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工業建筑結構與部件防爆、泄壓與抑爆性能評價裝置及方法
【專利摘要】本發明涉及工業建筑結構與部件防爆、泄壓與抑爆性能評價裝置及方法，包括實驗艙、數據采集系統、壓力加載系統、安全防護系統和點火系統；實驗艙包括工作艙和安全保護裝置，工作艙為由剛性耐壓材料建成的空間體，安全保護裝置是由堅固抗壓材料建造而成的防護網或墻體，工作艙的外形尺寸小于安全保護裝置的內部空間尺寸；實驗艙的動載壓力采用預混可燃氣燃爆方式提供額定爆炸壓力，即根據實驗動載壓力大小，計算預混氣所需初始壓力，將化學當量比為1的甲烷/空氣預混氣體充入設有點火系統處的聚乙烯薄膜袋中形成燃爆球；針對工業建筑防爆結構、防爆泄壓裝置與構件、防爆抑爆性能評價要求，實現在不同壓力條件下，對工業建筑與部件進行防爆、泄壓和抑爆性能評價實驗。
【專利說明】工業建筑結構與部件防爆、泄壓與抑爆性能評價裝置及方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及工業建筑防爆【技術領域】，特別涉及一種工業建筑結構與部件防爆、泄壓與抑爆性能評價裝置及方法，用于工業建筑結構、建筑材料與構件、以及建筑防爆泄壓裝置的防爆、泄壓與抑爆性能的綜合性實驗。
【背景技術】
[0002]爆燃和爆炸是工業事故災害的常見類型，評價工業建筑結構、關鍵部件以及防爆泄壓裝置的防爆、泄壓與抑爆性能是工業建筑防爆技術研究的熱點。目前，對工業建筑結構、相關部件以及防爆、泄壓裝置性能評價主要通過理論計算的方式進行評價與分析。對于一些小型建筑部件(如門、窗、鉸鏈等)和防爆、泄壓裝置，也主要通過耐壓實驗和抗沖擊實驗以及在燃燒爐內的耐火性能試驗，對單個部件的性能進行測試，而無法對其整體結構進行防爆、泄壓與抑爆性能的實尺度實驗測試與分析。尤其針對工業建筑爆炸事故評價，建筑防爆性能評價、建筑防爆泄壓裝置與部件的防爆泄壓性能，以及建筑防爆抑爆技術方法效能評價目前尚無標準的實驗裝置、方法和手段。

【發明內容】

[0003]本發明的目的就是為克服現有技術的不足，提供一種工業建筑結構與部件防爆、泄壓與抑爆性能評價裝置的設計方案，針對工業建筑防爆結構、防爆泄壓裝置與構件、防爆抑爆技術方法、性能評價技術要求，利用本裝置來實現在不同壓力條件下，對工業建筑與部件進行防爆、泄壓和抑爆性能評價實驗。
[0004]本發明是通過這樣的技術方案實現的:工業建筑結構與部件防爆、泄壓與抑爆性能評價裝置，其特征在于，包括實驗艙、數據采集系統、壓力加載系統、安全防護系統和點火系統；
所述實驗艙采用立體框架式裝配結構，包括工作艙和安全保護裝置，工作艙由剛性耐壓材料建造成預留實驗測試面的空間體，預留面根據所測試建筑材料和部件(如門、窗、屋面結構)的安裝形式、結構進行安裝；
安全保護裝置則是由堅固抗壓材料建造成而成的防護網或墻體，以防護泄壓建筑材料或部件碎片飛出，工作艙的外形尺寸小于安全保護裝置的內部空間尺寸；
工作艙置于安全保護裝置內；安全保護裝置的作用在于防護工作艙在實驗中出現的防爆、泄壓材料碎片以及工作艙破損的狀況，由保護艙進行二次保護；
所述數據采集系統包括溫度傳感器、壓力傳感器、圖像傳感器和氣體濃度傳感器；
所述壓力加載系統包括動壓力加載系統、靜壓力加載系統；
其中，動壓力加載系統包括:流量計、電磁閥、管道回火防止器、可變配比氣體混合器、中央回火防止器、出口壓力表、減壓閥、匯流管壓力表、放空管、氣閥、壓力表、甲烷氣瓶、空氣氣瓶、燃爆球；靜壓力加載系統包括:高壓空氣壓縮機、截止閥、流量計；
所述安全防護系統包括排空系統、聲光報警系統；
所述點火系統包括點火電極、高壓脈沖及控制裝置。
[0005]利用工業建筑與部件防爆、泄壓與抑爆性能評價裝置進行評價的方法，其特征在于，包括以下步驟:
a)先根據評價要求按照實驗艙預留測試面的尺寸設計、制作、安裝擬開展實驗評價的建筑結構模型、建筑防爆泄壓墻體、屋頂、門、窗和設備構配件；
b)確定燃爆球體內的甲烷和空氣的配比和配氣量；如甲烷和空氣預混氣體配置當量比為1，根據測試所需動態壓力，在燃爆球內充填相應初始壓力的混合氣體，依據甲烷/空氣預混氣體初始壓力與爆炸動壓之間的關系:
【權利要求】
1.工業建筑與部件防爆、泄壓與抑爆性能評價裝置，其特征在于，包括實驗艙(I)、數據采集控制系統(2)、壓力加載系統(3)、安全防護系統(4)和點火系統(5)； 所述實驗艙(I)采用立體框架式裝配結構，包括工作艙(11)和安全防護裝置(12)，工作艙(11)由剛性耐壓材料建造成預留實驗測試面的空間體，預留面根據所測試建筑材料和部件的安裝形式、結構進行安裝；安全保護裝置(12)則是由堅固抗壓材料建造成而成的防護網或墻體，以防護泄壓建筑材料或部件碎片飛出，工作艙(11)的外形尺寸小于安全防護裝置(12)的內部空間尺寸；工作艙(11)置于安全保護裝置(12)內；安全保護裝置(12)的作用在于，防護工作艙(11)在實驗中出現的防爆、泄壓材料碎片以及工作艙破損的狀況，由安全保護裝置(12)進行二次保護； 所述數據采集系統(2)包括溫度傳感器(21)、壓力傳感器(22)、圖像傳感器(24)和氣體濃度傳感器(23)； 所述壓力加載系統(3)包括動壓力加載系統、靜壓力加載系統； 其中，動壓力加載系統包括:流量計(301)，電磁閥(302)，管道回火防止器(303)，可變配比氣體混合器(304)，中央回火防止器(305)，出口壓力表(306)，減壓閥(307)，匯流管壓力表(308)，放空管(309)，氣閥(310)，壓力表(311)，甲烷氣瓶(312)，空氣氣瓶(313)，燃爆球(314)； 靜壓力加載系統包括:高壓空氣壓縮機(320)，截止閥(321)，流量計(322)； 所述安全防護系統(4)包括排空系統(41)、聲光報警系統(42)； 所述點火系統(5)包括點火電極(51)、高壓脈沖裝置及控制系統(52)。
2.利用工業建筑與部件防爆、泄壓與抑爆性能評價裝置進行評價的方法，其特征在于，包括以下步驟: a)先根據評價要求按照實驗艙預留測試面的尺寸設計、制作、安裝擬開展實驗評價的建筑結構模型、建筑防爆泄壓墻體、屋頂、門、窗和設備構配件； b)確定燃爆球體內的甲烷和空氣的配比和配氣量；如甲烷和空氣預混氣體配置當量比為1，根據測試所需動態壓力，在燃爆球內充填相應初始壓力的混合氣體，依據甲烷/空氣預混氣體初始壓力與爆炸動壓之間的關系:
3.如權利要求1所述的工業建筑與部件防爆、泄壓與抑爆性能評價裝置，其特征在于，可便捷地對于建筑結構或部件的防爆性能進行評價測試，該裝置通過對設計泄爆壓力為P的結構或部件的抗爆耐壓性能進行實驗測試，進而評價該結構或部件在泄爆壓力P下的安全性能。
4.如權利要求1所述的工業建筑與部件防爆、泄壓與抑爆性能評價裝置，其特征在于，對于建筑結構或部件的泄壓性能評價，裝置通過測量爆炸壓力P、升壓速率I和壓力泄放速率'來評價裝置的泄壓能力。
5.如權利要求1所述的工業建筑與部件防爆、泄壓與抑爆性能評價裝置，其特征在于，對于抑爆性能評價通過測量爆炸物爆炸極限、爆炸壓力、升壓速率來評價抑爆能力。
【文檔編號】G01M99/00GK103616250SQ201310670260
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年12月11日 優先權日:2013年12月11日
【發明者】劉晅亞, 于年灝, 紀超, 許曉元, 韓偉平 申請人:公安部天津消防研究所