制模塊。
[0068]試驗艙門關閉狀態時的操作驗證:除溫濕度控制系統循環管路的手動截止閥外，所有的閥門處于關閉狀態。
[0069]試驗艙停電狀態驗證:所有電動閥皆處于關閉狀態。
[0070]其他聯鎖控制狀態驗證:抽負壓系統與排氣口閥門不能同時打開、抽負壓系統與排水口閥門不能用時打開、抽負壓到一定壓力時有保護，真空泵聯鎖停車、設置一個手動打開按鈕，必要時確保能及時打開艙門、艙體帶電后聯鎖保護、設置艙體開門、關門的聲光報警裝置，應與消防系統有區別、設置艙內報警按鈕，防止將操作人員關入艙內。
[0071]在開展化學品火災爆炸實驗的過程中，不僅能夠獲取溫度、靜態/動態壓力、視頻數據，而且艙體承重結構以及內緩沖層、內犧牲層的設計能夠經受爆炸最高正壓和最低負壓變化的沖擊，并經受鋼板碎片及零件的射擊，避免艙體遭受破壞。犧牲層設計為可拆卸模式，在受到破壞時，可進行更換。本安全試驗艙還可以將實驗過程產生的廢液、廢氣、廢渣進行集中處理，降低環境污染。實驗過程中，由聯鎖邏輯控制系統控制實驗艙內相關參數的變化，保證艙內安全穩定運行。
[0072]以下采用實施例及附圖來詳細說明本發明的實施方式，借此對本發明如何應用技術手段來解決技術問題，并達成技術效果的實現過程能充分理解并據以實施。
[0073]如圖1所示，本發明提供的安全實驗艙系統包括試驗艙本體、滅火消防裝置、溫度濕度調節裝置、氣體置換裝置、測試監視控制裝置、主控制裝置和試驗艙本體，滅火消防裝置、溫度濕度調節裝置、氣體置換裝置并列布置在廠房一側，測試監視控制裝置包括測試監視控制屏和測試監視控制柜，主控制裝置包括主控制屏和主控制柜，測試監視控制屏、主控制屏、測試監視控制柜、主控制柜布置在獨立的同一房間內，在滅火消防裝置右側設置試驗氣源控制室，用戶試驗氣源控制室與試驗艙本體通過氣源管道相連接，氣源管道設置在氣源管溝里，測試監視控制屏和和主控制屏與試驗艙本體通過電纜相連接，溫度濕度調節裝置、滅火消防裝置與試驗艙本體通過管路相連接。
[0074]如圖2和圖3所示，在所述試驗艙本體上設置有快開門裝置，試驗艙本體內的地板采用可拆卸柵格地板，在試驗艙本體上還具有觀察窗、上排氣口、下排液口、水電氣進出口、數據線轉接口、消防系統入口，在試驗艙本體內還具有爆破片或安全閥等防超壓裝置，艙內設置有照明系統，具有防爆功能，滿足實時視頻監控采光的需要，在化學品火災爆炸安全試驗艙本體上設置艙體開門、關門的聲光報警裝置。
[0075]所述快開門裝置設置成兩半式卡箍型結構，其由球冠形封頭門體、卡箍、法蘭、安全聯鎖裝置、快開機構、密封圈、液壓驅動裝置、輔助支承構成，球冠形封頭門體的開合動作依靠液壓驅動裝置來完成，球冠形封頭門體與法蘭面的密封通過卡箍的凹槽斜面實現緊固，并在門體下部設計有輔助支承，使門體不因自重等原因產生位移變形，確保門體的安裝精度及開合精度，在所述球冠形封頭門體的中心處設置一個觀察窗，在觀察窗內部設置蓋板。
[0076]如圖4所示，所述艙體的壁部包括五層，由內到外分別為內犧牲層、內緩沖層、試驗艙壁、隔熱層和外包層，內犧牲層為可替換的層，與內緩沖層采用可拆卸的螺栓連接能夠方便的在不破壞密封艙整體性的前提下進行更換，其材料選用不銹鋼或硬鋁。
[0077]所述溫度濕度調節裝置可以調節試驗艙內的溫度范圍為0°C?100°C，濕度范圍為5%?95%，艙內環境是保證試驗成功進行的必要條件，根據工藝的要求，控制系統可采集試驗艙內的溫度和濕度信號，對相應的設備進行連續控制，使艙內的溫度和濕度達到試驗的要求。所述溫度濕度調節裝置中的溫度調節裝置包括風冷低溫乙二醇冷水機組和電加熱器，風冷低溫乙二醇冷水機組輸出溫度可以達到-4?_8°C，能夠實現低溫段的試驗艙內環境溫度調節，其可以調節試驗艙內的低溫段溫度0°C?25°C，電加熱器可以調節試驗艙內的高溫段溫度25 V?100°C，乙二醇冷水機組安裝于試驗艙本體的內部，電加熱器可以安裝在試驗艙本體的內部或者外部，安裝在試驗艙內部時，使用時對內部空氣進行直接加熱，這種方式的好處是減少外部設備和管道及高溫的隱患，加熱效率高，但須考慮設備內部電加熱器的安裝結構及加熱使用時對設備的影響，當安裝于試驗艙本體外部，需要增加熱風機以及連接到試驗艙本體的熱風管道，此方式的弊端是新增設備及需場地布置，試驗艙內環境要達到100°C時，對設備和熱風管的要求很高(熱風約接近150°C )，同時阻燃防火要求等級提高，好處是減少加熱器對設備的影響。
[0078]所述溫度濕度調節裝置的濕度控制設備包括手動截止閥、電動蝶閥、高效鼓風機、濕度測量裝置和濕度控制裝置，所述濕度測量裝置為3個，分別位于艙體的進口、出口和艙體中間，所述高效鼓風機的個數為2個，分別位于艙體的進口和出口管路處，鼓風機管路設電動閥；所述手動截止閥和電動蝶閥位于濕度控制裝置的進出口管路上，手動截止閥位于靠近艙體的一端，所述電動蝶閥位于所述靠近濕度控制設置一端。
[0079]所述氣體置換裝置包括真空泵、氣體檢測器、啟動調節閥、進氣口遙控切斷閥和排氣口遙控切斷閥，所述排氣口遙控切斷閥位于安全試驗艙的排氣口處，所述進氣口遙控切斷閥位于安全試驗艙的進氣口處，所述氣體檢測器位于真空泵的出口管路上，所述真空泵為干式真空泵，所述各種閥為可調式電動閥。所述氣體置換設備是為安全試驗艙氣體置換排放而設計，在試驗結束后，試驗艙排氣口連接遙控切斷閥打開，接著氣動調節閥緩慢打開，釋壓排放廢氣至處理裝置，在艙內壓力降到0.1Mpa(表壓)以下后開啟試驗艙進氣口遙控切斷閥，通過氣動調節閥調節供氣速率進行置換，待艙內氣體各項檢測指標合格后停止運行壓縮機，關閉試驗艙進氣閥，置換完畢。
[0080]所述滅火消防裝置中的滅火裝置包括混合氣體IG541滅火瓶、二氧化碳滅火瓶、氮氣滅火瓶和水滅火瓶，消防裝置包括感煙預警裝置、感溫報警裝置以及滅火裝置。滅火消防裝置設計分為自動、電氣手動、機械手動三種工況，以二氧化碳為例。a自動工況:當保護區內感煙預警裝置探測報警，發出火警預警信號，報警主機發出預警信號，聲光報警器報警，當感溫報警裝置報警，發出火災報警信號，主機啟動30秒延時，30秒后啟動滅火裝置滅火；b電氣手動工況:自動探測報警，發出火警信號，經人工電氣手動啟動滅火系統執行滅火，不論滅火控制按鈕處于那一種工況，當認為發出火警時，都可以使用該火警區的手動控制盒，電氣手動啟動滅火系統進行滅火；c機械手動工況:目測報警，發出火警信號，在電氣控制部分出現故障，不能執行滅火指令的情況下；發現火警，由于電源發生故障或者自動探測報警失靈，不能執行滅火指令的情況下；必須在二氧化碳滅火瓶站進行，首先拔去滅火區域的啟動裝置電磁閥上的保險，按下應急手柄，使滅火系統工作，執行滅火功能，但這務必在提前關閉影響滅火效果的設備。滅火系統釋放二氧化碳滅火劑后，經檢驗確認火災已經撲滅的情況下，打開通風置換系統，廢氣排出干凈后，才允許人員進入。
[0081]所述化學品火災爆炸安全試驗艙系統還具有連鎖邏輯控制系統，該控制系統設置在主控制裝置上，通過連鎖邏輯控制系統控制安全試驗艙中的各裝置的運轉和控制，從而實現整個火災爆炸安全試驗過程。
[0082]所述連鎖邏輯控制系統包括:數據采集和處理模塊，其用于采集和處理安全試驗艙內各測試裝置獲得數據，通過數據通訊網絡，傳遞給觸摸屏計算機，在觸摸屏計算機內進行數據處理，在反饋給安全試驗艙的各控制裝置，從而實現整個火災爆炸安全試驗過程；溫濕度調控模塊，其用于采集安全試驗艙內的溫度和濕度信號，對控制試驗艙內溫度和濕度的閥門進行連續控制，使安全試驗艙內的溫度和濕度達到試驗要求；艙體自動控制模塊，其是一個順序邏輯控制模塊，可根據不同步驟的要求，如艙門的開關、艙體帶電后聯鎖保護，對安全試驗艙的單個設備進行控制或者采用自動連鎖控制；消防控制模塊，其控制火災溫度傳感器，將信號傳輸到PLC模擬量輸入模塊，PLC經過運算后，采用相應的邏輯判斷艙內是否發生火災，以及是否啟動滅火消防裝置裝置，消防控制模塊也可以切換到手動控制，通過人工判斷是否啟動消防滅火裝置；氣體置換排放和廢液排放控制模塊，在需要進行氣體置換時，通過對排氣調節閥的控制，使排氣調節閥能被緩慢的打開，以控制和緩解艙體內的壓力；當艙體內壓力降到一定的程度時，可控制壓縮空氣進氣調節閥的開度，從而實現供氣速率的調節；對廢液排放也可通過控制相應的廢液排放閥門來實現排放廢液；公用系統控制模塊，其控制供水、供電、供氣及蒸汽工藝管道和閥門設備，其參數通過傳感器傳送到PLC的輸入模塊，PLC可根據工藝的要求分別對它們進行控制。
[0083]本發明還提供了一種測試化學品火災爆炸安全試驗的方法，將待檢測的化學品放置于上述的化學品火災爆炸安全試驗艙系統的艙體內，關閉艙門，通過外接數據線進行試驗過程的控制，試驗結束時，將試驗過程產生的廢液、廢氣、廢渣進行集中處理，降低環境污染。
[0084]在開展化學品火災爆炸試驗的過程中，本發明提供的設有連鎖控制系統的安全試驗艙不僅能夠獲取溫度、靜態/動態壓力、視頻數據，而且艙體承重結構以及內緩沖層、內犧牲層的設計能夠經受爆炸最高正壓和最低負壓變化的沖擊，并經受鋼板碎片及零件的射擊，避免艙體遭受破壞。犧牲層設計為可拆卸模式，在受到破壞時，可進行更換。本安全試驗艙還可以將試驗過程產生的廢液、廢氣、廢渣進行集中處理，降低環境污染。試驗過程中，由聯鎖邏輯控制系統控制試驗艙內相關參數的變化，保證艙內安全穩定運行。
[0085]試驗艙開門具體條件驗證:溫度低于50度、氧濃度大于19.5%、可燃氣體濃度小于0.4%> CO濃度大于24ppm、-1kPa <表壓< lkPa、硫化氫濃度小于lOppm、滅火消防裝置設備、排氣調節閥處于關閉狀態。
[0086]試驗艙門打開狀態時的操作驗證:氣體置換排放模塊不能啟動、消防系統控制模塊不能啟動，有特殊按鈕在緊急情況下能按下啟動消防系統控制模塊。
[0087]試驗艙門關閉狀態時的操作驗證:除溫濕度控制系統循環管路的手動截止閥外，所有的閥門處于關閉狀態。
[0088]試驗艙停電狀態驗證:所有電動閥皆處于關閉狀態。
[0089]其他聯鎖控制狀態驗證:抽負壓系統與排氣口閥門不能同時打開、抽負壓系統與排水口閥門不能用時打開、抽負壓到一定壓力時有保護，真空泵聯鎖停車、設置一個手動打開按鈕，必要時確保能及時打開艙門、艙體帶電后聯鎖保護、設置艙體開門、關門的聲光報警裝置，應與消防系統有區別、設置艙內報警按鈕，防止將操作人員關入艙內。
[0090]在開展化學品火災爆炸實驗的過程中，不僅能夠獲取溫度、靜態/動態壓力、視頻數據，而且艙體承重結構以及內緩沖層、內犧牲層的設計能夠經受爆炸最高正壓和最低負壓變化的沖擊，并經受鋼板碎片及零件的射擊，避免艙體遭受破壞。犧牲層設計為可拆卸模式，在受到破壞時，可進行更換。本安全試驗艙還可以將實驗過程產生的廢液、廢氣、廢渣進行集中處理，降低環境污染。實驗過程中，由聯鎖邏輯控制系統控制實驗艙內相關參數的變化，保證艙內安全穩定運行。
[0091]所有上述的首要實施這一知識產權，并沒有設定限制其他形式的實施這種新產品和/或新方法。本領域技術人員將利用這一重要信息，上述內容修改，以實現類似的執行情況。但是，所有修改或改造基于本發明新產品屬于保留的權利。
[0092]以上所述，僅是本發明的較佳實施例而已，并非是對本發明作其它形式的限制，任何熟悉本專業的技術人員可能利用上述揭示的技術內容加以變更或改型為等同變化的等效實施例。但是凡是未脫離本發明技術方案內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與改型，仍屬于本發明技術方案的保護范圍。
【權利要求】
1.一種安全試驗艙系統，其特征在于:包括試驗艙本體、滅火消防裝置、溫度濕度調節裝置、氣體置換裝置、測試監視控制裝置、主控制裝置。
2.如權利要求1所述的安全實驗艙系統，其特征在于:滅火消防裝置、溫度濕度調節裝置、氣體置換裝置并列布置在廠房一側，測試監視控制裝置包括測試監視控制屏和測試監視控制柜，主控制裝置包括主控制屏和主控制柜，測試監視控制屏、主控制屏、測試監視控制柜、主控制柜布置在獨立的同一房間內，在滅火消防裝置右側設置試驗氣源控制室，用戶試驗氣源控制室與試驗艙本體通過氣源管道相連接，氣源管道設置在氣源管溝里，測試監視控制屏和和主控制屏與試驗艙本體通過電纜相連接，溫度濕度調節裝置、滅火消防裝置與試驗艙本體通過管路相連接。
3.如權利要求1或2所述的安全實驗艙系統，其特征在于:在所述試驗艙本體上設置有快開門裝置。
4.如權利要求1至3所述的安全實驗艙系統，其特征在于:所述艙體的壁部包括五層，由內到外分別為內犧牲層、內緩沖層、試驗艙壁、隔熱層和外包層。
5.如權利要求1至4所述的安全實驗艙系統，其特征在于:在試驗艙本體上還具有觀察窗、上排氣口、下排液口、水電氣進出口、數據線轉接口、消防系統入口。
6.如權利要求1至5所述的安全實驗艙系統，其特征在于:在試驗艙本體內還具有爆破片或安全閥等防超壓裝置。
7.如權利要求1至6所述的安全實驗艙系統，其特征在于:在試驗艙本體內設置有照明系統。
8.如權利要求1至7所述的安全實驗艙系統，其特征在于:在試驗艙本體上設置艙體開門、關門的聲光報警裝置。
【文檔編號】G01N33/22GK103926376SQ201410128433
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年4月1日 優先權日:2014年4月1日
【發明者】趙磊, 姜杰, 張鐵, 文松, 謝傳欣, 石寧 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
專業數控銑床產品供應商
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