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自动式阻爆燃阻火器设计问题
管路中可燃气体爆炸造成的工业事故时有发生,直接影响正常生产和人身安全, 为此人们研究了大量的技术和装置来防止和抑制可燃气体燃烧爆炸,对管内可燃气体燃烧爆炸过程的研究形成了较为系统的理论,抑制可燃气的燃烧也有很多方法和技术,目前主要的办法就是在管路中安装阻火器。阻火器的构造一般是由丝网或金属板等而成,由法兰连接安装在管路中间,利用在缝隙流道内火焰会窒息熄灭的机理从而实现阻燃的目的。丝网结构的阻火器是将多层金属丝网垂直于气体流向放置管路中,因其体积小、 重量轻、淬熄性能好,成为了最常用的阻火结构。多层丝网结构抑制管内火焰的传播时,对某一多层丝网结构,只能淬熄低于某一传播速度的火焰,若火焰传播速度高于这一临界值, 火焰就会通过该丝网结构继续向下游传播。临界淬熄速度(能够被淬熄的最大火焰速度) 与该多层丝网几何参数条件存在直接关系。通常多层丝网结构的目数越大、层数越多、金属丝直径越粗,临界淬熄速度越大。即在单位体积的空间里,丝网金属所占的比率越大,火焰越容易淬熄。
金属板结构的阻火器主要是平板式的,即多个金属板平行于气体流向安装在管路连接处,其原理同样是狭缝淬熄。因此平板间距为与临界淬熄速度直接相关的几何参数,间距越大,临界淬熄速度越小,所需淬熄距离(火焰淬熄前走过的平板长度)也越长。国际上定义了 MESG(最大试验安全距离)来表征不同可燃气的淬熄性质,其意义是一定燃烧气体通过25mm的平板长度实现淬熄的最大平板间距。对于不同的可燃气其最大安全间距也不同。实际设计中只要保证平板间距在MESG以下就能保证阻火功能(一般平板阻火器的平板长度都大于25mm)。然而,不管是丝网阻火器还是金属板阻火器,在管道输送气体过程中其产生的阻力损失是很大的。因为气体始终要流过阻火器的缝隙结构,这就造成了一定的送气阻力,而这在无火时是不必要的。短时间内这种阻力所造成的能量损耗可能不太明显,但气体输送往往是成年累月日夜不停的,这样能量的损失就大大增加。随着世界能源的匮乏和人类技术的进步,一种在有火时有效拦截,无火时送气通畅的阻火器势在必行。
要解决的技术问题是提供一种自动式阻爆燃阻火器,该装置由阻火芯与外壳滑动结合,形成一种动态机构。本阻火器主要由感光元件、控制电路、执行机构、滑动阻火芯机构、动力机构和复位机构组成。感光元件由光导纤维、金属垫片以及上下部密封垫组成;控制电路由电控模盒、连接导线组成,电控模盒里包含硅光电二极管、电池、单片机、复位机构为手动时使用的信号发射器,单片机对来自硅光电二极管和信号发射器的电信号进行检测、接收、计时并控制内外电控卡点和信号发射器的开启;执行机构为内、外电控卡点,该电控卡点包括铁杆、小弹簧和通电线圈;滑动阻火芯机构由阻火芯和阻火器壳体组成;动力机构为爆发性动力源, 使用大弹簧等;复位机构包括金属锁链、定转轴、动转轴和动力源,动力源采用电机或外置手柄摇杆。感光元件与电控模盒的硅光电二极管一端相连,硅光电二极管另一端与单片机相连,单片机的其他插口与外内电控卡点和信号发射器相连。
工作中,感光元件利用光导纤维接受火焰产生的光信号,输送至电控模盒中,利用其中的硅光电二极管将光信号转变成电信号,单片机给出通电指令,电控卡点收缩,使滑动阻火芯机构弹出阻火芯,“关闭”管路。当感光元件探测无火,控制电路给出指令,电动或手动的复位机构启动,将阻火芯复位至管路外侧,备用。
由于测火原理和反应动作时间的需要,本阻火器的安装位置必须保证阻火方向的管路在一定长度上无转弯无引火源,一般采用为3至5米的长度。
效果和益处是该装置不仅能在有火时熄灭火焰,实现阻火的目的,而且在无火时几乎达到零阻力。在正常操作条件下,阻火芯置于管路通道外侧,气体可畅通无阻的通过阻火装置;在前方出现火焰时,阻火芯迅速响应,“关闭”管路通道,实现阻火作用。 完成火焰信号的探测以及快速响应的关闭动作。对于不会频繁出现爆燃情况的气体输送管道,自动式阻火器可以以小的装置启动电能消除传统阻火器对长时间的输送气体的能量损耗。
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