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气液两相蒸汽爆炸特性测试装置

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该设备为我司为中国石油化工股份有限公司青岛安全工程研究院研发生产。

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装置用途

本测试装置通过调整测试反应器内气液两相空间的温度、压力及存在于气相空间的可燃气体/蒸汽、氧化性气体及工艺气体的气氛,在满足设定的压力和温度的条件下,通过设置在气相空间的点火装置点火,实现对测试容器内的气液混合介质进行爆炸性检测及燃爆特性测试,测试数据将为工艺体系的安全评估提供数据支持。

装置组成

气液两相蒸汽爆炸特性测试装置主要由测试反应器、温度控制系统、配气系统、液体进样系统、搅拌系统、点火系统、防护附件、综合控制及数据采集处理系统和残液及尾气处理系统构成。
工作原理
通过抽真空系统对测试反应器抽真空,排空测试反应器内的空气后,将足量的液体样品吸入测试反应器,关闭液体样品管路的手动球阀,使测试反应器与外部环境隔绝,开启导热油循环加热系统和磁力搅拌系统对测试反应器及内部的液体样品加热,随着温度的升高,测试反应器内部的饱和蒸汽压力逐渐升高,当测试反应器内部温度达到设定值后,温度控制系统对测试反应器恒温,使测试反应器内部的饱和蒸汽压力稳定,控制系统记录试验该温度下饱和蒸气压力作为初始压力,按照设定的氧气导入量和氮气导入量控制自动配气系统自动导入氧气和氮气,经设定时间的搅拌后,关闭磁力搅拌系统,点火系统自动对气相部分的混合气体点火,综合控制及数据采集处理系统自动判断压力和火焰温度变化,判断测试反应器内混合气体点火后是否发生爆炸。

技术指标

1 测试反应器
 1.1 材质316L或更高规格防腐蚀易清洗材质,表面抛光、酸洗处理;
 1.2 内容积:5±0.1 L;长径比1.5:1
 1.3 设计压力:≥10MPa;
2 温度控制系统
 2.1 采用导热油夹层循环的加热方式,整体温度均匀,不存在液体冷凝部位。
 2.2 测温范围:0400℃  分辨率:0.1℃
 2.3 温控范围:0300℃,釜体温差不超过2℃(典型如法兰部位和釜体内部);
 2.4 控温精度:±1℃。
3 配气系统
 3.1 配气压力测量范围:01000kPa(绝压)    精度:±0.1%FS
 3.2 配气压力传感器:配置三支以下量程的精密配气压力传感器,共用一个安装接口。
   a 压力测量范围: 0100kPa(绝压)    精度:≥0.1%FS
   b 压力测量范围: 0500kPa(绝压)    精度:≥0.1%FS
   c 压力测量范围: 01000kPa(绝压)   精度:≥0.1%FS
 3.3 预混气接口:配置精密流量调节阀和高压手动球阀。
4 液体进样系统
 液体进样口设置在测试反应器顶部,配置杂质过滤组件,有效滤出液体样品内杂质。
5 抽真空系统
5.1 真空装置:采用旋片式真空泵,极限真空:≤ 100Pa,系统密封:5分钟压力升≤300Pa
5.2 油气过滤装置:在真空泵抽气口配置油气过滤装置,有效滤出废气中的杂质,保护真空泵。
5.3 螺旋冷凝器:配置水冷式螺旋冷凝器,测试反应器内的高温残液经水冷式螺旋冷凝器冷凝/冷却后吸入残液瓶。
6 搅拌系统
6.1 采用磁力搅拌方式,高扭矩,无密封器件,在高温、高压下试验环境下密封良好。
6.2 搅拌部件能在300℃高温下可靠运行,耦合器件无退磁。
6.3 搅拌速度连续可调,转速调整范围0400rpm。
6.4 搅拌部件拆装便捷,便于测试反应器内残液的清理。
6.5 搅拌部件具有抗爆性,可实现多次抗爆重复使用。
7 点火系统
  点火系统采用三种方式点火,具有点火电流检测功能。
7.1电火花点火系统:
  电弧电压:15KV
  电弧电流:30mA
  放电时间:0400ms,步长10ms
7.2熔丝点火系统:
  熔丝材料为环形镍铬丝,直径0.08mm,长度约19mm
7.3超高温铂热点火系统:
  点火丝材质为铂丝,纯度99.99%,耐腐蚀,抗氧化,使用寿命长;
  铂丝表面温度≥1300℃,
8 安全附件
 8.1 埋入式爆破片:DN20,316L不锈钢材质  保护压力:11MPa±1MPa,5片
 8.2 过温保护器件:配置油温过温保护器和加热器过温保护器,一旦油温过温或加热器过温自动切断加热器电源。
9 综合控制及数据采集处理系统
 9.1 通讯方式:
采用433MHz专用无线模块和和专用测试分析软件,实现计算机对设备的无线监控,数据无线传输,无线监控距离大于50米,433MHz专用无线模块包括两个独立收发单元,不需要无线局域网等能与互联网连接的任何技术支持,可防止设备遭到网络攻击。
  9.2 试验方式:
① 自动试验方式:
通过本机的触摸屏或远程计算机的操作界面输入控制参数并启动试验后,控制系统按设定值,自动完成抽真空、液体进样、升温及恒温、配气、搅拌、点火、爆炸检测、数据采集、数据分析处理等试验过程,试验过程中所有动态温度、压力、时间等数据均在触摸屏和远程计算机同步显示,试验数据自动存储,通过无线模块自动上传到计算机形成数据文件,监控软件自动绘zhi爆炸压力-时间曲线及火焰温度-时间曲线,并可将试验数据转存到EXCEL进一步分析处理。
② 手动试验方式:
通过操作测试装置的触摸屏或远程计算机监控软件的模拟键盘使控制系统进入手动模式,动态显示温度、压力、时间等数据,通过测试装置的独立操控键或远程计算机监控软件的模拟键盘即可由操作人员各控制抽真空、液体进样、升温及恒温、配气、搅拌、点火等实验过程,试验数据自动存储,通过计算机监控软件将实验数据读入计算机形成数据文件,监控软件自动绘zhi爆炸压力-时间曲线及火焰温度-时间曲线,并可将试验数据转存到EXCEL进一步分析处理,在开展手动试验时,监控软件具有安全监控功能,对异常的压力和油温会自动分析判断,并采取适当的措施并警示。
③ 爆炸检测系统:
测试装置配置爆炸压力传感器和高速火焰温度传感器,以压力和火焰温度变化作为气爆炸性判定指标,判断测试反应器内混合气体点火后是否发生爆炸。
④ 数据采集系统:
测试装置配置爆炸压力传感器和高速火焰温度传感器和6通道高速数据同步采集系统,信号直传,无滤波器,在综合控制系统同步信号的控制下,自动采集、存储自点火时刻起测试反应器内部的爆炸压力和火焰温度数据,监控软件自动绘zhi爆炸压力-时间曲线和火焰温度-时间曲线,自动计算最大爆炸压力、最大压力上升速率和最大火焰温度,并可将试验数据转存到EXCEL,进行进一步分析处理。
a 爆炸压力检测范围:0~10MKPa   分辨率:0.001MPa  采样频率:≥5kHz
b 火焰温度检测范围:0~1200℃   分辨率:1.0℃   采样频率:≥5kHz
c 数据采样时间间隔:0.2ms(5kHz)
d 采集时间:0.1~5S (自点火时刻起连续采集)
  9.3 环境监测功能:
   测试装置具有环境温度、环境湿度、大气压检测功能。
   9.3.1 大气压:30 kPa~110kPa    分辨率≥0.1 kPa
   9.3.2 环境温度:10~35℃       分辨率≥0.1℃
   9.3.3 环境湿度:30~90%RH      分辨率:0.1%RH

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