具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

如图2所示隔爆测试系统结构示意图，系统包括5个隔爆试验罐，5个隔爆试验罐从上至下，容积从小到大，系统分为3个独立的测试子系统，3个测试子系统可同时进行测试，第一个测试子系统中仅有一个容积最小隔爆试验罐，另两个测试子系统均包括并联的两个隔爆试验罐。每个测试子系统每次测试使用同一种可燃气混合气，3个测试子系统可使用3种相同或3种不同的可燃气混合气同时进行测试。

系统包括气罐、数组调节检测气路、三组气体混合气路、罐体输入调节阀组、5个隔爆试验罐、罐体输出调节阀组、三组调压气路、三组气体分析管路、一台真空泵、三个罐体控制器、三个点火测压装置、三个高速摄像以及若干温度、压力传感器，装有甲烷、丙烷、乙烯、乙炔作为第一组气罐，氢气和氮气作为第二组气罐，氧气和压缩空气作为第三组气罐，气体的气罐输出端接有手动阀(SD1、SD2、SD3、SD4、SD8、SD9、SD13、SD14)，根据所需配置的气体需要打开对应手动阀，每种气体的气罐对应唯一的气体管路，第一组气罐和第二组气罐中的氢气进入第一组调节检测气路的前端有对应每种气体管路均接有一个可控导通阀3(K)，第二组气罐进入第二组调节检测气路的前端有对应每种气体管路也均接有一个可控导通阀(K)，第三组气罐直接进入第三组调节检测气路。三组调节检测气路输出通入一路气体混合气路，气体混合气路输出气体再通过气体分析管路被检测，直到检测达到实验配气要求，气体混合气路输出气体被罐体控制器13控制进入隔爆试验罐15进行气体置换，当隔爆试验罐15充满可燃气混合气后，进行点火对罐体中的试样16进行爆炸实验，点火测压装置14、罐体温度传感器17和高速摄像机18进行实验数据采集，罐体控制器13收集数据，并在实验结束后控制进行隔爆试验罐残余气体处理。

每三组调节检测气路对应一组气体混合气路，每组气体混合气路对应一组调压气路和一组气体分析管路。

甲烷、丙烷、乙烯、乙炔、氢气、氮气和氧气的调节检测气路相同，均依次包括第一阻火器4(ZH)、手动阀(SD)、过滤器5(GL)、减压阀6(JF)、压力传感器7(Y)、导通阀(K)、气体流量计8(MFC)、第二阻火器(ZH)和单向阀9(DF)；氧气和压缩空气作为非可燃气体配气体，其调节检测气路有部分共用，压缩空气在进入调节检测气路需要先进行气体处理，即先经过油雾分离器23(YL)、冷干机24(LG)保证干燥后再通过手动阀SD14输出，再依次进过过滤器GL10、减压阀JF10、压力传感器Y13、导通阀(K)、气体流量计(MFC)、阻火器(ZH)和单向阀(DF)进入气体混合气路，氧气和压缩空气共用后部分气体流量计(MFC)、阻火器(ZH)和单向阀(DF)。

气体混合气路依次包括静态混气装置10(JH)、混合容器11(HC)、阻火器(ZH)、压力传感器(Y)、调节阀12(ZK)。气体混合气路末端通过调节阀分成三路，一路通入罐体控制器的罐体输入调节阀组和罐体输出调节阀组，一路通过调压气路接排气口20，一路通过气体分析管路接排气口20。调压阀(TY)串接一个调节阀(ZK)后再与另一个调节阀(ZK)并接组成调压气路。调节阀(ZK)串接气体分析仪组成气体分析管路。

每个隔爆试验罐两侧对称有数组罐体输入调节阀组、罐体输出调节阀组和通气管路构成的隔爆试验罐进出口管路，试样置于每个隔爆试验罐体中间。

每个隔爆试验罐的进出口管路通过可控调节阀(ZK)、真空泵接排气口20。

系统进行测试步骤，第一步配置可燃气混合气，第二步隔爆试验罐内气体置换，第三步进行隔爆测试，最后一步对隔爆试验罐和隔爆试验罐到排气口的管路进行吹扫。

下面以第二个测试子系统为例，根据测试步骤对二个测试子系统具体测试控制进行阐述。另两个测试子系统工作原理相同。

第一步配气：以可燃气体与空气混合为例，其中配置浓度已知，可燃气中甲烷与氢气的比例已知，先打开甲烷气罐和压缩空气气罐输出端的手动阀SD1和SD14，在罐体控制器13的控制下，打开调节检测气路前端的导通阀，甲烷依次通过第一调节检测气路中的阻火器ZH8、手动阀SD10、过滤器GL4、减压阀JF4、压力传感器Y5、导通阀K5、气体流量计MFC4、阻火器ZH11和单向阀DF4进入第二组气体混合气路，压缩空气依次通过油雾分离器YL、冷干机LG干燥后再通过第三调节检测气路中手动阀SD14、过滤器GL10、减压阀JF10、压力传感器Y13、导通阀K8、气体流量计MFC6、阻火器ZH13和单向阀DF6进入第二组气体混合气路，通过第二组气体混合气路的静态混气装置JH2、混合容器HC2、阻火器ZH14、压力传感器Y8、调节阀ZK10输出，通过打开的调节阀ZK12、ZK15进入第二组气体分析管路中的ZK19和气体分析仪，气体分析仪进行含氧量分析后送罐体控制器13，罐体控制器13同时接收气体流量计MFC4、MFC6和调节阀ZK10、ZK12、ZK15开度信号，罐体控制器13输出控制信号到气体流量计MFC前端的导通阀K5和K7控制每路混合前单一气体的流量，达到甲烷与空气混合含氧量后，打开氢气气罐输出端的手动阀SD8，在罐体控制器13的控制下，打开调节检测气路前端的导通阀，氢气依次通过第二调节检测气路中的阻火器ZH9、手动阀SD11、过滤器GL5、减压阀JF5、压力传感器Y6、导通阀K6、气体流量计MFC5、阻火器ZH12和单向阀DF5进入第二组气体混合气路，与前面配好的混合气进行混合，罐体控制器13控制调整气体流量计MFC5前端的导通阀K6控制氢气流量，直到气体分析仪检测到含氧量达到计算得到所需浓度，完成可燃气体配气。关闭ZK10、ZK12、ZK15、ZK19。

配气所用的气体一般都储存在高压气瓶中，作为可燃气体在输送过程中有很大的安全隐患，因此在调节检测气路的两端均设置了阻火器，空气为不可燃气体，安全系数相对高，因此仅在进入混合前设置阻火器，在可燃混合后设置阻火器，对混合段进行安全防护。

气体分析仪22包括一台氧表罐体控制器13根据配置浓度和各种可燃气体之间的比例要求换算出混合方案中每个过程中含氧量，再根据含氧量转换为流量，依次控制配置。

第二步两个隔爆试验罐同时进行气体置换方法：气体置换如下有两种方法，可选其一进行。

1、同时真空法进行气体置换：

将两个隔爆试验罐的罐体输入调节阀组和罐体输出调节阀组均打开，同时打开与真空泵导通的各个调节阀ZK12～ZK16、ZK5，其他调节阀关闭，打开真空泵ZB，同时对两个隔爆试验罐进行抽真空，同时通过输出调节阀组管路上的压力传感器进行压力检测，当检测到对应隔爆试验罐内气压为负值，关闭相应的隔爆试验罐与真空泵ZB的通路上的调节阀ZK13～ZK16、ZK5；

打开可燃气混合气输出端调节阀ZK10与两个隔爆试验罐联通的通路上调节阀，可燃气混合气均匀充入两个隔爆试验罐内，当测得隔爆试验罐内可燃气混合气完全充满(压力到设定值)，关闭所有可燃气混合气输出端与两个隔爆试验罐联通的通路上的调节阀。

如图2所示，两个隔爆试验罐输入、输出调节阀组之间连接调节阀ZK12打开，在抽真空后，可燃气混合气可从输入和输出两端对隔爆试验罐进行充气，可使得充气均匀并快速。

2、同时吹扫法进行气体置换：

打开可燃气混合气输出端调节阀ZK10和两个隔爆试验罐输入、输出通路上所有的调节阀，同时打开两个隔爆试验罐与排气口20之间的所有通路(调节阀ZK13、ZK15、ZK17、ZK18)，形成可燃气混合气在两个隔爆试验罐的内左进右出流动，置换两个隔爆试验罐内部的气体，打开调节阀ZK19，通过气体分析仪22检测排气口吹出气体浓度，如浓度达到进入隔爆试验罐内的可燃气混合气浓度时，说明置换完成，在罐体控制器控制下关闭所有调节阀。

第三步两个隔爆试验罐同时进行隔爆测试：

在罐体控制器13控制下点火，通过点火测压装置14和高速摄像机18对两个隔爆试验罐内试样进行爆炸试验进行数据采集，爆炸后监测罐内压力和温度，得到时间段的压力波形和温度变化曲线，根据测试标准进行评判。高速摄像机放在隔爆试验罐外，通过观察窗对爆炸时火焰传播状态进行拍摄采集。

最后一步对隔爆试验罐内和隔爆试验罐到排气口的管路进行吹扫：打开SD14、K8、ZK11、ZK14、ZK16、ZK5和两个隔爆试验罐输入、输出调节阀组，压缩空气边抽真空边吹扫扫罐体和所有后面联通的管路。

如下次第二测试子系统所需气体种类更改了，如甲烷改为乙炔了，只要现将氢气和空气混合，检测到达到两种气体含氧量后，将乙炔调节检测气路和气体混合气路到真空泵的管路上的SD10、K5、DF4、ZK10、ZK12、ZK15、ZK17、ZK18、ZK19打开，气体自然通过调压气路和气体分析管路通排气口，当气体分析测到含氧量到实际需求，可直接说明所需配置气体已经达要求。

配气举例：例如要配置浓度为12.5％的可燃气与空气的混合气，其中可燃气中甲烷与氢气的比例为58:42，先将甲烷与空气混合，因为甲烷在最终混合气的占比应为12.5％*58％，那么此时空气含量应为(100％-12.5％*58％)，此时测量含氧量应为(100％-12.5％*58％)*20.95％，约为18.43％；(默认空气中含氧量20.95％)；再将配好的混合气与氢气混合，此时只需要观察氧表示值的变化，不需再调节甲烷的流量，只要含氧量达标，即为可燃气混配完毕。最终混合气的含氧量应为(100％-12.5％)*20.95％，约为18.33％。

本系统有两个隔爆试验罐在一套控制系统下实现隔爆测试设计气体通路，便于相同可燃气体同时对两个试样进行测试，节约测试时间；也有最小一个隔爆试验罐独立一个控制系统，便于独立使用，容量小，配置速度快；并且多路进出,保证各种被测结构均能适用和同时检测，多路出和各种排放方式的结合，可根据各种气体、试样结构需要变化各种适合的换气方式的实现，保证系统隔爆测试的效率和精确度。另调压装置的设计，可以调整整个气体置换的压力，控制气体置换的过程速度，保证置换精度。每个隔爆试验罐的输入、输出调节阀的投入使用的组数可根据试样的结构、大小选择，不必要每次所有调节阀都使用。与试样内腔体连接管路的输出调节阀组管路上均设置压力传感器，用于腔体内输出气体压力检测，与隔爆试验罐连接管路的输出调节阀组管路上只需有一组管路上有压力传感器即可检测罐体输出压力，输出压力检测和罐内压力检测，便于调整。

整个系统合理设计，可方便各种气体配置，在配气前端各种气体输送管路中均为唯一气体，不需吹扫更换，不会造成气源浪费。隔爆试验罐前端配气和混气合适设计，避免了频繁吹扫和更换。