(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210651403.7 (22)申请日 2022.06.10 (71)申请人 北京石油化工学院 地址 102600 北京市大兴区清源北路19号 申请人 葫芦岛市北方石化设备厂 (72)发明人 吕鹏飞　刘振东　王斯涵　李天男　 张锦程　庞磊　杨凯　孙思衡　 (74)专利代理 机构 北京细软智谷知识产权代理 有限责任公司 1 1471 专利代理师 张瑞 (51)Int.Cl. G01N 15/06(2006.01) G01N 25/22(2006.01) G01N 25/54(2006.01) G01L 5/14(2006.01)H04N 7/18(2006.01) (54)发明名称 气体爆炸诱发沉积粉尘爆炸的临界粉尘量 测试系统及方法 (57)摘要 本发明提供了一种气体爆炸诱发沉积粉尘 爆炸的临界粉尘量测试系统及方法， 涉及工业粉 尘燃烧技术领域， 以解决现有技术中无法研究气 体爆炸诱发沉积粉尘爆炸的临界粉尘量的问题。 该系统包括爆炸装置、 配气 装置、 点火装置、 压力 采集装置和摄像装置， 爆炸装置内形成有爆炸 腔， 压力采集装置设在爆炸装置上以用于监测爆 炸腔内部的压力， 爆炸装置的部分区域形成有透 明视窗， 摄像装置安装在爆炸装置外部且能通过 透明视窗拍摄爆炸腔内部的爆炸图像； 配气装置 与爆炸装置相连接， 点火装置用于点燃爆炸腔内 的可燃气体， 点火装置、 压力采集装置和摄像装 置均与计算机处理器连接。 可用于研究气体爆炸 诱发沉积粉尘爆炸的临界粉尘量， 为爆炸事故的 有效防治提供 借鉴。 权利要求书3页 说明书8页 附图1页 CN 115096774 A 2022.09.23 CN 115096774 A 1.一种气体爆炸诱发沉积粉尘爆炸的临界粉尘量测试系统， 其特征在于， 包括爆炸装 置、 配气装置、 点火装置、 压力采集装置和摄 像装置， 其中： 所述爆炸装置 内部形成有爆炸腔， 所述压力采集装置设置在所述爆炸装置上以用于监 测爆炸腔 内部的压力， 所述爆炸装置的部分区域形成有透明视窗， 所述摄像装置安装在所 述爆炸装置外部且能通过所述透明视窗拍摄所述爆 炸腔内部的爆 炸图像； 所述配气装置与 所述爆炸装置相连接， 所述点火装置用于点燃所述爆炸腔内的可燃气 体， 所述点火装置、 所 述压力采集装置和所述摄 像装置均 与计算机处 理器连接 。 2.根据权利要求1所述的气体爆炸诱发沉积粉尘爆炸的临界粉尘量测试系统， 其特征 在于， 所述爆 炸装置包括筒体以及盖体， 所述筒体内部形成有 所述爆炸腔， 所述筒体的一端 设置有与所述爆炸腔相连通的开口， 所述盖体为透明结构且所述盖体可拆卸的设置于所述 开口处以密封所述 开口， 所述摄 像装置能通过 所述盖体拍摄所述爆炸腔内部的爆炸图像。 3.根据权利要求2所述的气体爆炸诱发沉积粉尘爆炸的临界粉尘量测试系统， 其特征 在于， 所述配气装置包括压力表、 第一阀门、 第二阀门、 第三阀门、 真空泵以及可燃气 体存储 装置， 所述压力表 安装于所述筒体的顶部， 所述筒体上连接有第一管路， 所述第一管路上设 置有第一阀门且所述爆 炸腔能通过所述第一阀门连通外界， 所述第一管路上设置有第二管 路且所述第二管路设置于所述第一阀门与所述筒体之 间的位置， 所述第二管路上设置有 所 述第二阀门， 所述第二管路上远离所述第一管路的端部与所述真空泵相连接， 所述筒体上 远离所述盖体的端部设置有第三管路， 所述第三管路上设置有所述第三阀门且所述第三管 路上远离所述筒体的端部连接有所述可燃气体存储装置， 所述第一管路、 所述第二管路和 所述第三管路均 与所述爆炸腔相连通。 4.根据权利要求3所述的气体爆炸诱发沉积粉尘爆炸的临界粉尘量测试系统， 其特征 在于， 所述点火装置包括点火头以及点火系统， 所述点火头与所述点火系统相连接， 所述点 火系统与所述计算机处理器相连接， 所述点火头设置于所述爆 炸腔内且位于所述爆炸腔的 中心位置 。 5.根据权利要求3所述的气体爆炸诱发沉积粉尘爆炸的临界粉尘量测试系统， 其特征 在于， 所述筒体呈圆柱形， 所述筒体的内径为23.35cm， 所述筒体沿其轴线方向的长度为 23.35cm， 所述筒体的壁厚为1cm， 所述盖体采用透明防爆玻璃制成。 6.根据权利要求3所述的气体爆炸诱发沉积粉尘爆炸的临界粉尘量测试系统， 其特征 在于， 所述压力采集装置包括压力 传感器， 所述压力传感器安装在所述筒体上， 用于监测所 述爆炸腔内的爆炸 压力； 所述摄像装置包括高速摄像机， 所述压力传感器和所述高速摄像机均与数据采集器相 连接， 所述数据采集器与所述计算机处理器相连接， 所述数据采集器能采集所述爆炸腔 内 部的爆炸 压力数据以及爆炸图像并将其存 储在所述计算机处 理器中。 7.一种气体爆炸诱发沉积粉尘爆炸的临界粉尘量的测试方法， 其特征在于， 使用权利 要求3至6中任一项 所述的气 体爆炸诱发沉积粉尘爆炸的临界粉尘量测试系统进 行测试， 包 括如下步骤： S1、 测试系统的安装与调试： 安装并连接爆炸装置、 配气装置、 点火装置、 压力 采集装置 和摄像装置， 并对各部分进行调试， 保证各装置连接 完好并确保能够正常运行； S2、 对爆炸腔内部进行抽真空： 开启第二阀门并保持第一阀门和第 三阀门关闭， 启动真权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115096774 A 2空泵， 通过压力表观察爆炸腔 内的压力变化， 当达到设定压力值时停止真空泵并关闭第二 阀门； S3、 爆炸腔内配气： 开启第三阀门并保持第一阀门和第二阀门关闭， 将可燃气体存储装 置内部的气 体充入爆 炸腔内， 观察压力表的数值变化， 达到预定压力值时关闭第三阀门， 开 启第一阀门并保持第二阀门和第三阀门关闭， 当压力表恢复常压后关闭第一阀门， 静置一 段时间后保证爆炸腔内可燃气体与空气充分 混合； S4、 点火： 通过计算机处理器设定点火能量和延迟时间， 通过点火装置的点火系统控制 其点火头高压放电产生电火花， 引燃爆炸腔内的可燃气体； S5、 数据采集： 通过数据采集器采集爆炸腔内部的爆炸压力数据和爆炸过程图像， 并储 存在计算机处 理器中； S6、 清理爆炸腔： 开启第一阀门并保持第二阀门和第 三阀门关闭， 使爆炸腔内部恢复常 压后， 关闭第一阀门， 开启第二阀门和真空泵， 将爆炸腔内部的废气排出， 关闭第二阀门和 真空泵； S7、 重复步骤S6操作三次， 确保爆炸腔内部的废气排放干净， 然后开启第一阀门， 使爆 炸腔恢复常压； S8、 重复步骤S2 ‑S7操作三次， 得到爆炸腔内未铺设粉尘时的气体爆炸压力数据和 爆炸 过程图像， 将平均峰值压力记为P0max； S9、 铺设沉积粉尘： 拆下爆炸装置的盖体， 在爆炸腔底部均匀铺设有可燃粉尘， 然后安 装盖体用以密封爆炸腔， 并测试装置气密性； S10、 爆炸腔内进行抽 真空： 开启第二阀门并保持第一阀门和第三阀门关闭， 启动真空 泵， 同时观察压力表的数值变化， 当达 到预设压力值时关闭第二阀门和真空泵； S11、 爆炸腔内进行配气： 开启第三阀门并保持第一阀门和第二阀门关闭， 将可燃气体 存储装置内部的气体充入爆炸腔， 同时观察压力表的数值变化， 达到预设压力值时关闭第 三阀门， 开启第一阀门并保持第二阀门和第三阀门关闭， 当压力表恢复常压后关闭第一阀 门， 然后静置一段时间， 保证爆炸腔内的可燃气体与空气充分 混合； S12、 点火： 通过计算机处理器设定点火能量和延迟时间， 通过点火系 统控制点火头高 压放电产生电火花， 引燃爆炸腔内的可燃气体和可燃粉尘； S13、 数据采集： 通过数据采集器采集爆炸腔内部的爆炸压力数据和爆炸过程图像， 并 储存在计算机处 理器中； S14、 清理爆炸腔： 开启第一阀门使爆炸腔恢复常压， 拆下盖体， 清 理爆炸腔内的爆炸残 留物； S15、 分析计算机处 理器中记录的爆炸数据并进行实验； S16、 测得气体爆炸未诱发沉积粉尘爆炸的最大粉尘量C1、 气体爆炸诱发沉积粉尘爆炸 的最小粉尘量C2后结束实验， 断电并断开各系统的连接， 彻底 清理爆炸腔； S17、 得到气体爆炸诱发沉积粉尘爆炸的临界粉尘量C满足： C1< C<C2。 8.根据权利要求7所述的气体爆炸诱发沉积粉尘爆炸的临界粉尘量的测试方法， 其特 征在于， 步骤S15中计算机处理器中记录的爆 炸数据包括爆 炸压力， 当爆 炸压力形成的曲线 只有一个波峰时， 记峰值为P1max， 当P1max ‑P0max≥0.05MPa时， 则气体爆炸诱发了沉积粉 尘爆炸， 按照气体爆炸诱发沉积粉尘爆炸的临界粉尘量确定方法的要求， 将计算得出 的一权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115096774 A 3