浮盘抗爆性能测试设备及测试方法

技术领域

本发明涉及油气储运装备与安全技术领域，特别是涉及一种浮盘抗爆性能测试设备及测试方法。

背景技术

浮盘是一种置于储罐液面之上、用于隔离液相与储罐顶部气相的、具有位置自适应和调节能力的气液隔离组件，其能够在最低与最高液面之间的全行程上无阻碍正常运行，并在升降和静止时处于水平漂浮状态；浮盘对储罐安全意义重大，浮盘如果能在爆炸载荷的冲击下不发生撕裂、变形、翘曲、孔洞等严重问题，保持自身足够刚度，其本身即可充当气相空间爆炸事故向液体层传播的阻断器；但目前国内外尚无公开发表关于浮盘抗爆性能评估方法的文献标准，缺乏实验数据和评定准则研究。

发明内容

本发明的目的是提供一种浮盘抗爆性能测试设备及测试方法，以解决上述现有技术存在的问题，以实现对浮盘抗爆性能进行测试的目的。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种浮盘抗爆性能测试设备，包括：

压力容器，所述压力容器内部能够形成密封的腔体，所述压力容器中的腔体从下至上依次用于盛装液体介质、受试浮盘和可燃气体介质；

爆炸引发器，用于点燃所述压力容器内的可燃气体介质。

进一步的，还包括数据测试采集器，用于测试爆炸压力和受试浮盘的应变并对压力数据和应变数据进行采集。

进一步的，所述压力容器包括筒体、上封头和下封头，所述上封头和所述下封头分别连接于所述筒体的两端，所述上封头可拆卸。

进一步的，还包括一可燃气体制作器，所述可燃气体制作器包括若干个气瓶和一个总气体管道，各所述气瓶中分别用于装设不同种类的气体，各所述气瓶均通过一支气体管道连通于所述总气体管道上，各所述支气体管道上均设置有质量流量控制器和阀门，所述总气体管道的出气口连通于所述压力容器的腔体中。

进一步的，所述数据测试采集器包括采集器、至少一个应变片和至少一个压力传感器，所述压力传感器设置于所述压力容器内且位于受试浮盘以上的空间里，所述应变片用于设置于所述受试浮盘上，所述压力传感器和所述应变片均与所述采集器电连接。

进一步的，所述压力容器上设置有排气口和排液口，所述上封头和所述筒体之间做密封处理，所述上封头和所述筒体通过法兰和螺栓连接。

进一步的，还包括工控机，各所述质量流量控制器、各所述阀门、所述爆炸引发器和所述数据测试采集器均与所述工控机电连接。

进一步的，所述上封头上设置有爆破片超压泄放装置，所述筒体上设置有液位观测窗。

进一步的，至少一个所述气瓶内用于装设不可燃惰性气体。

本发明还提供了一种基于如上所述的浮盘抗爆性能测试设备的浮盘抗爆性能测试方法，包括：

步骤一：在压力容器中从下至上依次设置液体介质、受试浮盘和可燃气体介质；

步骤二：引爆压力容器中的可燃气体介质；

步骤三：向压力容器内注入惰性气体，排除压力容器中遗留的可燃气体介质；

步骤四：取出受试浮盘并记录其形貌。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

本发明公开了一种浮盘抗爆性能测试设备及测试方法，此设备包括压力容器和爆炸引发器，受试浮盘设置于压力容器中以模拟真实使用状态下的浮盘，在压力容器中从下至上依次设置液体介质、受试浮盘和可燃气体介质；而后通过爆炸引发器引爆压力容器中的可燃气体介质以使得浮盘受到爆炸的冲击，最后取出受试浮盘并记录其形貌以便于后续技术人员对其抗爆性能进行分析；因此，本发明公开的浮盘抗爆性能测试设备及测试方法能够实现对浮盘抗爆性能进行测试的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1本发明提供的浮盘抗爆性能测试设备的流程图；

图中：1-压力容器、2-液体介质、3-受试浮盘、4-爆炸引发器、5-气瓶、6-质量流量控制器、7-阀门、8-支气体管道、9-总气体管道、10-排水阀、11-排气阀、12-压力传感器、13-吊装设备、14-工控机、15-采集器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种浮盘抗爆性能测试设备及测试方法，以解决现有技术存在的问题，本发明公开的浮盘抗爆性能测试设备及测试方法能够实现对浮盘抗爆性能进行测试的目的。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例一

本实施例提供了一种浮盘抗爆性能测试设备，如图1所示，包括：

压力容器1，从下至上依次用于盛装液体介质2、受试浮盘3和可燃气体介质；压力容器1用于为测试提供爆炸空间，液体介质2优选为水介质以提高安全性以及可实施性，将受试浮盘3放置于液体介质2之上并使得受试浮盘3处于全接液的自由浮动状态；

爆炸引发器4，用于点燃压力容器1内的可燃气体介质，爆炸引发器4利用高能电火花放电、微型化学爆炸等原理来引爆可燃气体介质；且点火能量、点火延迟时间等参数可以进行调节和控制。

受试浮盘3设置于压力容器1中以模拟真实使用状态下的浮盘，在压力容器1中从下至上依次设置液体介质2、受试浮盘3和可燃气体介质；而后通过爆炸引发器4引爆压力容器1中的可燃气体介质以使得浮盘受到爆炸的冲击以测试其抗爆性能，最后取出受试浮盘3并记录其形貌以便于后续技术人员对其抗爆性能进行分析；因此，本实施例提供的浮盘抗爆性能测试设备能够实现对浮盘抗爆性能进行测试的目的。

进一步的，还包括数据测试采集器，用于测试爆炸压力和受试浮盘3的应变并对压力数据和应变数据进行采集，以便于工作人员更加清楚的了解爆炸过程所产生的爆炸压力以及受试浮盘3在受到爆炸冲击时的应变过程。

进一步的，压力容器1包括筒体、上封头和下封头，上封头和下封头分别连接于筒体的两端，上封头可拆卸，以便于向罐体内装设液体介质2和受试浮盘3，且为了增强密封性能在上封头与筒体之间夹设有密封垫。

进一步的，压力容器1按照《GB150-2011压力容器》《TSG21-2016固定式压力容器安全技术监察规程》等国家标准和技术法规进行设计、制造、检验和监察管理。

进一步的，还设置有吊装设备13，在对压力容器1进行装配以及拆卸或向筒体内装设受试浮盘3时，通过吊装设备13来进行作业。

进一步的，通过调节可燃介质与氧化剂的浓度配比，构造密闭容器内的受控爆炸，即根据燃烧和爆炸理论，可以预估设定最大爆炸压力、最大爆炸压力上升速率和爆炸强度。更进一步的，实验可以采用精密质量流量计、在线气相色谱仪、在线气体浓度分析仪等仪表对可燃介质浓度进行精密计量，以满足对可燃介质浓度的精密计量。

进一步的，为了制作不同浓度的可燃气体介质，还包括一可燃气体制作器，可燃气体制作器包括若干个气瓶5和一个总气体管道9，各气瓶5中分别用于装设不同种类的气体，各气瓶5均通过一支气体管道8连通于总气体管道9上，各支气体管道8上均设置有质量流量控制器6和阀门7，阀门7优选为单向阀门，总气体管道9的出气口连通于压力容器1的腔体中，通过质量流量控制器6和阀门7来控制通入气体的量，以满足不同的试验条件。

进一步的，数据测试采集器包括采集器15、至少一个应变片和至少一个压力传感器12，采集器15优选为高速数据采集系统，压力传感器12优选为高频动态压力传感器12，压力传感器12设置于压力容器1内且位于受试浮盘3以上的空间里，应变片用于设置于受试浮盘3上，压力传感器12和应变片均与采集器15电连接，在密闭的压力容器1顶部和侧壁(浮盘以上)各布置一个压力传感器12，压力传感器12的量程为最大爆炸压力的1.5～2倍，采集器15的采集频率不低于100kHz。

进一步的，压力容器1上设置有排气口和排液口，试验完毕后将液体介质2通过排液口排出，可燃气体介质通过排气口排出，排气口处连接的排气管上设置有排气阀11，排液口处连接的排水管上设置有排水阀10。

进一步的，还包括工控机14，各质量流量控制器6、各阀门7、爆炸引发器4和数据测试采集器均与工控机14电连接，采用工控机14来进行远程控制，保证了实验人员的人身安全；工控机14主要用于可燃介质和氧化剂质量流量精密控制、可燃气体介质浓度测量、点火起爆和高速数据采集的参数设定和时序控制，实现自动化一键操作，确保实验安全。

进一步的，盖体上设置有爆破片超压泄放装置，保证压力容器1不会因爆炸超压而损坏，罐体上设置有液位观测窗，便于工作人员在罐体外对罐体内的液位进行查看。

进一步的，至少一个气瓶5内用于装设不可燃惰性气体，具体的，四个气瓶5内分别用于装设氮气、甲烷气体、空气和氧气；在爆炸完毕后打开装设有氮气的气瓶5上的阀门7，用氮气吹扫容器内爆炸后的气体介质，确保罐体内的气体完全置换后方可关闭氮气的吹扫过程。

实施例二

本实施例提供了一种基于实施例一中所述的浮盘抗爆性能测试设备的浮盘抗爆性能测试方法，包括：

步骤一：在压力容器1中从下至上依次设置液体介质2、受试浮盘3和可燃气体介质；

步骤二：引爆压力容器1中的可燃气体介质；

步骤三：向压力容器1内注入惰性气体，排除压力容器1中遗留的可燃气体介质；以保障不会发生二次爆炸；

步骤四：取出受试浮盘3并记录其形貌，并结合采集器15采集到的压力数据以及浮盘的应变数据来对其抗爆性能进行分析。

更为具体的试验步骤如下：

步骤一：对浮盘抗爆性能测试设备进行装配，其中压力容器1中的盖体暂不装配；

步骤二：对爆炸引发器4、数据测试采集器进行试验前测试，保证其完全运行正常；

步骤三：向压力容器1内注液体至设定高度；

步骤四：向压力容器1内放入受试浮盘3；如有实验需要，提前在浮盘表面贴敷应变片；

步骤五：将上封头连接于筒体的一端；

步骤六：利用可燃气体制作器向筒体内注入设定浓度的可燃气体介质；

步骤七：通过爆炸引发器4引爆可燃气体介质，同步开启数据采集的过程；

步骤八：向压力容器1内注入惰性气体，吹扫容器内遗留的可燃气体介质；

步骤九：取出受试浮盘3；

步骤十：记录试验后浮盘形貌。

本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。