图1　瓦斯爆炸实验系统示意图

爆炸实验管道、电磁场系统、动态数据采集分析系统、火焰速度测量系统、压力测量系统及爆炸点火装置等。

1.1　爆炸实验管道系统

由于钢板对电磁场有屏蔽作用,实验中的爆炸管道是由3.5 m长16Mn钢焊制管道和0.5 m长有机玻璃管组合而成,其内径为80 mm×80 mm,在有机玻璃管上加电磁场研究其对瓦斯爆炸的影响。

1.2　电磁场系统

实验中均匀电场是在两块500 mm×200 mm的铜板上加电压而产生的,高压电源是通过变压器、倍压整流电路,得到高压直流电,两极板间距为80mm,电压调节范围是:0~45 kV,高压电可连续调节。稳恒磁场是由恒定直流电通过玻璃管上的线圈产生的,线圈是0.5 mm漆包铜芯线,绕制4 000匝,为了得到更好的绝缘效果,每绕一层就涂上一层绝缘漆。

1.3　动态数据采集系统

实验中选用了TST3000动态数据采集系统。该系统具有16个通道(采样率20%,采样精度10

bit,采样长度1 m),能满足微秒级数据采集速度的要求,具有自动采集、存储、数据处理、显示及打印输出的功能,能同时将8个通道的测试结果显示在屏幕上。且具有将曲线压缩、拉伸、放大及缩小的功能。

1.4　火焰速度测量系统

该系统采用光敏三极管作为传感器,将光信号转换为电信号,调制后放大输出。在火焰传播通道上布置了多个光电传感器,保证了实验数据的有效性,其采集速度可达微秒级。

1.5　压力测量系统

该系统采用YD205型石英传感器,每一传感器均用独立的YE5852型电荷放大器配合,该传感器具有很高的频响,采集数据的速度可达微秒级。

1.6　爆炸点火装置

该装置采用简易操作型的电容储能高压电火花点火装置,其输出功率为20~100 J。利用管道抽真空后形成的负压将配好一定浓度(CH4浓度9.5%)的瓦斯空气混合气体送入管道。调试TST3000动态数据采集系统,根据实验需要设定采样率、采集长度、触发电平、触发通道等参数,并使之处于“等待采集”状态。启动高能点火装置,引爆管道内混合气体,计算机自动采集瓦斯爆炸过程中的各个参数。

2　实验结果及分析

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