阻火器型式试验指的是在阻火器设计完成后,对试制出来的新产品进行的定型试验,其试验项目比例行试验项目多,而且更加严格和苛刻,用户对刚出厂的阻火器新产品也可以要求制造厂进行出厂试验时增加一些型式试验项目(一般这些项目是事先甲乙双方协商后写进技术协议中)。
阻火器型式试验性能测试参数包括外观检测、材料检测、腐蚀性检测、强度检测、压力测试、流量测试、泄漏测试、阻爆性测试、耐烧测试等主要测试项目。其中最重要的测试有三项:阻爆性能(阻爆燃和阻爆轰)、耐烧性能、流量测试。
1、阻爆性测试
由于管道内爆炸受环境因素影响很大,比如管道的结构、形状,以及温度,压力和试验介质及浓度等等。如何判定一个阻火器是否是合格的爆燃或者爆轰阻火器,既需要有准确统一的试验约束条件,也需要考虑到实际应用的工况。
在我国的相关标准中,对管道阻火器的爆炸测试是这样规定的:如果因为保护侧管段长度不够而影响阻火速度的提高,可以将尾端打开再点火起爆。为了增大火焰加速度,允许在火焰引爆侧设置扰动装置。这里面就出现了一个问题,管道阻火器通常是连接在密闭的管路里的,很少有一端直接接触外部环境的,同时由于密闭管路爆炸,火焰传播是伴随着压力的变化。所以不能单单仅追求火焰速度而舍弃压力波在火焰传播中的作用。尤其是对于爆轰测试,对于爆轰而言不仅是一个流体动力学过程,还包括复杂的化学反应动力学过程。对燃料/空气混合物,典型的最大爆轰压力为初始压力的15-19倍,对燃料/氧气混合物,为初始压力的25-30倍。湍流能使这些压力升高非常大。很多时候,爆轰阻火器可以阻止火焰通过阻火单元,但压力波很快传播过去,同样能把受保护段的燃气混合气体引燃。这说明压力测试在阻爆测试中十分的重要,所以准确的实验条件应该是密闭管道。
另外增加扰动装置实际上就是增大湍流形成的条件,这样做可以提高火焰传播的速度。由于火焰加速受容器几何特征和重复布置的障碍物的存在影响非常大,因而使该问题变得非常复杂。建议谨慎使用扰动装置,如果需要增加火焰的速度可以适当的增加管道长度。
经过我们长时间的试验,结合我国现行的检测标准认为,只要管道规格与阻火器规格匹配;试验介质满足标准要求,如丙烷-空气混合气体的浓度为4.2±0.2%;管道长度在标准要求的范围内,阻火器阻爆性能试验就可以实现其爆燃或爆轰的合格判定。这里不必担心阻火速度是否低于试验介质中的声速问题。
2、耐烧试验
根据ISO 16852-2008的规定,并不是所有的阻火器(包括管道阻火器)都需要进行耐烧试验。耐烧测试就是在阻火器的一端点燃可燃混合气体,由于阻火器的存在,阻止回火的发生。但是并不是所有的阻火器都需要进行耐烧测试。原因很简单,就是很多阻火器并不是耐烧用途的,如果强行对不具备耐烧条件的阻火器进行耐烧测试,结果只能是回火的发生。所谓的耐烧阻火器,结构上与一般的阻火器基本相同,只是在阻火单元间隙增加了一定厚度的隔热垫片,这种垫片增加了阻火器的流阻,因此对不需要考虑耐烧性能的阻火器不适宜选用。
根据我国GB/T 13347-2010和ISO 16852-2008中对耐烧试验的规定,都是在最快升温流量下,进行2个小时的燃烧试验。在耐烧试验中,受保护侧与未受保护侧都有温度传感器,以检测耐烧试验过程中阻火单元的耐烧性。对于一般的管道阻火器如果火焰直接接触到阻火单元,那么几分钟的时间里就会过火因此,有必要区分阻火器是否具有耐烧的性质,而不是所有的阻火器都需要进行2小时的耐烧试验,即使经过认证的管道爆轰型阻火器也不耐烧,试验证明很短时间内阻火器就会被击穿。如果管道阻火器安非常靠近火源(焚烧炉,火炬)建议安装温度探头。
3、流量试验
阻火器内装有致密的阻火芯它会对通过的气流产生一定的压降。阻火器的压降大小和它的结构及气体流量有关。因此有必要测试阻火器阻火性能的同时,也要进行流量的测试。目前,国内进行流量—压力损失方法仅对样品阻火器进行一定流量下的静压测试。由于国内标准里没有合格判定的依据,因此此项试验没有实现检测的意义。另外,阻火器进行了阻火试验后,其结构空间可能发生变化,该阻火单元的介质流通能力变化情况同样需要测试。目前国外的标准中规定阻火试验前后流量—压力损失变化不能超过20%,我国也应有自己的合格判定依据。
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