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中級(jí)會(huì)員 | 第6年

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傳感器
測(cè)試系統(tǒng)
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純氫與摻氫天然氣噴射火實(shí)驗(yàn)裝置的介紹

時(shí)間:2023/12/29閱讀:573
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功能介紹

針對(duì)不同的實(shí)驗(yàn)尺度搭建了兩套噴射火實(shí)驗(yàn)裝置。兩套實(shí)驗(yàn)裝置均包括氣體供給系統(tǒng)、計(jì)量控制系統(tǒng)、實(shí)驗(yàn)測(cè)量系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),區(qū)別主要為管徑、用氣量和傳感器布置區(qū)域方面。

小尺度噴射火實(shí)驗(yàn)泄漏壓力較低,用氣量較少,設(shè)計(jì)了帶有5個(gè)接口的匯流排提供實(shí)驗(yàn)用氣,其中靠近實(shí)驗(yàn)管路的4個(gè)接口用于提供實(shí)驗(yàn)所需的摻氫天然氣,最左側(cè)接頭用于提供對(duì)實(shí)驗(yàn)管路進(jìn)行氣體置換的氮?dú)?,這種安裝方式方便氮?dú)鈱?duì)管路進(jìn)行更完整的氣體置換。實(shí)驗(yàn)管路為DN50的不銹鋼管道,不同泄漏口徑的噴嘴在管道末端與實(shí)驗(yàn)管路螺紋連接。為保證實(shí)驗(yàn)安全,在螺紋連接處進(jìn)行了管壁加厚處理,防止螺紋連接對(duì)管道的承壓性能造成影響。在螺紋連接前端通過(guò)引壓管連接壓力表,實(shí)現(xiàn)泄漏壓力的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。在噴射火后方設(shè)置黑色背景幕布,以便獲得更清晰的噴射火幾何特征。小尺度噴射火實(shí)驗(yàn)裝置圖和泄漏口實(shí)物圖如下。

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小尺度噴射火實(shí)驗(yàn)裝置圖

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溫度與熱輻射傳感器現(xiàn)場(chǎng)布置圖

大尺度噴射火實(shí)驗(yàn)采用管徑為DN100、壁厚為8 mm的不銹鋼管道作為實(shí)驗(yàn)管道。每組實(shí)驗(yàn)所需氣源由3040 L標(biāo)準(zhǔn)氣瓶裝的摻氫天然氣提供,并通過(guò)帶有33個(gè)接口、承壓25 MPa的匯流排進(jìn)行整合,保證實(shí)驗(yàn)過(guò)程中氣源壓力滿足要求。用于實(shí)驗(yàn)管道氣體置換的兩瓶40 L氮?dú)庠O(shè)置在匯流排最上游,在每組實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前后分別進(jìn)行三次氣體置換,保證管道內(nèi)不存在空氣以保證實(shí)驗(yàn)安全。通過(guò)在匯流排上安裝一個(gè)減壓器實(shí)現(xiàn)觀察匯流排壓力。使用球閥作為匯流排的總控制閥,通過(guò)遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)氣動(dòng)調(diào)壓閥,使泄漏壓力保持相對(duì)穩(wěn)定,并通過(guò)質(zhì)量流量計(jì)對(duì)泄漏流量進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量。與小尺度噴射火實(shí)驗(yàn)裝置一致,帶有泄漏口的噴嘴與實(shí)驗(yàn)管道通過(guò)螺紋連接,在實(shí)驗(yàn)管道末端進(jìn)行管壁加厚處理。并通過(guò)引壓管在螺紋連接前端連接壓力表,實(shí)現(xiàn)泄漏壓力的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。大尺度噴射火實(shí)驗(yàn)裝置圖如圖所示。

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大尺度噴射火實(shí)驗(yàn)裝置圖

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a)熱輻射傳感器布置圖

b)溫度傳感器布置圖

溫度與熱輻射傳感器現(xiàn)場(chǎng)布置圖

實(shí)驗(yàn)流程

1)吹熄實(shí)驗(yàn)

安裝泄漏口徑為2 mm的噴頭,進(jìn)行實(shí)驗(yàn)前實(shí)驗(yàn)設(shè)備檢查、實(shí)驗(yàn)管道氣體置換、氣瓶連接等處是否漏氣等檢查工作。

稍稍打開(kāi)減壓器,在泄漏口處使用點(diǎn)火器引燃?xì)怏w,形成較小的噴射火焰。

緩慢調(diào)節(jié)大流量減壓器的開(kāi)度,使泄漏壓力緩慢增加,直至噴射火火焰熄滅,記錄火焰熄滅時(shí)的泄漏壓力,再次進(jìn)行實(shí)驗(yàn),并在上次火焰熄滅的泄漏壓力附近以更細(xì)微的方式調(diào)節(jié)大流量減壓器的開(kāi)度,防止操作增加實(shí)驗(yàn)誤差。重復(fù)實(shí)驗(yàn)3次或以上,以實(shí)驗(yàn)測(cè)得的最大泄漏壓力作為該泄漏口徑和摻氫比例下的吹熄壓力。

實(shí)驗(yàn)完成后,進(jìn)行氣體置換并重復(fù)操作3次,更換下一個(gè)泄漏口徑的噴頭,繼續(xù)實(shí)驗(yàn)直至全部實(shí)驗(yàn)完成。

使用甲烷激光檢測(cè)儀檢查以確保實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地的摻氫天然氣氣瓶已關(guān)閉且不發(fā)生漏氣,收拾實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地。

2)小尺度噴射火實(shí)驗(yàn)

安裝泄漏口徑為8 mm的噴頭,重復(fù)吹熄實(shí)驗(yàn)步驟。

調(diào)節(jié)大流量減壓器的開(kāi)度,使泄漏壓力達(dá)到所需壓力并穩(wěn)定泄漏不少于10 s。

當(dāng)一個(gè)摻氫比例的所有壓力實(shí)驗(yàn)完成后,使用氮?dú)庵脫Q氣體三次,確保實(shí)驗(yàn)管道內(nèi)沒(méi)有可燃?xì)怏w。

換另一種摻氫比例氣瓶,重復(fù)上述操作,直至實(shí)驗(yàn)完成。

重復(fù)吹熄實(shí)驗(yàn)步驟。

3)大尺度噴射火實(shí)驗(yàn)

安裝泄漏口徑為10 mm的噴頭,確保實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地沒(méi)有易燃物品,檢查無(wú)紙記錄儀、D高速相機(jī)是否正常工作。

關(guān)閉匯流排球閥,連接氮?dú)?、摻氫天然氣氣瓶并打開(kāi)氮?dú)鈿馄?,待匯流排內(nèi)壓力穩(wěn)定后在關(guān)閉氮?dú)鈿馄壳疤嵯?,使用肥皂水?duì)氣瓶連接處是否漏氣進(jìn)行檢查,保證不漏氣的情況下,打開(kāi)匯流排球閥,打開(kāi)氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥,置換實(shí)驗(yàn)管道內(nèi)空氣。重復(fù)置換操作三次,保證實(shí)驗(yàn)管道內(nèi)沒(méi)有空氣。

置換完成后,關(guān)閉匯流排球閥,打開(kāi)一瓶摻氫天然氣氣瓶,利用甲烷激光泄漏檢測(cè)儀對(duì)氣瓶連接處、匯流排閥門(mén)等進(jìn)行檢測(cè),在保證無(wú)漏氣的情況下,打開(kāi)其余摻氫天然氣氣瓶。

在距離泄漏口1 m處,架設(shè)火把作為點(diǎn)火源。在實(shí)驗(yàn)人員撤離至安全區(qū)域后,打開(kāi)匯流排總閥,遠(yuǎn)程控制氣動(dòng)調(diào)壓閥,使摻氫天然氣以較低壓力泄漏并被火把點(diǎn)燃。

增大泄漏壓力至4.0 MPa,調(diào)節(jié)氣動(dòng)調(diào)壓閥使泄漏壓力穩(wěn)定在4.0 MPa附近,穩(wěn)定泄漏不少于10 s,然后分別降低泄漏壓力至2.5 MPa1.6 MPa,各記錄穩(wěn)定泄漏時(shí)間不少于10 s

實(shí)驗(yàn)完成后,關(guān)閉氣動(dòng)調(diào)壓閥、匯流排總閥和所有摻氫天然氣氣瓶,打開(kāi)氮?dú)鈿馄?,待匯流排壓力穩(wěn)定后,打開(kāi)氣動(dòng)調(diào)壓閥和匯流排總閥,置換實(shí)驗(yàn)管道內(nèi)的可燃?xì)怏w,重復(fù)操作三次,確保實(shí)驗(yàn)管道內(nèi)沒(méi)有可燃?xì)怏w,均為氮?dú)狻?/span>

關(guān)閉氮?dú)鈿馄俊鈩?dòng)調(diào)壓閥、匯流排總閥,進(jìn)行采集數(shù)據(jù)和圖像文件的保存,完成后進(jìn)行斷電。

重復(fù)吹熄實(shí)驗(yàn)步驟。

關(guān)鍵參數(shù)

管徑:DN50DN100

管道承壓:25 MPa。



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