一种分区化主动防爆抑爆装置及其控制方法
本发明提供一种分区化主动防爆抑爆装置及其控制方法，其利用细水雾和惰性气体形成气‑雾防爆幕将大型空间分隔成相对独立的防爆分区，配合分区中央的快速响应抑爆器保证大型空间地安全生产。每个分区的主动防爆抑爆装置主要包括探测器、防爆装置、抑爆装置和控制器；每个分区的防爆装置至少包括四组喷雾装置，抑爆装置至少包括一个抑爆器。抑爆装置设计了基于双膜爆破原理的抑爆器，提高抑爆器响应速度，保障抑爆效果的稳定性与可靠性；防爆装置创新性地利用高压旋流风水喷雾装置和单水喷嘴形成集成化抑爆、防爆阻爆系统；分区化主动防爆抑爆装置通过探测器反馈的外界环境变化情况进行判断分析，保证大型化工生产空间内防爆抑爆的可靠性和稳定性。
发明专利
CN202110356131.3
2021-04-01
CN113090956A
2021-07-09
F17D5/00(2006.01)
大连理工大学
喻健良;丁建飞;闫兴清;吕先舒;于小哲
116024 辽宁省大连市甘井子区凌工路2号
大连理工大学专利中心
梅洪玉
辽宁;21
1.一种分区化主动防爆抑爆装置，其特征在于，所述的分区化主动防爆抑爆装置包括高压气体管网(1)、水管管网(9)、探测器、防爆装置、抑爆装置和控制器；其中，所述的高压气体管网(1)与水管管网(9)固定在大型空间顶部，根据防爆装置与抑爆装置的防护面积将大型空间划分为多个防爆抑爆分区，高压气体管网(1)通过管卡与气体管网(9)相互连接，且相互平行设置； 每个防爆抑爆分区四角位置分别设置有所述的探测器，所述的探测器包括悬挂在每个防爆抑爆分区内的火焰传感器(2)、压力传感器(3)和可燃介质浓度传感器；每个防爆抑爆分区中的探测器的各传感器分别与所述的控制器(22)电连接； 每个防爆抑爆分区均设置所述的防爆装置，其包括风水喷雾装置(10)和单水喷嘴组(8)；其中，风水喷雾装置(10)分别与每个防爆抑爆分区四周的高压气体管网(1)的管道和水管管网(9)的管道相连接；所述的风水喷雾装置(10)与大型空间顶部相互垂直设置；每个防爆抑爆分区的一对边上分别设置有两组单水喷嘴组(8)，每组单水喷嘴组(8)包括两个与水平方向呈不同角度的单水喷嘴，分别对准防爆抑爆分区空间中部和底部；所述单水喷嘴组(8)与水管管网(9)的管道连通，每个风水喷雾装置(10)和单水喷嘴组(8)分别设置有控制阀，控制阀与相应的水管管网(9)的管道和高压气体管网(1)的管道连通，所述控制阀与所述的控制器(22)电连接，由控制器(22)控制；所述的风水喷雾装置(10)外部为负压卷吸旋流喷雾罩，负压卷吸旋流喷雾罩呈喇叭状结构，负压卷吸旋流喷雾罩内设有螺旋状导流叶片(23)； 所述的高压气体管网(1)通过高压管道与高压储气罐(7)连通，高压储气罐(7)通过高压管道与电磁阀(12)连通，电磁阀(12)通过水管高压管道与储水箱(11)连通；所述的抑爆装置与高压气体管网(1)的管道连通，抑爆装置至少包括一个抑爆器(13)，抑爆器(13)包括第一腔体(14)、储粉室(15)、爆破片一(16)、第二腔体(17)、泄压管(18)、电磁阀二(19)、爆破片二(20)和喷粉头(21)；第一腔体(14)顶端通过螺纹与高压气体管网(1)的管道相连接，固定安装在每个防爆抑爆分区中心位置，其中第一腔体(14)与高压气体管网(1)的管道连通，第一腔体(14)内储存惰性气体；储粉室(15)位于第一腔体(14)下端，内部填充抑爆粉剂；第二腔体(17)通过法兰与第一腔体(14)密封连接，爆破片一(16)夹持在第一腔体(14)与第二腔体(17)之间；泄压管(18)一端焊接在第二腔体(17)侧壁，通过三通管分别与压力传感器(3)和控制抑爆器的电磁阀二(19)连接；喷粉头(21)与爆破片二(20)通过法兰与第二腔体(17)密封连接； 所述的控制器(22)包括处理器、输入端口、输出端口、电源回路、数据反馈回路、数据判断回路、抑爆器控制回路、防爆装置控制回路，处理器分别与输入端口、输出端口电连接、输入端口分别与火焰传感器(2)、压力传感器(3)、可燃介质浓度传感器电连接，输出端分别与电磁阀一(12)和电磁阀二(19)连接； 所述的可燃介质浓度传感器包括粉尘浓度传感器(4)、H2传感器(5)、CO传感器(6)以及CH4传感器。 2.根据权利要求1所述的分区化主动防爆抑爆装置，其特征在于，两个与水平方向呈不同角度的单水喷嘴为分别与水平方向呈30°和60°的单水喷嘴。 3.根据权利要求1或2所述的分区化主动防爆抑爆装置，其特征在于，第一腔体(14)的储存压力为第二腔体(17)的4-8倍；所述的爆破片一(16)的动作压力为爆破片二(20)的2-5倍。 4.根据权利要求1或2所述的分区化主动防爆抑爆装置，其特征在于，所述的高压储气罐(7)内储存具有化学惰性的气体是二氧化碳。 5.根据权利要求3所述的分区化主动防爆抑爆装置，其特征在于，所述的高压储气罐(7)内储存具有化学惰性的气体是二氧化碳。 6.一种分区化主动防爆抑爆装置控制方法，其基于权利要求1-5中任一项所述的分区化主动防爆抑爆装置，具体包括以下步骤： 步骤一：数据反馈：启动电源回路后数据反馈回路开始工作，压力传感器(3)、火焰传感器(2)、粉尘浓度传感器(4)、H2传感器(5)、CO传感器(6)以及CH4传感器分别实时向控制器(22)的处理器反馈信号，处理器实时显示空间内可燃介质流动的压力值、粉尘浓度值、H2浓度数值、CO浓度数值以及CH4浓度数值的变化情况； 步骤二：数据判断回路开始工作，当粉尘浓度、H2浓度、CO浓度或CH4浓度反馈数值未超过限制数值1，处理器判断为低风险信号，并在显示屏上显示不同区域的粉尘浓度、H2浓度、CO浓度和CH4浓度数值； 当粉尘浓度、H2浓度、CO浓度或CH4浓度反馈数值超过限制数值1，处理器判断为风险信号，控制器(22)控制蜂鸣器报警； 当粉尘浓度、H2浓度、CO浓度或CH4浓度反馈数值超过限制数值2，处理器判断为危险信号，并在显示屏上显示不同区域的粉尘浓度、H2浓度、CO浓度和CH4浓度数值，处理器通过输出端口控制风水喷雾装置(10)的水源、气源的控制阀分别打开，风水喷雾装置10在竖直方向喷出细水雾和二氧化碳惰性气体； 当火焰传感器(2)感应到火花出现或压力传感器(3)感应到爆炸超压，通过输出端口控制抑爆器(13)的电磁阀二(19)开启，抑爆器(13)的第二腔体(17)泄压，爆破片一(16)破裂，第一腔体(14)内涌出的高压气体冲破爆破片二(20)，并带动储粉室(15)内的抑爆剂从喷粉头(21)喷出形成抑爆粉幕，第一腔体(14)内涌出的高压气体冲破爆破片二(20)并带动储粉室(15)内的抑爆剂从喷粉头(21)喷出形成抑爆粉幕，熄灭火焰并抑制爆炸； 同时处理器开启防爆抑爆分区及相邻防爆抑爆分区风水喷雾装置(10)，形成细水雾与惰性气体形成的雾-气隔爆幕，阻止一次爆炸和二次爆炸的火焰向周围区域传播；处理器通过输出端控制电磁阀，单水喷嘴组(8)向防爆抑爆分区喷射水雾，进一步降低粉尘浓度的同时增加区域内水雾浓度，防止可燃气体/粉尘二次爆炸。 7.根据权利要求6所述的分区化主动防爆抑爆装置控制方法，其特征在于，步骤二中限制数值1使处理器判断为风险信号的可燃气体粉尘浓度分别是：甲烷、氢气和一氧化碳浓度分别为1％，粉尘浓度为10g/m3；限制数值2使处理器判断为危险信号的可燃气体粉尘浓度分别是：甲烷、氢气和一氧化碳浓度分别为2％，粉尘浓度为20mg/m3。