【摘要】 針對(duì)瓦斯管道輸送自動(dòng)噴粉抑爆裝置安全性能試驗(yàn)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，介紹了瓦斯管道輸送自動(dòng)噴粉抑爆裝置安全性能試驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，科學(xué)巧妙的解決了試驗(yàn)過(guò)程的自動(dòng)化、人員安全等問(wèn)題。系統(tǒng)已在試驗(yàn)室得到應(yīng)用，對(duì)提高檢驗(yàn)的自動(dòng)化程度和試驗(yàn)安全，效果明顯。

【關(guān)鍵詞】 瓦斯管道 抑爆 氣體自動(dòng)配比 試驗(yàn)安全 試驗(yàn)系統(tǒng)

Automatic spray gas pipeline explosion suppression system safety performance test system Xu Mingying Shenyang Research Institute of Coal Technology & Engineering Group Corp， Detection Center，F(xiàn)ushun，Liaoning

Abstract：The automatic spray suppression ordnance transport safety performance test standards for gas pipeline， Introduced plant safety performance test system design of gas pipeline explosion suppression automatic dusting， scientific and ingenious solution to the automation of the testing process， the safety of personnel and other issues. The system has been applied in the laboratory， to improve the test automation and test security， the effect is obvious.

Key words： Gas pipeline； Explosion Suppression； automatic gas ratio； test security； test system

在煤礦安全領(lǐng)域?qū)ν咚构艿垒斔妥詣?dòng)噴粉抑爆裝置的要求越來(lái)越嚴(yán)格，檢測(cè)中心在產(chǎn)品型式檢驗(yàn)中必須進(jìn)行安全性能檢驗(yàn)。目前相關(guān)產(chǎn)品的生產(chǎn)企業(yè)在逐漸增多，試驗(yàn)需求增大。而瓦斯管道輸送自動(dòng)噴粉抑爆裝置試驗(yàn)方法的測(cè)試手段都比較落后，不能完成系統(tǒng)防爆結(jié)構(gòu)的嚴(yán)密設(shè)計(jì)、試驗(yàn)過(guò)程自動(dòng)化和無(wú)人值守。試驗(yàn)周期相當(dāng)長(zhǎng)，延誤檢驗(yàn)進(jìn)度，進(jìn)而影響產(chǎn)品推廣和應(yīng)用。其試驗(yàn)系統(tǒng)研制成功將大大提高檢驗(yàn)的安全和自動(dòng)化程度，推動(dòng)該領(lǐng)域試驗(yàn)技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步。

一、試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)分析[1]

煤礦行業(yè)非常重視瓦斯管道輸送自動(dòng)噴粉抑爆裝置的安全問(wèn)題，針對(duì)實(shí)際需要制訂了AQ1079-2009《瓦斯管道輸送自動(dòng)噴粉抑爆裝置通用技術(shù)條件》標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)中有四項(xiàng)試驗(yàn)對(duì)于決定瓦斯管道輸送自動(dòng)噴粉抑爆裝置產(chǎn)品的安全性至關(guān)重要。

1）火焰?zhèn)鞲衅鞯捻憫?yīng)時(shí)間及觸發(fā)條件：火焰?zhèn)鞲衅黜憫?yīng)時(shí)間應(yīng)不大于5ms，火焰觸發(fā)條件為火焰?zhèn)鞲衅魈幱谡９ぷ鳡顟B(tài)，放置在四周密封環(huán)境（無(wú)火焰），傳感器不觸發(fā)；火焰?zhèn)鞲衅魈幱谡９ぷ鳡顟B(tài)，放置于四周密封環(huán)境（無(wú)火焰），使用1燭光火焰位于正對(duì)火焰?zhèn)鞲衅鞔翱?m處，火焰?zhèn)鞲衅饔|發(fā)。

2）控制器的響應(yīng)時(shí)間：控制器處于正常工作狀態(tài)，傳感器輸出信號(hào)到控制器輸出信號(hào)的時(shí)間差即為控制器響應(yīng)時(shí)間不大于15ms。

3）抑爆器性能。噴撒滯后時(shí)間：從抑爆器接到控制信號(hào)到抑爆器滅火劑噴出的時(shí)間應(yīng)不大于15ms。噴撒效率：抑爆器噴出滅火劑的質(zhì)量與抑爆器充裝的滅火劑質(zhì)量的比應(yīng)不小于80%。噴撒完成時(shí)間：滅火劑從抑爆器噴出到噴出最大質(zhì)量滅火劑的時(shí)間應(yīng)不大于150ms。

4）自動(dòng)噴粉抑爆裝置抑爆性能試驗(yàn)：干粉滅火劑用量：8kg/m3～20kg/m3（ABC粉劑）；爆炸試驗(yàn)管道設(shè)計(jì)壓力不小于2MPa，管道長(zhǎng)度不小于60m；全管道充體積百分比濃度（8.0～10）%CH4與空氣混合物；抑爆器后部每隔3m安裝一個(gè)火焰?zhèn)鞲衅?，共安裝三個(gè)；點(diǎn)火源為三只8號(hào)工業(yè)雷管用引火藥頭。在管道末端，用厚度為0.12mm～0.14mm聚氯乙烯塑料薄膜封閉管道，構(gòu)成甲烷爆炸性封閉氣體，點(diǎn)火源安裝在距管道初始段4.5m處；傳感器安裝在距點(diǎn)火源5m，抑爆器安裝在距點(diǎn)火源25m，點(diǎn)爆CH4與空氣混合物，用火焰?zhèn)鞲衅鳒y(cè)試爆炸火焰到達(dá)位置，試驗(yàn)進(jìn)行六次均應(yīng)在抑爆裝置后抑爆器后6m之外無(wú)爆炸火焰。

通過(guò)以上四項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)可以得出時(shí)間采集困難、試驗(yàn)所需甲烷體積濃度難控制，人工配氣難度大；試驗(yàn)次數(shù)多，需頻繁配氣，手工配氣消耗時(shí)間長(zhǎng)；試驗(yàn)所需甲烷氣體濃度處于爆炸線內(nèi)，在具有足夠的點(diǎn)火能條件下能引起爆炸。抑爆試驗(yàn)過(guò)程存在不安全因素等。

瓦斯管道輸送自動(dòng)噴粉抑爆裝置安全性能試驗(yàn)系統(tǒng)則能很好解決試驗(yàn)準(zhǔn)確度、試驗(yàn)效率和安全問(wèn)題。

二、試驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1系統(tǒng)功能

該系統(tǒng)的主要功能是檢驗(yàn)煤炭行業(yè)中瓦斯管道輸送自動(dòng)噴粉抑爆裝置的安全性能指標(biāo)是否滿足標(biāo)準(zhǔn)AQ1079-2009《瓦斯管道輸送自動(dòng)噴粉抑爆裝置通用技術(shù)條件》的要求。

2.2系統(tǒng)組成

瓦斯管道輸送自動(dòng)噴粉抑爆裝置安全性能試驗(yàn)系統(tǒng)主要由7部分組成如圖1所示。按功能劃分為：

試驗(yàn)控制裝置、試驗(yàn)條件產(chǎn)生系統(tǒng)、試驗(yàn)安全系統(tǒng)。

2.3試驗(yàn)控制裝置

試驗(yàn)控制裝置包括響應(yīng)時(shí)間采集裝置、點(diǎn)火源發(fā)生裝置、抑爆器性能測(cè)試裝置及抑爆效果測(cè)試裝置。其主要作用實(shí)現(xiàn)對(duì)傳感器和控制器相應(yīng)時(shí)間的采集，抑爆器性能參數(shù)測(cè)試的采集和抑爆效果測(cè)量數(shù)據(jù)的采集及管道內(nèi)氣體輸入和混合的控制及測(cè)量?？刂蒲b置結(jié)構(gòu)圖如圖2所示，控制裝置的優(yōu)化布置和設(shè)計(jì)是試驗(yàn)人員操作方便和安全的必要保證之一?？刂蒲b置外形設(shè)計(jì)科學(xué)合理，面板功能齊全，基本實(shí)現(xiàn)所有遠(yuǎn)程操控功能。

1.濃甲烷瓶2.高壓表3.低壓表4.減壓器5進(jìn)甲烷流量計(jì)6.試驗(yàn)管道及混氣裝置 7.測(cè)氣傳感器 8.進(jìn)甲烷電控閥9.進(jìn)空氣電控閥10.測(cè)氣電控閥11.排氣閥12真空Ⅰ閥13.真空Ⅱ閥14.真空表15.真空泵

抑爆性能試驗(yàn)示意圖如圖3所示，主要由60m試驗(yàn)爆炸試驗(yàn)管道、點(diǎn)火源、火焰?zhèn)鞲衅?、抑爆器、測(cè)試用火焰?zhèn)鞲衅鞯冉M成。該部分是瓦斯管道輸送自動(dòng)噴粉抑爆裝置安全性能試驗(yàn)系統(tǒng)的核心部分。如點(diǎn)火源的選擇、爆炸試驗(yàn)管道抗壓能力設(shè)計(jì)、測(cè)試用傳感器的設(shè)計(jì)都是整個(gè)裝置設(shè)計(jì)的重點(diǎn)、難點(diǎn)，是保證試驗(yàn)條件完備的核心技術(shù)。瓦斯管道輸送自動(dòng)噴粉抑爆裝置安全性能試驗(yàn)系統(tǒng)的高壓系統(tǒng)管路結(jié)構(gòu)圖如圖4所示。該部分利用PLC技術(shù)按照進(jìn)氣量模型控制進(jìn)甲烷電控閥和進(jìn)空氣電控閥開(kāi)啟和關(guān)閉。

2.4試驗(yàn)條件產(chǎn)生系統(tǒng)

隨著現(xiàn)代檢測(cè)和測(cè)試技術(shù)的發(fā)展，瓦斯管道輸送自動(dòng)噴粉抑爆裝置安全性能試驗(yàn)的產(chǎn)生條件是可以完全模擬的。試驗(yàn)條件產(chǎn)生系統(tǒng)包括氣體自動(dòng)配比系統(tǒng)和點(diǎn)火能發(fā)生裝置，其核心是氣體自動(dòng)配比系統(tǒng)。氣體配比是試驗(yàn)過(guò)程中最耗時(shí)間的部分，氣體的準(zhǔn)確安全配比至關(guān)重要。本設(shè)計(jì)其主要通過(guò)氣體平衡方程，建立固定容積的條件下進(jìn)氣量模型[2]。利用PLC技術(shù)實(shí)現(xiàn)配氣自動(dòng)控制。

固定容積計(jì)算公式：

V =VT/ CT

進(jìn)氣量計(jì)算公式：

VW = VC + VC

VC=[（Ts+T）/（Tc+T）]V

式中VT——流量測(cè)定值；

CT——濃度測(cè)定值；

VC——修正量；

Tc——充氣結(jié)束時(shí)實(shí)測(cè)溫度；

Ts——環(huán)境溫度；

C——甲烷濃度。

2.5試驗(yàn)安全系統(tǒng)

試驗(yàn)安全系統(tǒng)包括爆炸試驗(yàn)管道、控制系統(tǒng)、測(cè)試系統(tǒng)和監(jiān)視系統(tǒng)，其主要作用是防爆和試驗(yàn)過(guò)程的遠(yuǎn)程控制和監(jiān)測(cè)?？紤]到試驗(yàn)本身的要求、試驗(yàn)過(guò)程中對(duì)人員的不安全威脅及試驗(yàn)過(guò)程和結(jié)果的可觀可控，瓦斯管道輸送自動(dòng)噴粉抑爆裝置安全性能設(shè)計(jì)了防爆炸試驗(yàn)管道、控制系統(tǒng)、測(cè)試系統(tǒng)和監(jiān)視系統(tǒng)。監(jiān)視系統(tǒng)如圖1所示。攝像儀分點(diǎn)布置保證監(jiān)視的視頻圖像清晰實(shí)時(shí)，監(jiān)視器能保存歷史記錄，既保證了試驗(yàn)的可觀又保證了試驗(yàn)結(jié)果的客觀公正性。

三、結(jié)語(yǔ)

瓦斯管道輸送自動(dòng)噴粉抑爆裝置安全性能試驗(yàn)系統(tǒng)。關(guān)鍵是解決試驗(yàn)過(guò)程的自動(dòng)化、人員安全。該裝置具有操作安全、過(guò)程可控的特點(diǎn)。該系統(tǒng)的研制成功使得瓦斯管道輸送自動(dòng)噴粉抑爆裝置安全性能試驗(yàn)手段得前所未有的改進(jìn)和創(chuàng)新，充分保證試驗(yàn)過(guò)程人員的安全。能創(chuàng)造可觀的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 張延松、蔡周全，等AQ1079-2009瓦斯管道輸送自動(dòng)噴粉抑爆裝置通用技術(shù)條件[S].北京：煤炭工業(yè)出版社，2010.

[2] 許明英 礦燈及光干涉式甲烷測(cè)定器安全性能試驗(yàn)系統(tǒng)[D].撫順：煤礦安全，2013.