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自動式阻爆燃阻火器設計問題
管路中可燃氣體爆炸造成的工業事故時有發生,直接影響正常生產和人身安全, 為此人們研究了大量的技術和裝置來防止和抑制可燃氣體燃燒爆炸,對管內可燃氣體燃燒爆炸過程的研究形成了較為系統的理論,抑制可燃氣的燃燒也有很多方法和技術,目前主要的辦法就是在管路中安裝阻火器。阻火器的構造一般是由絲網或金屬板等而成,由法蘭連接安裝在管路中間,利用在縫隙流道內火焰會窒息熄滅的機理從而實現阻燃的目的。絲網結構的阻火器是將多層金屬絲網垂直于氣體流向放置管路中,因其體積小、 重量輕、淬熄性能好,成為了最常用的阻火結構。多層絲網結構抑制管內火焰的傳播時,對某一多層絲網結構,只能淬熄低于某一傳播速度的火焰,若火焰傳播速度高于這一臨界值, 火焰就會通過該絲網結構繼續向下游傳播。臨界淬熄速度(能夠被淬熄的最大火焰速度) 與該多層絲網幾何參數條件存在直接關系。通常多層絲網結構的目數越大、層數越多、金屬絲直徑越粗,臨界淬熄速度越大。即在單位體積的空間里,絲網金屬所占的比率越大,火焰越容易淬熄。
金屬板結構的阻火器主要是平板式的,即多個金屬板平行于氣體流向安裝在管路連接處,其原理同樣是狹縫淬熄。因此平板間距為與臨界淬熄速度直接相關的幾何參數,間距越大,臨界淬熄速度越小,所需淬熄距離(火焰淬熄前走過的平板長度)也越長。國際上定義了 MESG(最大試驗安全距離)來表征不同可燃氣的淬熄性質,其意義是一定燃燒氣體通過25mm的平板長度實現淬熄的最大平板間距。對于不同的可燃氣其最大安全間距也不同。實際設計中只要保證平板間距在MESG以下就能保證阻火功能(一般平板阻火器的平板長度都大于25mm)。然而,不管是絲網阻火器還是金屬板阻火器,在管道輸送氣體過程中其產生的阻力損失是很大的。因為氣體始終要流過阻火器的縫隙結構,這就造成了一定的送氣阻力,而這在無火時是不必要的。短時間內這種阻力所造成的能量損耗可能不太明顯,但氣體輸送往往是成年累月日夜不停的,這樣能量的損失就大大增加。隨著世界能源的匱乏和人類技術的進步,一種在有火時有效攔截,無火時送氣通暢的阻火器勢在必行。
要解決的技術問題是提供一種自動式阻爆燃阻火器,該裝置由阻火芯與外殼滑動結合,形成一種動態機構。本阻火器主要由感光元件、控制電路、執行機構、滑動阻火芯機構、動力機構和復位機構組成。感光元件由光導纖維、金屬墊片以及上下部密封墊組成;控制電路由電控模盒、連接導線組成,電控模盒里包含硅光電二極管、電池、單片機、復位機構為手動時使用的信號發射器,單片機對來自硅光電二極管和信號發射器的電信號進行檢測、接收、計時并控制內外電控卡點和信號發射器的開啟;執行機構為內、外電控卡點,該電控卡點包括鐵桿、小彈簧和通電線圈;滑動阻火芯機構由阻火芯和阻火器殼體組成;動力機構為爆發性動力源, 使用大彈簧等;復位機構包括金屬鎖鏈、定轉軸、動轉軸和動力源,動力源采用電機或外置手柄搖桿。感光元件與電控模盒的硅光電二極管一端相連,硅光電二極管另一端與單片機相連,單片機的其他插口與外內電控卡點和信號發射器相連。
工作中,感光元件利用光導纖維接受火焰產生的光信號,輸送至電控模盒中,利用其中的硅光電二極管將光信號轉變成電信號,單片機給出通電指令,電控卡點收縮,使滑動阻火芯機構彈出阻火芯,“關閉”管路。當感光元件探測無火,控制電路給出指令,電動或手動的復位機構啟動,將阻火芯復位至管路外側,備用。
由于測火原理和反應動作時間的需要,本阻火器的安裝位置必須保證阻火方向的管路在一定長度上無轉彎無引火源,一般采用為3至5米的長度。
效果和益處是該裝置不僅能在有火時熄滅火焰,實現阻火的目的,而且在無火時幾乎達到零阻力。在正常操作條件下,阻火芯置于管路通道外側,氣體可暢通無阻的通過阻火裝置;在前方出現火焰時,阻火芯迅速響應,“關閉”管路通道,實現阻火作用。 完成火焰信號的探測以及快速響應的關閉動作。對于不會頻繁出現爆燃情況的氣體輸送管道,自動式阻火器可以以小的裝置啟動電能消除傳統阻火器對長時間的輸送氣體的能量損耗。
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