瓦斯管道输送自动喷粉抑爆装置安全性能试验系统

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【摘要】 针对瓦斯管道输送自动喷粉抑爆装置安全性能试验相关标准，介绍了瓦斯管道输送自动喷粉抑爆装置安全性能试验系统设计，科学巧妙的解决了试验过程的自动化、人员安全等问题。系统已在试验室得到应用，对提高检验的自动化程度和试验安全，效果明显。

【关键词】 瓦斯管道 抑爆 气体自动配比 试验安全 试验系统

Automatic spray gas pipeline explosion suppression system safety performance test system Xu Mingying Shenyang Research Institute of Coal Technology & Engineering Group Corp， Detection Center，Fushun，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

在煤矿安全领域对瓦斯管道输送自动喷粉抑爆装置的要求越来越严格，检测中心在产品型式检验中必须进行安全性能检验。目前相关产品的生产企业在逐渐增多，试验需求增大。而瓦斯管道输送自动喷粉抑爆装置试验方法的测试手段都比较落后，不能完成系统防爆结构的严密设计、试验过程自动化和无人值守。试验周期相当长，延误检验进度，进而影响产品推广和应用。其试验系统研制成功将大大提高检验的安全和自动化程度，推动该领域试验技术的发展进步。

一、试验标准分析[1]

煤矿行业非常重视瓦斯管道输送自动喷粉抑爆装置的安全问题，针对实际需要制订了AQ1079-2009《瓦斯管道输送自动喷粉抑爆装置通用技术条件》标准。标准中有四项试验对于决定瓦斯管道输送自动喷粉抑爆装置产品的安全性至关重要。

1）火焰传感器的响应时间及触发条件：火焰传感器响应时间应不大于5ms，火焰触发条件为火焰传感器处于正常工作状态，放置在四周密封环境（无火焰），传感器不触发；火焰传感器处于正常工作状态，放置于四周密封环境（无火焰），使用1烛光火焰位于正对火焰传感器窗口5m处，火焰传感器触发。

2）控制器的响应时间：控制器处于正常工作状态，传感器输出信号到控制器输出信号的时间差即为控制器响应时间不大于15ms。

3）抑爆器性能。喷撒滞后时间：从抑爆器接到控制信号到抑爆器灭火剂喷出的时间应不大于15ms。喷撒效率：抑爆器喷出灭火剂的质量与抑爆器充装的灭火剂质量的比应不小于80%。喷撒完成时间：灭火剂从抑爆器喷出到喷出最大质量灭火剂的时间应不大于150ms。

4）自动喷粉抑爆装置抑爆性能试验：干粉灭火剂用量：8kg/m3～20kg/m3（ABC粉剂）；爆炸试验管道设计压力不小于2MPa，管道长度不小于60m；全管道充体积百分比浓度（8.0～10）%CH4与空气混合物；抑爆器后部每隔3m安装一个火焰传感器，共安装三个；点火源为三只8号工业雷管用引火药头。在管道末端，用厚度为0.12mm～0.14mm聚氯乙烯塑料薄膜封闭管道，构成甲烷爆炸性封闭气体，点火源安装在距管道初始段4.5m处；传感器安装在距点火源5m，抑爆器安装在距点火源25m，点爆CH4与空气混合物，用火焰传感器测试爆炸火焰到达位置，试验进行六次均应在抑爆装置后抑爆器后6m之外无爆炸火焰。

通过以上四项标准可以得出时间采集困难、试验所需甲烷体积浓度难控制，人工配气难度大；试验次数多，需频繁配气，手工配气消耗时间长；试验所需甲烷气体浓度处于爆炸线内，在具有足够的点火能条件下能引起爆炸。抑爆试验过程存在不安全因素等。

瓦斯管道输送自动喷粉抑爆装置安全性能试验系统则能很好解决试验准确度、试验效率和安全问题。

二、试验系统设计

2.1系统功能

该系统的主要功能是检验煤炭行业中瓦斯管道输送自动喷粉抑爆装置的安全性能指标是否满足标准AQ1079-2009《瓦斯管道输送自动喷粉抑爆装置通用技术条件》的要求。

2.2系统组成

瓦斯管道输送自动喷粉抑爆装置安全性能试验系统主要由7部分组成如图1所示。按功能划分为：

试验控制装置、试验条件产生系统、试验安全系统。

2.3试验控制装置

试验控制装置包括响应时间采集装置、点火源发生装置、抑爆器性能测试装置及抑爆效果测试装置。其主要作用实现对传感器和控制器相应时间的采集，抑爆器性能参数测试的采集和抑爆效果测量数据的采集及管道内气体输入和混合的控制及测量。控制装置结构图如图2所示，控制装置的优化布置和设计是试验人员操作方便和安全的必要保证之一。控制装置外形设计科学合理，面板功能齐全，基本实现所有远程操控功能。

1.浓甲烷瓶2.高压表3.低压表4.减压器5进甲烷流量计6.试验管道及混气装置 7.测气传感器 8.进甲烷电控阀9.进空气电控阀10.测气电控阀11.排气阀12真空Ⅰ阀13.真空Ⅱ阀14.真空表15.真空泵

抑爆性能试验示意图如图3所示，主要由60m试验爆炸试验管道、点火源、火焰传感器、抑爆器、测试用火焰传感器等组成。该部分是瓦斯管道输送自动喷粉抑爆装置安全性能试验系统的核心部分。如点火源的选择、爆炸试验管道抗压能力设计、测试用传感器的设计都是整个装置设计的重点、难点，是保证试验条件完备的核心技术。瓦斯管道输送自动喷粉抑爆装置安全性能试验系统的高压系统管路结构图如图4所示。该部分利用PLC技术按照进气量模型控制进甲烷电控阀和进空气电控阀开启和关闭。

2.4试验条件产生系统

随着现代检测和测试技术的发展，瓦斯管道输送自动喷粉抑爆装置安全性能试验的产生条件是可以完全模拟的。试验条件产生系统包括气体自动配比系统和点火能发生装置，其核心是气体自动配比系统。气体配比是试验过程中最耗时间的部分，气体的准确安全配比至关重要。本设计其主要通过气体平衡方程，建立固定容积的条件下进气量模型[2]。利用PLC技术实现配气自动控制。

固定容积计算公式：

V =VT/ CT

进气量计算公式：

VW = VC + VC

VC=[（Ts+T）/（Tc+T）]V

式中VT――流量测定值；

CT――浓度测定值；

VC――修正量；

Tc――充气结束时实测温度；

Ts――环境温度；

C――甲烷浓度。

2.5试验安全系统

试验安全系统包括爆炸试验管道、控制系统、测试系统和监视系统，其主要作用是防爆和试验过程的远程控制和监测。考虑到试验本身的要求、试验过程中对人员的不安全威胁及试验过程和结果的可观可控，瓦斯管道输送自动喷粉抑爆装置安全性能设计了防爆炸试验管道、控制系统、测试系统和监视系统。监视系统如图1所示。摄像仪分点布置保证监视的视频图像清晰实时，监视器能保存历史记录，既保证了试验的可观又保证了试验结果的客观公正性。

三、结语

瓦斯管道输送自动喷粉抑爆装置安全性能试验系统。关键是解决试验过程的自动化、人员安全。该装置具有操作安全、过程可控的特点。该系统的研制成功使得瓦斯管道输送自动喷粉抑爆装置安全性能试验手段得前所未有的改进和创新，充分保证试验过程人员的安全。能创造可观的经济效益和社会效益。

参 考 文 献

[1] 张延松、蔡周全，等AQ1079-2009瓦斯管道输送自动喷粉抑爆装置通用技术条件[S].北京：煤炭工业出版社，2010.

[2] 许明英 矿灯及光干涉式甲烷测定器安全性能试验系统[D].抚顺：煤矿安全，2013.