氣瓶火燒試驗方法及安全技術

牛振宇

【摘要】氣瓶火燒試驗是氣瓶型式試驗中的一項重要試驗項目。車用氣瓶、呼吸器用復合氣瓶型式試驗，必須進行該項目試驗。由于該試驗項目危險性比較高。本文僅根據相關標準比較，并結合實際工作情況對氣瓶火燒試驗的方法及安全控制技術進行了探討。希望有助于該項目試驗水平的提高。

【關鍵詞】氣瓶；火燒試驗方法：火燒試驗安全技術

【中圖分類號】U469.7：U467 【文獻標識碼】A 【文章編號】1672-5158（2013）04-0401-02

火燒試驗屬于危險性較高的試驗，為了安全順利的完成氣瓶火燒試驗，試驗中，必須采取必要的安全控制技術。本文僅根據氣瓶火燒試驗的相關要求，結合本人在試驗工作中的一些體會，對氣瓶火燒試驗的安全控制技術進行探討。

1、氣瓶火燒相關標準狀況

1.1 國際標準

目前國際上對氣瓶要求進行火燒試驗主要集中在車用瓶和呼吸器用纏繞瓶兩類氣瓶。主要產品標準如下：

a）美國DOT-CFFC鋁合金內膽纖維全纏繞氣瓶

b）歐盟的ENl2245全纏繞復合氣瓶

c）歐盟ENl2257無縫環纏繞氣瓶

dl國際標準化組織ISOll439用作機動車燃料的天然氣車載高壓氣瓶

e）美國國家標準ANSl/CSA NGV2壓縮天然氣車輛燃料容器基本要求

f）CGA C-14 DOT氣瓶壓力泄放裝置試驗程序

1.2 國內標準

a）GBl7258-2011《汽車用壓縮天然氣鋼瓶》

b）GB 24160-2009《車用壓縮天然氣鋼質內膽環向纏繞氣瓶》

c）GB 17259-1998《機動車用液化石油氣鋼瓶》

d）GB 28053-2011《呼吸器用復合氣瓶》

2、火燒試驗方法

氣瓶火燒試驗方法有很多，歸結在一起郵兩類：車用氣瓶火燒試驗方法和呼吸器用氣瓶火燒試驗方法。下面針對這兩類氣瓶的火燒試驗方法做詳細討論。

2.1 氣瓶放置方式

火燒試驗中氣瓶放置方式。DOT-CFFC規定采用垂直方式，ENl2245/12257規定采用水平+垂直方式，IS011439規定采用水平方式。目前國內標準車用瓶類均采用的是水平放置，呼吸器用復合氣瓶采用水平+垂直方式放置。不同標準的放置方式，詳見表1。

2.2 火燒試驗燃料選擇

各個相關標準中對于火燒試驗用燃料的規定見表2。

燃料的選擇，對于呼吸器類氣瓶，一般規定都是采用木材、煤油，對于車用壓縮天然氣氣瓶來說，未做限制。木材作為試驗燃料，點燃、熄滅均比較容易，但熱值較低。實際試驗中，需和別的燃料組合使用。煤油、柴油發熱量高，容易獲得。試驗中，點火后，火焰溫度或氣瓶表面溫度很快能達到相關標準的規定值。以往氣瓶火燒試驗多是以木材+煤油或柴油作為燃料的。

采用固體和液體燃料進行火燒試驗，點火、熄火均需要試驗人員在現場操作，危險性較高。點火后，對于火焰的控制很困難。而且由于燃燒中往往有煙霧產生，影響觀測。

氣體燃料目前是城市居民使用最廣泛的燃料。天燃氣、液化石油氣等烴類化合物的發熱量不低于柴油、煤油等液體燃料。點火后升溫速度較快。通過調節燃氣的流量，氣體燃料的火焰很容易控制。熄火的時候只需通過閥門切斷氣源即可熄火，這種操作可以通過遠程計算機控制，無需試驗人員到現場操作，保證了人員安全。因此氣體燃料更適宜作為火燒試驗用燃料。

2.3 火燒試驗中自然因素的影響

風會使火燒試驗的火焰產生漂移，導致氣瓶不同部位受熱不均。

我們在試驗中發現在橫風速度較大的情況下下，氣瓶采用垂直放置方式，用煤油+木材進行火燒試驗。火焰會在橫風的作用下發生較大程度的偏移，試驗后發現氣瓶表面火燒破壞不均。

環境溫度對氣瓶火燒試驗也有一定影響。美國DOT-CFFC規定火燒試驗的環境溫度下限為7%。根絕我們實際經驗看，這點事有道理的，當環境溫度過低時，氣瓶火燒過程中受熱部位和非受熱部位會產生比較高的溫度差，可能引發氣瓶破裂。

3、火燒試驗的安全技術

火燒試驗屬于危險性相對較高的試驗，因此需設置一些安全措施來保證試驗安全。我院通過摸索，現通過以下幾方面來技術保證試驗安全：

（1）基于無線網絡技術的實時在線監視技術

在火燒現場設置高精度的工業攝像機采集現場火燒視頻。通過通訊基站將其傳回到控制計算機，供試驗人員判斷火焰和氣瓶狀態。

（2）基于無線網絡技術的火源控制技術

我院研制了氣瓶遙控火燒試驗裝置，用于氣瓶火燒試驗。該裝置能夠控制火燒試驗點火、火焰調節、熄火（燃氣爐具）、爐具移動（木材爐具）過程。

爐具點火過程控制，控制計算機發出點火指令，通訊基站將點火指令傳給現地控制器，現地控制器首先打開燃氣控制閥，將燃氣送到燃燒器，隨后現地控制啟動燃燒器上的脈沖點火裝置，點燃燃氣。

（3）主動卸壓安全防護技術

為了降低火燒試驗中超壓爆炸危險，氣瓶遙控火燒試驗裝置設有專用的卸壓裝置，來保證及時卸壓。

卸壓裝置有自動控制和人工控制兩種控制方式，當出現危險時，計算機以自動或人工方式，通過通訊基站將卸壓指令發送給現地控制箱，現地控制箱控制泄放電磁閥動作。保證在需要的時候及時將瓶內介質泄放。

卸壓裝置在試驗中動作條件主要有以下幾點：首先是達到試驗設定時間，通常車用瓶為5分鐘，呼吸器瓶為2分鐘，在此條件下，計算機會自動控制泄壓；其次是試驗過程中瓶內壓力或瓶口溫度達到壓力泄放裝置動作條件，而壓力泄放裝置未動作，氣瓶處于危險運行狀態，在此情況下，計算機會自動控制泄壓；第三通過監控系統發現試驗過程中出現危險情況，此時需操作者進行計算機輔助人工泄壓，即試驗操作者點擊操作界面的卸放按鈕，計算機將泄放指令通過通訊基站傳輸到卸放電磁閥，卸放電磁閥動作，壓力泄放。

（4）火燒試驗專用防護掩體

我們專門構筑了火燒試驗掩體。該掩體有兩方面作用：首先當氣瓶爆破時，降低火燒試驗氣瓶爆炸對周圍環境的破壞；其次降低風對火燒試驗的影響。

我院進行的火燒試驗，到目前為止共有3次發生了爆炸。實踐證明該掩體能夠充分吸收了爆炸能量，在各次爆炸中均保證了周圍環境及試驗人員的安全。

我院通過上述4項安全技術，提高了火燒試驗的安全系數，保證了氣瓶火燒試驗順利安全的進行。