一种集装箱式粉尘爆炸演示试验训练平台的制作方法

本实用新型属于爆炸试验技术领域，涉及一种集装箱式粉尘爆炸演示试验训练平台。

背景技术：

粉尘爆炸，是指可燃性粉尘在爆炸极限范围内，遇到热源，火焰瞬间传播于整个混合粉尘空间，化学反应速度极快，同时释放大量的热，形成很高的温度和很大的压力，系统的能量转化为机械能以及光和热的辐射，具有很强的破坏力。粉尘爆炸多在伴有铝粉、锌粉、铝材加工研磨粉、各种塑料粉末、有机合成药品的中间体、小麦粉、糖、木屑、染料、胶木灰、奶粉、茶叶粉末、烟草粉末、煤尘、植物纤维尘等产生的生产加工场所。

粉尘爆炸事故的频发充分说明了现代工业粉尘爆炸的危险性，因此，如何妥善处理粉尘爆炸类消防事故尤为重要，这就需要还原度高的试验演示训练设备用于消防实训中。现有技术中，粉尘爆炸演示装置均是小体积的模型试验装置，不能准确表现粉尘爆炸的强度，演示效果均不太理想，成功率较低，不能对消防员的训练起到高逼真度演练的效果。

因此，提供一种爆炸演示功能多样性的集装箱式粉尘爆炸演示试验训练平台是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

本实用新型针对上述研究现状和存在的问题，提供了一种集装箱式粉尘爆炸演示试验训练平台，能够综合模拟粉尘环境中一次爆炸和二次爆炸场景，且对爆炸过程参数进行有效监控，为消防员提供真实粉尘爆炸火灾的切身感受，为其救援应对提供合理准确的训练平台。

为实现上述目的其具体方案如下：

一种集装箱式粉尘爆炸演示试验训练平台，包括集装箱体、plc控制器、点火系统、喷粉系统和监测系统；其中，

所述集装箱体内部架设有若干横梁，所述横梁上放置有粉尘；

所述点火系统包括位于所述集装箱体内部的点火器，所述点火器与所述plc控制器电连接，接收所述plc控制器发送的点火器启停命令；

所述喷粉系统包括位于所述集装箱体内部的粉枪，粉枪内装有粉尘，用于向所述集装箱体内喷射粉尘；所述粉枪与所述plc控制器电连接，接收所述plc控制器发送的喷粉启停命令；

所述监测系统包括位于所述集装箱体内部的粉尘浓度监测仪，用于实时获取集装箱体内扬起的粉尘浓度数据。

本实用新型粉枪喷出来的粉尘通过点火系统先产生一次爆炸，产生的冲击波使横梁上的粉尘扬起，遇到一次爆炸产生的火源，能够用于模拟产生二次爆炸。本实用新型为完整有效的粉尘爆炸类基础教育培训平台，利用粉尘浓度监测仪可以实时对集装箱体内部的粉尘浓度情况进行监测，通过救援过程中扬起的粉尘浓度来判断培训救援任务是否成功。

优选的，所述粉枪包括进气管、电磁阀、若干多孔喷管、若干粉腔，和排粉口；其中，

所述进气管一端连通有供气装置，另一端与n个所述多孔喷管相连通，且所述进气管管路上设有所述电磁阀，所述电磁阀与所述plc控制器电连接，所述plc控制器控制电磁阀的开启和关闭；

所述粉腔内装有粉尘，且每个粉腔内部均设有多孔喷管；

所述排粉口位于所述粉腔上，且朝向所述集装箱体内部。多孔喷管有助于将粉腔内的粉尘迅速扬起，并通过排粉口喷射至集装箱体内部，使得粉尘快速在集装箱体内扩散。

优选的，所述供气装置包括空压机和高压气包；所述plc控制器连接所述空压机，控制所述空压机启动和停止，所述空压机启动后产生压缩空气；所述空压机连接所述高压气包，压缩空气注入所述高压气包，所述高压气包通过气管连通至所述进气管。

优选的，还包括控制柜，所述plc控制器和所述供气装置均设于所述控制柜内部，所述控制柜上设有控制面板，所述控制面板与所述plc控制器电连接，用于向所述plc控制器输入控制信号。

优选的，所述点火器包括壁挂支架和所述电热丝，所述电热丝通过所述壁挂支架安装于所述集装箱体顶部中心位置，所述电热丝通过配电箱与所述plc控制器电连接，所述plc控制器控制电热丝的通电和断电。

优选的，所述集装箱体一侧具有进入口，所述横梁靠近所述进入口一侧。横梁上粉尘受到爆炸影响可被吹散落，形成二次爆炸。爆炸产生火焰从入口处喷出，二次爆炸演示更直观。

优选的，所述进入口设有防火布帘。防火布帘采用阻燃材质，自然下垂，即使爆炸后被吹起不影响监测效果。

优选的，所述监测系统还包括位于所述集装箱体内部的防爆摄像头、压力变送器和温度传感器；所述防爆摄像头拍摄所述集装箱体内部的视频数据并发送至视频存储器；所述压力变送器和所述温度传感器分别采集所述集装箱体内部压力数据和温度数据，并通过数据线发送到采集主机。

优选的，所述粉尘浓度监测仪连接有声光报警器。在救援过程中如果由于动作幅度超过引爆浓度上限，引起粉尘监测仪器报警，就认定救援失败。

优选的，所述集装箱体上设有泄压窗，通过所述泄压窗将集装箱体内爆炸的高压气体排至外部空间，保证爆炸时的集装箱体内的安全性。

本实用新型相较现有技术具有以下有益效果：

本实用新型提供大型空间的粉尘爆炸演示试验平台，可以直观的演示粉尘爆炸的场景和危险性，同时具有非常高的安全、可靠性。具有二次爆炸演示功能，以及救援动作幅度防暴训练功能，为消防员提供真实粉尘爆炸火灾的切身感受，为其救援应对提供合理准确的训练平台，提升救援方法的合理性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1是本实用新型集装箱式粉尘爆炸演示试验训练平台的整体结构示意图；

图2是本实用新型的粉枪部件结构图；

图3是本实用新型的控制柜部件结构图；

图4是本实用新型的点火棒部件结构图；

图5是本实用新型的粉尘浓度探测器工作原理图；

图6是本实用新型的pcl控制器工作原理图；

图7是本实用新型的视频信号采集原理图；

图8是本实用新型的plc控制器引脚接线示意图；

图9是本实用新型的控制面板示意图；

图10是本实用新型配电箱内部接线示意图。

图中，

1为集装箱体；2为防爆摄像头；3为泄压窗；4为横梁；5为点火器；6为粉尘浓度监测仪；7为粉枪；8为配电箱；9为控制柜；10为气管；11为防火布帘；12为压力变送器；13为温度传感器；71为粉枪支架；72为电磁阀；73为进气管；74为多孔喷管；75为排粉口；76为粉腔；91为控制柜箱体；92为控制面板；93为视频存储器；94为出气口；95为高压气包；96为空压机；51为电热丝；52为壁挂支架。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

一种集装箱式粉尘爆炸演示试验训练平台，包括集装箱体1、plc控制器、点火系统、喷粉系统和监测系统；其中，集装箱体1内部架设有若干横梁4，横梁4上放置有粉尘；点火系统包括位于集装箱体1内部的点火器5，点火器5与plc控制器电连接，接收plc控制器发送的点火器5启停命令；喷粉系统包括位于集装箱体1内部的粉枪7，粉枪7内装有粉尘，用于向集装箱体1内喷射粉尘；粉枪7与plc控制器电连接，接收plc控制器发送的喷粉启停命令；监测系统包括位于集装箱体1内部的粉尘浓度监测仪6，安装在集装箱体1的内部侧壁，用于实时获取集装箱体1内扬起的粉尘浓度数据。

集装箱体1空间采用长6058mm、宽2438mm、高2596mm的标准刚制集装箱，集装箱内部作为爆炸空间；plc控制器控制喷粉系统启动，可催动压缩气体吹动粉枪7的粉尘喷射出去；再由点火系统引爆喷粉尘云，实现粉尘爆炸；最后爆炸引起的冲击波使集装箱横梁4的粉尘扬起，遇到一次爆炸产生的热源，产生二次爆炸。在演示过程中，粉尘浓度监测系统可实时记录数据。本实用新型可实施较大面积的粉尘爆炸演示试验，为研究的不同产生粉尘爆炸的粉尘含量、粉尘种类，以及产生爆炸的爆炸力；并且为消防救援人员提供有针对的培训。

在一个具体的实施例中，粉枪7包括进气管73、电磁阀72、若干多孔喷管74、若干粉腔76，和排粉口75；其中，

进气管73一端连通有供气装置，另一端与n个多孔喷管74相连通，且进气管73管路上设有电磁阀72，电磁阀72与plc控制器电连接，plc控制器控制电磁阀72的开启和关闭；

粉腔76内装有粉尘，且每个粉腔76内部均设有多孔喷管74；粉腔76通过粉枪支架71安装于集装箱体1的内壁上。

排粉口75位于粉腔76上，且朝向集装箱体1内部。多孔喷管74有助于将粉腔76内的粉尘迅速扬起，并通过排粉口75喷射至集装箱体1内部，使得粉尘快速在集装箱体1内扩散。

在一个具体的实施例中，供气装置包括空压机96和高压气包95；plc控制器连接空压机96，控制空压机96启动和停止，空压机96启动后产生压缩空气；空压机96连接高压气包95，压缩空气注入高压气包95，高压气包95通过气管10连通至进气管73。

在一个具体的实施例中，还包括控制柜9，控制柜采用220v交流供电，额定功率2200w。plc控制器和供气装置均设于控制柜箱体91内部，控制柜9上设有控制面板92，控制面板92与plc控制器电连接，用于向plc控制器输入控制信号。控制面板92上设有按钮，用按钮操作plc控制器93，来操作粉尘爆炸演示试验平台。控制柜箱体91上设有出气口94，用于穿出气管10。参见图9，控制面板上包括电源选择开关、电源指示灯、试验预备按钮、试验开始按钮和重置/急停按钮；参见图8给出了控制面板上各按钮与plc控制器的引脚接口连接关系，以及plc控制器与电磁阀、空压机(充气泵)、电热丝的引脚接口连接关系。在现有的plc编程基础上，各引脚功能均可实现。

在一个具体的实施例中，点火器5包括壁挂支架52和电热丝51，电热丝51通过壁挂支架52安装于集装箱体1顶部中心位置，电热丝51通过配电箱8与plc控制器电连接，plc控制器控制电热丝51的通电和断电。配电箱8安装于集装箱体1外侧，为集装箱内设备提供供电转接。参见图10，所有信号线电源线均采用普通铜导线连接，采用端子将两头导线连接。配电箱接24v电源，通过端子-n和端子-l为电热丝继电器触点提供电源转接信号。同时为粉尘浓度监测仪和压力变送器提供电源转接信号。控制柜9内控制点火的导线连接至配电箱8，再由配电箱8内端子引出电源连接上电热丝51，来实现加热点火，电热丝功率可以为2200w。

在一个具体的实施例中，集装箱体1一侧具有进入口，横梁4靠近进入口一侧。横梁4上粉尘受到爆炸影响可被吹散落，形成二次爆炸。

在一个具体的实施例中，进入口设有防火布帘11。防火布帘11采用阻燃材质，自然下垂，用来提供大面积的泄压，防止危险。

在一个具体的实施例中，监测系统还包括位于集装箱体1内部的防爆摄像头2、压力变送器12和温度传感器13；防爆摄像头2拍摄集装箱体1内部的视频数据并通过网线发送至控制柜9内的视频存储器93；压力变送器12和温度传感器13分别采集集装箱体1内部压力数据和温度数据，并通过数据线发送到采集主机。

在一个具体的实施例中，防爆摄像头2还连接有显示器，显示器安装可以安装在集装箱体上，用于培训人员走出培训平台后，观看自己的实训影像。

防爆摄像头2安装在箱体内部两端顶部位置，用于监控现场行为记录。

在一个具体的实施例中，粉尘浓度监测仪6连接有声光报警器和显示仪表。显示仪表实时显示粉尘浓度监测仪6的监测数值，在救援过程中如果由于动作幅度超过引爆浓度上限，引起声光报警器报警，就认定救援失败。

在一个具体的实施例中，集装箱体1侧壁上设有泄压窗3，通过泄压窗3将集装箱体1内爆炸的高压气体排至外部空间，用于释放爆炸压力，保证爆炸时的集装箱体1内的安全性。防爆窗大小可以为500mm×500mm。

本实用新型提供的集装箱式粉尘爆炸演示试验训练平台可以单独使用，器出入口一侧外部也可以对接一个集装箱体，两个集装箱体通过出入口连通，待培训救援人员由外部对接的集装箱体内进入集装箱式粉尘爆炸演示试验训练平台实施培训和救援演练行为。外部对接的集装箱体内同样安装有防爆摄像头，并且此时显示器可以安装在外部对接集装箱的内部，位于外部对接集装箱内的培训人员可通过外部对接集装箱里的显示器对集装箱体1内环境进行实时观察并做出判断，做出合理的处理动作。

下面给出本实用新型一种集装箱式粉尘爆炸演示试验训练平台的两种实训方案，方案中粉尘可以选用食品类淀粉：

实训方案一：粉尘爆炸实训。此时不需要进行内部救援，只是在集装箱体中进行粉尘爆炸模拟，粉枪喷出来粉尘经点火器点火实现一次爆炸，产生的冲击波使横梁上的粉尘扬起，遇到一次爆炸产生的火源，然后产生二次爆炸。这个实训过程中粉尘浓度监测仪只作为粉尘浓度实时测量使用，不用做报警。

实训方案二：救援实训。这个实训时会在集装箱中放置模特假人，待培训人员进入救援该模特假人。这个场景中假人身上、横梁上都有粉尘，待培训人员在救治假人时需要控制动作幅度，如果引起粉尘浓度监测仪报警，就认定救援失败。这个场景中粉尘监测仪器作为监测和报警使用，并且这场景中不控制点火器点火。

以上对本实用新型所提供的一种集装箱式粉尘爆炸演示试验训练平台进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

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