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技术文章

水平管道中瓦斯爆炸火焰传播速度测量

一、概述

在煤炭工业中,瓦斯爆炸事故经常发生,造成了巨大的人员伤亡以及材料性能的破坏。

在研究瓦斯爆炸机理过程中,火焰前端传播速度是最重要的因素之一。

根据中北大学水平管道实验装置设计了一套火焰速度测量系统,用于研究在密闭管道内圆环障碍物的数量和阻塞比对火焰传播速度的影响。

结果表明,障碍物对瓦斯爆炸产生的火焰具有明显的加速作用。随障碍物数量和阻塞比的增加,火焰加速更加明显且持续更剧烈。其中,障碍物数量对火焰加速持续的作用更大,而障碍物阻塞比的作用不明显。


二、火焰传感器

爆炸过程的火焰,一般通过测试爆炸过程的光来实现。目前常见的火焰传感器是用光敏电阻作为传感器,光敏电阻的频率响应很低,将光信号转换为开关量,只检测有无火焰,事实上除了火焰在管道内的传播规律,检测点火焰的持续时间也是很重要的参数,我公司为重庆煤科院制作的火焰传感器,利用光电管的高频特性,把光电信号作为模拟信号,通过数据采集,能测量火焰的持续时间。

成都科大胜英科技有限公司的CKG100火焰传感器

火焰传感器参数.jpg


三、数据调理和数据采集

顺应测量系统的发展趋势,我公司开发了CR6000系列动态测试分析系统。CR6000系列是将动态信号采集、嵌入式总线、网络通讯、模拟信号处理及计算机等多种技术融为一体的现代网络化测试设备,它集信号调理、传感器供电、数据采集、数据存储为一体,通过TCP/IP协议与上位机进行通讯。直接联接应变式传感器、压电式传感器、ICP型传感器,CR6300可完成速度、加速度、位移、力、压力、温度等物理量的信号采集。

采用嵌入式网络数据采集方式,可避免计算机软硬件升级带来的问题,有效的延长仪器的使用时间。


四、测试系统的构成

爆炸压力、火焰测试系统框图如下:本测试系统由传感器、CR6300高速动态测试仪,上位计算机及相应的连接线组成。压力传感器、火焰传感器、温度传感器信号直接接到CR6300测试仪上,测试仪的控制、参数设置、数据传输等通过操作上位计算机实现(计算机带网卡)。

系统组成图.jpg



五、管道爆炸试验现场图

管道爆炸试验现场现场.jpg


六、技术指标

1、通道数: 8CH/16CH

2、采样率:瞬态200K sps/CH,连续采集10K sps/CH,向下多档可调。

3、存储深度:256K样点/CH(瞬态模式),海量(连续)

4、触发方式:内触发、外触发、手动触发

5、量程:±5mV~±5V多档可调。其中±5V档单端输入,其余档差分/单端均可。

6、供桥电压:4V5V6V8V(电流50mA

7、综合误差:±0.2% FS

8、耦合方式:直流耦合,接地,交流耦合(隔直)

9、低通滤波器(3dB)1.5K2K5K10K20K50K100K、直通,程控可调

10、信号输入接头:5芯接头

11、通讯接口:RJ45

12、电源:220V/50Hz带滤波器(防电网干扰)


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